高架大棚草莓无土栽培适宜的气象条件

本刊通讯员 马家庆 侯梁艳 章祥玲

草莓味道甜美、甘中带酸、风味独特、栽培周期短、结果早。江苏省南京市溧水区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 年溧水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。根系最适宜温度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℃时只有经过短日照，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 的长日照，花芽分化期要求8～12 h 的短日照和较低温度，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象条件分析

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2019 年12 月—2020 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：

高架无土栽培大棚白天温度较地栽大棚显著偏低。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，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防冻重点。

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。

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。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。

高架无土栽培大棚CO2浓度变化呈中午低、早晚高的凹形曲线。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。

3 环境气象条件干预

棚内温度条件是草莓生长的关键因子。正值草莓产销两旺的时候，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：

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。

A、B、C 区安装生物质燃烧机，在每条栽培带下面铺设塑料管，通过塑料管输送热风给基质和根系加热。

两者的补光灯采用并联方式连接。其中40 W LED 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

补光后草莓植株长势明显，但生育进程无差别。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。

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。热水循环管道增温法和电热线加温是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。这些还有待未来进一步验证。