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本试验是基于一种事先测量土壤中的养分，再根据作物生长全程所需的养分进行相对精准配方施肥促进土壤性状改善和作物营养吸收，从而促进作物生长的过程。试验施肥以半熟状态的堆肥为主，以菌肥、矿物质肥、NPK及微生物菌肥为辅，利用塑料膜下产生的高温进行堆肥发酵，在一定程度上灭活有害菌、草籽，促进有益菌生长，还可利用堆肥发酵过程产生的大量 CO2 在液气态变化时上下运动对土壤进行疏松，促进团粒结构生成，从而实现改良土壤、高效生产的目的。 机械化作业方案的设计 ◆施肥环节 a.3 种有机肥施肥机械 b. 人工施肥 图 1 施堆肥（有机肥）机械 施堆肥（有机肥） 有机肥可采用近几年北京市农机鉴定推广站试验示范的 3 种机械作为施肥机具（图 1a）。由于条件所限，试验采用人工撒施（图 1b）的方式，施用的堆肥以木屑为主料，腐化到 70%~80% 的程度，再旋耕入土壤中与土壤充分混合均匀后持续发酵、散热。 a. 前悬挂式 b. 后悬挂式 c. 自走式 图 2 施颗粒肥机械 施颗粒肥 颗粒肥施肥环节有 3 种机械可以选择（图 2），试验选用了在“大棚王”拖拉机前加装撒肥料斗的方式进行。这种机具价格低廉，但使用寿命较低。后悬挂式适用性好，自走式的价格较高，适用于有一定规模的园区。 施液态菌肥 液态菌肥是现制作现喷施的肥料，一般施用前要将菌种放置在按比例预先混合了激活菌所必须的奶粉、红糖的 38~40℃温水中，搅拌或鼓风数小时，待菌液的 pH 为 5~5.5 时即激活成功，然后用喷雾器将激活的菌种均匀地喷撒到刚施用的底肥上。 ◆耕地环节 图3a. 旋耕机 图3b. 驱动耙 施用有机肥、颗粒肥、菌肥后即可耕作。试验区域耕地作业以旋耕作业为主，犁耕作业应用于菜田的相对较少。旋耕作业环节可选的机具有 4 种，分别是旋耕机（图 3 a）、驱动耙（图 3 b）、灭茬平地机（图 3 c）与微耕机（图 3 d）。试验用的是以“大棚王”拖拉机为动力的旋耕机，对土壤进行了两次旋耕作业。
图3c. 灭茬平地机
图3d. 微耕机 ◆起垄环节  b. 四轮悬挂式图 4 适合设施用宽行起垄机 起垄一是为了覆膜养地，二是优化菠菜的土壤生长环境。设施内的宽行起垄机可选用手扶式和四轮悬挂式（图 4），而在露地还有其他的机型可以选用（图 5）。 a. 单行图 5 适合露地用宽行起垄机 ◆铺带和覆膜环节
图 6 人工手拉覆（盖）膜器 铺滴灌带一般在播种后由人工来完成，铺设滴灌带的覆膜机还不多见，可选用半机化或手工工具的方式来实现（图 6），覆膜后的压膜作业多数也由人工来完成。 ◆田间管理环节
a. 小型遥控除草机
b. 悬挂式除草机
c. 大型除草机 图 7 除草作业设备 除草作业 田间管理分为除草和植保两种作业，设施内沟间的除草可选用小型遥控除草机（图7a）或悬挂式除草机（图 7b）、露地的沟间除草可选用图 7c 所示的大型除草机。 植保作业
图 8 植保作业设备 植保作业可根据作业特点分别选用图 8 所示的喷雾机械、弥雾机械或喷粉设备。 ◆收获环节
图 9 收获作业设备 收获目前选用手扶式切刀抖动的方式来完成，另有其他机型供参考，如图 9 所示。 太阳能养地是将半熟的堆肥、菌肥、矿物质肥、NPK 肥和其他中微量肥与土壤充分混合后用地膜覆盖，再将混合后的膜下土壤灌溉到含水量达 60% 左右，之后充分利用太阳能将膜下土壤加热，在菌肥、半熟堆肥的后续发酵、太阳能的三重作用下，膜下的土壤产生高温，通过先耗氧、再厌氧及高温组合作用来灭活土壤中的有害菌。与此同时，堆肥发酵产生大量的二氧化碳对土壤产生疏松作用，达到养地和改良土壤团粒结构的效果。太阳能养地处理的全程生产工艺流程如图 10 所示。
图 10 太阳能养地处理全程生产工艺流程 太阳能养地 膜覆盖好后，尽量让地膜吸收太阳能，同时每天记录膜下 5 cm 处的地温，当该测点的日最高温度不低于 45 ℃时计为一个有效日积温，当日积温累计超过 900℃时，养地即可结束。在养地过程中，先期在耗氧菌和高温的作用下，将膜下的氧气消耗掉，土壤中的有害杂菌及杂草籽粒被灭活，之后厌氧菌开始下一个循环，在多种因素作用下，膜下会产生大量的 C O2，C O2 和膜下的水合成的碳酸在高温高压的作用下向土壤深层渗透，渗透下去的液体在太阳能的作业下再度向上挥发，如此不断反复，在微生物、C O2、液体的反复作用下，膜下土壤发生团粒状的变化，从而在疏松土壤的同时，缓慢地改善土层的团粒结构，实现养地的目的。 图 11 菠菜播种 20 天后出苗情况及长势 太阳热养地处理覆膜积温 60 天后，由于正值夏季，对照组试验地的状况一直不理想，到2020 年 9 月 24 日才进行菠菜播种。试验组和对照组均采用种子线播技术进行播种，播种后试验组和对照组按同样的方式进行管理。20 天后（10 月 14 日），对出苗后的生长情况进行了观察，试验组的出苗情况优于对照组。由图 11 可以看出当时菠菜幼苗已长 3~4 片真叶，从出苗率来看，试验地块的菠菜出苗整齐，成活率高于对照地；从长势方面来看，试验地块的菠菜苗要比对照地的菠菜苗健壮。 图 12 菠菜播种 20 天后土壤的压痕效果 在定性观察的同时，做了一个试验，即让一名成年男性单脚分别站在对照组（图 12）和试验组地块，从单脚印痕可粗略地看出试验组地块的印痕较深，而对照组较浅，侧面说明试验组土壤疏松度要明显高于对照组。初步判断试验组地块的团粒结构发生了变化，质地比对照组要松软些。 2020 年 11 月 5 日，在菠菜生长 40 天时，试验组的生长性状已达到订单商品标准要求，组织有关专家、生产单位、企业、商家对试验组和对照组进行菠菜人工采收测产。测产前长势和收获量对比情况见图 13。 图 13 测产前长势和收获量对比情况 测产时对试验组和对照组的种植区、接垄区的土壤疏松度进行了测试。测试方法是用人力将一根钢筋棍从地表插向地下，直到见表耕层底（插不动）为止，分别测量入土深度。由表 3 可以看出，使用太阳能养地技术后，实验组种植区的土壤疏松度要比对照组地块高 22.7%。从实验数据初步判定，使用太阳能养地技术有利于改善土壤的团粒结构。 产量 表 4 太阳能养地对菠菜产量影响
在对照组和试验组取相同面积进行测产，取样面积为 20 m2，从表 4 可以看出，试验组比对照组增产 29%；从图 13c 中可看出，试验组地块20 m2菠菜产量的框数为 6 框，而对照组的为 3 框，这说明试验组技术有利于菠菜产量的提高。 生长势 表 单株物理性状和化学指标测量结果
试验组菠菜的鲜重、株高、根长都显著高于对照组，且试验组菠菜的鲜重是对照的约 2 倍左右。试验组地块菠菜的长势要比对照组好，前者的叶片大且厚、光泽更亮、颜色较深，而对照组正好相反；试验组的单株根系粗壮、根须根多，对照组的根系较细且根须根少。 a.5 株的长势（试验组） c. 叶片光亮度（试验组） b.5 株的长势（对照组） d. 叶片光亮度（对照组） 图 对照组和试验组的单株长势及叶片光亮度对比图 品质 从品质方面来看（表 5），对照组和试验组的硝酸盐含量没有显著性差异，但从数值上看，对照组的硝酸盐比试验组的略高；而从可溶性固形物方面来说，试验组显著高于对照。 口感 分别对试验组和对照组的菠菜进行了盲品，测试结果显示试验组菠菜的口感好于对照组。产量、收入与净利测算 根据测产情况和当时房山泽普种植园区的销售价格对收入和净利进行了归纳和测算，具体结果见表 6。 表 6 产量、毛利及平衡点测算表
从以上试验数据可知，通过测土配方后有针对性地进行施肥，并通过机械化技术实施了太阳能养地技术后，从土壤方面来说，可有效改善土壤团粒结构，增加松土层深度；从植株长势方面来说，植株生长健壮，叶片大且厚、光泽度及颜色变优，从产量上有明显提升，增产效果明显。 |
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