大棚草莓立體栽培最優(yōu)層數(shù)栽培槽選擇研究

魏莎莎，孫軍波，李清斌，吳敏，崔萌萌，戚自榮，裘建榮

（1慈溪市農(nóng)業(yè)技術推廣中心，浙江慈溪 315300；2慈溪市氣象局，浙江慈溪 315300）

0 引言

草莓屬薔薇科草莓屬多年生草本植物，味道鮮美，營養(yǎng)豐富，是深受人們喜愛的“水果皇后”。隨著草莓冬春季塑料大棚促成栽培技術的應用推廣，和現(xiàn)代休閑農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，大棚草莓成為了冬春季節(jié)的水果明星，并由此帶來采摘熱，大大提高了草莓的經(jīng)濟效益。隨著近年來非農(nóng)業(yè)建設用地的擴張，設施面積已不能繼續(xù)擴大，土地的高效集約化生產(chǎn)成為未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的趨勢和方向。此外，常規(guī)地栽模式在疏花疏果、采收等生產(chǎn)過程中，需要高強度的彎腰作業(yè)，勞動強度較大[1-2]；而草莓果實接近地面，更容易被塵土污染，也容易被擠壓、碰傷。研究開發(fā)設施大棚內(nèi)的草莓立體栽培技術，和大棚內(nèi)小氣候調(diào)節(jié)技術，以利于立體栽培作物的最佳生長，能夠提高空間利用率和單位面積產(chǎn)量，解決重茬問題[3-5]，減輕農(nóng)戶的勞動強度，使管理和采摘更為輕松，對設施作物的高效持續(xù)發(fā)展有重要意義。

草莓立體栽培架式多樣，比較常用的主要有A 型架、H型架、雙排架、“品”字型架等，應用尚處于起步階段[6-8]，還沒有形成相應的標準化及更為科學的模式。國內(nèi)常見的研究也集中在支架模式選擇和相關栽培技術，而對栽培層次數(shù)量的選擇方面研究較少。開展大棚草莓立體栽培槽架層數(shù)對比試驗，旨在分析栽培層次的不同產(chǎn)生的光溫效應的變化及對植株生長、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，篩選出最優(yōu)栽培槽層數(shù)，為立體栽培的推廣應用提供理論依據(jù)和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2013—2014 年在浙江省設施農(nóng)業(yè)氣象試驗站標準鋼管塑料大棚內(nèi)進行。大棚跨度8 m，最高處3.5 m，是以鍍鋅鋼管為骨架、塑料薄膜為覆蓋材料的不加溫、單跨拱屋面結(jié)構(gòu)溫室。鋼架PVC管栽培槽采用A 字形方式分布（側(cè)面如圖1），整體框架為鋼結(jié)構(gòu)。栽培架最高處1.3 m，寬1.2 m，立架南北向放置，各排栽培架間距為80 cm。栽培槽材料為PVC，直徑為20 cm。本試驗設置栽培層數(shù)為3、4、5層，層間距分別為40、30、20 cm。栽培槽內(nèi)草莓株距約為23 cm，每一栽培槽內(nèi)種8 株。試驗以常規(guī)地栽為對照，采用單因素隨機區(qū)組試驗設計，3 次重復。供試草莓品種為當?shù)刂髟云贩N‘紅頰’。灌溉采用水肥一體化滴灌技術。管理方式與常規(guī)地栽模式一致。2013年9月9日定植，10月9日大棚覆外膜保溫，11月8日栽培槽鋪設黑色地膜增溫保墑。試驗地土壤為粘壤土，土壤有機質(zhì)含量4%以上。

1.2 試驗方法

1.2.1 植株生長高度對比測量在植株進入采收普遍期后（12 月下旬），分別在立體栽培3 個處理和常規(guī)栽培的試驗小區(qū)中隨機選取10 株，用直尺測量株高（植株基部到最高葉片的自然高度）、冠幅（植株冠叢最大幅度之間的距離）[9]，重復3次，取平均值。

1.2.2 產(chǎn)量對比觀測3種不同立體栽培槽（各3次重復共9個槽架）上的成熟果實，與作為對照的常規(guī)地栽試驗小區(qū)的成熟果實進行隨熟隨采，其中對Ⅰ重復的3個槽架（圖2）上的果實分層進行采收，用游標卡尺測量果實的橫徑和縱徑，用電子天平測量單果重。

1.2.3 果實品質(zhì)對比觀測進入盛果期大量采果時，在每個槽架與田間對照試驗小區(qū)內(nèi)每一重復區(qū)組的每一批所采果實中，隨機選取3個果實，用PAL-1型數(shù)顯糖度計（日本愛宕株式會社）測量可溶性固形物含量。

1.3 儀器設備

使用的氣象數(shù)據(jù)采集器為美國Campbell 公司生產(chǎn)的CR1000 型。溫濕度傳感器型號HMP45C 型，量程-40～85℃，精度為±0.3℃。太陽總輻射儀型號Li200X，光譜范圍400～1100 nm，精度在自然采光下±0.3%，靈敏度0.2 kW/m2。數(shù)據(jù)采集間隔2 min。在0.5 m和1.5 m高度分別設置一個溫濕度傳感器和太陽總輻射儀。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖采用SPSS 軟件和Excel 2003軟件，計算得到的平均值及顯著性分析采用LSD多重比較分析，顯著性水平為P＜0.05。

1.5 立體栽培槽架布置示意圖

立體栽培槽架小區(qū)設置示意圖見圖2。

2 結(jié)果與分析

2.1 立體栽培不同高度太陽總輻射日變化

以同月內(nèi)典型天氣（晴天和陰天）的數(shù)據(jù)對比24 h不同高度太陽總輻射的變化規(guī)律。對2013年11月24日（陰）、2013 年11 月26 日（晴）的實測數(shù)據(jù)進行對比分析，見圖3。由此可知，無論是晴天還是陰天，一天中太陽總輻射呈現(xiàn)由低到高再降低的趨勢，1.5 m處太陽總輻射始終高于0.5 m處，晴天和陰天0.5 m處太陽總輻射峰值分別為1.5 m處的77%和67%，即立體栽培上層光照條件始終優(yōu)于下層。晴天總輻射明顯增加出現(xiàn)在7—8時，而陰天出現(xiàn)在9—10時。

2.2 立體栽培不同高度氣溫變化情況

圖4為整個生育期內(nèi)不同高度平均氣溫實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。從圖4可知，從定植至大棚覆膜前，0.5 m和1.5 m處日平均氣溫差異不明顯。11 月14 日起大棚進入覆膜保溫狀態(tài)，實時溫度數(shù)據(jù)顯示1.5 m 處日平均氣溫明顯高于0.5 m處。次年隨著氣候入春（3月15日），外界氣溫逐步升高，棚內(nèi)不同高度平均氣溫差隨之減少。

2.3 不同立體栽培槽架處理下‘紅頰’草莓的植株生長表現(xiàn)

從表1可以看出，立體栽培模式下，草莓植株株高和冠幅較常規(guī)地栽顯著偏小，而不同栽培槽架層數(shù)處理之間差異不顯著，說明立體栽培草莓植株由于栽培槽空間有限，更容易出現(xiàn)土壤養(yǎng)分、水分供應不足的情況，造成植株更為矮小。

表1 不同栽培槽架處理草莓的植株生長表現(xiàn) cm

2.4 不同立體栽培槽架處理‘紅頰’草莓的果實品質(zhì)

表2給出了不同栽培槽架處理草莓的果實品質(zhì)指標統(tǒng)計。由表可知，2 種栽培模式下草莓果實可溶性固形物含量、最大單果重無顯著性差異。早期（12 月—次年2月，下同）的平均單果重常規(guī)地栽顯著大于立體栽培模式，而3種栽培槽處理之間差異不顯著；后期（3—5 月，下同）2 種栽培模式下無顯著性差異。果型方面，生產(chǎn)早期果橫徑和果縱徑4 種處理之間差異顯著，隨著立體栽培層數(shù)的增加，呈顯著減小趨勢。由此可知生產(chǎn)早期常規(guī)地栽‘紅頰’草莓品質(zhì)優(yōu)于立體栽培模式；而在立體栽培種植模式下，栽培槽層數(shù)越少，草莓早期的果實品質(zhì)越好。生產(chǎn)后期隨著夜間外界氣溫的升高，棚內(nèi)溫差減少[10-11]，常規(guī)栽培和立體栽培模式下果實品質(zhì)差異不大。3 種立體栽培槽處理之間相比，4層栽培槽處理平均單果重、最大單果重、果橫經(jīng)、果縱徑優(yōu)于其他處理。

2.5 不同立體栽培槽架處理下各層‘紅頰’草莓的果實品質(zhì)

表3給出了不同栽培槽架處理各層草莓的果實品質(zhì)指標統(tǒng)計，可以看出，3、4 層栽培槽處理，由于層數(shù)較少，上層對下層的遮陰影響更小，因此平均單果重、果橫徑、果縱徑差異較小，而5層栽培槽處理，由于上、下層更為靠近，遮陰影響導致果實品質(zhì)各指標呈現(xiàn)明顯的隨著層次降低而逐漸減小的趨勢[12-14]。

表2 不同栽培槽架處理草莓的果實品質(zhì)

表3 不同栽培槽架處理各層草莓的果實品質(zhì)

2.6 不同立體栽培槽架處理下‘紅頰’草莓的產(chǎn)量和產(chǎn)值

表4給出了不同栽培槽架處理草莓產(chǎn)量和產(chǎn)值的統(tǒng)計，通過方差分析，早期不同槽架處理下產(chǎn)量和產(chǎn)值存在明顯差異，4、5 層栽培槽處理與常規(guī)地栽相比有明顯優(yōu)勢，4 層栽培槽處理草莓的產(chǎn)量和產(chǎn)值最高。生產(chǎn)后期隨著立體栽培草莓植株更快進入早衰[15-16]，采收結(jié)束較常規(guī)地栽提前1 個月，其產(chǎn)量和產(chǎn)值顯著下降，4層栽培槽仍保持最高的產(chǎn)量和產(chǎn)值，但差異不顯著。全期來看，4 層栽培槽處理在產(chǎn)量方面與常規(guī)地栽差異不顯著，但是產(chǎn)值上有顯著提高，應用4層栽培槽，可以獲得比常規(guī)地栽更為可觀的經(jīng)濟效益。

2.7 不同立體栽培槽架處理下各層‘紅頰’草莓的產(chǎn)量

由圖3～5 可知，3 層栽培槽處理，累計果重由上至下呈現(xiàn)明顯的逐層遞減的趨勢。4層栽培槽處理，1～2層累計果重明顯優(yōu)于3～4層。5層栽培槽處理，中間層的累計果重優(yōu)勢更為明顯，而處于最低的第5層，由于光照不足，產(chǎn)量始終保持在較低水平。

3 結(jié)論

研究表明，A 字形立體栽培架上下層之間光溫條件差異較大，中、上層光溫條件優(yōu)于下層。這也體現(xiàn)在3 種栽培槽處理下，處于較低層次的草莓植株產(chǎn)量始終保持在較低水平，同時，果實品質(zhì)各指標也呈現(xiàn)明顯的隨著層次降低而逐漸減小的趨勢。早期立體栽培產(chǎn)量和產(chǎn)值明顯優(yōu)于常規(guī)地栽，3種立體栽培槽模式下，4層栽培槽草莓的產(chǎn)量和產(chǎn)值最高。后期隨著立體栽培草莓植株更快進入早衰，采收結(jié)束較常規(guī)地栽提前1 個月，其產(chǎn)量和產(chǎn)值顯著下降，而3 種立體栽培槽模式下，4 層栽培槽仍保持最高的產(chǎn)量和產(chǎn)值。全期來看，應用4層栽培槽模式草莓果實品質(zhì)更為優(yōu)良，與常規(guī)地栽相比，全生育期產(chǎn)值有顯著提高，早期產(chǎn)值更是明顯提高59%，結(jié)合元旦、春節(jié)等傳統(tǒng)佳節(jié)和觀光園采摘模式，可以獲得比常規(guī)地栽更為可觀的經(jīng)濟效益，增產(chǎn)潛力較大。

4 討論

近年來，隨著城市化進程加快，人地關系日趨緊張，土地資源的合理高效利用問題成為新的討論熱點[17]。立體栽培模式的出現(xiàn)，大大提高了土地集約利用的效率。但是，由于栽培槽空間有限，植株更容易出現(xiàn)土壤養(yǎng)分、水分供應不足的情況，造成植株矮小、草莓花芽分化延遲、植株器官發(fā)育緩慢[18-20]，此次試驗中，立體栽培的采收期較常規(guī)栽培延遲3～6 天。此外，試驗中草莓栽培基質(zhì)采用的是與常規(guī)地栽一致的種植土，而非采取營養(yǎng)液基質(zhì)栽培[21]的方式，導致后期土壤養(yǎng)分不足，植株較早進入早衰。在立體栽培中有必要加強水肥管理，克服植株根系生長受抑制的不良影響，從而延長生長期，提高產(chǎn)量。

表4 不同栽培槽架處理草莓的產(chǎn)量和產(chǎn)值

由于栽培架上層對下層的遮陰，上層光照條件優(yōu)于下層。而光照是影響草莓產(chǎn)量和品質(zhì)的重要環(huán)境因素[22-24]。立體栽培的這種遮陰制約效應，會隨著立體栽培架種植槽層數(shù)的增加，上下層之間的距離縮短而增強。試驗中顯示，3、4 層栽培槽處理，由于層數(shù)較少，上層對下層的遮陰影響更小，因此平均單果重、果橫徑、果縱徑差異較小，而5層栽培槽處理，由于上、下層更為靠近，果實品質(zhì)各指標隨著層次降低而明顯減小。但是這也并不意味著栽培層數(shù)越少越好。3層栽培槽處理雖然可以最大程度減少遮陰對草莓植株生長的影響，但由于栽培株數(shù)少，無法達到增產(chǎn)增收的效果。而5層栽培槽處理，雖然單位面積植株數(shù)量增加，但下層植株產(chǎn)量顯著偏少，全生育期整體產(chǎn)量和產(chǎn)值優(yōu)勢不明顯。因此，盡可能地減少遮光影響是進行立體栽培架設計的重要指標。周君等[25]以桃為試材，在果實成熟期開展鋪設反光膜試驗研究，發(fā)現(xiàn)反光膜處理可以顯著改善樹體內(nèi)膛的光環(huán)境，提高中下部葉片的光合能力。這對改善立體栽培下部光環(huán)境有參考價值。此外，立體栽培基質(zhì)的選擇、營養(yǎng)液的配比、補光措施的改善等也關系到草莓立體栽培整體效益的優(yōu)劣，今后在這些方面仍有待進一步研究。立體栽培一次性投入大，對管理人員的技術要求較高，立體栽培配套技術的研發(fā)將成為實現(xiàn)草莓機械化、標準化生產(chǎn)的重要推動要素。