大棚草莓立体栽培最优层数栽培槽选择研究

魏莎莎，孙军波，李清斌，吴敏，崔萌萌，戚自荣，裘建荣

（1慈溪市农业技术推广中心，浙江慈溪 315300；2慈溪市气象局，浙江慈溪 315300）

0 引言

草莓属蔷薇科草莓属多年生草本植物，味道鲜美，营养丰富，是深受人们喜爱的“水果皇后”。随着草莓冬春季塑料大棚促成栽培技术的应用推广，和现代休闲农业产业的融合发展，大棚草莓成为了冬春季节的水果明星，并由此带来采摘热，大大提高了草莓的经济效益。随着近年来非农业建设用地的扩张，设施面积已不能继续扩大，土地的高效集约化生产成为未来农业生产的趋势和方向。此外，常规地栽模式在疏花疏果、采收等生产过程中，需要高强度的弯腰作业，劳动强度较大[1-2]；而草莓果实接近地面，更容易被尘土污染，也容易被挤压、碰伤。研究开发设施大棚内的草莓立体栽培技术，和大棚内小气候调节技术，以利于立体栽培作物的最佳生长，能够提高空间利用率和单位面积产量，解决重茬问题[3-5]，减轻农户的劳动强度，使管理和采摘更为轻松，对设施作物的高效持续发展有重要意义。

草莓立体栽培架式多样，比较常用的主要有A 型架、H型架、双排架、“品”字型架等，应用尚处于起步阶段[6-8]，还没有形成相应的标准化及更为科学的模式。国内常见的研究也集中在支架模式选择和相关栽培技术，而对栽培层次数量的选择方面研究较少。开展大棚草莓立体栽培槽架层数对比试验，旨在分析栽培层次的不同产生的光温效应的变化及对植株生长、产量、品质的影响，筛选出最优栽培槽层数，为立体栽培的推广应用提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013—2014 年在浙江省设施农业气象试验站标准钢管塑料大棚内进行。大棚跨度8 m，最高处3.5 m，是以镀锌钢管为骨架、塑料薄膜为覆盖材料的不加温、单跨拱屋面结构温室。钢架PVC管栽培槽采用A 字形方式分布（侧面如图1），整体框架为钢结构。栽培架最高处1.3 m，宽1.2 m，立架南北向放置，各排栽培架间距为80 cm。栽培槽材料为PVC，直径为20 cm。本试验设置栽培层数为3、4、5层，层间距分别为40、30、20 cm。栽培槽内草莓株距约为23 cm，每一栽培槽内种8 株。试验以常规地栽为对照，采用单因素随机区组试验设计，3 次重复。供试草莓品种为当地主栽品种‘红颊’。灌溉采用水肥一体化滴灌技术。管理方式与常规地栽模式一致。2013年9月9日定植，10月9日大棚覆外膜保温，11月8日栽培槽铺设黑色地膜增温保墒。试验地土壤为粘壤土，土壤有机质含量4%以上。

1.2 试验方法

1.2.1 植株生长高度对比测量在植株进入采收普遍期后（12 月下旬），分别在立体栽培3 个处理和常规栽培的试验小区中随机选取10 株，用直尺测量株高（植株基部到最高叶片的自然高度）、冠幅（植株冠丛最大幅度之间的距离）[9]，重复3次，取平均值。

1.2.2 产量对比观测3种不同立体栽培槽（各3次重复共9个槽架）上的成熟果实，与作为对照的常规地栽试验小区的成熟果实进行随熟随采，其中对Ⅰ重复的3个槽架（图2）上的果实分层进行采收，用游标卡尺测量果实的横径和纵径，用电子天平测量单果重。

1.2.3 果实品质对比观测进入盛果期大量采果时，在每个槽架与田间对照试验小区内每一重复区组的每一批所采果实中，随机选取3个果实，用PAL-1型数显糖度计（日本爱宕株式会社）测量可溶性固形物含量。

1.3 仪器设备

使用的气象数据采集器为美国Campbell 公司生产的CR1000 型。温湿度传感器型号HMP45C 型，量程-40～85℃，精度为±0.3℃。太阳总辐射仪型号Li200X，光谱范围400～1100 nm，精度在自然采光下±0.3%，灵敏度0.2 kW/m2。数据采集间隔2 min。在0.5 m和1.5 m高度分别设置一个温湿度传感器和太阳总辐射仪。

1.4 数据分析

数据统计分析和作图采用SPSS 软件和Excel 2003软件，计算得到的平均值及显著性分析采用LSD多重比较分析，显著性水平为P＜0.05。

1.5 立体栽培槽架布置示意图

立体栽培槽架小区设置示意图见图2。

2 结果与分析

2.1 立体栽培不同高度太阳总辐射日变化

以同月内典型天气（晴天和阴天）的数据对比24 h不同高度太阳总辐射的变化规律。对2013年11月24日（阴）、2013 年11 月26 日（晴）的实测数据进行对比分析，见图3。由此可知，无论是晴天还是阴天，一天中太阳总辐射呈现由低到高再降低的趋势，1.5 m处太阳总辐射始终高于0.5 m处，晴天和阴天0.5 m处太阳总辐射峰值分别为1.5 m处的77%和67%，即立体栽培上层光照条件始终优于下层。晴天总辐射明显增加出现在7—8时，而阴天出现在9—10时。

2.2 立体栽培不同高度气温变化情况

图4为整个生育期内不同高度平均气温实时监测数据。从图4可知，从定植至大棚覆膜前，0.5 m和1.5 m处日平均气温差异不明显。11 月14 日起大棚进入覆膜保温状态，实时温度数据显示1.5 m 处日平均气温明显高于0.5 m处。次年随着气候入春（3月15日），外界气温逐步升高，棚内不同高度平均气温差随之减少。

2.3 不同立体栽培槽架处理下‘红颊’草莓的植株生长表现

从表1可以看出，立体栽培模式下，草莓植株株高和冠幅较常规地栽显著偏小，而不同栽培槽架层数处理之间差异不显著，说明立体栽培草莓植株由于栽培槽空间有限，更容易出现土壤养分、水分供应不足的情况，造成植株更为矮小。

表1 不同栽培槽架处理草莓的植株生长表现 cm

2.4 不同立体栽培槽架处理‘红颊’草莓的果实品质

表2给出了不同栽培槽架处理草莓的果实品质指标统计。由表可知，2 种栽培模式下草莓果实可溶性固形物含量、最大单果重无显著性差异。早期（12 月—次年2月，下同）的平均单果重常规地栽显著大于立体栽培模式，而3种栽培槽处理之间差异不显著；后期（3—5 月，下同）2 种栽培模式下无显著性差异。果型方面，生产早期果横径和果纵径4 种处理之间差异显著，随着立体栽培层数的增加，呈显著减小趋势。由此可知生产早期常规地栽‘红颊’草莓品质优于立体栽培模式；而在立体栽培种植模式下，栽培槽层数越少，草莓早期的果实品质越好。生产后期随着夜间外界气温的升高，棚内温差减少[10-11]，常规栽培和立体栽培模式下果实品质差异不大。3 种立体栽培槽处理之间相比，4层栽培槽处理平均单果重、最大单果重、果横经、果纵径优于其他处理。

2.5 不同立体栽培槽架处理下各层‘红颊’草莓的果实品质

表3给出了不同栽培槽架处理各层草莓的果实品质指标统计，可以看出，3、4 层栽培槽处理，由于层数较少，上层对下层的遮阴影响更小，因此平均单果重、果横径、果纵径差异较小，而5层栽培槽处理，由于上、下层更为靠近，遮阴影响导致果实品质各指标呈现明显的随着层次降低而逐渐减小的趋势[12-14]。

表2 不同栽培槽架处理草莓的果实品质

表3 不同栽培槽架处理各层草莓的果实品质

2.6 不同立体栽培槽架处理下‘红颊’草莓的产量和产值

表4给出了不同栽培槽架处理草莓产量和产值的统计，通过方差分析，早期不同槽架处理下产量和产值存在明显差异，4、5 层栽培槽处理与常规地栽相比有明显优势，4 层栽培槽处理草莓的产量和产值最高。生产后期随着立体栽培草莓植株更快进入早衰[15-16]，采收结束较常规地栽提前1 个月，其产量和产值显著下降，4层栽培槽仍保持最高的产量和产值，但差异不显著。全期来看，4 层栽培槽处理在产量方面与常规地栽差异不显著，但是产值上有显著提高，应用4层栽培槽，可以获得比常规地栽更为可观的经济效益。

2.7 不同立体栽培槽架处理下各层‘红颊’草莓的产量

由图3～5 可知，3 层栽培槽处理，累计果重由上至下呈现明显的逐层递减的趋势。4层栽培槽处理，1～2层累计果重明显优于3～4层。5层栽培槽处理，中间层的累计果重优势更为明显，而处于最低的第5层，由于光照不足，产量始终保持在较低水平。

3 结论

研究表明，A 字形立体栽培架上下层之间光温条件差异较大，中、上层光温条件优于下层。这也体现在3 种栽培槽处理下，处于较低层次的草莓植株产量始终保持在较低水平，同时，果实品质各指标也呈现明显的随着层次降低而逐渐减小的趋势。早期立体栽培产量和产值明显优于常规地栽，3种立体栽培槽模式下，4层栽培槽草莓的产量和产值最高。后期随着立体栽培草莓植株更快进入早衰，采收结束较常规地栽提前1 个月，其产量和产值显著下降，而3 种立体栽培槽模式下，4 层栽培槽仍保持最高的产量和产值。全期来看，应用4层栽培槽模式草莓果实品质更为优良，与常规地栽相比，全生育期产值有显著提高，早期产值更是明显提高59%，结合元旦、春节等传统佳节和观光园采摘模式，可以获得比常规地栽更为可观的经济效益，增产潜力较大。

4 讨论

近年来，随着城市化进程加快，人地关系日趋紧张，土地资源的合理高效利用问题成为新的讨论热点[17]。立体栽培模式的出现，大大提高了土地集约利用的效率。但是，由于栽培槽空间有限，植株更容易出现土壤养分、水分供应不足的情况，造成植株矮小、草莓花芽分化延迟、植株器官发育缓慢[18-20]，此次试验中，立体栽培的采收期较常规栽培延迟3～6 天。此外，试验中草莓栽培基质采用的是与常规地栽一致的种植土，而非采取营养液基质栽培[21]的方式，导致后期土壤养分不足，植株较早进入早衰。在立体栽培中有必要加强水肥管理，克服植株根系生长受抑制的不良影响，从而延长生长期，提高产量。

表4 不同栽培槽架处理草莓的产量和产值

由于栽培架上层对下层的遮阴，上层光照条件优于下层。而光照是影响草莓产量和品质的重要环境因素[22-24]。立体栽培的这种遮阴制约效应，会随着立体栽培架种植槽层数的增加，上下层之间的距离缩短而增强。试验中显示，3、4 层栽培槽处理，由于层数较少，上层对下层的遮阴影响更小，因此平均单果重、果横径、果纵径差异较小，而5层栽培槽处理，由于上、下层更为靠近，果实品质各指标随着层次降低而明显减小。但是这也并不意味着栽培层数越少越好。3层栽培槽处理虽然可以最大程度减少遮阴对草莓植株生长的影响，但由于栽培株数少，无法达到增产增收的效果。而5层栽培槽处理，虽然单位面积植株数量增加，但下层植株产量显著偏少，全生育期整体产量和产值优势不明显。因此，尽可能地减少遮光影响是进行立体栽培架设计的重要指标。周君等[25]以桃为试材，在果实成熟期开展铺设反光膜试验研究，发现反光膜处理可以显著改善树体内膛的光环境，提高中下部叶片的光合能力。这对改善立体栽培下部光环境有参考价值。此外，立体栽培基质的选择、营养液的配比、补光措施的改善等也关系到草莓立体栽培整体效益的优劣，今后在这些方面仍有待进一步研究。立体栽培一次性投入大，对管理人员的技术要求较高，立体栽培配套技术的研发将成为实现草莓机械化、标准化生产的重要推动要素。