Pokud používáte Postgres <9.4, nemůžete pole JSON aktualizovat přímo. Potřebujete příznak_upraveno funkce pro nahlášení změny SQLAlchemy:
from sqlalchemy.orm.attributes import flag_modified
model.data['key'] = 'New value'
flag_modified(model, "data")
session.add(model)
session.commit()