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高架大棚草莓无土栽培气象条件研究

  • 来源:百蔬网
  • 编辑:百蔬君
  • 时间:2019-01-02 18:58
摘要:根据草莓的生长特性,对比分析在无土和有土两种栽培方式下的棚内环境气象要素资料,找出两者环境气候差异对草莓生长的影响,研究调节控制草莓无土栽培环境气候条件的方法,促进草莓无土栽培技术推广。
草莓味道甜美、甘中带酸、风味独特,栽培周期短,结果早、见效快。溧水地处长江三角洲下游,属亚热带季风气候,气温为- 8~38 ℃,气候温暖,为草莓生长提供了便利条件。2012 年全区设施草莓面积约有386. 67 hm2,年产值近4 000 万元,已成为当地现代农业的一大亮点。溧水草莓生产均采用温室促成栽培模式,充分利用反季节栽培模式,一般于8 月下旬至9 月中旬定植,元旦前大量上市,显著提高了经济效益。但近年来,重茬问题日益突出,溧水草莓基地的品质和产量均明显下降。
无土栽培技术是一项新型农业技术,清洁卫生,不受季节、耕地和地域的影响,能提高水分、养分的有效利用率,克服草莓连作障碍和土传病虫害,具有土壤栽培无可比拟的优势。本课题主要根据草莓生长特性,对比分析无土和有土两种栽培方式下棚内环境气象要素资料,找出两者环境气候差异对草莓生长的影响,研究调节控制草莓无土栽培环境气象条件的方法,并提供经济成本参考,研究成果有助于改进草莓无土栽培技术试验方法,分析草莓无土栽培技术量产推广可行性。

1 草莓生长对环境气象条件的要求
1.1 温度
草莓对温度适应性较强,喜温暖气候,有一定耐寒性。根系最适温度15~20 ℃,>2 ℃根系开始活动,10 ℃时形成新根,冬季-8℃会受冻害。植株生长适温15~25 ℃,>5 ℃开始萌芽,- 1 ℃以下低温和30 ℃以上高温时生长受抑制,温度降至- 10 ℃植株易被冻死。花芽分化必须在5~25 ℃时才能正常进行。在5~12 ℃低温下,无论日照长短均可成花;在13~25 ℃只有经过短日照,才能形成花芽。开花期0 ℃以下低温和40 ℃以上高温阻碍授粉,果实膨大期白天20~25 ℃适宜,夜温保持在5~8 ℃最佳。
1.2 湿度
草莓根浅,叶片蒸发量大,喜湿,要求有充足水分供应,但怕涝。草莓现蕾前期,棚内湿度要控制在60%,利于草莓生长和抽穗现蕾;现蕾开花期,湿度控制在40%~50%,果实膨大及成熟期,湿度直接影响草莓产量和品质,以60%~70%为宜。果实大量成熟期,适度灌水是保证草莓丰产的关键措施之一。
1.3 光照
草莓喜光,较耐阴,对日照要求较严格。开花结果期和匍匐茎抽生期均需12~15 h 长日照,花芽分化期要求8~12 h 短日照和较低温度,休眠期要求短日照和低温( 需5 ℃以下低温几十到数百小时)。
 
2 无土栽培和地栽草莓棚内环境气候条件分析
试验大棚位于溧水傅家边草莓基地内,供试品种为“红艳”。连栋大棚棚长80 m、宽80 m、高3 m(最高顶高4. 8 m),一字形基质栽培,以塑料薄膜和无纺布做成栽培槽,宽0. 4 m、深0. 4 m、高0. 75 m。以地栽大棚为对照,棚长32 m、宽8 m、高3 m,垄宽0. 4 m、深0. 4 m,垄沟宽0. 3 m。两者均为东西走向。每年1—4 月是溧水草莓产销两旺季节,此阶段棚内气象环境条件对草莓产量和品质影响尤为关键。因设备故障导致观测资料序列短,分析仅采用2016 年12月—2017 年3 月数据,比较分析冬季低温时两种栽培方式下增温保暖效果、棚内湿度和CO2 浓度变化规律。经分析,主要有以下几点:
(1)冬季高架无土栽培大棚白天温度较地栽大棚显著偏低(表1)。高架无土栽培大棚1—3 月平均气温分别为8. 3 ℃、8. 7 ℃、11. 6 ℃,1—2 月较地栽大棚偏低,日平均气温偏低日数达75%。从气温日变化看出,1—2 月白天高架无土栽培大棚增温效果比地栽大棚明显偏差,尤其高温时段温度和日最高气温显著偏低,而夜间两种大棚气温下降趋势和日极端最低温度均较为一致。可见,冬季高架无土栽培棚内温度总体偏低,不能满足此阶段草莓适温需求,且做好夜间增温仍是冬季防冻重点。
1—3 月高架无土栽培大棚与地栽大棚气温各时段温差
(2)高架无土栽培大棚地温日较差明显大于地栽大棚,夜间地温比地栽大棚显著偏低。本试验中,连栋大棚基质10 cm平均地温分别为9. 7 ℃、10. 5 ℃、13. 4 ℃,平均日较差分别达5. 3 ℃、7. 9 ℃、7. 6 ℃,日变化明显大于地栽。究其原因,应为塑料薄膜和无纺布做成的栽培槽保温效果差,且基质孔隙度大,透气性好,和土壤相比,热容量小,致使夜晚温度下降时,基质草莓根系温度下降快,显著低于地栽大棚(图1)。
2016 年12 月25 日21 时至2017 年1 月4 日 12 时10 cm 地温小时值对比曲线
(3)高架无土栽培大棚和地栽大棚夜间湿度普遍偏高,白天湿度明显下降,两者差异不显著(图2)。两种大棚日平均相对湿度均为83%,日平均最小相对湿度均为47%。其中高架无土栽培大棚1—3 月棚内平均相对湿度分别为87%、83%、80%,土壤平均相对湿度为64%、84%、85%。因此启用高架无土大棚栽培草莓时,仍需做好通风降湿工作,空气相对湿度控制在80%以下为佳。
(4) 高架无土栽培大棚CO2 浓度变化呈中午低、早晚高凹形曲线。棚内CO2 浓度是影响草莓生长发育的重要因素。草莓花期至结果盛期对CO2 的浓度需求为2 600~4 600 mg/ kg。而高架无土栽培大棚内测得白天CO2 平均浓度在900 mg/ kg左右,距离草莓同期生长需求量还相差数倍。因此,加强系统管理,适当补充CO2 气体肥,可提高草莓光合作用,促进草莓生长。
2017 年1—3 月日平均空气相对湿度对比曲线
3 环境气象条件干预
棚内温度条件是草莓生长关键因子。冬季是草莓产销两旺季节,连栋大棚基质栽培环境气温和土温明显低于地栽大棚。加之棚内CO2 浓度低,溧水1—2 月历年日平均日照时长仅4. 4 h,棚膜透光率低严重影响草莓光合作用。为更好地调控无土设施草莓环境条件,使其满足草莓生长发育需要,本课题开展了增温和补光对比试验,设计思路如下:
(1)选择A、B、C、D、E、F6 个试验区(A、B、C为装有加温设备的一字形大棚3 栋,D、E、F 为未装有加温设备的双一字形大棚3 栋,E、F两个试验区为空白试验),总面积1 680 m2。
(2)A、B、C区安装生物质燃烧机,在每条栽培带下面敷设塑料管,通过塑料管输送热风给基质和根系加热。
(3) 两者的补光灯采用并联方式连接。其中LED40 W植物生长灯A试验区18 盏,C试验区20 盏;C、D试验区安装40 W防爆白炽灯。安装定时器,补光时间设置为18: 00~22: 00,每天补光4 h,阴雨天,除晚上补光4 h 外,白天也要进行适量补光。
 
4 试验结果
(1)补光后草莓植株长势优势明显,但生育进程无差。白炽灯等传统人工光源光谱能量分布固定,光质、光强无法调控,真正用于光合作用的有效光照小,发热大,耗能高,寿命短,不符合作物生长需求。按照作物光合作用所需光谱专门设计的作物生长专用LED灯,能效比更高。灯具结构更适合温室大棚内使用,光谱、光质易于调整,可适用于草莓不同生长阶段,且综合长期使用成本
较白炽灯低(表2)。
高架无土栽培草莓大棚补光试验对比表
(2)因连栋大棚空间大,利用热风循环管道加热法保温增温效果并不理想。据资料查证,热水循环管道增温法和电热线加温是更被普遍采用的设施大棚增温法。日本的一项研究表明: 利用电热线对短缩茎局部加温至4 ℃,可在降低成本的同时增加产量。这些还有待于未来进一步验证。
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