董春娟 張曉蕊 尚慶茂，2*

（1農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京100081；2環(huán)渤海灣地區(qū)設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，沈陽110866）

隨著人們對園藝作物水分、養(yǎng)分需求規(guī)律認識的加深，肥料溶液配制和多元復合水溶肥制造工藝改進，環(huán)境監(jiān)測與精準灌溉施肥設(shè)備優(yōu)化，水肥耦合一體化灌溉施肥技術(shù)（fertigation technique）已廣泛應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)（李建勇 等，2016；李傳哲 等，2017）?，F(xiàn)代蔬菜穴盤育苗灌溉施肥技術(shù)主要有3種型式：頂部噴灌（overhead sprinkler irrigation）、底部漂浮灌溉（floating irrigation）、底部潮汐灌溉（ebb and flood irrigation，in Europe；ebb and flow irrigation，in Northern America）。潮汐灌溉以底部進水、毛細管吸水為主要技術(shù)特征，配套自動控制系統(tǒng)、循環(huán)管路系統(tǒng)，易于實現(xiàn)水肥閉合循環(huán)利用 “零排放”和水肥智能精準供給，非常切合現(xiàn)代綠色發(fā)展理念和節(jié)水、減肥、減藥“一節(jié)雙減”技術(shù)的需要，日益受到國內(nèi)園藝產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注。

1 研究與應(yīng)用歷史

潮汐式育苗屬于一種底部灌溉育苗方式。底部灌溉最早可追溯到2 500 a前圣經(jīng)中的猶大王國，挖掘坑池收集雨水種植作物。1895年，美國始現(xiàn)底部灌溉記錄，20世紀20年代開發(fā)的植物水培技術(shù)和20世紀30年代開發(fā)的植物沙培技術(shù)，從肥料溶液配制和栽培基質(zhì)為底部灌溉技術(shù)體系構(gòu)建提供了必要的知識儲備。20世紀50年代，底部灌溉技術(shù)開始應(yīng)用于非洲紫羅蘭（Saintpaulia ionantha）、鳳仙花（Impatiens walleriana）的商業(yè)化生產(chǎn)，但彼時還局限于沙培，肥料溶液也實行定期更換。至20世紀70年代，底部灌溉技術(shù)基本成型，植物生長于填充有無土栽培基質(zhì)的容器中，采用定時器控制水泵，周期性從儲液罐將肥料溶液泵入多個栽培槽或床箱，植物和基質(zhì)吸收剩余的肥料溶液再自然回流入儲液罐，循環(huán)使用。隨后，經(jīng)過技術(shù)和裝備的不斷充實和改進，形成了目前應(yīng)用最廣泛的潮汐式灌溉系統(tǒng)（Ferrarezi et al.，2015）。1982年，美國Speedling公司首次將潮汐式灌溉技術(shù)引入現(xiàn)代育苗系統(tǒng)，1984～1989年間用于佛羅里達州Bushnell育苗場，1991年用于加利福尼亞州Nipomo育苗場（Thomas，1993）。近幾年來，國內(nèi)學者也對蔬菜潮汐式穴盤育苗進行了不少研究（表 1）。

在我國，2006年云南昆明安祖花園藝有限公司從荷蘭引進潮汐式灌溉系統(tǒng)，總面積約1.5萬m2。2008年天津大順園林集團有限公司、2009年北京瑞雪環(huán)球科技有限公司、2010年寧夏回族自治區(qū)銀川市賀蘭園藝產(chǎn)業(yè)園、2014年河南鄢陵建鄴集團等單位相繼采用潮汐式灌溉技術(shù)培育盆栽花卉，其中潮汐床箱、施肥機、紫外消毒機等關(guān)鍵設(shè)備均來自荷蘭、丹麥等國。2012年農(nóng)業(yè)部發(fā)布《NY/T 2132—2012 溫室灌溉系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，簡要規(guī)定了潮汐灌設(shè)備選擇、技術(shù)參數(shù)；2013年《NY/T 2533—2013 溫室灌溉系統(tǒng)安裝與驗收規(guī)范》又規(guī)定了潮汐灌安裝控制和檢驗要求。2015年中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所在北京試驗農(nóng)場首次采用全套國產(chǎn)化裝備建設(shè)了專業(yè)用于蔬菜育苗的潮汐式灌溉系統(tǒng)，潮汐床箱由臺州凱嶸塑業(yè)有限公司制造，苗床支架采用自主研發(fā)的螺旋調(diào)平裝置，比例施肥器替代施肥機，電磁閥-集成電路-液晶面板操控灌溉程序，因投資低、操作簡單，得到業(yè)界廣泛關(guān)注和認可，相繼于2015年在青海省，2016年在河北省唐山市，2017年在北京市昌平區(qū)、安徽省舒城市、山東省濟南市進行了潮汐式育苗技術(shù)試驗示范（表2）。

表1 國內(nèi)關(guān)于蔬菜潮汐式穴盤育苗相關(guān)科技文獻

表2 近年來國內(nèi)潮汐式灌溉建設(shè)和應(yīng)用狀況

2 工作原理與系統(tǒng)組成

2.1 工作原理

潮汐式育苗工作原理主要是依靠穴盤底部排水孔和基質(zhì)的毛細管作用，使泵入床箱內(nèi)的肥料溶液（或水，下同）進入整個基質(zhì)或根際空間，以滿足幼苗生長發(fā)育對水分、養(yǎng)分的需求。其中，核心是基質(zhì)毛細管作用（capillary action），原動力是水分子內(nèi)聚力和毛細管表面附著力。

幼苗生長的基質(zhì)是固相、液相、氣相三相構(gòu)成的分散系。固相內(nèi)部、固相之間存在大小不一的孔隙，這些孔隙相互貫通構(gòu)成復雜的毛細管體系，承載水分吸持、養(yǎng)分遷移、氣體溶散的功能?！?.10 mm的孔隙，作為通氣孔隙或大孔隙，水分在其中難以持久，受重力作用，很快排出；0.03～0.10 mm的孔隙，作為毛細管孔隙，可以懸著水分，并不斷供給植物吸收利用；≤0.03 mm的孔隙，作為貯存孔隙，水分處于高度吸附狀態(tài)，植物難以利用。各種孔隙所占比例決定于基質(zhì)構(gòu)成及其物理結(jié)構(gòu)。

當基質(zhì)接觸水，受壓力差、重力、毛細管吸力作用，水充盈基質(zhì)孔隙，當壓力差消失，基質(zhì)僅依靠毛細管吸力作用也可逆地心引力將水分吸持至某種高度，并保持一定含水量。毛細管水上升的高度和速度與基質(zhì)孔隙大小有關(guān)，在一定的孔徑范圍內(nèi)，孔徑越大，上升的速度越快，但上升高度較低；反之，孔徑越小，上升速度越慢，但上升高度較高。對于孔徑過小的基質(zhì)，不但上升速度極慢，且上升高度也有限。

在毛細管水上升高度范圍內(nèi)，基質(zhì)含水量也不相同。靠近水面處，基部基質(zhì)孔隙幾乎全部充水（也稱毛細管水封閉層），從基部至某一高度處，毛細管水上升速度快，含水量較高，再往上，只有更細的毛細管才有水，含水量也相對較低。

2.2 系統(tǒng)組成

潮汐式育苗系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)組成上可以清晰地分為4個部分：幼苗生長部分、植床部分、循環(huán)管路部分和控制部分。

2.2.1 幼苗生長部分 主要包括擬培養(yǎng)植物種類及品種、生長基質(zhì)和育苗容器?；谥参镱悇e、生長發(fā)育階段及特定生長環(huán)境（溫度、光照、濕度、CO2濃度），充分考慮生長基質(zhì)（組分、配比）、育苗容器（大小、深度、形狀）水肥吸收—運移—蒸散性能，最終提出潮汐式灌溉參數(shù)（灌溉時間、灌溉量、灌溉頻度、肥料濃度）。幼苗生長是潮汐式灌溉的最終靶向，所有技術(shù)參數(shù)均服務(wù)或屈從于幼苗生長發(fā)育。

2.2.2 植床部分 基本功能是潴留1～5 cm高度的肥料溶液，并維持5～30 min，滿足基質(zhì)對水肥的吸收，要求不滲漏，水肥能同時均勻地到達每個育苗容器的底部，保證株間基質(zhì)吸收水肥的均勻性、一致性，進而確保幼苗生長的整齊性。目前，國際上常用的植床型式有5種：固定式植床（ebb and flow fixed benches，EFFB）、移動式植床（ebb and flow rolling benches，EFRB）、地面式植床（flood floors，F(xiàn)F）、槽式植床（trough benches，TB）、托盤式植床（也稱荷蘭式植床，Duch movable trays，DMT）。

2.2.3 循環(huán)管路部分 通常由儲水池、肥料罐、施肥機、消毒裝置、回液池、水泵、輸水管路等組成。工作流程是水泵從儲水池吸水，經(jīng)施肥機pH、EC值檢測和調(diào)制，形成一定養(yǎng)分含量的肥料溶液，沿輸水管路通過快開閥和床箱入水口，進入潮汐床箱，保持5～30 min，停止灌水，床箱內(nèi)基質(zhì)吸收剩余的肥料溶液又通過快開閥經(jīng)排水管路自然回流入回液池，再經(jīng)消毒裝置，進入儲水池，用于下次灌溉，如此反復，循環(huán)利用。循環(huán)管路裝置數(shù)量和性能，可根據(jù)水質(zhì)、育苗規(guī)模、投資能力等實際情況進行適當調(diào)整。如水質(zhì)差，可在儲水池前端增加水處理設(shè)備；若投資低，也可用比例施肥器替代施肥機。

2.2.4 控制部分 潮汐式育苗至少涉及兩方面的控制，一是灌溉時間，如每次灌溉時長和灌溉頻啟時間，前者決定灌溉量，后者決定灌溉頻次和啟動時間，通常均由集成控制元器件和電磁閥聯(lián)合完成；二是肥料濃度，如養(yǎng)分配比、pH、EC值，通常由施肥機自帶程序設(shè)定。

除了以上4個基本組成，根據(jù)育苗實際需要，還可以加裝輔助性設(shè)備如彌霧增濕降溫等設(shè)備。

3 技術(shù)優(yōu)勢

相對于頂部噴灌，潮汐式育苗表觀上只是改變了水分進入基質(zhì)的方向，由頂部變?yōu)榈撞?，實際上隨著大量現(xiàn)代裝備的融合配套，已展示出顯著的綜合技術(shù)優(yōu)勢（表3）。

表3 潮汐式育苗的技術(shù)特點與優(yōu)勢

4 國內(nèi)外研究進展

潮汐式育苗涉及工程學、信息學、農(nóng)藝學等多學科知識，如潮汐床箱設(shè)計、苗床設(shè)計安裝、EC監(jiān)測、pH監(jiān)測、基質(zhì)特性、水肥管理、發(fā)育調(diào)控等，是多學科協(xié)同進步的集成體現(xiàn)。

4.1 植床支架

為了床箱內(nèi)肥料溶液高度的一致性、各個育苗容器之間吸水的均勻性，須保證潮汐式床箱水平（有時呈5‰傾斜度）。常規(guī)頂部噴灌苗床支架“腿”只有下部調(diào)節(jié)功能，費工費力，難以使床面達到完全水平。2014年，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所與北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司聯(lián)合研發(fā)了具“腿”上部螺旋調(diào)節(jié)功能的潮汐式苗床支架，該支架“腿”部由內(nèi)支柱、外支柱、螺母、螺柱組成，內(nèi)支柱下部焊接于底板上，外支柱上部焊接1個螺母，并套在內(nèi)支柱上，螺柱下方與螺母連接，上方固定在軌道底托（ZL 2014 2 0395 112.7）。2017年，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所又在原有基礎(chǔ)上開發(fā)了潮汐式苗床“腿”部和橫梁雙螺旋調(diào)節(jié)支架，用尼龍襯套替代了外支柱，螺柱穿過橫梁并上下用螺母固定，進一步提高了調(diào)節(jié)幅度和調(diào)節(jié)便利性，同時也增強了苗床美觀度。

4.2 潮汐床箱

在一個偌大的床箱平面上，距離出水口越近，肥料溶液到達越快；反之，距離出水口越遠，肥料溶液到達時間越久。因此，在潮汐床箱設(shè)計時，不僅要求平整、耐荷載、防滲漏、防鹽分侵蝕、抗陽光暴曬（特別是抗紫外輻射）、抗變形（如干濕交替引發(fā)的膨脹和收縮）、耐磨損，還要考慮肥料溶液在整個床箱內(nèi)分布的一致性。目前，國際上最先進的潮汐床箱制造采用3層共擠壓和真空吸塑工藝，厚度≥3 mm，箱內(nèi)設(shè)計有縱、橫導流槽和下陷排灌水口區(qū)域。如丹麥St?l & Plast A/S，1996年開始采用3層共擠壓工藝制造潮汐床箱片材，最上層為抗UV輻射層，厚度約0.45 mm；中層為荷載層，厚度約2.1 mm；下層為耐磨損層，厚度約0.45 mm。公司現(xiàn)有6 000 m2潮汐床箱加工車間，可制造多種規(guī)格潮汐床箱，單個床箱最大規(guī)格1 720 mm×6 200 mm；共擠壓成型高強度潮汐床箱，最大規(guī)格1 820 mm×6 500 mm×50 mm；各種真空成型潮汐床箱，最大規(guī)格1 720 mm×6 250 mm。此外，該公司還制造鋁片材壓制成型潮汐床箱（圖 1）。

圖1 丹麥ST?L & PLAST公司設(shè)計的潮汐床箱

2014年，我國臺州凱嶸塑業(yè)有限公司首次實現(xiàn)了潮汐床箱的國產(chǎn)化，產(chǎn)品有2種規(guī)格：4 000 mm×1 690 mm×70 mm和4 455 mm×1 690 mm×70 mm，配套產(chǎn)品有快開閥，經(jīng)3 a育苗實踐，證明該產(chǎn)品可以替代進口產(chǎn)品，滿足潮汐式育苗要求。

4.3 植床型式

潮汐式植床主要有5種型式：① 固定式植床。金屬立柱多用5 cm圓鋼，高60～75 cm，一端錨定在混凝土地面或地磚上，一端與橫梁焊接，橫梁上方放置鋁合金窗框和聚苯乙烯塑料床箱。床箱總長度≤20 m，寬度1.20～1.72 m，高度5～7 cm。床箱沿長度方向可以多個排列，也可多段床箱板材焊接而成，但每個床箱一端均預留入水口和排水口。② 移動式植床。基本結(jié)構(gòu)與固定式植床相似，只是在橫梁與床箱之間搭架兩根滾軸，并在橫梁上安裝床箱防傾斜機構(gòu)和擋板，滾軸左右平行移動，帶動床箱左右移動約50 cm，目的是減少走道，提高溫室建筑利用率。③ 地面式植床。地面混凝土澆筑而成，每灌區(qū)面積100～600 m2，從邊緣向中心傾斜，一般坡度（1.25～2.00）cm/3 m，既可以保證基質(zhì)吸水的均勻性，又可保證排水的徹底性。每個灌區(qū)間用柔性橡膠作為阻水擋板，將各灌區(qū)分割。灌區(qū)中心點下方預設(shè)入水口和排水口。此外，為了確保幼苗根際溫度和使植床保持干燥，可加設(shè)地暖。④ 槽式植床?；窘Y(jié)構(gòu)與固定式植床相似，只是其底部不再是平板，而是呈一定傾斜度的溝槽。灌溉時從溝槽的最高處入水，從最低處出水，水流沿途被基質(zhì)吸收，直至達到要求含水量。⑤托盤式植床。基本結(jié)構(gòu)與移動式植床相似。托盤式植床可以在溫室內(nèi)雙向移動，到達溫室的各個部位，因此床箱較小，通常寬1.5～1.8 m，長3.6～6.0 m，育苗床兼作運輸床，此外，整個灌區(qū)可只設(shè)少數(shù)幾個固定的入水口和出水口，即可滿足灌排水需要（圖2）。

圖2 5種型式潮汐式苗床結(jié)構(gòu)示意圖

4.4 基質(zhì)特性

基質(zhì)特性包括物理特性和化學特性。物理特性如基質(zhì)粒徑大小及占比、穩(wěn)定性、容重、填裝緊實度，直接影響基質(zhì)內(nèi)部孔隙大小，并進而影響基質(zhì)水分吸持速率和總量（Elia et al.，2003；Oh et al.，2007）；化學特性如基質(zhì)分子組成、表面電荷和養(yǎng)分含量，則直接影響基質(zhì)對養(yǎng)分（如NO3-、PO43-、K+、Ca2+、Mg2+等）的吸附及交換能力。通常大粒徑基質(zhì)會形成較大的孔隙，降低毛細管吸力。目前，商品化無土栽培基質(zhì)大多也適于潮汐式育苗（Caron et al.，2005；Oh et al.，2007），即使個別組分粒徑偏大或偏小，通過多組分調(diào)配，也可達到潮汐式育苗需求。陳傳翔等（2014）以腐熟中藥渣、腐熟菇渣、泥炭、蛭石、珍珠巖為組分，按體積比配制成4種混合基質(zhì)，填裝于72孔穴盤并播種辣椒（Capsicum annuumL.）（蘇椒5號），潮汐式灌溉試驗顯示腐熟中藥渣∶泥炭∶珍珠巖∶蛭石為3∶3∶3∶1（V/V）時，辣椒植株莖粗、株高、總根尖數(shù)最優(yōu)，而腐熟中藥渣∶泥炭∶珍珠巖∶蛭石為5∶2∶1∶2 （V/V）時，葉片SPAD值、總根長、根表面積、側(cè)根數(shù)最優(yōu)。黃忠陽等（2014）以茶渣、牛糞蚯蚓處理產(chǎn)物、蛭石、珍珠巖為原料配制3種混合基質(zhì)，并選用1種市售基質(zhì)為對照，在潮汐式灌溉條件下培育番茄（Solanum lycopersicumL.）72孔穴盤苗，發(fā)現(xiàn)孔隙度較大的基質(zhì)配比更有利于番茄幼苗生長發(fā)育，株高、莖粗、生物量、總根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)等表觀形態(tài)指標顯著優(yōu)于其他處理；周曉平等（2015）測定了3 種自配基質(zhì)和1種商品基質(zhì)理化特性，也發(fā)現(xiàn)總孔隙度較大的基質(zhì)（40%茶渣蚓糞、20%泥炭、20%蛭石、20%珍珠巖）更有利于潮汐式灌溉模式下普通白菜（Brassica campestrisL. ssp.chinensisMakino） 生長。

4.5 幼苗生長發(fā)育

比較不同灌溉方式對植物生長發(fā)育的影響，如Blom和Piott（1992）發(fā)現(xiàn)在菊花〔Dendranthema×grandif l orum（Ramat.）Kitamura〕顯蕾期微管滴灌的植株鮮質(zhì)量大于潮汐灌溉，但在開花期兩種灌溉方式的菊花鮮質(zhì)量則沒有差異。George（1989）發(fā)現(xiàn)一品紅（Euphorbia pulcherrimaWilld. ）在人工噴灌、微管滴灌、潮汐灌條件下株高、干質(zhì)量、苞片直徑?jīng)]有差異?；旌匣|(zhì)潮汐式灌溉能顯著增強幼苗生長勢，提高幼苗成活率和整齊度，因為底部吸水均勻而消除邊緣效應(yīng)。與滴灌相比，潮汐式灌溉節(jié)水33.3%，且增加了盆栽八仙花（Largeleaf hydrange）新生葉片數(shù)、新生側(cè)枝數(shù)、花莖長和葉面積（張黎和王勇，2011）。潮汐式灌溉條件下黃瓜（Cucumis sativusL.）、辣椒和西葫蘆（Cucurbita pepoL.）幼苗的生長勢和光合作用均最強，壯苗數(shù)也最多（包長征 等，2010；劉宏久，2015；高艷明等，2016）。潮汐式灌溉可有效促進普通白菜的生長，增加產(chǎn)量，與人工灌溉相比，潮汐式灌溉幼苗的株高、葉片數(shù)、植株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別提高了40%、6%、46%和44%（韓勇 等，2013）。甘小虎等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，與頂部灌溉相比，潮汐式灌溉辣椒幼苗的根長、根體積分別提高了16.9%和1.0%。

4.6 管理參數(shù)

潮汐式育苗，水肥從底部進入基質(zhì)或根系生長發(fā)育空間，除被幼苗吸收利用外，部分水分經(jīng)基質(zhì)表面蒸發(fā)進入大氣空間，養(yǎng)分隨之有上移并在基質(zhì)表層集積的趨勢，肥料濃度越高，這種趨勢越明顯，有可能對秧苗造成鹽脅迫（Yelanich &Biernbaum，1988；Biernbaum，1988，1990；Argo &Biernbaum，1996；Morvant et al.，1997；Uva et al.，1998；van Iersel，2000；Zheng et al.，2004；Incrocci et al.，2006），但由于幼苗根系主要分布在育苗容器中下部分，脅迫癥狀并不易顯現(xiàn)。此外，潮汐式育苗養(yǎng)分在封閉系統(tǒng)中循環(huán)利用，沒有養(yǎng)分的沖淋流失，因此通常條件下潮汐式育苗肥料濃度要小于頂部噴灌。一品紅盆栽，人工噴灌最佳的氮肥濃度是250 mg·L-1，潮汐灌溉的最佳氮肥濃度是 175 mg·L-1（Dole et al.，1994）。

與頂部噴灌相似，潮汐式育苗最佳灌溉頻度、灌溉量、灌溉持續(xù)時間、灌溉肥料溶液濃度主要決定于蔬菜種類、生長發(fā)育階段和環(huán)境因素。一些蔬菜種類耐鹽性強，適當增加肥料濃度也不會影響正常生長。當育苗時段氣溫高、光照強，幼苗蒸騰作用和基質(zhì)水分蒸發(fā)作用旺盛，宜增加灌溉頻度，而降低肥料濃度。幼苗接近成苗期，葉面積指數(shù)高，蒸騰作用旺盛，生長迅速，需肥量大，可選擇高頻度、高肥料濃度灌溉。劉宏久（2015）探索了蔬菜潮汐式穴盤育苗的最佳灌溉量等指標，優(yōu)選方案是黃瓜穴盤育苗灌溉高度1.5 cm，浸泡時間30 min，灌溉頻率2 d 1次；西葫蘆穴盤育苗灌溉高度1.5 cm，浸泡時間15 min，灌溉頻率1 d 1次；結(jié)球甘藍（Brassica oleraceaL.）穴盤育苗灌溉高度3 cm，浸泡時間15 min，灌溉頻率2 d 1次；番茄穴盤育苗灌溉頻率2 d 1次；辣椒穴盤育苗播后l～21 d灌溉頻率為3 d 1次，播后22～42 d灌溉頻率為2 d 1次。王正等（2015a）建議茄子（Solanum melongenaL.）潮汐式穴盤育苗灌溉持續(xù)時間8～16 min，間隔時間201～350 min。王克磊等（2017）認為潮汐式黃瓜育苗灌水高度2 cm，浸盤時間1 h，灌溉頻率2 d 1次效果較好。

4.7 病蟲害防控

潮汐式育苗屬于肥料溶液底部灌溉方式，可以有效降低育苗設(shè)施內(nèi)空氣相對濕度，減少幼苗莖葉觸水吸水時間，莖葉易于保持干燥狀態(tài)，有利于地上部病蟲害的防控。Latimer和Oetting（1999）研究發(fā)現(xiàn)：藿香種植4周后，與傳統(tǒng)的頂部灌溉相比，潮汐式灌溉中螨蟲減少76.4 %，西花薊馬減少35.8 %。牛慶偉等（2013）采用不同灌溉方式培養(yǎng)西瓜嫁接苗，表明潮汐灌溉可有效控制細菌性果斑?。≒seudomonas pseudoalcaligenessubsp.citrulliSchaad et. Al.）病菌的發(fā)生和傳播，頂部灌溉的病情指數(shù)日增長率比潮汐灌溉提高35.4%。Stanghellini等（2000）研究發(fā)現(xiàn)盆栽辣椒同時接種疫霉屬病菌，頂部灌溉的辣椒2周后死亡，而潮汐式灌溉的辣椒在6周后死亡，如果在潮汐式灌溉的肥料溶液中加入一種表面活性劑，可以完全控制盆栽辣椒疫霉屬病菌的傳播。

潮汐式育苗條件下肥料溶液在株間流動、匯集、再循環(huán)共享，具有與液膜法（nutrient film technique，NFT）、深液流法（deep flow technique，DFT）、動態(tài)浮根法（dynamic root floating technique，DRF）等液培相似的病原交叉感染、快速蔓延的風險。目前，肥料溶液消毒最常用的是紫外-臭氧消毒技術(shù)，能與污染物迅速發(fā)生反應(yīng)，同時殺死微生物。由于紫外光無任何二次污染，而臭氧的分解產(chǎn)物為氧氣，因此較其他如氯消毒、吸附、反滲透等處理方法更環(huán)保、經(jīng)濟。此外，可以借助潮汐式育苗循環(huán)系統(tǒng)，將可溶性農(nóng)藥、除草劑、土壤消毒劑等隨灌溉溶液進入基質(zhì)，不僅防治效果好，而且節(jié)約用工成本。

4.8 節(jié)水節(jié)肥性

潮汐式灌溉，水肥在閉合系統(tǒng)內(nèi)“零排放”循環(huán)使用，排除了幼苗葉片對頂部灌水的“雨傘效應(yīng)”，水肥按需精量供給避免超量浪費，能夠顯著提高水肥利用效率，減輕肥料溶液排放環(huán)境壓力。盆栽月橘（Murraya paniculata）滴灌日均耗水量1.9 L·株-1，底部灌溉日耗水量1.4 L·株-1，底部灌溉比滴灌耗水量減少26%，水分利用效率也顯著高于滴灌（Fascella & Rouphael，2015）。天竺葵和西葫蘆栽培，底部灌溉耗水量比滴灌分別減少11%和 20%（Rouphael & Colla，2005；Rouphael et al.，2008）。一品紅盆栽，盡管基質(zhì)持水量相近，但人工噴灌和微管滴灌灌溉水排放率分別比潮汐灌高43%和29%（George，1989）。常春藤（HederahelixL.）栽培中潮汐灌溉用水量比人工噴灌減少約40%，但對植株生長沒有影響（Holcomb et al.，1992）。Dole等（1994）比較了4種灌溉方式（人工噴灌、微管滴灌、毛管毯灌溉、潮汐灌溉）下一品紅的水分利用效率，結(jié)果表明采用250 mg·L-1氮肥濃度，人工噴灌、微管滴灌、毛管毯灌溉、潮汐灌溉的灌溉次數(shù)分別為14.3、15.8、14.8、16.3，灌溉量分別為150、124、191、93 L，灌溉排放量分別為48.3、28.8、19.0、11.5 L，排放率分別為32%、23%、9%、12%，人工噴灌、微管滴灌排放量顯著高于毛管毯灌溉和潮汐灌溉；采用175 mg·L-1和250 mg·L-1兩種氮肥濃度，人工噴灌排放率為43%和40%，微管滴灌為39%和40%，毛管毯灌溉為32%和26%，潮汐灌溉為11%和13%，說明潮汐灌溉能起到減少灌溉量和降低排放量“雙效”作用。固定式頂部噴灌僅有17%的灌水被植物真正利用，而底部灌溉可使灌溉量降低56%（Schmal et al.，2011）。采用固定頂部噴灌每天每盆用水量是36 mL，而底部灌溉僅為每天每盆16 mL（Dumroese et al.，2006）。由于潮汐灌溉沒有淋浴作用，還能減少氮素使用量40 %，可以達到90%以上的水肥利用率（楊仁全 等，2009）。

4.9 技術(shù)效益評估

Uva等（2001） 選 擇 1 858 m2（30.5 m×61.0 m）地面混凝土硬化連棟玻璃溫室、3種作物（小型盆栽作物天竺葵，盆口直徑11.4 cm；小型盆栽作物一品紅，盆口直徑15.2 cm；穴盤培育作物鳳仙花，穴盤規(guī)格48穴），對普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉進行了比較全面的投資和收益分析。結(jié)果表明，普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉4種潮汐灌溉型式溫室空間利用率分別為87%、85%、90%、77%，按照設(shè)施使用壽命15、15、20、15 a計算，平均每年設(shè)施建設(shè)成本為150、170、140、95美元，每年維修保養(yǎng)費用占初始建造投資的比例分別為0.5%、0.7%、0.3%、0.4%。初始投資均攤到每種作物，盆栽天竺葵普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉成本分別為 0.072、0.075、0.065、0.072美元·盆-1，盆栽一品紅的灌溉成本分別為0.699、0.731、0.631、0.696美元·盆-1，穴盤培育鳳仙花普通移動式、托盤式、地面式成本分別為0.599、0.627、0.541美元·盤-1（槽式潮汐灌不適于穴盤栽培，沒有統(tǒng)計）。進一步分析每種潮汐灌溉型式勞動力成本，對于盆栽天竺葵，普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉成本分別為0.072、0.075、0.065、0.072美元·盆-1；對于盆栽一品紅，普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉成本分別為1.36、1.17、1.32、1.44美元·盆-1；對于穴盤培鳳仙花，普通移動式、托盤式、地面式潮汐灌溉成本分別為0.83、0.76、0.78美元·盤-1?？鄢械慕ㄔO(shè)成本、生產(chǎn)支出、稅費等，盆栽天竺葵采用普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉收益分別為0.468、0.553、0.490、0.456美元·盆-1，盆栽一品紅采用普通移動式、托盤式、地面式、槽式潮汐灌溉收益分別為-0.07、-0.02、0.04、-0.15美元·盆-1，穴盤培育鳳仙花采用普通移動式、托盤式、地面式潮汐灌溉收益分別為1.438、1.449、1.544美元·盤-1。因此基本可以判定：① 地面式潮汐灌溉設(shè)施空間利用率最高、維修保養(yǎng)費用最低、收益率最高。②潮汐灌溉更適于小型短周期作物栽培，特別是穴盤育苗。

5 發(fā)展方向

潮汐式育苗易于實現(xiàn)水肥耦合智能化閉合循環(huán)利用和“零排放”，節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)工效果顯著，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“綠色”發(fā)展理念，彰顯出非常廣闊的應(yīng)用前景。但是，潮汐式育苗畢竟作為一項新技術(shù)，科技研發(fā)和實際應(yīng)用的歷史還很短，理論知識缺乏，實踐經(jīng)驗不足，構(gòu)成潮汐式育苗技術(shù)應(yīng)用的雙重壁壘。因此，亟需從以下幾個方面展開工作：① 潮汐式灌溉條件下基質(zhì)水肥運移規(guī)律的研究。以穴盤為主要育苗容器，因穴盤規(guī)格、基質(zhì)配比、育苗環(huán)境繪制基質(zhì)-水吸/散動力學特征曲線，提供水肥精準供給基礎(chǔ)參數(shù)。② 潮汐式育苗資材與裝備的研發(fā)。目前我國生產(chǎn)上使用的潮汐床箱、施肥機和消毒機等，主要依賴進口，國產(chǎn)資材、設(shè)備使用率還比較低，應(yīng)加大潮汐式育苗關(guān)鍵資材和設(shè)備的研發(fā)力度。此外，為了適應(yīng)未來智能化需要，高靈敏性、高穩(wěn)定性水肥檢測探頭和調(diào)控元器件的研發(fā)也應(yīng)得到重視。③ 潮汐式育苗條件下病蟲害發(fā)生規(guī)律的研究。普遍認為潮汐式灌溉最大的挑戰(zhàn)是病蟲害特別是病害在肥料溶液中的擴散蔓延，應(yīng)在充分吸納營養(yǎng)液栽培已有相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，探尋潮汐式育苗病蟲害發(fā)生規(guī)律和防控策略。④ 潮汐式育苗技術(shù)規(guī)范的制定。以育成優(yōu)質(zhì)壯苗為目標，以植床潮汐式為主要型式，蔬菜種類、發(fā)育階段水肥需求與裝備相融相合，形成若干適合我國實際需求的潮汐式育苗技術(shù)模式，在生產(chǎn)實踐中不斷改進和完善。⑤ 潮汐式育苗技術(shù)示范。目前，國際上潮汐式灌溉主要用于盆栽花卉，蔬菜潮汐式育苗尚處于起步階段，加大技術(shù)、設(shè)備研發(fā)同時，采用科研單位與育苗企業(yè)合作的方式，建立潮汐式育苗示范基地，先行先試，不斷拓展潮汐式育苗技術(shù)應(yīng)用面。

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