第二章 基质栽培
一、开展草莓基质栽培的历史条件
随着农产品结构的调整和农业科技水平的不断提高，设施草莓栽培面积呈逐年迅速增加的趋势。种植设施草莓是农民增收的主要途径之一，经济效益显著高于其他蔬菜作物。草莓的生长周期较长，一般从当年9月定植到次年5月拉秧，加上土地资源短缺、种植习惯和经济利益驱动等原因，连作是设施草莓种植中的普遍现象，生产中的连作障碍问题非常突出。新建温室在连续种植几年草莓后，土传病虫害发生的概率极大，显著影响草莓定植缓苗率，并使得草莓产量锐减、品质下降。此外，在发生连作障碍的温室中，草莓在生长后期极易出现因根系老化而造成的植株早衰现象。生产中普遍采用换土法，即将温室内连作土壤移出换为新土，解决温室草莓的连作障碍问题。但是，这种方法费时费力，且在换土种植几年草莓之后仍将面临新的连作障碍问题。因此，探究或吸收引进简单易行的土壤连作障碍克服方法是目前设施草莓生产的当务之急。由于土壤消毒技术简单易行，且处理后效果良好，这一技术已成为我国设施草莓生产有效解决连作障碍问题的主要方式之一。
（一）连作障碍机制研究
连作障碍（continuous cropping obstacle）是指同一作物或近缘作物连作以后，即使在正常管理的情况下，也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象。狭义的连作是指在同一块地里连续种植同一种作物（或同一科作物）；广义的连作是指同一种作物或感染同一种病原菌或线虫的作物连续种植。
国内外学者将连作障碍归结为三大因素：土壤理化性质劣化、土壤生物学区系失衡和植物根系分泌物的自毒作用。其中任何一个因素均可导致作物生长受阻、产量下降和品质变劣。对连作障碍产生的主要成因做进一步分析，可将其归结为：土壤次生盐渍化及酸化、土壤致病菌积累、植物自毒物质的积累和营养元素平衡的破坏。
1．土壤次生盐渍化及酸化
在连作障碍的诸多成因中，次生盐渍化是造成连作障碍的重要原因之一。土壤中的盐分浓度过高，会影响草莓的生长发育，使植株矮小、叶缘干枯、生长不良、根系变褐乃至枯死。目前，种植草莓5年的日光温室土壤中有养分富集现象，造成土壤养分失衡，不仅浪费肥料，还增加了生产成本。普遍来说，设施栽培过程中施肥量大，且半封闭的环境条件改变了自然状态下的水分平衡，土壤长期得不到雨水充分淋融使土壤中的盐分在土壤表层不断累积。同时温室内温度较高、土壤水分蒸发量大，下层土壤中的肥料和其他盐分会随着深层土壤水分的蒸发，沿土壤毛细管上升，最终在土壤表面形成一薄层白色盐分，即土壤次生盐渍化现象。据有关部门测定，露地土壤盐分浓度一般在3000mg/kg左右，而大棚内常可达7000～8000mg/kg，有的甚至高达20000mg/kg。由于过量施用化学肥料，土壤的缓冲能力和离子平衡能力遭到破坏而导致土壤pH值下降，即土壤酸化现象。土壤酸化造成土壤溶液浓度增加，使土壤的渗透势加大，根系的吸水吸肥均不能正常进行。
土壤次生盐渍化的发生与不合理的施肥有关，不合理施肥导致土壤中速效氮磷钾含量增高引起次生盐渍化发生。在草莓生产中，通常把增施有机肥作为增产的重要技术措施。一般日光温室有机肥施用量一般为（8～10）m3/亩，品种多以鸡粪为主，占有机肥施用总量的70%。因为鸡粪中的有机酸对土壤中的磷具有活化作用，而二元有机酸和三元有机酸可减少土壤中铁铝胶体对磷的吸附，提高土壤中磷的有效性，显著提高土壤中速效磷的含量。草莓种植者每季均施用大量磷酸二氢铵、含磷复合肥。但是，土壤中磷的利用率较低（10%～25%），造成土壤中磷大量累积。研究表明，在种植5年草莓的温室中土壤有效磷含量是种植1年的土壤有效磷含量的3.13倍。
钾的富集主要是与近几年实行种植草莓大量“补钾工程”、草莓温室土壤中大量施用化学钾肥和有机肥有关。研究表明，种植草莓第2年，温室土壤中的有效钾含量迅速上升，是种植1年的土壤中有效钾含量的2.04倍，第3年温室土壤中的有效钾含量一直维持在较高的水平，保持在600～700mg/kg内。生产5年的草莓温室土壤中的有效氮是生产第1年的2.36倍。
2．土壤致病菌积累
连作后，由于其土壤理化性质以及光照、温度、湿度、气体的变化，一些有益微生物（氨化细菌、硝化菌等）的生长受到抑制，而一些有害微生物迅速繁殖，土壤微生物的自然平衡遭到破坏。这样不仅导致肥料分解过程出现障碍，而且病虫害发生多、蔓延快，逐年加重，特别是一些常见的叶霉病、灰霉病、霜霉病、根腐病、枯萎病和白粉虱、蚜虫、斑潜蝇等，从而使生产者只能靠加大药量和频繁用药来控制，造成对环境和农产品的严重污染。
3．植物自毒物质的积累
这是一种发生在种内的生长抑制作用，连作条件下土壤生态环境对植物生长有很大的影响，尤其是植物残体与病原物的代谢产物对植物有致毒作用，并连同植物根系分泌的自毒物质一起影响植株代谢，最终导致自毒作用的发生。
4．营养元素平衡的破坏
由于草莓对土壤养分吸收的选择性，单一的栽培模式易使土壤中矿质元素的平衡状态遭到破坏，营养元素之间的拮抗作用常影响到草莓对某些元素的吸收，容易出现缺素症状，最终使草莓生育受阻，产量和品质下降。
土壤肥力的消耗主要来自于植物根系的吸收，不同作物需肥的种类和比例不同，轮作可以平衡土壤养分，减轻土壤盐分积累，因此，轮作对解决连作障碍有着积极的效果。同时在草莓生产中应大力推广科学施肥，特别是测土配方施肥技术，以有效地缓解、解决土壤中养分富集的问题。此外，施入新型微生物肥料，增加土壤中的有益菌群，改善土壤菌群结构，可以缓解由于有害菌的积累对草莓生长造成的影响。
（二）草莓土传病害的发生和危害
我国草莓生产虽然起步较晚，但近十几年来发展迅速，很多地区形成规模化生产。由于种植面积扩大，轮作倒茬困难，连作地块增多，草莓连作后，常导致土壤病害蔓延，给草莓生产造成巨大损失。土传病害是阻碍当前草莓产业化发展的主要障碍之一。王明喜和谷军研究发现，草莓在同一田块上连续种植两年或多年，其长势减弱，病虫害趋于严重，果品质量下降，产量减少；重茬2年减产10%～15%，重茬3年减产20%～25%，重茬4年以上减产40%以上。刘喜更在河北省满城县草莓生产基地调查发现，第2年重茬种植草莓地块发病率可达89.2%，植株发病率55%～91.6%，第3年地块发病率100%，植株发病率90%～100%，倒茬后第5年种草莓植株发病率为34.2%，第8年后植株发病率仍达13.2%。草莓重茬种植发病后减产达50%～90%，严重者甚至绝收。造成草莓病害的原因很多，王明喜和谷军研究认为，以下几点是造成连作草莓病害加重的主要原因：①草莓重茬栽植后，田块内病原菌及虫害基数增大，尤其是某些寄生或繁衍于土壤的病虫害逐年加重，即使使用一般性药剂防治也难免其害。同时，连作也加重某些草莓伴生性杂草的危害。②草莓重茬后使土壤的理化性质变化，由于连年栽植草莓，土壤中草莓所需养分逐年减少，草莓根际周围的养分平衡失调使营养缺乏而减产。③草莓根系在正常的生理代谢过程中，常分泌出一些对自身有害的物质，草莓连作使有害物质逐年积累，致使草莓正常生长受阻，发育不良。
刘更喜等人通过5年的时间，对河北满城地区的86个试验点的草莓重茬病害情况、土壤病害种类进行了详细调查，摸清了当地草莓重茬土壤病害的发生情况和危害情况，确定了草莓根腐病和草莓黄萎病为主要土传病害。草莓连作后，病害发生率提高35%，其中，营养元素缺乏占5%，土壤严重恶化占7%。郝保春认为，草莓连作之后易发生多种病害，其中土传病害为主要病害。
（三）草莓土传病害防治技术
1．物理消毒技术
① 石灰氮消毒技术 石灰氮土壤消毒是指在高温季节通过较长时间覆盖塑料薄膜来提高土壤温度，以杀死土壤中包括病原菌在内的许多有害生物。石灰氮消毒技术具有操作简单、经济适用、对生态友好等优点，其研究和应用日益受到人们的重视。该技术具体操作要点如下：在气温较高、太阳辐射较强烈的季节给土壤覆盖薄膜，同时保持土壤湿润以增加病原休眠体的热敏性和热传导性能，最后用最薄的透明塑料薄膜密封，以减少成本，增强效果。石灰氮消毒对土传病害能够起到防治作用，是由于处理的土壤温度上升，杀死土壤中的病原生物所致。通常在处理的土下30cm内，土温为36～50℃，比对照高7～12℃。但实际生产中，石灰氮消毒的效果受气候的影响常不稳定。
② 蒸汽消毒技术 蒸汽消毒技术是通过高压密集的蒸汽杀死土壤中的病原生物。蒸汽消毒还可使病土变为团粒，提高土壤的排水性和通透性。蒸汽消毒速度快，均匀有效，只需用高压蒸汽持续处理土壤，使土壤保持70℃、30min即可达到杀灭土壤中病原菌、线虫、地下害虫、病毒和杂草的目的，冷却后即可栽种；同时无残留药害，对人畜安全，也不存在对有害生物的抗药性问题。因此，蒸汽消毒法是一种良好的甲基溴替代技术，在欧洲被广泛使用。
③ 热水消毒技术 热水消毒是将过滤了的70～95℃热水，以250L/m的速度通过热水管或喷孔施于土壤表面。研究表明，该技术可有效控制多种土传病害，如甜瓜单孢霉根腐病，而采用石灰氮消毒对该病无效。热水消毒由于改变了土壤的理化性质，如脱盐和氮的矿化作用，作物的产量可增加30%。
④ 土壤循环消毒技术 该方法通过对土壤旋转翻耕，将土壤与高温、洁净、干燥的空气混合进行消毒，与传统的物理和化学消毒技术比较其优点在于：没有使用任何化学药剂，不受化学药剂使用的限制；不会造成土壤养分和水分的流失；使用过程中不受外在天气因素的影响；节能，高效；不易导致病虫害抗性的产生。
2．化学消毒技术
化学消毒技术是将熏蒸剂注入土壤中发挥消毒作用。常用的熏蒸剂有氯化苦、威百亩、棉隆、1，3-二氯丙烯、二甲基二硫、碘甲烷和福尔马林等。
① 注射消毒技术 注射是熏蒸剂常用的施药方式，方法是通过注射装置将药剂注入土壤中，注射深度通常是土下30cm。一种新的机械可将熏蒸剂注入未耕过的土壤，配合封土装置可减少熏蒸剂向地表的散发。
② 化学灌溉技术 在有滴灌的条件下，采用化学灌溉技术可取得良好的效果。该法使用简单，由于熏蒸剂如威百亩、1，3-二氯丙烯和氯化苦可均匀施于土壤中，因而效果理想，受到广泛的关注。该法需要将熏蒸剂制成乳剂，以便与水能混合均匀并被施于土壤中，由于熏蒸剂在施用中是与水充分混合，并且浓度较低，因而散发性较小。与注射法比较，化学灌溉法效果更好。
③ 混基质施药技术 对于固体的熏蒸剂，如棉隆，可通过混土施法达到药剂分布均匀的目的。
④ 分布带施药技术 对于常温下是气体的熏蒸剂如硫酰氟和溴甲烷，可采用分布带施法。
3．生物熏蒸技术
生物熏蒸是利用来自十字花科或菊科的有机物释放的有毒气体杀死土壤害虫和病菌。葡糖异硫氰酸酯是十字花科或菊科植物中的一大类含硫化合物。葡糖异硫氰酸酯本身化学性质稳定、无生物活性，并且在植物亚细胞区室中被多价螯合，只有因害虫侵袭、收获、食品加工或咀嚼而使植物组织遭到损害时，葡糖异硫氰酸酯才能与内源性黑芥子酶接触，并立即反应，使糖苷键发生水解，释放出葡萄糖和一种自发降解的不稳定中间产物，形成各种各样的分解产物，包括硅烷硫酮、腈、硫氰酸酯和不同结构的异硫氰酸酯等水解产物，特别是异硫氰酸甲酯，对有害生物有非常好的生物活性。含氮量高的有机物能产生氨杀死根结线虫。几丁质含量高的海洋物品也能产生氨，并能刺激微生物区系活动，这些微生物能促进根结线虫体表几丁质的溶解，导致线虫死亡。另外，一些绿色植物覆盖土壤，能分泌异株克生物质，抑制杂草生长。因此，研究利用生物熏蒸，可以杀死土壤中的有害病原菌、害虫和杂草等。生物熏蒸的应用方法比较简单，一般是选择好时间后，将土地深耕，使土壤平整疏松，将用作熏蒸的植物残渣切碎，或是用家畜粪便、海产品，也可相互按一定比例混合均匀洒在土壤表面，之后浇足量的水，然后覆盖透明塑料薄膜。为了取得对病害较好的控制效果，要考虑以下因素：最好在晴天日照时间长、环境温度高时操作，这样利于反应；要有一定湿度，以利于植物残渣等的水解；粪肥要适量，根据土壤肥沃程度，选择好粪肥量，以防出现烧苗等情况；如有可能，最好结合石灰氮消毒，可更有效发挥作用。在夏季，将新鲜的家禽粪便或牛粪、羊粪加入稻秆、麦秆中，与土壤充分混合后，再盖上塑料布，可显著提高土壤温度，并产生氨，因而具有双重杀死土壤病原菌和线虫的效果。