CN111387032A - 一种草莓根际降温栽培装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种草莓根际降温栽培装置以及栽培方法，属于设施农业生产技术领域。所述草莓根际降温栽培装置包括水培栽培槽、营养液降温系统；所述的营养液降温系统包括：用于贮存营养液的贮液池、用于营养液降温的制冷机、水泵、辅助设施，所述的水泵为潜水泵，所述潜水泵安装于贮液池中，所述潜水泵通过管道与制冷机连接，所述的制冷机通过营养液供液管与水培栽培槽连接。本发明通过调整营养液配方，降低草莓根际温度，实现夏季温室草莓的生产，有效提高草莓亩产17％以上。

Description

一种草莓根际降温栽培装置及其应用
技术领域
本发明属于设施农业生产技术领域，具体涉及一种草莓根际降温栽培装置及其应用。
背景技术
草莓(Fragaria×ananassa Duch.)的生长周期短、见效快、收益高，果实色泽鲜艳、香味浓郁、营养价值高，深受消费者和生产者的青睐。优质高产是草莓生产的主要任务和核心目标之一。
水培是指植物根系生长在含有植物生长发育所必须的各种营养元素的营养液中的栽培方式，由于其省水、省肥、省工，提高土地和空间利用率，植物生产速度快、产量高、品质优，无病虫害等特点，在农业生产和相关研究领域上的应用日益广泛。然而，在草莓生产上水培技术的应用还比较少见，目前常见的栽培方式主要是塑料大棚和日光温室的促成栽培以及部分露地栽培。
在我国大部分地区，夏季气温炎热，室外温度一般在30℃以上，温室、大棚等园艺设施内温度更是常常超过35℃，导致设施内植物根际温度过高，严重影响作物的产量和品质。草莓喜温凉气候，高温会造成草莓营养生长过旺，抑制花芽分化，降低果实的产量和品质，温度过高时甚至会造成植株死亡，因此，夏季园艺设施内的高温是限制草莓生长和生产的一个重要因素。
根际温度是植物水培中的重要影响因子之一，不仅影响植物根系的生长，而且在植物地上部的生长发育中发挥重要作用。研究表明，植物根系对温度的敏感性高于植物地上部，过高或过低的根际温度会导致根系功能紊乱，影响根系对水分和矿质营养元素的吸收，同时，叶片的光合作用以及植物根系的激素分泌和运输也会受到严重影响。水培中营养液的温度即为根际温度。因此，在夏季园艺设施内的高温条件下，采用水培技术栽培草莓，通过降低营养液温度(根际温度)来调控植株的生长、缓解高温伤害，实现夏季温室草莓的生产无疑对草莓产业的发展具有重要意义。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术方案是提供一种草莓根际降温栽培装置，以解决现有技术中夏季园艺设施内温度高草莓培育难度大的问题。
本发明还要解决的技术问题是提供上述草莓根际降温栽培装置的应用方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种夏季温室内种植草莓的装置，包括水培栽培槽、营养液降温系统；所述的营养液降温系统包括：用于贮存营养液的贮液池、用于营养液降温的制冷机、潜水泵、辅助设施，所述潜水泵安装于贮液池中，所述潜水泵通过管道与制冷机连接，所述的制冷机通过营养液供液管与水培栽培槽连接；本发明的主要原理是通过制冷机对贮液池中的草莓营养液进行降温，降低草莓根际温度，实现夏季温室草莓的生产。
所述辅助设施包括：电导率(EC)和pH控制装置、自动补水装置、温度检测与安全报警系统；
所述的电导率和pH控制装置包括：电导率和pH控制模块、电导率传感器、pH传感器、浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐，所述的电导率传感器、pH传感器、浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐分别与控制模块连接，所述的电导率传感器、pH传感器置于贮液池的液面下，所述的浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐分别通过管道与贮液池联通；
所述的自动补水装置包括：液面调节装置与注水管；
所述的温度检测与安全报警系统包括：温度探头、报警控制模块，所述的报警控制模块与液面调节装置电连接。温度监控装置可以实时监控并记录营养液温度。
报警控制模块与液面调节装置和温度探头连接相连通，当发生自动补水装置失灵或温度与设定范围不符时能够及时发出报警以便及时进行补救措施。
EC控制装置可以根据栽培需要在草莓植株的不同生长阶段设定不同的EC值，通过EC传感器、控制模块、浓缩营养液罐和自动补水装置进行营养液EC的调控。pH控制装置可以实时监控营养液的pH值并通过pH传感器、控制模块和酸碱贮存罐进行营养液pH的调控。温度监控装置可以实时监控并记录营养液温度。安全报警装置与自动补水装置和温度监控装置连接，当发生自动补水装置失灵或温度与设定范围不符时能够及时发出报警以便及时进行补救措施。
其中，所述的水培栽培槽为互相连通的PVC管，所述PVC管的直径为100～120cm；所述PVC管上开设有若干定植孔，所述定植孔内放置定值杯，所述定植杯内填充有用于固定草莓植株的海绵、陶粒或砾石；所述PVC管外部包裹隔热保温材料。
一种夏季温室种植草莓的方法，包括如下步骤：
(1)将经过促花芽分化的草莓苗定植于定植杯中，定植时弓背向外；
(2)进行水肥管理，控制贮液池中营养液的EC值为1.0mS/cm～1.6mS/cm；，其中苗期和始花期EC值不高于1.0mS/cm，开花后不超过1.6mS/cm；控制贮液池中营养液的pH值为6.0～6.8，控制营养液温度为15～25℃；
(3)植株现蕾后需进行疏花疏果，每株留侧花枝2～3个，每花序留5～6朵花；
(4)疏除畸形果、病果和虫伤果，及时摘除老叶、病叶和新长出的匍匐茎；做好病虫害防控；可以使用蜜蜂进行辅助授粉。
步骤(2)中，所述的营养液包括：
浓缩A液：四水硝酸钙330～355mg/L、硝酸钾290～303mg/L；
浓缩B液：磷酸二氢铵58～70mg/L、七水硫酸镁123～148mg/L；
浓缩C液：七水硫酸亚铁25～28mg/L、乙二胺四乙酸二钠35～37mg/L、硼酸2.5～3.0mg/L、四水硫酸锰2.1～2.3mg/L、七水硫酸锌0.22～0.25mg/L、五水硫酸铜0.08～0.1mg/L、四水钼酸铵0.02mg/L。
步骤(2)中，调节pH时使用的酸溶液为1～2mmol/L稀硫酸溶液，使用的碱溶液为1～2mmol/L氢氧化钠溶液。
有益效果：本发明具有如下突出的技术效果：
1、调整营养液配方，降低草莓根际温度，实现夏季温室草莓的生产。利用本发明方法通过优化营养液配方，利用制冷机调控草莓水培营养液的温度，结合科学合理的栽培管理技术，可以实现夏季温室草莓的生长和生产，有效提高草莓亩产17％以上。
2、易于实现规模化、标准化生产。水培技术省水、省肥、省工，无病虫害，可以提高土地和空间利用率，通过优化营养液配方结合营养液温度调控来控制植株根际温度，从而实现夏季温室草莓的规模化和标准化生产。
附图说明
图1夏季温室内种植草莓的装置结构示意图。
1电导率和pH控制模块，2注入泵，3pH传感器，4电导率传感器，5液面调节装置，6注水管，7潜水泵，8潜水泵，9制冷机，10营养液供液管，11营养液回流管，12PVC管，13保温隔热材料，14温度探头，15温度检测装置与安全报警系统，16水培栽培槽，17贮液池。
具体实施方式
一种夏季温室内种植草莓的装置，包括水培栽培槽16、营养液降温系统；所述的营养液降温系统包括：用于贮存营养液的贮液池17、用于营养液降温的制冷机9、潜水泵7、辅助设施，所述潜水泵7安装于贮液池17中，所述潜水泵7通过管道与制冷机9连接，所述的制冷机9通过营养液供液管与水培栽培槽16连接；其中，所述的水培栽培槽16为互相连通的PVC管，所述PVC管的直径为100～120cm；所述PVC管上开设有若干定植孔，所述定植孔内放置定值杯，所述定植杯内填充有用于固定草莓植株的海绵、陶粒或砾石；所述PVC管外部包裹隔热保温材料。
所述辅助设施包括：电导率(EC)和pH控制装置、自动补水装置、温度检测与安全报警系统；
EC控制装置可以根据栽培需要在草莓植株的不同生长阶段设定不同的EC值，通过EC传感器、控制模块、浓缩营养液罐和自动补水装置进行营养液EC的调控。
pH控制装置可以实时监控营养液的pH值并通过pH传感器、控制模块和酸碱贮存罐进行营养液pH的调控。
所述的温度检测与安全报警系统包括：温度探头、报警控制模块，所述的报警控制模块与液面调节装置电连接。温度监控装置可以实时监控并记录营养液温度。当发生自动补水装置失灵或温度与设定范围不符时能够及时发出报警以便及时进行补救措施。
所述的电导率和pH控制装置包括：电导率和pH控制模块1、电导率传感器4、pH传感器3、浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐，所述的电导率传感器4、pH传感器3、浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐分别与电导率和pH控制模块连接，所述的电导率传感器4、pH传感器3置于贮液池17的液面下，所述的浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐分别通过管道与贮液池联通；所述的自动补水装置包括：液面调节装置与注水管；所述的浓缩营养液贮存液罐、酸碱贮液罐，可以根据需要设置若干个。
另外，利用以上方法进行水培草莓根温控制的栽培槽设计或者改进也都在本专利的保护范围内。
实施例：
2019年6月至8月，以草莓品种‘红颜’为试材，在江苏省句容市江苏农林职业技术学院农学园艺学院科研基地的连栋温室中开展试验，温室内日平均温度为32/23℃(昼/夜)，具体操作过程如下：
(1)试验设计：选择健壮且长势一致的草莓苗(4～5片真叶)分别水培试验，水培方式采用NFT。根据营养液配方和营养液温度调控与否共设置处理3个，其中，以日本山崎草莓配方无根际温度调控为对照组(CK)，优化营养液配方无根际温度调控为处理1组(T1)，优化营养液配方并且进行根际温度调控(控制营养液温度为25℃)为处理2组(T2)。调控根际温度NFT水培栽培系统的栽培槽和营养液降温系统的安装按照发明内容1、2所述进行，草莓水培营养液的配制按照发明内容3所述进行，营养液EC和pH的管理以及植株管理按照如下方法进行：
(A)将经过促花芽分化的草莓苗定植于定植杯中，定植时弓背向外；
(B)进行水肥管理，控制贮液池中营养液的EC值为1.0mS/cm～1.6mS/cm；，其中苗期和始花期EC值不高于1.0mS/cm，开花后不超过1.6mS/cm；控制贮液池中营养液的pH值为6.0～6.8，控制营养液温度为15～25℃；
(C)植株现蕾后需进行疏花疏果，每株留侧花枝2～3个，每花序留5～6朵花；
(D)疏除畸形果、病果和虫伤果，及时摘除老叶、病叶和新长出的匍匐茎；做好病虫害防控；可以使用蜜蜂进行辅助授粉。
对照组和处理组的草莓植株管理方法一致。试验重复3次。
(2)指标测定与方法：对不同处理的亩产量、Vc含量和可溶性固形物含量进行测定。采用SPSS16.0统计软件对数据进行统计分析。
(3)结果与分析：
表1不同处理对草莓产量和品质的影响
Figure BDA0002422918530000051
如表1所示，与使用日本山崎草莓配方且不进行根际温度调控的对照相比，本发明中通过优化营养液配方，可以显著提高草莓的产量和可溶性固形物含量，而通过优化营养液配方结合调控营养液温度的方式，可以进一步提高草莓的产量(增产17％以上)，同时不对草莓果实Vc含量和可溶性固形物含量造成影响，说明在夏季温室通过优化营养液配方并且降低根际温度可以在不影响草莓品质的前提下显著提高草莓产量。
所属技术领域的技术人员在不脱离上述实施例的广义发明性概念的情况下，可对上述实施例进行若干改变和变型，但是，应理解，本发明不限于所展示的具体实施例，而是意在涵盖由权利要求书所界定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (8)

1.一种草莓根际降温栽培装置，其特征在于，包括水培栽培槽(16)、营养液降温系统；所述的营养液降温系统包括：用于贮存营养液的贮液池(17)、用于营养液降温的制冷机(9)、潜水泵(7)、辅助设施，所述潜水泵安装于贮液池(17)中，所述潜水泵通过管道与制冷机(9)连接，所述的制冷机(9)通过营养液供液管(10)与水培栽培槽(16)连接；
所述辅助设施包括：电导率和pH控制装置、自动补水装置、温度检测与安全报警系统；
所述的电导率和pH控制装置包括：电导率和pH控制模块(1)、电导率传感器(4)、pH传感器(3)、浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐，所述的电导率传感器(4)、pH传感器(3)、浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐分别与电导率和pH控制模块(1)连接，所述的电导率传感器(4)、pH传感器(3)置于贮液池(17)的液面下，所述的浓缩营养液贮液罐、酸碱贮液罐分别通过管道与贮液池联通；
所述的自动补水装置包括：液面调节装置(5)与注水管(6)；
所述的温度检测与安全报警系统包括：温度探头(14)、报警控制模块，所述的报警控制模块与液面调节装置(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的草莓根际降温栽培装置，其特征在于，所述的水培栽培槽(16)为并列且通过管道与营养液供液管(10)连通的PVC管，所述PVC管的直径为100～120cm。
3.根据权利要求2所述的草莓根际降温栽培装置，其特征在于，所述PVC管上开设有若干定植孔。
4.根据权利要求3所述的草莓根际降温栽培装置，其特征在于，所述定植孔内放置定值杯，所述定植杯内填充有用于固定草莓植株的海绵、陶粒或砾石。
5.根据权利要求2所述的草莓根际降温栽培装置，其特征在于，所述PVC管外部包裹隔热保温材料。
6.一种利用草莓根际降温栽培装置种植草莓的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将经过促花芽分化的草莓苗定植于定植杯中，定植时弓背向外；
(2)进行水肥管理，控制贮液池中营养液的EC值为1.0mS/cm～1.6mS/cm；其中苗期和始花期EC值不高于1.0mS/cm，开花后不超过1.6mS/cm；控制贮液池中营养液的pH值为6.0～6.8，控制营养液温度为15～25℃；
(3)植株现蕾后需进行疏花疏果，每株留侧花枝2～3个，每花序留5～6朵花；
(4)疏除畸形果、病果和虫伤果，及时摘除老叶、病叶和新长出的匍匐茎；做好病虫害防控；可以使用蜜蜂进行辅助授粉。
7.根据权利要求6所述的利用草莓根际降温栽培装置种植草莓的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的营养液包括：
浓缩A液：四水硝酸钙330～355mg/L、硝酸钾290～303mg/L；
浓缩B液：磷酸二氢铵58～70mg/L、七水硫酸镁123～148mg/L；
浓缩C液：七水硫酸亚铁25～28mg/L、乙二胺四乙酸二钠35～37mg/L、硼酸2.5～3.0mg/L、四水硫酸锰2.1～2.3mg/L、七水硫酸锌0.22～0.25mg/L、五水硫酸铜0.08～0.1mg/L、四水钼酸铵0.02mg/L。
8.根据权利要求6所述的利用草莓根际降温栽培装置种植草莓的方法，其特征在于，步骤(2)中，调节pH时使用的酸溶液为1～2mmol/L稀硫酸溶液，使用的碱溶液为1～2mmol/L氢氧化钠溶液。
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