大棚草莓立體栽培最優層數栽培槽選擇研究

魏莎莎，孫軍波，李清斌，吳敏，崔萌萌，戚自榮，裘建榮

（1慈溪市農業技術推廣中心，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，和現代休閑農業產業的融合發展，大棚草莓成為了冬春季節的水果明星，并由此帶來采摘熱，大大提高了草莓的經濟效益。隨著近年來非農業建設用地的擴張，設施面積已不能繼續擴大，土地的高效集約化生產成為未來農業生產的趨勢和方向。此外，常規地栽模式在疏花疏果、采收等生產過程中，需要高強度的彎腰作業，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。研究開發設施大棚內的草莓立體栽培技術，和大棚內小氣候調節技術，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量，解決重茬問題[3-5]，減輕農戶的勞動強度，使管理和采摘更為輕松，對設施作物的高效持續發展有重要意義。

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，而對栽培層次數量的選擇方面研究較少。開展大棚草莓立體栽培槽架層數對比試驗，旨在分析栽培層次的不同產生的光溫效應的變化及對植株生長、產量、品質的影響，篩選出最優栽培槽層數，為立體栽培的推廣應用提供理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2013—2014 年在浙江省設施農業氣象試驗站標準鋼管塑料大棚內進行。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、單跨拱屋面結構溫室。鋼架PVC管栽培槽采用A 字形方式分布（側面如圖1），整體框架為鋼結構。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為3、4、5層，層間距分別為40、30、20 cm。栽培槽內草莓株距約為23 cm，每一栽培槽內種8 株。試驗以常規地栽為對照，采用單因素隨機區組試驗設計，3 次重復。供試草莓品種為當地主栽品種‘紅頰’。灌溉采用水肥一體化滴灌技術。管理方式與常規地栽模式一致。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 個處理和常規栽培的試驗小區中隨機選取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，與作為對照的常規地栽試驗小區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內每一重復區組的每一批所采果實中，隨機選取3個果實，用PAL-1型數顯糖度計（日本愛宕株式會社）測量可溶性固形物含量。

1.3 儀器設備

使用的氣象數據采集器為美國Campbell 公司生產的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。數據采集間隔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 數據分析

數據統計分析和作圖采用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

立體栽培槽架小區設置示意圖見圖2。

2 結果與分析

2.1 立體栽培不同高度太陽總輻射日變化

以同月內典型天氣（晴天和陰天）的數據對比24 h不同高度太陽總輻射的變化規律。對2013年11月24日（陰）、2013 年11 月26 日（晴）的實測數據進行對比分析，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于下層。晴天總輻射明顯增加出現在7—8時，而陰天出現在9—10時。

2.2 立體栽培不同高度氣溫變化情況

圖4為整個生育期內不同高度平均氣溫實時監測數據。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，實時溫度數據顯示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

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地栽顯著偏小，而不同栽培槽架層數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，更容易出現土壤養分、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 cm

2.4 不同立體栽培槽架處理‘紅頰’草莓的果實品質

表2給出了不同栽培槽架處理草莓的果實品質指標統計。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，隨著立體栽培層數的增加，呈顯著減小趨勢。由此可知生產早期常規地栽‘紅頰’草莓品質優于立體栽培模式；而在立體栽培種植模式下，栽培槽層數越少，草莓早期的果實品質越好。生產后期隨著夜間外界氣溫的升高，棚內溫差減少[10-11]，常規栽培和立體栽培模式下果實品質差異不大。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、果縱徑優于其他處理。

2.5 不同立體栽培槽架處理下各層‘紅頰’草莓的果實品質

表3給出了不同栽培槽架處理各層草莓的果實品質指標統計，可以看出，3、4 層栽培槽處理，由于層數較少，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各指標呈現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

表3 不同栽培槽架處理各層草莓的果實品質

2.6 不同立體栽培槽架處理下‘紅頰’草莓的產量和產值

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

2.7 不同立體栽培槽架處理下各層‘紅頰’草莓的產量

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

3 結論

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、上層光溫條件優于下層。這也體現在3 種栽培槽處理下，處于較低層次的草莓植株產量始終保持在較低水平，同時，果實品質各指標也呈現明顯的隨著層次降低而逐漸減小的趨勢。早期立體栽培產量和產值明顯優于常規地栽，3種立體栽培槽模式下，4層栽培槽草莓的產量和產值最高。后期隨著立體栽培草莓植株更快進入早衰，采收結束較常規地栽提前1 個月，其產量和產值顯著下降，而3 種立體栽培槽模式下，4 層栽培槽仍保持最高的產量和產值。全期來看，應用4層栽培槽模式草莓果實品質更為優良，與常規地栽相比，全生育期產值有顯著提高，早期產值更是明顯提高59%，結合元旦、春節等傳統佳節和觀光園采摘模式，可以獲得比常規地栽更為可觀的經濟效益，增產潛力較大。

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，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，植株更容易出現土壤養分、水分供應不足的情況，造成植株矮小、草莓花芽分化延遲、植株器官發育緩慢[18-20]，此次試驗中，立體栽培的采收期較常規栽培延遲3～6 天。此外，試驗中草莓栽培基質采用的是與常規地栽一致的種植土，而非采取營養液基質栽培[21]的方式，導致后期土壤養分不足，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，提高產量。

表4 不同栽培槽架處理草莓的產量和產值

由于栽培架上層對下層的遮陰，上層光照條件優于下層。而光照是影響草莓產量和品質的重要環境因素[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，但由于栽培株數少，無法達到增產增收的效果。而5層栽培槽處理，雖然單位面積植株數量增加，但下層植株產量顯著偏少，全生育期整體產量和產值優勢不明顯。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，發現反光膜處理可以顯著改善樹體內膛的光環境，提高中下部葉片的光合能力。這對改善立體栽培下部光環境有參考價值。此外，立體栽培基質的選擇、營養液的配比、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將成為實現草莓機械化、標準化生產的重要推動要素。