一种设施蔬菜土垄间沟内嵌膜限根栽培方法与流程

本发明属于设施蔬菜栽培技术领域，具体涉及一种设施蔬菜土垄间沟内嵌膜限根栽培方法。

背景技术：

设施植物(蔬菜、花卉等)生产是在日光温室、塑料大棚、连栋温室等设施内进行冬春季反季节蔬菜生产的方式，是满足我国城乡居民“菜篮子”安全和反季节植物产品有效供给不可或缺的技术手段。以设施蔬菜为例，我国设施蔬菜栽培面积已近420万公顷，其中多采用土壤栽培为主要方式，在日光温室、塑料大棚中进行，而无土栽培仅占极少比例，也主要集中于连栋温室蔬菜生产中。与露地栽培相比，由于日光温室和塑料大棚结构简单，蓄热保温性能差，设施内的温度存在剧烈的日变化和季节波动，夏季高温危害和冬季低温危害十分严重，制约着我国设施蔬菜土壤栽培的稳产和高产。比如，在夏季，日光温室和塑料大棚隔热保温性能差，因处于相对封闭的空间内，加之华北、西北和东北地区夏季昼夜温差小，根区与冠层温差小，白天室内高温常达35度以上，根区温度常达到30度以上，危害蔬菜的根系和地上部的生长发育和产量品质。在冬季，因日光温室和塑料大棚蓄热保温性能差，白天储存的热量很容易在晚间散失，导致晚间低温危害(土壤温度常小于8度)，致使蔬菜根系受到严重的危害。当前，如何通过技术创新，削减夏季和冬季设施蔬菜的高低温危害是十分重要的科学技术问题。目前，我国日光温室和塑料大棚没有任何降温设备，仅靠通风来降温，冠层温度难以有效降低。而且，有关降低根区温度的栽培方法也无报道。

此外，因日光温室和塑料大棚是相对密闭的农业生产系统，在常年种植条件下，受高温湿度和蒸发量、高肥水投入、高复种指数等环境条件和农艺活动的影响，设施土壤的物理、化学和生物学性质演变剧烈，常导致各种严重的土壤环境质量问题。当前，因长期种植设施蔬田土壤环境质量问题十分严重，包括水肥资源利用率低、连作障碍、农药重金属污染、次生盐渍化、蔬菜产品品质低劣等问题已经成了制约设施园艺产业健康发展的“瓶颈”。导致这些问题的原因在于土壤比重大、紧实难以移动、三相组分复杂等理化性状导致土壤中的有害成分不可能精准剔除，物理化学和生物学属性调控难；加之设施大气-土壤-地下水是连通的整体，在太阳光热和农艺措施的共同作用下投入的水肥、农药、抗生素、重金属等污染物可直接释放到环境中，危害严重。当前，如何通过技术创新，提高水肥资源利用效率，削减环境污染风险是设施蔬菜低高温危害是十分重要的科学问题。

当前，如何通过栽培工程技术创新解决传统设施蔬菜夏季生产中的诸多问题(夏季高温、土壤环境质量恶化、环境污染等)是非常迫切的技术问题。设施蔬菜限根栽培是解决传统设施蔬菜夏季生产中水肥利用率低、土壤栽培扰动大、养分环境污染等问题的潜在有效方法。然而，如何进一步降低夏季限根栽培蔬菜的根区温度，保持根区水肥是需要突破的技术难点，夏季环境友好型耐高温设施蔬菜限根栽培技术尚处于空白。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种设施蔬菜土垄间沟内嵌膜限根栽培方法，能够实现设施蔬菜限根栽培，降低根区温度，提高水肥利用率，阻断养分向地下水淋洗。

本发明采用的技术方案如下：

一种设施蔬菜土垄间沟内嵌膜限根栽培方法，包括以下步骤：

1)在田间土壤中沿南北向进行起垄和挖沟，形成垄、沟相间排布的土壤结构；

2)在沟内设置用于限根栽培的柔性薄膜或栽培容器，所述柔性薄膜或栽培容器内填入栽培介质；

3)在栽培介质中种植蔬菜，实现蔬菜的土壤栽培或无土栽培，在栽培过程中通过土垄遮挡和吸收阳光辐射，使沟内的栽培介质降低温度并增强维持低温的能力。

进一步地，步骤1)在田间土壤中直线挖土，利用挖掘获得的土壤在沟的两侧起垄，通过计算使得挖沟产生的土壤正好用于起垄用土量和栽培土壤量，形成一定尺寸规格的垄、沟相间排布的土壤结构。

进一步地，步骤2)在沟内利用土壤形成栽培土槽，所述柔性薄膜贴覆于所述栽培土槽的内壁上，然后填入栽培介质。

进一步地，所述柔性薄膜上开有通气孔，所述通气孔为长条形或圆形。

进一步地，所述通气孔位于距所述栽培土槽底部1-2厘米处，所述通气孔的直径为1-2厘米。

进一步地，步骤2)所述栽培容器是设置于沟内的硬质容器，在该硬质容器内填入栽培介质，该硬质容器的外壁与沟的内壁之间的空隙用土壤填满；所述硬质容器的侧壁的中下部开有通气孔。

进一步地，所述栽培介质为土壤或者是除土壤以外的有机介质、无机介质的混合物。

进一步地，设置垄宽15-30厘米，垄高10-15厘米，沟宽20-40厘米，沟内的栽培容器的上口宽5-40厘米，垄脊与栽培介质上表面的高度差为20-30厘米。

进一步地，在沟的表面覆盖反光材料层。

进一步地，在反光材料层下铺设滴灌带，实现水肥一体化供给。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)该方法可实现限根栽培。把水肥、根系限制在土垄间沟内嵌入的栽培槽内，减少了栽培对土体的扰动，水肥利用率将显著提高，杜绝了氮磷和水分环境释放的风险。

2)该方法可保持根区低温环境。垄将吸纳和遮挡多数阳光辐射，沟内的栽培介质受光面积小，可降低栽培介质的温度；此外，沟内嵌入基质含水量大，潜热大，又与土体结合温度缓冲能力高，可维持介质低温，削减因环境高温对蔬菜生长发育的危害。

3)该方法可保持根区水分含量。由于土垄间沟内栽培介质受光面积小，蒸发量小，可保持介质内的水分，提高了基质栽培蔬菜的抗高温能力。

4)该方法既能采用土壤作为栽培介质，也能采用其他固态介质作为栽培基质，是无土栽培和土壤栽培通用型新方法。

5)栽培介质用量小，易处置，设施农田土体发生环境污染和连作障碍的风险显著降低。

总之，本发明通过栽培方法创新，实现了设施蔬菜限根(基质)栽培，削减了根区温度，提高水肥利用率，降低氮磷环境污染的风险的多重目标，是我国北方地区设施蔬菜栽培可采纳的环境友好型高产栽培新技术。

附图说明

图1是实施例中波浪形田间土壤结构示意图。

图2是实施例中两个垄之间的沟的内部结构示意图。

图3是实施例中栽培槽上边缘宽度小于沟宽度的示意图。

图4是实施例中垄为u形且沟为方形的示意图。

图5是实施例中垄和沟均为半圆形的示意图。

图6是实施例中垄和沟均为方形的示意图。

图7是实施例中在沟内设置硬质容器的示意图。

图8是实施例中在沟的表面覆盖反光材料层的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

本实施例提出了一种适合夏季日光温室和塑料大棚使用的垄间沟内嵌膜式限根栽培方法，该方法通过起垄和挖沟(沟也可称为凹地)，形成垄和沟相间排布的波浪式的田间土壤横剖面结构，如图1所示，其中1为垄，2为沟，3为地面，4为日光温室或塑料大棚。具体实施时，在田间土壤中直线挖土，利用挖掘获得的土壤在沟的两侧起垄，通过计算使得挖沟产生的土壤正好用于起垄用土量和栽培土壤量，形成一定尺寸规格的垄、沟相间排布的土壤结构。

图2为每两个垄之间的沟的内部结构图。本实施例将沟2直接作为栽培土槽，即栽培土槽的宽度与沟2的宽度相同，在沟2即栽培土槽内的土壤表面贴覆柔性薄膜5，如塑料薄膜、塑料布等，需要保证具有一定的抗拉强度。然后填充土壤、有机无机介质混合物等作为栽培介质6，在栽培介质6中种植蔬菜7，实现蔬菜的土壤栽培或无土栽培。柔性薄膜5在距离栽培土槽的底部2厘米处打通气孔1排，通气孔的直径1-2厘米。

其中，栽培土槽上边缘的宽度也可以小于或远小于沟宽度，如图3所示，其中8为栽培土槽。在沟内利用土壤形成上边缘宽度小于沟宽度的栽培土槽8，位于沟的水平面正中心位置，然后在栽培土槽8的内壁贴覆上面所述的柔性薄膜5即可。栽培土槽可以是方形、筒形、半圆球形等各种形状。

优选地，设置垄宽15-30厘米，垄高10-15厘米，沟宽20-40厘米，栽培土槽上口宽5-40厘米，垄脊与栽培介质上表面的高度差为20-30厘米。

其中，垄和沟的形状除图1所示的形状外，也可以是其它形状，如图4中垄为u形，沟为方形，图5中垄和沟均为半圆形，图6中垄和沟均为方形，等等。

采用上述栽培方法，可以实现限根栽培。把水肥限制在沟内的覆盖柔性薄膜的栽培土槽内，水肥利用率将显著提高，杜绝了氮磷和水分环境释放的风险。

采用上述栽培方法，可以保持根区低温环境。垄将吸纳和遮挡多数阳光辐射，沟内的栽培介质可维持低温，削减因环境高温对蔬菜生长发育的危害。

采用上述栽培方法，沟内既能采用土壤作为栽培介质，也能采用其他固态介质或基质作为栽培介质，是无土栽培和土壤栽培通用型新方法；并且栽培介质用量小，易处置，环境污染和连作障碍的风险显著降低。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，沟内用于限根栽培的结构不是利用土壤形成栽培土槽并贴覆柔性薄膜的形式，而是如图7所示，在沟内设置硬质容器9，硬质容器9内装有栽培介质，硬质容器9的外壁与沟的内壁之间的空隙用土壤填满。与柔性薄膜类似，在硬质容器的侧壁的中下部开有通气孔。硬质容器9可以是方形、筒形、半圆球形等各种形状。

实施例3：

本实施例在实施例1或实施例2的基础上，在沟的表面覆盖一反光材料层10，如图8所示，用于反射光线，减少辐射传热，从而更加利于使沟内保持低温状态。该反光材料层的边缘覆盖两边的垄的部分坡面，如果同一沟的表面设置的反光材料层由多块小的反光材料层构成，则每一块小的反光材料层与相邻的块小的反光材料层搭接，以防止垄上土壤进入沟中，也利于固定该反光材料层。

实施例4：

本实施例在实施例1～3的基础上，在沟的位置铺设滴灌带，实现水肥一体化供给。对于实施例3中沟的表面覆盖反光材料层的情况，在反光材料层以下铺设滴灌带。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。