追日式草莓立体栽培架改善光温环境提高草莓产量

王春玲，宋卫堂，赵淑梅，曲明山

（1. 中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083；2. 塔里木大学水利与建筑工程学院，阿拉尔 843300；3. 农业部设施农业工程重点实验室，北京 100083；4. 北京市农业局土肥工作站，北京 100029）

追日式草莓立体栽培架改善光温环境提高草莓产量

王春玲1,2，宋卫堂1,3※，赵淑梅1,3，曲明山4

（1. 中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083；2. 塔里木大学水利与建筑工程学院，阿拉尔 843300；3. 农业部设施农业工程重点实验室，北京 100083；4. 北京市农业局土肥工作站，北京 100029）

为解决草莓多层立体栽培中同一栽培架上位层对下位层的遮光问题，将固定式A字型栽培架在添加转动和控制部件后，使其以“追日”的方式运动，实现栽培架行向与太阳光照射方向平行，最大限度地利用直射光。试验测试并比较了3层追日式与固定式栽培架上草莓冠层光环境、根际以及冠层温度环境、草莓产量。结果表明：冬季3个月内（2015年11月8日立冬至2016年2月4日立春），追日式栽培架上、中、下层与固定式相应位置光合有效光量子流密度（photosynthetic photon flux density，PPFD）日累积量平均值相比，东侧分别高28.0%、79.3%、38.6%，西侧分别高30.1%、41.0%、18.2%。追日式栽培架西侧上、中、下层根际达到根系最适生长温度15 ～20 ℃的时间分别比固定式相应位置长60、40、120 min；相应地，前者冠层温度2016年1月19日晴天低于5 ℃的时间分别比后者短130、170、230 min。追日式栽培架东侧和西侧上、中、下草莓单株产量分别高于固定式栽培架相应位置，在试验时间内追日式栽培架的总产量比固定式栽培架高214.8 kg/667 m²。因此，追日式栽培系统可有效地改善冠层光温环境，提高作物产量和效益。

温室；太阳辐射；光；温；草莓；立体栽培；追日式；产量

0 引 言

立体栽培是通过栽培架或栽培管道、吊挂等形式按垂直梯度的分层栽培，以充分利用温室空间和太阳能。立体栽培比较适用于种植低矮作物，如生菜、草莓等[1]。而草莓的立体栽培近两年被种植者广泛使用。研究表明，立体栽培与常规地面栽培相比，栽培密度可提高25%以上[2]，土地利用率提高3～5倍，单位面积产量提高2～3倍[3]。此外，立体无土栽培模式可以避免地面土壤栽培带来的一些不利影响，如连作障碍、土传病害导致的产量下降等。立体栽培还便于温度、湿度、水肥等的精准统一化管理，产品不受泥土等污染，清洁卫生，观赏性好，因此经济效益可观[4-5]。

关于草莓立体栽培的研究在国外已有很多报道，栽培模式多种多样[6-10]。而中国的草莓立体栽培种类也很多，如吊柱式、高低架式、A字形或X形架式、后墙式栽培[11]等，与草莓立体栽培相关的研究也很多[12-15]。但现有立体栽培多为固定式的栽培架或栽培槽模式，此种方式存在的主要问题是同一栽培架上位层对下位层产生遮光，会导致不同层的草莓光照环境不一致，影响其产量及品质[16]。此外，草莓在不同的发育阶段对温度的要求较为严格[17]，其生物学零度为5 ℃，根系最适生长温度为15 ～20 ℃，光合作用最适温度为15～25 ℃[18]。有研究表明，立体栽培中不同形式栽培架如支架型、A字形等的根际平均温度为10～15 ℃，略低于草莓根系生长最适温度[19]，还有研究表明，在垂直塔架的底部草莓冠层受到的光密度仅为顶层的10%，塔架中下层光照、温度条件差导致了植物生长延迟[20]。

为了改善草莓多层立体栽培的光温环境，本文将常用的A字形栽培架由固定模式设计成以“追日”为运动特点且可以绕中心转动的运动模式，以期使栽培架各层都能够接受尽量多且均匀的太阳光，使草莓均能正常生长，从而获得较高产量和较好品质。

1 追日式草莓多层立体栽培系统

1.1 栽培系统的组成

1.1.1 栽培架

追日式草莓多层立体栽培系统如图1：栽培架底部4脚中的3个采用万向轮，另一个安装带滚轮的智能遥控开门机，中间采用压力轴承进行支撑，以便整个系统可以绕其中心进行转动。

图1 追日式多层草莓立体栽培系统示意图Fig.1 Sketch map of sun-tracking three-dimensional multi-layer strawberry cultivation system

栽培架骨架为等边三角形，边长1.4 m，由方钢焊接而成。与万向地轮总高度合计为1.5 m，栽培架两侧各布3组栽培管道，同侧相邻两栽培管道之间的间距0.6 m。栽培架行向长6 m。栽培管道直径16 cm，内填充基质，基质上铺设滴灌带，栽培架中部设置进水管、营养液回收管与滴管带组成整个系统的灌溉部件。

1.1.2 动力系统

动力系统由CANUOL智能遥控开门机和2线多功能智慧型控制器（欧码克智能科技有限公司）组成，通过时控开关的时间设置来调节整个系统的运行。

开门机由限位组件、离合器锁孔、锁钩、滚轮等组成，通过控制器来实现运动和停止。

控制器具有软启、软停、慢速的功能。控制器安装在温室北墙，由变压器将交流电压220 V转换成直流电压24 V供控制器使用，通过设定的程序来控制开门机的运行，最终驱动栽培架运动。

时控开关，可以控制栽培架运行的总时间、运行时间间隔、每次运行时间、运行次数以及栽培架归位时运行的时间长度。

1.2 栽培系统的运行

1.2.1 栽培系统的运转参数

本栽培系统的运转模式是根据太阳方位角的变化来确定的，随着太阳方位角的变化而转动。表1是北京地区冬季典型节气温室内主要采光时段（9:00～16:00）太阳方位角的变化，其中：太阳方位角以正南方向为零，逆时针由南向东向北为负，由南向西向北为正[21-23]。

由表1可知，冬至日（12月22日）的太阳方位角变化最小，自立冬至立春，太阳方位角呈现先减小后增大的变化趋势。因此，栽培系统的转动模式随着时间的变化要灵活地调整，根据表1初步设定追日式栽培系统在冬季各个月份随着太阳方位角的变化而转动的运行模式如表2。

表1 北京地区冬季典型节气主要采光时段太阳方位角变化Table 1 Changes of solar azimuth during lighting period at typical solar terms in winter in Beijing

表2 北京地区冬季典型节气主要采光时段栽培架运行模式Table 2 Running mode of cultivation in main lighted period at typical solar term in winter in Beijing

1.2.2 栽培系统运转方式

根据表2并结合管理的要求，本立体栽培系统将调控的目标时间设定为11月1日～翌年3月17日的每天9:00－16:20，每天转9次，每次转动时间间隔为55 min；其中：11月、翌年2、3月转4 s/次，12月、翌年1月转3.6 s/次；当栽培架16:20转完最后一次时，在16:30栽培架回归转动起始位置。栽培系统转动过程中随时关注运行状态，根据实际需要及时调整。

2 材料与方法

2.1 试验条件

本试验于2015年11月至2016年3月在北京市昌平区兴寿镇的一个日光温室内进行。温室长74 m，跨度8 m，脊高3.5 m；墙体为砖墙，东、西山墙厚度0.61 m，北墙厚度0.8 m；屋面覆盖材料为聚烯烃（Polyolefin，PO）膜，透光率为73.8%；保温被由防水材料、棉毡、黑色无纺布等复合材料组成，厚度约为2.1 cm，作为夜间的保温覆盖物。保温被的收、放根据白天光照时间长短进行调整，通常在每天8:00收起，16:30放下，温室内的光照时数为8.5 h左右。

栽培管道选用长6 m、直径160 mm的聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，PVC）管。管道上部开宽90 mm的槽口，基质体积为栽培管道容积的2/3，采用水肥一体化滴灌，肥料为“圣诞树”草莓专用肥。草莓定植时间为2015年9月8日，品种为“红颜”，株距约20 cm，每个栽培管道上种植27株草莓。

2.2 试验方法

试验所用栽培架安装在同一个温室内，距离东、西山墙较远，周围无遮挡物，栽培架所处的环境基本一致，同时为便于管理，将追日式栽培架和固定式栽培架分开放置。试验采用2组立体栽培架进行试验，每组5个，一组追日式多层立体栽培架为试验组，另一组固定式立体栽培架为对照组，其中每组栽培架最外侧2个作为保护行，中间3个作为试验区。两组栽培架在温室中的位置如图2a所示，每个栽培架之间的间距为0.8 m，栽培架距温室后墙1.3 m，距温室南端0.7 m，两组栽培架的间距是6.8 m，对照组距温室东山墙6.2 m。经过计算，东山墙在试验期间的8:00～10:00在地面东西方向上的阴影长度为5.66～2.34 m之间，对照组保护行位于山墙最大阴影之外，并未受到东山墙的影响。不存在遮挡对照组光线的问题。经现场测试，对照组接受太阳光照射的情况，与试验组没有差异，东侧门在试验之前就进行了封闭，并做了相应保温措施；并且在冬季生产过程中，东门不开，对温室内的温度基本不会产生影响。

图2 温室内栽培架及光照、温度测点布置图Fig.2 Arrangement of cultivation frames , light and temperature measuring points in greenhouse

2.2.1 测试位点布置

传感器分别布置于试验组和对照组中间的栽培架上，其中光照传感器置于每个栽培管道中部草莓的冠层（距离基质上约15 cm），温度传感器置于栽培管道南、北部草莓的冠层（基质上约15 cm）和根际（基质表面下约12 cm），南、北两测点将栽培管道三等分。分别测量草莓冠层的光照、冠层和根际基质的温度。

将追日式栽培架编为T，固定式栽培架为F，统一将东侧测点编号为E，西侧为W，栽培管道南部为S，北部为N，上、中、下层分别编号为1、2、3，根际为R，冠层为C。具体标记如图2b和表3，其中表3以固定式栽培架为例，追日式将F换成T即可。

表3 固定式栽培架光照和温度测点的标记Table 3 Tag of light and temperature measuring point of fixed cultivation frame

2.2.2 光温数据采集

光照测量使用S-LIA-M003光照传感器和H21-002数据采集器（Onest公司，美国）可测定400～700 nm波段的光合有效光量子流密度（PPFD），其测定范围为0～2 500 µmol/(m2·s)，精密度为±5 µmol/(m2·s)；温度测量使用T型热电偶，可以测量的温度范围是−200 ～350 ℃，精度为±0.5 ℃，数据采集器为Agilent 34970A数据采集器。本试验将数据采集时间间隔设定为10 min，测试时间：2015年11月－2016年3月，共5个月。其中PPFD累积量的计算公式为

式中Q表示PPFD累积量，mol/m2；P为每10 min采集的PPFD平均值，µmol/(m2·s)；i=1,2,…,n；t为采集时间，s。

2.2.3 草莓产量测定

栽培架东、西两侧以及同侧各层所处的环境均不同，每个栽培管道作为一个处理，因此两种栽培架共12个处理，重复3次，各处理编码如表3所示。草莓定植一个月后，在试验组和对照组中间3个栽培架的东、西两侧每个栽培管道上选择24株植株健壮、长势一致的草莓进行标记。待果实成熟后进行草莓平均单株产量的测量，测产时间段为2016年1月13日－2016年3月17日。

试验数据采用SPSS20.0及Excel 2007及对数据进行分析与作图。

3 结果与分析

3.1 2种栽培架东、西侧不同层的光照分布日变化

3.1.1 固定式栽培架东、西两侧的光照分布日变化

选择典型晴朗天气，对固定式栽培架东、西两侧各层的光环境数据进行分析。由图3可知，在12月18日（近冬至日），最大PPFD值为741.8 µmol/(m2·s)，出现在12:32。与中、下两层比F-E1与F-W1除受部分温室骨架遮挡外，全天光照环境最佳，但是中层和下层的PPFD明显低于上层。从图中可以看出，F-E2在13:30-15:00有遮光现象，F-W2、F-W3在9:30-12:30有遮光现象，且西侧上午的遮光程度较东侧下午严重。由于栽培架是固定的，上午照射在栽培架东侧的阳光较为充分，下午时西侧的光照情况好于东侧；此外由于太阳高度角较小，光照较弱，上午时刻栽培架西侧的光照比下午时刻东侧的更差。

图3 晴天固定式及追日式栽培架各测点光合有效光量子流密度(PPFD)日变化（2015-12-18）Fig.3 Diurnal changes of photosynthetic photon flux density (PPFD)on measuring points of fixed and sun-tracking cultivation systems in sunny day (2015-12-18)

3.1.2 追日式栽培架东、西两侧的光照分布日变化

下面对同一天中追日式栽培架的光照环境进行分析，以明确两种栽培架的光环境是否存在差异。

当栽培架进行追日式转动时，其光照环境完全不同于固定式栽培架。由图3可知，追日式栽培架最大PPFD值为755.6 µmol/(m2·s)，出现在11:47，比固定式栽培架光照最强时间提前45 min。追日式栽培架上午时段T-W2、T-W3与下午时段T-E2、T-E3光照，较固定式栽培架有明显地改善。

因此，追日式栽培架改变了固定式栽培架明显遮光的情况，提高了中下层的光照度，且使光照分布更加均匀。

3.2 一段时间内2种栽培架各层光照环境特性的比较

经分析发现，追日式栽培架一定程度上改善了固定式栽培架不同层之间的遮光问题。为进一步明确追日式栽培架的优势，下面分别对固定式与追日式栽培架的东、西侧各层进行对应比较。表4是2015年11月8日（立冬）至2016年2月4日（立春）2种栽培架的光照情况对比，其中Q值计算时间段为每天8:00～17:00。

从表4可以看出，追日式栽培架的东、西两侧各层在冬季3个月内的PPFD累积量（Q）均高于固定式栽培架相应位置上的值，同时有两栽培架的东侧光照情况好于西侧。其中，T-E1、T-E2、T-E3的Q分别比F-E1、F-E2、F-E3增加28.0%、79.3%、38.6%，T-W1、T-W2、T-W3上的Q分别比F-W1、F-W2、F-W3增加30.1%、41.0%、18.2%，一段时间内追日式栽培架东、西两侧上层的PPFD累积量增加幅度相近，中、下层增加量东侧几乎为西侧的2倍。此结果表明，追日式栽培架在截获阳光的能力上优于固定式栽培架，也表明追日式栽培架的东侧改善光照条件的优势比西侧明显。

表4 2种栽培架东、西侧的光照情况对比Table 4 Light conditions of two kinds of cultivation frame at east and west(2015-11-08－2016-02-04)

3.3 3种栽培架东侧不同层的温度分布日变化

在2015年11月8日至2016年2月4日期间内，选择部分时间，对两种栽培架东侧各层草莓的冠层和根际基质温度数据进行分析。图4为12月18日（近冬至日），典型晴朗天气的温度变化情况。

图4 晴天追日式和固定式栽培架东侧各测点温度日变化（2015-12-18）Fig.4 Diurnal changes of temperature on east measuring points of the sun-tracking and fixed cultivation system on sunny day (2015-12-18)

由图4a、b、c可知，追日式和固定式栽培架东侧南部上、中、下层草莓的冠层和根际基质温度变化趋势基本一致。其中，约在00:00-9:00、15:00-24:00时段TE1-CS、TE2-CS、TE3-CS温度略高于FE1-CS、FE2-CS、FE3-CS，而09:00-15:00时段内大部分时间是固定式栽培架草莓冠层温度高于追日式栽培架，最高温度是FE2-CS为30.0 ℃，但此温度已超过草莓生长的最适温度范围；固定式栽培架各层草莓根际基质温度的最小值均低于追日式栽培架各层，在08:40时根际基质温度达到最低，FE2-RS为8.4 ℃，TE2-RS为9.4 ℃，相差1 ℃。

由图4d可知，追日式和固定式栽培架东侧北部草莓的冠层和根际温度变化趋势与南部基本一致，所以只对栽培架东侧北部第二层进行分析。在9:10时FE2-RN和TE2-RN的最低温度分别是8.5和9.2 ℃，相差0.7 ℃。

3.4 2种栽培架西侧不同层的温度分布

3.4.1 2种栽培架西侧北部的温度变化

固定式和追日式栽培架西侧北部各层草莓的冠层和根际基质温度变化如表5。表中数据是对2016年1月19日（近大寒日）00:00－24:00时段相应的温度指标进行计算得到。由表可知，固定式和追日式栽培架西侧北部3层的草莓冠层平均温度与根际基质温度无显著差异，同时追日式栽培架的冠层下层温度和根际上层及下层温度都高于固定式栽培架相应位置的温度。追日式栽培架上、中、下层冠层温度低于5 ℃的时间比固定式栽培架相应位置短130、170、230 min。

表5 2种栽培架西侧北部的温度变化Table 5 Temperature of the west of two cultivations on north

有研究表明：根际温度会明显影响植物对矿质元素的吸收、激素的含量和保护性酶的活性等[24]，适当提高根际温度可以促进草莓的生长[25-28]。表中可以看出固定式栽培架上、中层的温度均优于下层，而追日式栽培架上层温度优于中、下层。以下层为例，FW3-RN的最高温度14.4 ℃，全天都低于草莓根系生长最适温度，而TW3-RN的最高温度为15.5 ℃，显著高于FW3-RN，全天不低于15 ℃的时间为120 min。FW3-CN的最低温度为3.8 ℃，并且低于5 ℃的时长为230 min，严重影响了草莓的生长；TW3-CN的最低温度为5.1 ℃，显著高于FW3-CN，能够维持草莓的正常生长。此外，除上层外，固定式栽培架草莓冠层温度极差均显著高于追日式；FW1-RN温度极差显著大于TW1-RN，中、下层差异不显著，综合可以说明追日式栽培架的温度变化较固定式的平缓。同时追日式栽培架3层的草莓根际基质温度在适于草莓生长的15～20℃范围内的时间长度均比固定式栽培架的长60、40、120 min，表明追日式栽培架明显地改善了草莓根际温度环境。

3.4.2 两种栽培架西侧南部的温度变化

由表6可以看出，栽培架南部的平均温度稍高于北部，但各个指标的变化趋势与北部基本相似，即：追日式栽培架上草莓冠层和根际温度环境均好于固定式栽培架相应位置。但是两种栽培架各层草莓冠层低于5 ℃的时间均长于北部，主要原因是栽培架南部靠近温室南端的棚膜，散热量大于栽培架北部。此外，从栽培架南部的温度极差较大也能反应出这一现象。

表6 2种栽培架西侧南部的温度变化Table 6 Temperature of west of two cultivations on south

3.5 2种栽培架上草莓产量及效益

3.5.1 草莓的平均单株产量

2015年11月的雾霾天影响了草莓的生长。雾霾会使阳光透过率降低，温室内气温较低，湿度大，草莓易感病[29]。因为生长受阻、授粉不良、果实畸型等原因，第一穗花并没有保留。因此，第一次采果时间较往年推迟20～30 d。定植后125 d第一次采收，各处理草莓平均单株产量如表7。

表7 固定式与追日式栽培架草莓的产量对比（2016-01-13－2016-03-17）Table 7 Comparison of strawberry yield by using fixed and sun-tracking cultivation frame (2016-01-13－2016-03-17)

从表7可以看出，追日式栽培架东、西侧的上、中、下各层平均单株产量均高于固定式栽培架对应位置。其中平均单株产量最高的是T-E2为151.8 g，其次是T-E1为136.3 g，平均单株产量最低的是F-W3为71.0 g；除F-W1平均单株产量大于F-E1外，追日式和固定式栽培架东侧各层草莓平均单株产量均大于西侧对应层，这与2种栽培架东侧的光照环境优于西侧有关，有研究表明：温室内光照效果较好时，可以提高草莓的产量和品质[30-31]；T-E1对应F-E1的增产率最高为72.1%，T-W1的增产率最低为20.3%，可见追日式栽培架的增产效果非常好。

3.5.2 效益评价

追日式栽培架在提高草莓单株产量的同时成本也有所增加，相对于固定式栽培架，其成本包括开门机和配套的控制部件，耗电和安装维护等。以试验温室为例（74 m长、8 m宽），在试验期间内（2015年9月8日～2016年3月17日）计算整个温室内分别合理布满固定式和追日式栽培架所能产出的草莓产量，减去增加的成本，分析出追日式栽培架是否有效益的增加，在实际生产中是否有应用的价值。

经计算，每667 m2（83.4 m长、8 m宽）的温室内可布置固定式栽培架35个，追日式栽培架33个，追日式栽培架整体增加的总成本为4 241.5元/667 m2，在试验草莓测产期间2种栽培架草莓的总产量及效益如表8。

表8 2种栽培架一段时间的草莓总产量及效益（2016-01-13－2016-03-17）Table 8 Strawberry yield and benefit by using fixed and sun-tracking cultivation frames in a certain period of time (2016-01-13－2016-03-17)

由表8可以看出，追日式栽培架在一段时间（2016年1月13日至2016年3月17日）内与固定式栽培架相比，其产量增加214.8 kg/667 m2、效益增加6 498.5～12 942.5元/667 m2，因草莓单价较高的时期集中在1－3月，故1－3月的收益占收益的绝大部分，收益增加幅度较大，在生产中可以将其作为新的草莓立体栽培模式。

4 结 论

本文通过对一种追日式草莓多层立体栽培架的光环境特性分析，以及草莓产量计算，得到如下结论：

1）追日式栽培架的光照环境优于固定式栽培架，“追日”的运动方式很好地改善了栽培架西侧上午、东侧下午遮光较为严重的现象。冬季3个月内，追日式栽培架东侧上、中、下层草莓冠层的PPFD累积量分别比固定式东侧上、中、下层高28.0%、79.3%、38.6%，西侧分别高30.1%、41.0%、18.2%。

2）追日式立体栽培架三层草莓冠层的温度环境均好于固定式立体栽培架，在温度较高的天气，固定式栽培架东侧中层草莓冠层的最高温度达到30.0 ℃，超过了草莓冠层叶片光合作用的最适温度范围。追日式立体栽培架东、西两侧各个部位草莓的根际平均温度均高于固定式栽培架，在1月19日，追日式栽培架西侧上、中、下层根际达到根系最适生长温度15～20 ℃的时间分别比固定式相应位置长60、40、120 min；相应地，前者冠层温度低于5 ℃的时间分别比后者短130、170、230 min。

3）追日式立体栽培架上各层的草莓单株产量分别高于固定式栽培架相应位置。在试验期间，追日式栽培架较固定式栽培架可多产出草莓214.8 kg/667 m2。

因此，追日式草莓多层立体栽培系统可以改善整个栽培架的光温环境，有助于提高草莓的产量和效益，是一种可行并值得推广应用的温室草莓栽培新系统。

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Sun-tracking multi-layer stereo-cultivation system improving light and temperature environment and increasing yield for strawberry

Wang Chungling1,2, Song Weitang1,3※, Zhao Shumei1,3, Qu Mingshan4
(1. College of Water Resources and Civil Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China; 2. College of Water Resources and Architectural Engineering, Tarim University, Alar 843300, China; 3. Key Laboratory of Agricultural Engineering in Structure and Environment, Ministry of Agriculture, Beijing 100083, China; 4. Beijing Soil and Fertilizer Working Station, Beijing 100029, China)

In order to efficiently solve the shading problem between the upper layer and lower layer in the same cultivation system and between adjacent cultivation systems in multi-layer stereo-cultivation of strawberry, and to improve the fixed A-shaped frame system, a novel sun-tracking cultivation system was developed, which could keep the line of cultivation frame parallel to sunray to make the best use of direct light. In this study, some instruments, including the CANUOL intelligent remote control door opener, supporting multi-function controller, and the time control switch, were installed on the fixed A-shaped frame. So the fixed frame could rotate about its central axis according to a preset procedure, and the door opener revolved through the multi-function controller operation, thus boosting the cultivation frame motion. Time controller may set the start time of cultivation shelf running, running times, running time interval and the time length of operation as cultivation shelf homing according to the different needs of different seasons. The operating parameters of the cultivation frame were determined according to the changes of solar elevation and azimuth of the sun in winter in Beijing, based on the characteristics of the light environment of Beijing. This test set the running time of the sun-tracking frame to be 9: 00-16: 00 every day from November 2015 to March 2016, rotating once every 55 min, and turning 9 times every day. In November and next February and March, the total daily movement angle was 103.5°, each rotation angle was 11.5°, and each exercise took 4 s; the total daily movement angle was 96°, each rotation angle was 10.5°, and each exercise took 3.6 s in December and January next year. Parameters could be adjusted according to the actual situation in the process of actual production and application. In this study, the strawberry planting time was September 8th, 2015, and the harvest time was from January 13thto March 17th, 2016. Experimental design was that 5 sun-tracking frames were set as the test group, and 5 fixed frames were as a control group; then the difference between the 2 light environments was compared, and the temperature of canopy and root, the yield and the profit of strawberry were used to validate whether the sun-tracking frames could improve light environment and increase the production. Results showed that integrated photosynthetic photon flux density (PPFD) of sun-tracking system was higher than that of fixed system on both middle and lower layers. Within 3 months of winter, compared with fixed system, integrated PPFD on upper, middle and lower layer of sun-tracking system increased by 28.0%, 79.3% and 38.6% respectively in the east side and 30.1%, 41.0% and 18.2% respectively in the west side. So, the sun-tracking frame could change the light-shielding. The strawberry canopy and rhizosphere temperature of the sun-tracking cultivation were better than the fixed stereo cultivation frame, and the minimum value of the cultivated strawberry rhizosphere temperature of fixed frame at each layer was lower than the sun-tracking cultivation frame. Meeting the most suitable rhizosphere temperature of 15-20 ℃ for upper, middle and lower layer of west side, the time of the sun-tracking cultivation frame was 60, 40 and 120 min longer than the corresponding position of the fixed cultivation frame, respectively. Accordingly, the time of the former canopy temperature below 5 ℃ was 130, 170, 230 min shorter than the latter, respectively. The strawberry yield per plant on sun-tracking frame was higher than the corresponding position on fixed frame. During the trial, compared with the fixed system, the strawberry output of the sun-tracking system was increased by 214.8 kg/667 m2. Benefits were increased by 6 498.5-12 942.5 yuan. So, the sun-tracking system can improve the light and temperature environment condition, which promotes the output of strawberry and benefit. Therefore, it is valuable cultivation technology and should be widely applied.

greenhouse; solar radiation; light; temperature; strawberry; stereo-cultivation; sun-tracking; yield

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.024

S625.3; S627

A

1002-6819(2017)-11-0187-08

王春玲，宋卫堂，赵淑梅，曲明山. 追日式草莓立体栽培架改善光温环境提高草莓产量[J]. 农业工程学报，2017，33(11)：187－194.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.024 http://www.tcsae.org

Wang Chungling, Song Weitang, Zhao Shumei, Qu Mingshan. Sun-tracking multi-layer stereo-cultivation system improving light and temperature environment and increasing yield for strawberry[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(11): 187－194. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.024 http://www.tcsae.org

2016-03-16

2017-03-06

“十二五”农村领域国家科技计划课题——植物工厂立体多层栽培系统及其关键技术与装备研究（2013AA103002）；现代农业产业技术体系建设专项（CARS-25-06B）

王春玲，女，河北承德人，主要从事草莓立体栽培技术方面研究。阿拉尔 塔里木大学水利与建筑工程学院，843300。

Email：chunlingw130@163.com

※通信作者：宋卫堂，男，博士，教授，主要从事设施园艺栽培技术与设备研究。北京 中国农业大学水利与土木工程学院，100083。Email：songchali@cau.edu.cn中国农业工程学会会员：宋卫堂（E040100004M）