本发明属于农作物栽培技术领域，涉及一种农作物栽培方法，具体涉及一种草莓立体栽培装置及栽培方法与应用。
背景技术：
草莓是蔷薇科草莓属多年生常绿草本植物，其果实属浆果类，具有很高的营养价值，在世界浆果类种植面积及产量上居第一位。近几年，我国鲜食草莓消费量与种植量快速增长，种植户靠其获得较高收益。但当前生产中，还是以土壤栽培为主，整个栽培管理过程都需要人工弯腰曲背操作，劳动强度大，限制了农户的栽培规模。同时，土壤栽培次数的增加，易造成连作障碍，影响经济效益。近年来，随着我国农业人口老龄化的日趋严重、生产及劳动力成本的不断提高，亟需推广草莓省力化的栽培模式，以减轻生产者的劳动强度、提高劳动效率、扩大经营规模。
随着都市休闲农业的快速发展，草莓立体栽培作为草莓生产与休闲观光重要模式正逐渐兴起。立体栽培具有如下优点：1、提高设施的空间利用率。立体栽培的栽植密度相当于传统平地栽培的2-4 倍。 2、改善植株生长环境。立体栽培可脱离土壤，栽培介质选用更适宜草莓生理需求的，具有良好透气、保水保肥性能的不含病菌及杂草的营养基质，杜绝了连作障碍，减轻病虫草害。 3、节水省肥。立体栽培相比土壤栽培，肥水能够实现精准调控，既可改善果实品质又能节水省肥。4、省工省力，具有观赏性。草莓立体栽培，管理操作省工省力，又方便观光采摘，游客不用弯腰便可以摘到草莓，与土壤栽培相比，草莓悬垂于空中，洁净、美观，具有更高的观赏性，更符合都市型农业发展要求。5、食品安全性高。立体栽培相比土壤栽培具有生产环境洁净卫生，病虫草害轻，农药施用量少，果品安全性高。
但是现有的栽培架在材料构造成本、配套装置上还存在一些问题：
（1）单层栽培架存在空间利用率低，定植数量少，效益低的问题；A字形栽培架及立式多层栽培架存在造价高、遮光严重等的问题；
（2）立体栽培由于脱离了土壤，草莓根际温度受棚室气温影响，与其基本保持一致。冬季时棚室内夜间最低空气温度多为5-10℃，雾霾或阴雨天气下棚室内白天温度多在5-10℃，这种情况下立体栽培草莓的根际温度不能达到草莓根系正常活力的需求温度（15-25℃），进而影响草莓对养分的吸收及最终的植株长势和产量。
因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种结构设计合理，空间利用率高，同时又能够提升草莓植株根际环境温度从而获得较高经济效益的新型草莓立体栽培方案。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种材料易购，结构简易、美观、实用，具有加温、温保性能，空间利用率高，省水省肥、省力，且具有优质、高产的适合都市型农业发展的草莓高效立体栽培装置及栽培方法。
为了实现以上目的，本发明公开了如下的技术内容:
一种草莓立体栽培装置，其特征在于：采用大棚种植方式，在棚内设置立体栽培架、温控系统、灌溉系统、废液回收系统；
所述的立体栽培架为上下双层结构，主要包括骨架、固定在骨架上的栽培槽，其中，骨架由镀锌钢管焊接而成，包括栽培槽骨架1-1、支撑栽培槽骨架的立柱1-2、每根外侧立柱和内侧立柱之间通过稳定杆1-3)连接，栽培架两端立柱底端由扁铁1-4连接并用胀管 1-5固定于水泥底座1-6上，栽培槽由外侧的蓄排水槽1-7和内侧的基质槽1-8用卡簧1-9固定于镶嵌在栽培槽骨架上的卡槽1-10上；
温控系统包括：智能变频温控器、主线及加热线，其中智能变频温控器2-1固定于棚室墙壁之上，主线2-2用于从电源处引线及连接智能变频温控器及加热线，加热线2-3铺装于栽培槽内基质中；
灌溉系统包括：比例吸肥器首部、主管道、滴灌管，其中比例吸肥器首部3-1安装于水源处，之后连接主管道3-2,再通过毛管3-3将滴灌管3-4与主管道连接；
废液回收系统包括：排水管路、废液池，其中排水管路由安装于栽培槽一端蓄排水槽底部的接头4-1、排水主管4-2、连接排水主管与接头的毛管4-3、主管一端与废液池4-4相连，另一端封闭；
硬件设施安装好后，向栽培槽内填充按体积比配制好的基质；所述的按体积比配制好的基质指的是基质由草炭、蛭石、珍珠岩、有机肥按体积比6 ：2 ：2 ：1混合组成。定植时，采用基质种苗，每槽定植两行，株行距16*20cm；定植7-10天后开始结合高效栽培技术进行管理。
本发明所述的栽培槽骨架1-1、立柱1-2、稳定杆1-3的材质均为3/4英寸国标镀锌钢管，并用电焊机焊接而成；所述卡槽1-10采用自攻螺丝安装在栽培槽骨架1-1之上。
本发明所述的立柱1-2的间距为2米，以在起到支撑作用的同时节省材料；所述的加热线2-3采用碳纤维材料，具有非导电性，安全性能高的特点；所述的基质槽1-8的深度为20cm，蓄排水槽1-7的深度为30cm。
本发明所述的栽培槽骨架1-1的宽度为30cm，长度可以根据大棚实际情况而定；所述的基质槽1-8材料为90目防虫网，既能够拖住基质使其不易于外泄，又具有良好的透气性能。
本发明所述的蓄排水槽1-7材料为3mm厚度的双面镀铝珍珠棉，既具有良好隔热保温性能，又能通过反光而起到增加光照的效果；智能变频温控器2-1用于调节和控制温度在18℃。
本发明因为栽培架上下两层的高度差，为避免上、下层灌溉不均，滴管管路分为上层和下层两路，灌溉时分别执行。比例吸肥器首部3-1采用进口文丘里式可调节高精度比例施肥器，无需电源，具有节能性和便捷性；所述的滴灌管3-4采用以色列进口壁厚1mm、直径为16mm、孔距15cm、单孔流量为1L/h的滴灌管。
本发明所述的废液池4-4位于棚室一侧，容量3m³，用混凝土、砖砌成或直接挖出土池并在其内铺设8-10丝的塑料棚膜。
本发明进一步公开了采用草莓立体栽培装置进行栽培的方法，其特征在于按如下的步骤进行：
（1）在每年9月上旬，选用基质种苗开始种植，定植前一天，将栽培槽内填充好的栽培基质浇透水，定植时，将基质苗茎部以下部位斜向埋入栽培槽内的栽培基质中，草莓苗弓部朝外侧，每槽定植两行，株行距16*20cm，定植后浇一遍水，以后每天上午开一次滴管，每次0.7m³/7000株，遇阴雨天水份散失少的情况酌情减少水量；所述的栽培基质指的是基质由草炭、蛭石、珍珠岩、干鸡粪按体积比6 ：2 ：2 ：1混合组成。
（2）草莓新生叶片达到3片后，使用灌溉系统按每周3-4次的频率对草莓苗进行灌溉施肥，苗期选用格林凯尔N:P:K=17:4:17的全营养水溶肥，按照肥水比1:1500的比例施用，肥量为0.5kg/次/7000株；两周后开始至现蕾期按肥水比1:1200的比例施肥，用量为0.7kg/次/7000株；花期按肥水比1:1000的比例施肥，用量为0.7kg/次/7000株； 坐果期至膨大期选用格林凯尔N:P:K=13:5:15的全营养水溶肥,按肥水比1:1000的比例施肥，用量为0.8 kg/次/7000株；果实转色期选用格林凯尔N:P:K =17:9:34的全营养水溶肥,按肥水比1:1000的比例施肥，用量为0.8kg/次/7000株。所述的格林凯尔（商品品牌）全营养水溶肥有市售。
病虫害防治：
草莓栽培上主要的病害有：根腐病、炭疽病、白粉病、灰霉病，其中炭疽病和根腐病主要由土壤传播或种苗携带病菌。土壤应于6-8月进行熏蒸消毒；预防种苗携带病菌可于定植前用75%百菌清800倍液或70%甲基硫菌灵800倍液沾根，若在种苗定植成活后发现有根腐病或炭疽病造成的植株萎蔫死亡现象，应立即将病株拔除，并撒施生石灰防止病菌在土壤中扩散，如发生率达到5%以上时应采用30%甲霜恶霉灵1000倍液+33.5%喹啉铜800倍液以200ML/株的药量进行全园灌根，防止病害进一步蔓延。进入冬季后放置硫磺熏蒸器10个/亩，每周熏两次，每次4-5h，以防治白粉病。
草莓栽培上主要的虫害有：蚜虫、叶螨、蓟马等，种苗缓苗后至覆地膜前，尽量将虫害防治彻底，可采用低毒化学药剂，进入花果期后应使用生物防治方法。
各种病虫害常用的化学防治药剂如下：
炭疽病：25%咪鲜胺1000倍液、24%腈苯唑2000倍液、75%肟菌戊唑醇3000倍液。
白粉病：50%嘧菌酯2000倍液、25%吡唑醚菌酯30g/亩、36%硝苯菌酯乳油40g/亩。
灰霉病：62%嘧菌环胺.咯菌腈2000倍液、50%异菌脲1000倍液、40%嘧霉胺1000倍液、10%腐霉利烟熏剂300g/亩。
蚜虫：50%吡蚜酮1000倍液、22%氟啶虫胺腈、75%吡虫啉5000倍液、5%啶虫脒1000倍液。
叶螨：20%丁氟螨酯乳油2000倍液、11%乙螨唑3000倍液、24%螺螨酯3000倍液、1.8%阿维菌素乳油3000倍液、10%虫螨腈1500倍液。
蓟马：6%乙基多杀霉素2000倍液、6% 乙基多杀霉素20g/亩、 10%溴氰虫酰胺30g/亩、25%联苯菊酯1000倍液。
各种病虫害常用的物理防治或生物防治方法如下：
炭疽病：0.5%小檗碱200-500倍液、100亿CFU/克枯草芽孢杆菌300倍液、10%宁南霉素750倍液。
白粉病：100亿CFU/克枯草芽孢杆菌300倍液、2%武夷菌素600倍液、1%蛇床子素500倍液。
灰霉病：3亿CFU/g哈茨木霉菌300倍液、100亿CFU/克枯草芽孢杆菌300倍液。
蚜虫：丽蚜小蜂、异色瓢虫、1.5%除虫菊素500倍液、1.3%苦参碱600-800倍液。
叶螨：1.3%苦参碱600-800倍液、0.3%印楝素1000倍液、87%松油乳油500-1000倍液。
蓟马：蓝色沾虫板、0.3%印楝素1000倍液、7.5%鱼藤酮1000倍液。
青虫、叶蛾类：16000iu/mg苏云金杆菌1000倍液、1.5%除虫菊素500倍液、50亿PIB/毫升核型多角体病毒800倍液。
（4）叶面肥管理：草莓定植后展开3片新叶开始，每隔7-10天喷施一次叶面肥，包括1‰钙肥、1‰磷酸二氢钾、含海藻酸类的营养剂等；现蕾前10天喷施一次1‰硼砂。
（5）每年10月中下旬进入花期，12月份进入采收期，盛果期从12月中旬一直延续到次年5月中旬。
本发明采用双层草莓立体栽培装置，主要是为了解决单层栽培架的空间利用率低、多层栽培架成本高、遮光严重、单株产量低等问题，实现投入与产出的最佳解决方案。
作为优选方案，蓄排水槽的深度为30cm，采用3 毫米厚的双面镀铝珍珠棉；基质槽槽的深度为20cm、宽度为30cm，栽培槽的长度可以根据大棚实际宽度而定。实际应用时，基质槽内填充有草莓培养基质，作为优选，基质由草炭、蛭石、珍珠岩、干鸡粪按体积比6 ：2 ：2 ：1混合组成。
本发明更进一步公开了采用草莓立体栽培装置进行栽培的方法在提高草莓植株抵御不良天气能力提高产量及果实质量方面的应用。实验结果显示：本发明的栽培方法由于采用了温控系统，能够使草莓植株根际温度始稳定在适宜的范围内，进而促进根系发育和保持根系活力，提高水肥吸收效率。特别是采用了立体栽培架、灌溉系统、加温系统、高效栽培技术等多种技术的集成应用，最终可使得草莓产量提高20%以上。
本发明提供的双层草莓立体栽培装置与目前应用较广的单层立体栽培架相比具有以下优点：
（1）本发明所述的双层草莓立体栽培装置的架间距相对于单层栽培架更大，便于农事操作及休闲观光。
（2）本发明所述的双层草莓立体栽培装置，提高了棚室的空间利用率，亩定植种苗数量较土壤栽培增加20%，较H型单层栽培架增加30%。
（3）本发明所述的双层草莓立体栽培装置，最外侧的蓄排水槽采用了镀铝珍珠棉材质，具有保温隔热性能，与加温系统配合使用，具有节约能源的作用；同时镀铝珍珠棉还具有反射自然光从而增强草莓植株光合作用的功能。
本发明所述的草莓高效立体栽培方法与土壤栽培相比具有如下优点：
（1）本发明所述的草莓高效立体栽培方法，由于采用了温控系统，能够使草莓植株根际温度始终在一稳定适宜的范围内，进而保持草莓植株健壮的根系，提高了草莓植株抵御不良天气（阴雨、雾霾）的能力、减少了病虫害的发生、提高了产量及果实质量。
（2）本发明所述的草莓高效立体栽培方法，由于采用了透气保湿性良好的栽培槽和基质栽培技术，结合高效精准灌溉系统，提高了肥料利用率，可节约肥料20%。
（3）本发明所述的草莓高效立体栽培方法，由于立体栽培架、灌溉系统、加温系统、高效栽培技术等各种技术的配合实施，最终可使得草莓产量提高20%。
为了进一步说明本发明所具有的积极效果，特提供与土壤栽比较的栽培实例(以红颜品种为例，土壤为粘壤土)：
（1）与土壤栽培相比成本分析（万元/年/667㎡）
数据说明：栽培架设计使用寿命10年以上，平均到每年的成本为6万元/10年=0.6万元/年；基质设计使用寿命5年，平均到每年的成本为1.5万元/5年=0.3万元/年；加温系统设计使用寿命10年以上，平均到每年的成本为2万元/10年=0.2万元/年；灌溉系统和废液回收系统设计使用寿命5年，本发明平均到每年的成本为分别为0.3万元/5年=0.06万元/年、0.2万元/5年=0.04万元/年，土壤栽培灌溉系统为0.15万元/5年=0.03万元/年。
（2）与土壤栽培相比经济效益分析（万元/年/667㎡）
总收入=草莓平均单株产量*总株数*单价、经济效益=总收入-总成本
本发明草莓种苗数量为12000株，实际平均单株产量为0.3kg，销售平均单价按60元/kg,总 =216000元，即21.6万元
经济效益=21.6万元-3.165万元=18.435万元
土壤栽培草莓种苗数量为7500株，实际平均单株产量为0.3kg，销售平均单价为60元/kg,总=135000元，即13.5万元
经济效益=13.5万元-1.105万元=12.395万元
总结：即本发明相比土壤栽培，新增经济效益为18.435万元-12.395万元=6.04万元，
增效率达到6.04万元/12.395万元*100%=48.7%。
（3）与土壤栽培相比物候期及果实性状分析
由上表可见，由于基质物理结构方面好于土壤，更利于草莓植株根系对养分的吸收，使得本发明相比土壤栽培开花结果早、果实硬度和平均单果重提高、糖酸比提高，即提高了草莓果实的适口性和品质。
附图说明
图1 为本发明提供的双层草莓立体栽培架的结构示意图；
其中：
1-1为栽培槽骨架； 1-2为立柱； 1-3为稳定杆；
1-4为扁铁； 1-5为账管 1-6为水泥底座
1-7为蓄排水槽 1-8为基质槽 1-9为卡簧
1-10为卡槽
2-1为智能变频温控器 2-2为主线 2-3为加热线
3-1为比例吸肥器首部 3-2为主管道 3-3为毛管
3-4为滴灌管
4-1为接头 4-2为排水主管 4-3为毛管
4-4为废液池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本发明所用到的原料草炭、蛭石、珍珠岩、干鸡粪、有机肥、全营养水溶肥（商品名称）均有市售。炭疽病、叶癍病、白粉病、蚜虫、叶螨、蓟马病虫害的农药等均有市售。
实施例1
一种草莓立体栽培装置，包括采用大棚种植方式，在棚内设置立体栽培架、温控系统、灌溉系统、废液回收系统；
所述的立体栽培架为上下双层结构，主要包括骨架、固定在骨架上的栽培槽，其中，骨架由镀锌钢管焊接而成，包括栽培槽骨架1-1、支撑栽培槽骨架的立柱1-2、每根外侧立柱和内侧立柱之间通过稳定杆1-3连接，栽培架两端立柱底端由扁铁1-4连接并用胀管 1-5固定于水泥底座1-6上，栽培槽由外侧的蓄排水槽1-7和内侧的基质槽1-8用卡簧1-9固定于镶嵌在栽培槽骨架上的卡槽1-10上；栽培槽骨架1-1、立柱1-2、稳定杆1-3的材质均为3/4英寸国标镀锌钢管，并用电焊机焊接而成；所述卡槽1-10采用自攻螺丝安装在栽培槽骨架1-1之上。
温控系统包括：智能变频温控器、主线及加热线，其中智能变频温控器2-1固定于棚室墙壁之上，主线2-2用于从电源处引线及连接智能变频温控器及加热线，加热线2-3铺装于栽培槽内基质中；立柱1-2的间距为2米，以在起到支撑作用的同时节省材料；所述的加热线2-3采用碳纤维材料，具有非导电性，安全性能高的特点；所述的基质槽1-8的深度为20cm，蓄排水槽1-7的深度为30cm。
栽培槽骨架1-1的宽度为30cm，长度可以根据大棚实际情况而定；所述的基质槽1-8材料为90目防虫网，既能够拖住基质使其不易于外泄，又具有良好的透气性能。
蓄排水槽1-7材料为3mm厚度的双面镀铝珍珠棉，既具有良好隔热保温性能，又能通过反光而起到增加光照的效果；智能变频温控器2-1用于调节和控制温度在17℃。
灌溉系统包括：比例吸肥器首部、主管道、滴灌管，其中比例吸肥器首部3-1安装于水源处，之后连接主管道3-2,再通过毛管3-3将滴灌管3-4与主管道连接；
废液回收系统包括：排水管路、废液池，其中排水管路由安装于栽培槽一端蓄排水槽底部的接头4-1、排水主管4-2、连接排水主管与接头的毛管4-3、主管一端与废液池4-4相连，另一端封闭；硬件设施安装好后，向栽培槽内填充按体积比配制好的基质；所述的按体积比配制好的基质指的是基质由草炭、蛭石、珍珠岩、有机肥按体积比6 ：2 ：2 ：1混合组成。废液池4-4位于棚室一侧，容量3m³，用混凝土、砖砌成或直接挖出土池并在其内铺设8-10丝的塑料棚膜。定植时，采用基质种苗，每槽定植两行，株行距18*20cm；定植7-10天后开始结合高效栽培技术进行管理。
本发明因为栽培架上下两层的高度差，为避免上、下层灌溉不均，滴管管路分为上层和下层两路，灌溉时分别执行。比例吸肥器首部3-1采用进口文丘里式可调节高精度比例施肥器，无需电源，具有节能性和便捷性；所述的滴灌管3-4采用以色列进口壁厚1mm、直径为16mm、孔距15cm、单孔流量为1L/h的滴灌管。
实施例2
双层草莓立体栽培架的使用方法：
一种采用草莓立体栽培装置进行栽培的方法，其特征在于按如下的步骤进行：
（1）在每年9月1日左右，选用基质穴盘苗开始种植，定植前一天，将栽培槽内填充好的栽培基质浇透水，定植时，将基质苗茎部以下部位斜向埋入栽培槽内的栽培基质中，草莓苗弓部朝外侧，每槽定植两行，株行距16*20cm，定植后浇一遍透水，以后每天上午开一次滴管，每次0.7m³/7000株，遇阴雨天水份散失少的情况酌情减少水量；所述的栽培基质指的是基质由草炭、蛭石、珍珠岩、干鸡粪按体积比6 ：2 ：2 ：1混合组成。
（2）草莓新生叶片达到3片后，使用灌溉系统按每周3-4次的频率对草莓苗进行灌溉施肥，苗期选用格林凯尔N:P:K=17:4:17的全营养水溶肥，按照肥水比1:1500的比例施用，肥量为0.5kg/次/7000株；两周后开始至现蕾期按肥水比1:1200的比例施肥，用量为0.7kg/次/7000株；花期按肥水比1:1000的比例施肥，用量为0.7kg/次/7000株； 坐果期至膨大期选用格林凯尔N:P:K=13:5:15的全营养水溶肥,按肥水比1:1000的比例施肥，用量为0.8 kg/次/7000株；果实转色期选用格林凯尔N:P:K =17:9:34的全营养水溶肥,按肥水比1:1000的比例施肥，用量为0.8kg/次/7000株。所述的格林凯尔（商品品牌）全营养水溶肥有市售。
（3）病虫害防治：
8月对棚室及土壤进行日光消毒，种苗定植前采用70%甲基硫菌灵800倍液沾根，植株具有3-4片新叶开始至花期前每10天喷湿一次病虫害防治药剂，不同病虫害防治药剂如下(根据实际的情况加以选择)：
炭疽病：25%咪鲜胺1000倍液、24%腈苯唑2000倍液、75%肟菌戊唑醇3000倍液。
白粉病：50%嘧菌酯2000倍液、25%吡唑醚菌酯30g/亩、36%硝苯菌酯乳油40g/亩。
灰霉病：62%嘧菌环胺.咯菌腈2000倍液、50%异菌脲1000倍液、40%嘧霉胺1000倍液、10%腐霉利烟熏剂300g/亩。
蚜虫：50%吡蚜酮1000倍液、22%氟啶虫胺腈、75%吡虫啉5000倍液、5%啶虫脒1000倍液。
叶螨：20%丁氟螨酯乳油2000倍液、11%乙螨唑3000倍液、24%螺螨酯3000倍液、1.8%阿维菌素乳油3000倍液、10%虫螨腈1500倍液。
蓟马：6%乙基多杀霉素2000倍液、6% 乙基多杀霉素20g/亩、 10%溴氰虫酰胺30g/亩、25%联苯菊酯1000倍液。
花期至拉秧期，为保证果实安全品质，采用生物防治的方法预防病虫害的发生，各种病虫害常用的物理防治或生物防治方法如下：
炭疽病：0.5%小檗碱200-500倍液、100亿CFU/克枯草芽孢杆菌300倍液、10%宁南霉素750倍液。
白粉病：100亿CFU/克枯草芽孢杆菌300倍液、2%武夷菌素600倍液、1%蛇床子素500倍液。
灰霉病：3亿CFU/g哈茨木霉菌300倍液、100亿CFU/克枯草芽孢杆菌300倍液。
蚜虫：丽蚜小蜂、异色瓢虫、1.5%除虫菊素500倍液、1.3%苦参碱600-800倍液。
叶螨：1.3%苦参碱600-800倍液、0.3%印楝素1000倍液、87%松油乳油500-1000倍液。
蓟马：蓝色沾虫板、0.3%印楝素1000倍液、7.5%鱼藤酮1000倍液。
青虫、叶蛾类：16000iu/mg苏云金杆菌1000倍液、1.5%除虫菊素500倍液、50亿PIB/毫升核型多角体病毒800倍液。
（4）叶面肥管理：草莓定植后展开3片新叶开始，每隔7天喷施一次叶面肥，包括1‰钙肥、1‰磷酸二氢钾、含海藻酸类的营养剂等；现蕾前10天喷施一次1‰硼砂。
（5）每年10月25日左右进入花期，12月10号左右进入采收期，盛果期从12月中旬一直延续到次年5月中旬。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。