草莓是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一,深受消費(fèi)者青睞。然而,在我國草莓生產(chǎn)中仍普遍存在水肥管理粗放、資源利用效率低下等問題。傳統(tǒng)的漫灌漫施方式不僅造成水肥資源的過量投入和浪費(fèi),也帶來了地下水污染等生態(tài)環(huán)境問題,制約了草莓產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。設(shè)施栽培是提高草莓產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施,設(shè)施草莓單產(chǎn)是露地草莓的 2~3 倍。但是,目前我國設(shè)施草莓生產(chǎn)仍沿用傳統(tǒng)的定額灌溉施肥模式,缺乏基于作物需求的精準(zhǔn)水肥調(diào)控手段,難以適應(yīng)設(shè)施環(huán)境下草莓生長發(fā)育的動態(tài)變化,制約了設(shè)施草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)提升。因此,亟須研發(fā)設(shè)施草莓水肥一體化精準(zhǔn)管理技術(shù),通過水肥耦合與動態(tài)調(diào)控,提高設(shè)施條件下水肥資源的利用效率。相關(guān)工作人員以設(shè)施草莓生產(chǎn)中水肥管理問題為切入點(diǎn),系統(tǒng)分析了草莓生長各個時期的水肥需求特點(diǎn),重點(diǎn)研究移栽期、苗期、花果期、成熟期和休眠期的水肥精準(zhǔn)管理技術(shù)方案。
一、設(shè)施草莓水肥一體化技術(shù)概述
(一)水肥一體化技術(shù)原理
設(shè)施草莓水肥一體化技術(shù)是指在設(shè)施栽培條件下,將灌溉與施肥過程進(jìn)行耦合與協(xié)同控制,依據(jù)草莓不同生長發(fā)育階段的需水需肥規(guī)律,精準(zhǔn)調(diào)控水分和養(yǎng)分供給,以實(shí)現(xiàn)水肥資源高效利用、草莓優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)。該技術(shù)依托先進(jìn)的傳感器網(wǎng)絡(luò),實(shí)時監(jiān)測土壤水分、養(yǎng)分含量、溫濕度及作物長勢等關(guān)鍵指標(biāo),再結(jié)合智能控制系統(tǒng),精確調(diào)節(jié)灌溉水量、施肥濃度?;诓葺L發(fā)育規(guī)律,系統(tǒng)能夠動態(tài)優(yōu)化灌溉施肥的時間、用量及配比,使水肥供應(yīng)與作物吸收節(jié)奏保持一致,不僅能顯著提高水肥利用率,減少灌溉用水和化肥使用量,還能減少水肥流失與徑流排放,有效降低面源污染風(fēng)險。通過滴灌、微噴等精準(zhǔn)灌溉方式,配合水溶性肥料的定量添加,養(yǎng)分可直接送達(dá)作物根區(qū),極大地提升肥料利用效率。同時,自動化控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了灌溉施肥的智能化管理,既能減輕人工勞動強(qiáng)度,又有助于提高草莓產(chǎn)量、改善果實(shí)品質(zhì)。此外,水肥一體化系統(tǒng)還可根據(jù)氣象條件、土壤情等環(huán)境因素,自動調(diào)整灌溉施肥參數(shù),讓水肥管理更具科學(xué)性與精準(zhǔn)性。由此可見,水肥一體化技術(shù)是設(shè)施草莓生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效、節(jié)本減排的核心技術(shù),對推動設(shè)施草莓產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展意義重大。
(二)水肥一體化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
目前,我國不同草莓設(shè)施產(chǎn)區(qū)因地制宜開展了水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐。
1.北方產(chǎn)區(qū)。以山東省壽光市為代表,采用基于土壤水分傳感器和氣象監(jiān)測的智能灌溉施肥系統(tǒng),充分適應(yīng)大果型品種的生長需求。該模式實(shí)現(xiàn)節(jié)水 5% ,肥料減施 20% ,單產(chǎn)提高 15% 。
2.南方產(chǎn)區(qū)。以福建省漳州市為例,借助葉面濕度傳感與小氣候監(jiān)測技術(shù),創(chuàng)新實(shí)施水肥輪灌等節(jié)水灌溉技術(shù),顯著提升小果型品種的水肥利用率,有效改善果品質(zhì)量。
3.西北干旱區(qū)。在甘肅省白銀市等地,基于作物蒸騰需水規(guī)律和養(yǎng)分平衡原理,實(shí)施精準(zhǔn)滴灌施肥策略,同步優(yōu)化水肥鹽調(diào)控。該技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)節(jié)水1800m3?hm-2 ,肥料利用率提高 10% ,土壤鹽分降低15% 。
4.城市郊區(qū)產(chǎn)業(yè)帶。依托區(qū)位優(yōu)勢,重點(diǎn)推廣水肥一體化智能控制系統(tǒng),顯著提升水肥投入品利用效率與生產(chǎn)管理精細(xì)化水平。
未來,伴隨水肥一體化關(guān)鍵技術(shù)的突破和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立,其將在推進(jìn)設(shè)施草莓產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效和現(xiàn)代化發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。
二、設(shè)施草莓水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用
(一)移栽期
移栽前需要全面評估栽培基質(zhì)的水分、肥力和鹽分狀況,可在栽培槽內(nèi)選取多個代表性點(diǎn)位,利用土壤水分速測儀、養(yǎng)分速測儀等設(shè)備進(jìn)行抽樣檢測。同時,梳理上茬草莓生長表現(xiàn)和水肥運(yùn)籌資料,分析栽培基質(zhì)水肥消耗規(guī)律和存在問。在此基礎(chǔ)上,有針對性地優(yōu)化移栽期水肥施用方案,確保措施精準(zhǔn)且因地制宜。此外,還應(yīng)關(guān)注栽培基質(zhì)理化性狀,如團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、孔隙度、pH等,可通過目測和簡單實(shí)驗(yàn)初步判斷,必要時送專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測。
移栽時需要采取涸水定植措施。在高床栽培模式下,一般選用帶壓力補(bǔ)償式滴頭,對植穴周圍進(jìn)行局部灌溉。通過水肥一體化控制系統(tǒng),精準(zhǔn)控制定植灌溉水量,確保濕潤層深度在 25cm 左右,覆蓋主要根區(qū)。同時,需要施足基肥,常采用撒施方式,選用緩釋性復(fù)合肥料?;史N類和用量要根據(jù)土壤肥力和草莓需求而定,切忌過量施用導(dǎo)致肥力過剩。另外,要合理搭配硝銨態(tài)氮比例,以促進(jìn)草莓幼苗新根生長。
移栽后7天內(nèi)的水肥管理至關(guān)重要。參照草莓苗期生長進(jìn)程,控制每天灌溉定額在 2~3L ·株-1,頻次為每天 1~2 次。在肥料濃度方面,氮、磷、鉀分別維持在 120~150mg?L-1, 50~60mg?L-1, 80~100mg?L-1 。
借助水肥一體化系統(tǒng)強(qiáng)大的實(shí)時監(jiān)控和反饋調(diào)節(jié)功能,根據(jù)苗情發(fā)育動態(tài)及時調(diào)整水肥決策,確保水肥供給精準(zhǔn)。
做好移栽期水肥管理的同時,還應(yīng)加強(qiáng)苗床小氣候調(diào)控??茖W(xué)布置灌溉、通風(fēng)、遮陽等設(shè)施,優(yōu)化床面熱濕度條件,為草莓幼苗營造適宜的生長環(huán)境。灌溉時要注意均勻性,避免局部積水或干旱。通風(fēng)時需要合理控制換氣量和頻次,既要保證氣體流通,又要防止氣溫驟降或土壤失水。遮陽時選擇透光性好、散射均勻的材料,避免局部強(qiáng)光灼傷幼苗。小氣候調(diào)控要依據(jù)天氣狀況和苗情發(fā)育階段動態(tài)管理,必要時配合增施生物刺激素等矯壯措施。此外,還要加強(qiáng)苗床病蟲草害防治,結(jié)合水肥管理定期開展監(jiān)測和植保措施,堅持預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則。
(二)苗期
草莓苗期是植株快速生長發(fā)育的關(guān)鍵時期,水分供應(yīng)必須滿足苗木蒸騰和植株膨大需求。采用精準(zhǔn)灌溉技術(shù),基于蒸騰模型和土壤水分傳感器動態(tài)測算草莓苗期需水量,制定科學(xué)的灌溉制度。苗期初期,每3~5 天灌溉1次,灌水定額為 200~300m3?hm-2 ;中期結(jié)合植株長勢酌情增加灌溉頻次至 2~3 天1次,定額調(diào)整為 300~400m3?hm-2 ;后期適度控水醒苗,灌溉間隔延長至 5~7 天,定額下調(diào)至 150~200m3?hm-2 實(shí)際灌溉時要兼顧天氣狀況與苗床濕度動態(tài)調(diào)控補(bǔ)水量,確保苗床土壤墑情維持在田間持水量的 70%~80% 。
苗期追肥以速效性水溶肥為主,配合生物有機(jī)肥,促進(jìn)草莓苗快速生根壯苗。追施氮、磷、鉀、鐵、鋅等多種礦質(zhì)營養(yǎng)元素,改善土壤肥力,提高植株抗逆性。具體施用采用水肥一體化營養(yǎng)液灌溉,結(jié)合植株生長發(fā)育特點(diǎn),動態(tài)調(diào)控肥液濃度和灌溉頻次。苗期初期每10天追肥1次,氮、磷、鉀濃度均為50~80mg?L-1 ;中期每7天追肥1次,氮、磷、鉀濃度分別提高至 100mg?L-1, 60mg?L-1 、 120mg?L-1 后期每5天追肥1次,氮、磷、鉀濃度分別維持在80mg?L-1. , 40mg?L-1, 1 100mg?L-1 。微量元素如鐵、鋅等可間隔性葉面噴施,濃度 20~50mg?L-1 。追肥時,注重將促進(jìn)根系生長的磷酸二氫鉀、腐植酸等物質(zhì)配合施用。
草莓苗期的水肥管理需要與環(huán)境參數(shù)緊密結(jié)合,建立系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)控機(jī)制。在溫度方面,當(dāng)日均氣溫保持在 20~25°C 時,可按常規(guī)方案進(jìn)行水肥管理。當(dāng)氣溫升至 30°C 時,應(yīng)將灌溉頻次由每 3~5 天1次調(diào)整為每天 1~2 次,同時將肥料濃度降低 20%~ 30% ,避免高溫條件下的肥害風(fēng)險。若遇持續(xù)高溫天氣,建議在早晨和傍晚進(jìn)行少量多次灌溉,并通過噴霧增濕來改善苗床微環(huán)境。濕度管理同樣關(guān)系到水肥調(diào)控效果。當(dāng)相對濕度超過 85% 時,應(yīng)減少灌溉頻次,并將單次灌溉量減少 30% ,同時加強(qiáng)通風(fēng)降濕。這種情況下可適當(dāng)提高肥料濃度 15%~20% ,但需注意增加鉀肥比例,增強(qiáng)植株抗病性。在濕度較低時(低于 60% ),需要增加灌溉次數(shù),通過地面增濕和小畦灌溉相結(jié)合的方式提高空氣濕度。此外,光照條件也是影響水肥管理的重要因素。光照充足時,植株蒸騰作用增強(qiáng),應(yīng)增加灌溉量;在連續(xù)陰雨天氣,光照不足會影響植株的養(yǎng)分吸收能力,此時應(yīng)減少灌溉量,并降低肥料濃度 25%~30% ,待光照恢復(fù)后再逐步調(diào)整至正常水平。通過環(huán)境參數(shù)與水肥管理的協(xié)同調(diào)控,可以顯著提高苗期草莓的生長質(zhì)量和抗逆性。
苗期水肥管理的核心目標(biāo)是促進(jìn)草莓苗根系快速生長,提高苗木成活率和抗性。采用測土配方施肥技術(shù),基于根系生長動態(tài)和土壤養(yǎng)分快速診斷,精準(zhǔn)制訂苗期施肥方案。利用連續(xù)式土壤溶液提取器動態(tài)監(jiān)測土壤水溶性養(yǎng)分含量,評估肥料有效性;采用微根管技術(shù)原位觀測根系生長,分析水肥調(diào)控措施對根系發(fā)育的影響,指導(dǎo)水肥一體化決策優(yōu)化。針對監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)的缺素癥狀,及時采取葉面噴肥等補(bǔ)救措施。
(三)花果期
花芽分化期需要系統(tǒng)協(xié)調(diào)光照、溫度與水肥供應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)日照時間縮短至 12h 時,應(yīng)將夜間溫度控制在 12~15°C ,并將水肥灌溉時間調(diào)整到光照充足的9:00至15:00,以確保植株充分利用光能進(jìn)行光合作用和養(yǎng)分吸收。降溫期間需相應(yīng)調(diào)整灌溉策略,將灌溉頻次由每天 1~2 次減少至每 2~3 天1次,單次灌溉量控制在 300~375m3?hm-2 。同時,根據(jù)溫度變化動態(tài)調(diào)整肥料濃度,在溫度降低時將大量元素濃度降低 20%~30% ,并注意補(bǔ)充鈣、硼等微量元素以增強(qiáng)植株抗寒性。陰雨天氣應(yīng)減少水分供應(yīng)并將肥料濃度提高 15%~20% ,待天氣轉(zhuǎn)晴后 2~3 天內(nèi)恢復(fù)正常水肥管理方案;如遇連續(xù)陰雨,可考慮補(bǔ)充人工光源,并適當(dāng)延長水肥灌溉間隔,防止根系養(yǎng)分吸收能力下降。
草莓花果期需水量大,灌溉頻次和定額應(yīng)有所增加,一般每 3~5 天灌溉1次,灌水量控制在 450~750m3?hm-2 0同時,為保證果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì),花果期需加大鉀肥供應(yīng),可通過水肥一體化系統(tǒng)定期滴灌硝酸鉀和硫酸鉀,濃度為 100~200mg?L-1 ,并視果實(shí)膨大情況,酌情補(bǔ)充磷酸二氫鉀等磷肥。花果期要注意氮鉀比例平衡,過多氮肥會引起徒長,延遲果實(shí)成熟。
果實(shí)膨大階段,合理的水肥調(diào)控對促進(jìn)草莓產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要。這一時期應(yīng)采用“增水增肥、控水控氮”的水肥策略,前期適當(dāng)增加灌溉定額至 900~ 1200m3?hm-2 ,提高鉀肥濃度至 300mg?L-1 以上,促進(jìn)果實(shí)快速膨大;后期則應(yīng)控制灌溉定額在 600~ 750m3?hm-2 ,維持鉀肥濃度在 200mg?L-1 左右,同時控制氮肥低于 100mg?L-1 ,保證果實(shí)品質(zhì)。灌溉時要避開高溫時段,最好安排在清晨或傍晚,并采用噴霧增濕等措施降低植株蒸騰和水分脅迫。
此外,花果期還應(yīng)結(jié)合水肥管理加強(qiáng)病蟲害防治。合理控水避免過濕導(dǎo)致灰霉病,同時利用水肥一體化系統(tǒng)開展植物保護(hù)農(nóng)藥和葉面肥的配施,提高植株抗性。可每隔 7~10 天通過灌溉系統(tǒng)注入 40% 多菌靈、 70% 甲基托布津等藥劑進(jìn)行預(yù)防。
在草莓花果期向成熟期過渡階段,水肥管理需更加精細(xì)。此階段應(yīng)逐步調(diào)整無肥供應(yīng),適當(dāng)增加磷、鉀比例,促進(jìn)養(yǎng)分高效轉(zhuǎn)運(yùn)至果實(shí)。同時,結(jié)合氣象數(shù)據(jù)與植株蒸騰速率,動態(tài)優(yōu)化灌溉頻次與水量,避免水分波動過大導(dǎo)致裂果或畸形果。此外,可通過葉面噴施鈣、硼等中微量元素,增強(qiáng)果實(shí)硬度與抗病性。實(shí)時監(jiān)測土壤電導(dǎo)率、pH,及時修正水肥供給策略,確保草莓在關(guān)鍵發(fā)育階段獲得均衡營養(yǎng)。這一時期若管理得當(dāng),可顯著提高商品果率,并延長采收周期。
(四)成熟期
草莓成熟期是果實(shí)膨大和品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段,植株生理活動強(qiáng)盛,對水分和養(yǎng)分的需求顯著增加。這一時期草莓植株蒸騰作用旺盛,需水量大,應(yīng)及時補(bǔ)充土壤水分,避免干旱脅迫影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。同時,果實(shí)體內(nèi)糖分、有機(jī)酸等可溶性固形物的合成與積累需要鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的參與,因此,成熟期應(yīng)適當(dāng)增施鉀肥,并兼顧鈣鎂肥的配施,但后期應(yīng)控制氮肥用量,防止養(yǎng)分失衡延遲果實(shí)成熟。值得注意的是,植株體內(nèi)水分和養(yǎng)分的運(yùn)轉(zhuǎn)依賴根系吸收和輸導(dǎo),因此,成熟期還需注意維護(hù)根系健康,避免因水澇或肥害導(dǎo)致根系損傷。
水肥一體化技術(shù)可通過實(shí)現(xiàn)成熟期水肥資源的精準(zhǔn)調(diào)控,在滿足草莓生理需求的基礎(chǔ)上,顯著改善果實(shí)品質(zhì)。利用滴灌系統(tǒng)持續(xù)、均勻地供應(yīng)水分,并將土壤水分維持在田間持水量的 70%~80% ,可保證果實(shí)充分膨大,提高果實(shí)硬度和新鮮度;合理搭配鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的供給比例和濃度,如將鉀肥濃度控制在 200~300mg?L-1 ,鈣肥濃度維持在 80~ 100mg?L-1 ,可促進(jìn)果實(shí)體內(nèi)糖分、有機(jī)酸等活性物質(zhì)積累,協(xié)調(diào)果實(shí)色澤形成,顯著提升草莓風(fēng)味和外觀品質(zhì)。此外,通過水肥一體化系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測土壤水分和養(yǎng)分動態(tài),并依據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)優(yōu)化灌溉施肥決策,可有效防止養(yǎng)分過?;虿蛔悖瑥亩鴾p少果實(shí)裂果、畸形等生理性病害的發(fā)生。
采收期是草莓成熟期生產(chǎn)的最后階段,水肥管理的重點(diǎn)是動態(tài)平衡果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)和植株健康。采收前應(yīng)適當(dāng)控水、控氮,使土壤水分維持在田間持水量的 60%~70% ,氮肥濃度控制在 50mg?L-1 以下,促進(jìn)果實(shí)著色和糖分積累,延長貨架期;采收高峰期應(yīng)避免大水大肥,日灌溉定額控制在 300~450m3?hm-2 肥料濃度維持在 100mg?L-1 左右,防止裂果和次品果增加;晚期視植株體況和土壤肥力,酌情補(bǔ)充葉面肥和水溶肥,延緩植株衰老,并加強(qiáng)采收管理和園地衛(wèi)生,及時采收成熟果實(shí),清理植株殘體,結(jié)合灌溉和藥劑處理,為下茬草莓栽培做好準(zhǔn)備。
(五)休眠期
草莓在休眠期雖然停止了地上部分生長,但根系仍保持著一定的活力,對水分和養(yǎng)分有基本需求。這一時期的水肥管理要根據(jù)植株休眠狀態(tài)和土壤摘情合理調(diào)控。一般而言,休眠初期應(yīng)控制灌溉水量,促使土壤含水量逐步降低,幫助植株進(jìn)入深度休眠;休眠后期需防止土壤過度干旱,適時適量灌溉,以保障根系的正常生理代謝。同時,基于養(yǎng)分情況,可施用中等強(qiáng)度基肥,以緩釋肥為主,搭配適量速效肥,提前為春季萌芽儲備養(yǎng)分。
休眠期是開展土壤培肥與水分調(diào)控的關(guān)鍵時期,應(yīng)充分利用這一時機(jī),通過測土配方施肥提升土壤肥力,為下一季草莓生長奠定基礎(chǔ)??刹扇∩罘杷伞⒃鍪┯袡C(jī)肥等措施,改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),提升保水保肥能力。同時,密切關(guān)注土壤熵情,靈活調(diào)整灌溉或控水策略,既要防止土壤過干引發(fā)根系凍害,又要避免濕度過高導(dǎo)致根系缺氧室息,在養(yǎng)分儲備與水分調(diào)節(jié)間尋求平衡,為草莓安全越冬及春季萌發(fā)營造適宜條件。
休眠期為設(shè)備設(shè)施全面檢修與維護(hù)提供了良好契機(jī),需要對灌溉管網(wǎng)、施肥系統(tǒng)、過濾裝置等進(jìn)行逐一排查,及時修復(fù)或更換損壞部件,確保翌年水肥供應(yīng)暢通無阻。針對不同類型設(shè)施,結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn),采取防凍、防潮等防護(hù)措施,降低嚴(yán)寒天氣對設(shè)備的損害風(fēng)險。日常管理中,定期清理設(shè)施內(nèi)泥沙、雜質(zhì),有效延長設(shè)備使用壽命。唯有經(jīng)過細(xì)致檢修與精心維護(hù),水肥一體化系統(tǒng)方能在新一季草莓生產(chǎn)中高效運(yùn)行,充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。
三、結(jié)語
相關(guān)工作人員系統(tǒng)探討了設(shè)施草莓水肥一體化精準(zhǔn)管理技術(shù)在生產(chǎn)各階段的應(yīng)用實(shí)踐。實(shí)踐表明,該技術(shù)不僅能顯著提升設(shè)施草莓生產(chǎn)效率、優(yōu)化果品質(zhì)量,還能有效降低水資源與肥料消耗,有力推動草莓產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。展望未來,隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與水肥一體化技術(shù)的深度融合,其應(yīng)用場景將在設(shè)施草莓種植乃至整個設(shè)施園藝領(lǐng)域持續(xù)拓展。這不僅有助于推動我國草莓產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型,還為加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程注入強(qiáng)勁動力。
作者簡介:丁冬亮(1985—),男,河南鄭州人,本科,農(nóng)藝師,主要從事農(nóng)學(xué)研究工作。