日光温室起垄内嵌式基质栽培增产机制研究
日光温室在中国反季节蔬菜生产中发挥重要作用。日光温室传统的土壤栽培存在的土壤连作障碍、水肥资源浪费、地下水污染等资源环境问题制约着其可持续发展。而日光温室生产过程中面临的弱光低温及高温胁迫问题是制约日光温室蔬菜生产的重要因素。因此，解决日光温室生产中的资源环境问题和弱光低温及高温胁迫问题对促进温室作物的生长及产量的提高极为关键。本研究通过田间试验，构建了一种新型的日光温室无土栽培方法—起垄内嵌式基质栽培（Soil-ridgedSubstrate-embedded Cultivation，SSC）方法，以替代传统的土壤栽培，并解决无土栽培过程中的问题，研究了SSC在高低温环境下的根区温度变化规律、产量效应及增产机理，并初步确定了SSC甜椒水肥管理制度。此外，研究了冬季低温环境下人工加温和LED补光措施在SSC上的应用效果以及夏季高温环境下SSC降温生产模式。SSC方法充分利用无土栽培高产高效的优势和土壤栽培根区温度稳定性强的特性，结合“水肥一体化”技术，改善温室作物的根区环境（温热、水肥等），促进作物生长和产量提高。 1.采用田间试验的方法，研究了土垄栽培(SR)、土垄嵌PE槽基质栽培(SSC-P)、土垄嵌铁丝网槽基质栽培(SSC-W)和单纯PE槽基质栽培(PG)的根区温度变化规律及甜椒生长和产量指标，并监测营养液的利用和盈亏情况。结果表明，在3月16-20日，PG、SSC-P和SSC-W的根区最低平均温度分别比SR高1.01、0.75和1.16℃。在6月1-5日，SSC-P和SSC-W的根区最高平均温度比SR降低1.28和1.29℃，而PG比SR高1.44℃。SSC-W的昼夜温差和最低最高温度温差是最低的。结果表明，SSC能够提高根区温度缓冲能力，并且SSC-W的缓冲能力要优于SSC-P。此外，SSC-P和SSC-W能够促进株高、茎粗、和叶绿素含量，并且SSC-W效果更好。SSC-W同其他处理相比显著提高了单果重、果实大小和单株产量。同时，SSC-P和SSC-W的单位面积果实产量相对SR(3.06 kg·m-2)分别提高了21.24％和50.33％,而PG比SR低13.72％,其中SSC-W的增产效果最优。水肥（营养液）在三个时期的用量基本合理，但是栽培槽内还存在盈余，可以进一步减少水肥用量，以达到更加高效的目的。 2.采用田间试验的方法，研究了土垄(T1，底宽40 cm，高15 cm)、窄栽培槽SSC垄(T2，底宽为35 cm)、槽体全嵌入地平表面的SSC垄(T3，高度为0 cm)、半嵌入地平表面的SSC垄(T4，高度为10cm)、裸槽垄(T5，宽度为10 cm)和标准SSC垄（T6，规格与土垄一致）不同宽度(T1、T2、T5和T6)和嵌入深度及土壤包被(T5、T3、T4和T6)差异SSC垄的根区温热变化规律及甜椒生长和产量指标。结果表明，宽度差异栽培垄中，T6根区温度分别比T1、T2和T5高0.55、1.27和1.33℃。嵌入深度和土壤包被差异栽培垄，T6根区温度分别比T3、T4和T5高0.44、0.84和1.55℃。T6的侧面和垂直方向上的热量传递较为缓慢，吸热时间较长，温度较高。此外，宽度差异栽培垄中，T2、T5、T6甜椒幼苗生长优于T1，且T6最优;嵌入深度和土壤包被差异栽培垄，T5甜椒幼苗的生长比其他处理差，T3和T6差异不显著，T6较优。总之，T6抗低温的能力比其他处理强，T6的甜椒产量最高，为3.69kg·m-2。监测发现，调整后的营养液制度能够满足SSC甜椒的生长需求，残留较少，养分利用率高，更加高效。 3.采用田间试验的方法，研究了不同冠层补光和根区加温处理(根区加温15℃(T15)和根区加温18℃(T18))的根区温热变化规律及甜椒生长和产量指标。结果表明，与对照CK（不加温不补光处理）相比，根区加温均能有效提高甜椒根区的温度。不同加温处理中，T18的根区会全天保持较高温度。根区热通量的变化与根区温度变化相对应，T15和T18处理的根区热通量昼夜变化较CK剧烈。T15和T18均显著提高了甜椒的生长指标，且T18比T15效果更明显。T18甜椒的地上及地下干鲜重显著高于其他处理。T18+L处理对生物量提升效果显著优于T15+L处理。T15+L和T18+L分别比T15和T18的产量分别提升32.86％和15.50％，同时分别比L产量提升了51.29％和53.87％。 4.采用田间试验的方法，研究了夏季日光温室中透明膜(TM)、黑色膜(HM)、普通反光膜(PM)和强反光膜(QF)等覆膜类型的SSC垄的根区温热效应及番茄幼苗生长情况。在定植前覆盖不同类型地膜的SSC垄的膜下和根区平均最高温度和昼间平均温度都比CK低，其中QF处理的膜下和根区温度最低，膜下和根区平均最高温度分别比CK低12.78和9.73℃，昼间平均温度分别比CK低7.88和6.16℃。定植后，环境温度升高，此阶段，其膜下和根区平均最高温度分别比CK低8.96和8.97℃，而膜下和根区的昼间平均温度分别比CK低6.02和5.47℃，降温效果明显，但比前期环境温度较低时有所下降。根区降温能力依次是QF＞PF＞HM＞TM＞CK。HM、PF和QF3种不同覆膜类型处理中，QF根区的热量传递最为缓慢，根区温度最低。PF和QF处理的番茄幼苗株高和茎粗显著高于CK，HM、PF和QF处理随着隔热降温效果增强，番茄幼苗生长指标和生物量逐渐增加，以QF的地上地下干鲜重最优，番茄幼苗生长最好。
日光温室;无土栽培;起垄内嵌式基质栽培
中国农业科学院
硕士
植物营养学
刘文科
2017
中文
S625.2
79
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）