设施栽培实现了蔬菜生产的优质、高效、高产和周年供应。由于其特殊的建造结构导致棚内空气温度受日光照射影响变化幅度大，但是地温变化却很缓慢，这种高气温、低地温的环境条件制约了设施蔬菜地上部和根系的正常生理活动，特别是在冬季严寒天气。低的地温环境又使根系吸收养分的能力减弱，肥料大量施入以期提高根系对养分的被迫吸收，过量的养分残留在土壤中引起设施土壤富营养化，最终制约设施蔬菜的可持续生产。　　本文针对设施地温环境调控技术和养分利用问题，综合营养液和土壤栽培试验，研究了冬季设施自然环境条件下，不同根区温度与施肥方式、土壤类型等交互作用对设施蔬菜生长发育和生理生化代谢的影响，同时对不同温度下土壤理化性状、土壤酶活性及微生物群落结构等进行了探讨，为低温条件下作物根系的抗逆生理研究以及根区加温装置在设施栽培中的实践应用奠定一定的理论基础，并对低温下设施蔬菜的施肥措施提供参考，同时通过根温调控实现养分的高效利用，为减轻土壤富营养化提供理论依据。试验主要研究结果如下:　　1.低营养液温度减弱黄瓜幼苗的生长势，地上部生物量积累显著减少，且低根区温度下不同养分浓度处理对黄瓜苗生长的影响差异较小。低根区温度对黄瓜苗生长造成冷害胁迫，叶片过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)含量升高。低温逆境胁迫下，根系通过调节超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)活性、增加可溶性糖含量等生理代谢过程减缓逆境的伤害。提高根区温度显著增加黄瓜苗地上部生长量，且不同养分浓度处理对黄瓜生长的影响差异较大。提高根区温度比增加营养液中养分浓度对黄瓜苗生长影响大(P＜0.001)。　　2.低营养液温度下根系干物质比适温下大，养分分配比率高，说明低溶液温度下根系吸收的养分主要维持根系生长，向地上部转运率低。加温促进了黄瓜苗对养分（氮、磷和钾）的吸收及养分在地上部的分配比率。低温和适温营养液中，施用氮素有利于黄瓜苗生物量积累，可能是营养液中氮素增加促进黄瓜对磷和钾素的吸收（正相关）。不同氮、磷和钾元素浓度对黄瓜苗生长的影响在不同营养液温度中存在差异。因此，低根区温度下应考虑施肥的种类，以免造成肥料的浪费。三种养分（氮、磷和钾）中，提高营养液中氮素浓度比磷和钾肥有利抵抗低温对黄瓜苗的抑制作用。　　3.适宜黄瓜生长的氮肥种类（硝态氮和铵态氮）和配比受到根区温度的影响。三种营养液温度（15℃，20℃和25℃）下适宜黄瓜苗生长的硝态氮∶铵态氮比例分别为10∶0、5∶5和8∶2。黄瓜苗株高、干物重、叶面积等在大部分硝态氮∶铵态氮处理中均随营养液温度的升高而增加。提高营养液温度使黄瓜叶片硝酸还原酶的活性增加，减少叶片内硝态盐的积累。　　4.盆栽土壤试验表明，提高土壤温度可以克服冬季土壤低温对黄瓜生长的限制作用。随着土壤温度升高，黄瓜果实干物重增加，加温26℃比18℃使盐分含量由高到低的三种土壤黄瓜果实干物重分别增加41.84％、15.49％、3.59％，表明盐分含量高的土壤加温对提高黄瓜产量更明显。同时，土壤加温促进土壤中速效养分（碱解氮、速效磷、速效钾）的释放和转化，使黄瓜对养分的总摄取量增加，提高了土壤养分的利用效率，这与加温增强土壤酶活性有密切的关系。　　5.冬季温室自然环境条件下，施用有机肥（鸡粪和猪粪等）在一定程度上可以抵御低土壤温度对黄瓜生长的不利影响，使黄瓜正常开花结果，提高土壤温度可以使这种促进作用更加明显。加温比不加温使鸡粪处理的黄瓜产量提高44.33％，猪粪处理提高31.08％，同时加温使果实可溶性蛋白和果皮叶绿素含量增加，改善了黄瓜果实的品质，减少了果实内硝酸盐积累。土壤加温影响了黄瓜根系特征，使干物重提高，截获面积增大，对养分吸收能力增强。根系在低土壤温度下发生适应性反应，使根系平均直径增大，根系变粗。因此，冬季反季节栽培施用有机肥同时提高土壤温度可为黄瓜高效生产提供保障。　　6.低温土壤，鸡粪有机肥+尿素追肥处理（N60和N24）对辣椒苗生物量积累低于鸡粪有机肥(OM)处理，说明低土壤温度下追施化肥发挥的效用较低，可能是因为追肥使土壤盐分（EC值）增加，导致根际渗透胁迫等生理障碍。适宜土壤温度促进追肥对辣椒生长的促进作用，使肥料得到有效发挥，可能是适宜土壤温度下，根系生物量大，吸收面积多，根系与土壤养分间的互馈机制加强，植株成活率、单株产量和亩产量均显著提高。因此，冬季低土壤温度下，重施鸡粪等有机肥，少量多次追施尿素有利于提高肥料的利用效率。　　7.施肥对土壤细菌群落结构的影响在不同土壤温度条件下表现不同。土壤不增温条件下，施肥增加细菌均匀度和多样性指数，优势度指数降低，土壤增温条件下，施肥使土壤细菌均匀度和多样性指数减小，物种优势度提高。土壤加温降低细菌均匀度和多样性，但物种个体数和优势度增加明显，这些优势种群可能对土壤养分有效性起着关键的作用。　　8.冬季适当提高夜间根区温度，能减少低根区温度对蔬菜作物生长和生理代谢的不利影响，保障蔬菜正常开花结果，苗期健壮。这种升高地温的管理方式操作简单、易于控制，且达到很好的生长效果。本研究从温室小规模试验到设施大田，对根温的控制都进行实地操作，收到了较好的预期效果，从而为设施农业温度调控方面的可行性提供了一定的理论基础和实践探索。