见小者大，看连栋智能玻璃温室如何实现高效生产？
| 摘要| 近年来智能连栋玻璃温室在国内大面积兴起，宏福农业作为最早进入智能温室番茄生产的企业之一，拥有丰富的番茄栽培经验。文章从环境控制、水肥管理、植株管理、人工管理4 个方面详细阐述智能连栋玻璃温室番茄生产的关键技术要点，为番茄的高效生产提供依据。
目前中国连栋玻璃温室内番茄植株的生长周期可达10 个月，采收期可达8个月。宏福农业北京园区在7 月下旬播种，9 月中旬定植，11 月下旬采收，翌年7 月中下旬拉秧。文章以宏福农业越冬茬番茄生产为例，从温室环境控制、水肥管理、植株管理及人工管理4 个方面介绍番茄高效栽培管理技术。
计算机环境控制系统是智能温室作物生产中重要的组成部分。利用计算机环控系统不仅可以实时监测温室内环境的变化，还可以在电脑、手机、平板上实现对温室中温度、湿度、光照、CO2 浓度及水肥的调控。目前世界上有3 大主流环境控制系统，分别是普瑞瓦（Priva，荷兰）、豪根道（Hoogendoorn，荷兰）以及骑士（Ridder，荷兰）。宏福农业北京园区采用Priva（荷兰）计算机环境控制系统进行温室环境的调控。
种植者作为环境控制的核心，负责环境策略的制定与调整；各类传感器负责采集环境数据并传输到控制端（电脑、手机）；控制端根据环境数据及环境策略形成指令，并传递信号给温室内的设备；设备接收指令后执行指令，完成对温室内环境的调控。
温度
温度的精准控制是智能温室无土栽培模式的优势之一。在智能温室温度管理过程中，一般采用三段式温度管理策略（图1）。第一阶段为第一天日出后到日落前，这一阶段温室温度设置区间为17~27℃；第二阶段为第一天日落后到第二天的凌晨，该阶段温度设置区间为12~18℃；第三阶段是第二天的凌晨到第二天日出前，该段温度设置区间为17~20℃。从图1 可以看出从第一阶段到第二阶段温度急剧下降，人为营造一个较大的昼夜温差，有利于同化物向果实运输，提高果实的产量与口感。第二阶段到第三阶段时，温度有所提升，温度提升的速率不应高于0.5℃ /h，此阶段提升温度主要是为了提高作物本身的温度，使作物处于光合作用“准备”阶段，在接受到太阳光时可以很快进行光合作用，更高效地利用光能。第三阶段到第一阶段温度上升速度较为缓慢，此阶段温室加温的主要热源是太阳辐射，太阳辐射加热速度过快会导致果实结露、果实节间较长等情况，因此在温度管理时会通过开窗通风等策略控制这段时间的加温速率，使温度上升速度减缓。
图 1 智能温室三段式温度管理策略图
此外，在不同的季节、不同的天气状况以及不同的植株状态下，各个阶段的时间长度以及设置温度会发生变化，种植者需在各阶段的温度设置范围内进行上下调控，使植株生长处于平衡状态。北方种植者在温度管理方面应将精力着重放在冬季温室加温上，而南方种植者应更多考虑夏季的降温措施。
湿度
温室内的湿度与作物的蒸腾作用息息相关。番茄植株吸收的水分中90% 会被蒸发掉，蒸腾作用可以促进植物对营养物质的吸收和运输，还会起到降温的作用。作物蒸腾作用的能力取决于饱和湿度差（HD），不同温度条件下相同的相对湿度其饱和湿度差的值不同， 因此在番茄的湿度管理上需通过饱和湿度差的值来控制温室内的湿度。研究表明番茄的理想饱和湿度差是在2~5 g/m3 之间。
北京地区冬季温室需保温，因此白天通风口的开度会调小，以降低通风量，导致白天室内空气湿度偏高，影响植物蒸腾且使植物易受病害侵染，利用暖气可以降低温室内的湿度水平，保障番茄的正常生长。夏季温度高，外界湿度也高，白天通风口开度较大，与外界空气交换较频繁，另外夏季温室内还需要通过雾化设备降低温室温度，增加温室内的湿度，防止过度蒸腾对植株造成损害。以北京为代表的北方地区，气候较为干燥，即使夏季会通过雾化设备降温增湿，真菌性病害发生的情况也会较少；南方地区空气湿度较大，生产时应重视温室的排湿问题。
光照
中国北方地区夏季、冬季光照差异巨大。图2 是北京地区2019 年9 月~2020 年9 月的周光照变化情况，从图中可以看出，北京地区一年中光照最好的时间在5~6 月份，光照最差的时间在1 月份与12 月份。温室生产中使用漫反射玻璃可以形成较多的反射光，植株的下部也可以很好地接受光照，增加植株对光的吸收，从而增加产量。另外补光设备的使用也可以有效增加产量，补光的时间段一般会选在太阳升起前及日落后，阴天光照不足时也可以在白天进行补光。补光时间根据植株光需求、补光灯效率以及自然光的量进行计算。番茄至少需要6 h 黑暗期，在温室进行补光时要注意补光时长。
图 2 日均光累计在一年中的变化
补充CO2
CO2 是光合作用的主要原料之一。宏福农业在进行智能连栋玻璃温室番茄生产过程中，冬季会在室内补充CO2。主要原因有两点：①冬季为保持温室内的温度，通常通风口的开度较小，温室内CO2 不足会限制植物的光合作用，此时补充CO2 可以提高光合效率，从而实现产量的提升；②温室内加温能源采用天然气，其燃烧后的副产物中含有CO2，白天锅炉燃烧天然气加热的水进入到蓄热罐中储存用于晚上温室加热，产生的CO2 直接进入温室，实现了能源的高效利用。CO2 的补充时间段为晴天的9:00~15:00，温室内的CO2 浓度通常设置为800 μmol/mol。
智能连栋玻璃温室中使用的栽培方式是无土栽培，通过水肥一体化系统进行灌溉。生产过程中营养液管理有两个重要指标：EC 和pH。EC 是单位距离导电的能力，EC 的大小可以表示营养液浓度的高低。番茄的灌溉EC 在2.0~4.0 mS/cm，在生产过程中，冬季灌溉EC 要高于夏季，一般冬季灌溉EC 在3.5~4.0 mS/cm 左右，夏季灌溉EC 在2.5~3.0 mS/cm。为保证番茄的正常生长，灌溉液pH 一般控制在5.0~6.0。
灌溉量的多少与当日的光照情况有关。荷兰的灌溉模型表明，温室中每积累1 J/cm2 的光，需灌溉3 mL/m2 的营养液。灌溉开始时间在日出后2 h 左右，此时植株光合作用需要水分，另外经过2 h 的升温，植株本身的温度达到一个比较稳定的状态，此时进行灌溉，不容易造成裂果。停止灌溉时间为晴天日落前2 h，阴天日落前5 h。如果停止灌溉时间太晚，基质中水分含量过高，会导致根部缺氧变褐；如果停止灌溉时间太早，则容易导致植株缺水萎蔫。
灌溉液所含的营养元素很多，但是植株吸收并不是等量或者等比吸收的，因此，可能会导致一些元素富集，那么与它拮抗的元素就会吸收不足。加大灌溉量可以冲走多余的营养元素，使基质的EC 与灌溉液EC 相近。晴天条件下，成株番茄灌溉排液量在30% 左右为宜。
在智能温室生产管理过程中， 植株的管理分为密度管理、叶片管理、花穗（果穗）管理。荷兰番茄生长光需求模型表明， 小番茄每穗果每天需光量为30 J/cm2， 每个生长点每天的需光量100 J/cm2。宏福农业北京园区定植时间为9 月， 初始密度为2.9 株/m2。从图2 中可以看出，定植后，光照条件越来越差。因此在定植时，初始密度不宜过高。2 月份光照开始变好，此时可以留下头部生长健壮的侧枝， 使其生长为新的头， 增加密度， 提高光的利用率， 从而增加产量，夏季番茄密度可达到4.5 株/m2。宏福农业大庆园区定植时间为4 月下旬， 定植密度为3.75 株/m2，定植后日照条件越来越好，初始密度大可以增加植株对光的利用效率。在密度管理上需要根据栽培地区的光照情况、定植时间来确定初始密度， 根据光照的变化规律进行密度的调整。
一般番茄品种1 穗花对应3 片叶。光合作用产生的同化物在不同器官之间的分配比例不同。在生长点的位置，3 片叶与1 穗花对应的同化物的分配比例大概为3:7，此时摘掉1 片顶叶会使本该进入这片叶的同化物重新分配，更多的同化物进入到花穗，最后形成果实，提高了经济产量。另外摘除掉顶部叶片会使番茄植株的透光性变好，底部叶片能接受到更多的光，提高光的利用效率。
番茄植株进入常规化管理之后，根据工人的工作内容及作业的位置，从上到下将温室生产工人分为5 个工作小组，分别负责落蔓、盘头、疏花疏果、打叶与采摘工作。落蔓、盘头、疏花疏果组的工人需在升降车上完成其工作内容，因此需要对这3 个组的工人进行高空车的安全培训。整个温室各项工作每周需按工作标准完成1 次。整个生产季， 工人的工种和工作区域固定， 有利于提高工人的工作效率， 并让工人具有生产责任感。