不同基質(zhì)處理方式對草莓果實(shí)品質(zhì)的影響

劉新志，王 翔，郭春燕，王宇宏，盧 寧，董 娟

（山西省生物研究所，山西太原 030006）

0 引言

草莓果實(shí)營養(yǎng)豐富、老少皆宜，是我國的重要水果之一[1]。自2003年起，我國成為草莓種植面積最大的國家，產(chǎn)量也位居世界第一[2]。傳統(tǒng)的土壤栽培方法勞動強(qiáng)度大、結(jié)果期短、土傳病害、連作障礙等問題日益突出，已成為阻礙草莓種植進(jìn)一步發(fā)展的重要因素之一[3]。研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)適用的草莓基質(zhì)可降低生產(chǎn)成本，對草莓生產(chǎn)具有重要意義。

有機(jī)基質(zhì)栽培是近年來新興的無土栽培技術(shù)之一[4-5]。無土栽培中的有機(jī)基質(zhì)購買成本低、緩沖能力強(qiáng)，因而在世界各國得到普遍應(yīng)用[6]。在我國因其生產(chǎn)效益好，發(fā)展推廣十分迅速[7]。有機(jī)基質(zhì)作為目前無土栽培的重要方式，不僅是植株生存的場所，也是給植株提供所需水分、溫度、營養(yǎng)等的介質(zhì)，直接影響作物的生長發(fā)育[8]，但如果每年更換新的基質(zhì)，將產(chǎn)生不小的種植成本[9]。因此，試驗(yàn)通過研究基質(zhì)不同處理措施對基質(zhì)內(nèi)部不同性質(zhì)及對草莓果實(shí)品質(zhì)等指標(biāo)的影響，探討基質(zhì)重復(fù)使用的可行性，以期為草莓基質(zhì)再利用技術(shù)提供理論依據(jù)，從而降低草莓立體栽培的生產(chǎn)成本。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)中心榆次東陽試驗(yàn)基地的草莓立體栽培試驗(yàn)棚中進(jìn)行，試驗(yàn)大棚為8 m標(biāo)準(zhǔn)棚，東西走向；供試草莓品種為紅顏，套作甜瓜，供試基質(zhì)為草莓栽培基質(zhì)，配方（草炭∶牛糞∶蛭石=1∶3∶1）。試驗(yàn)共設(shè)4個處理，分別是有瓜秧舊基質(zhì)、無瓜秧舊基質(zhì)、有瓜秧新基質(zhì)和無瓜秧新基質(zhì)。試驗(yàn)中的舊基質(zhì)為種植后進(jìn)行殺菌滅蟲處理的基質(zhì)。采樣時間為2017年3月和4月。

1.2 基質(zhì)理化性質(zhì)和生物性質(zhì)測定

土壤酸堿度采用電位法、土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法、全氮采用凱氏法、全磷采用鉬銻抗比色法、全鉀采用原子吸收法[10]；土壤蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法、脲酶采用苯酚鈉比色法、過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法[11]；土壤微生物主要類群數(shù)量的測定采用稀釋涂布平板法[12]；細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌：馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌：高氏一號培養(yǎng)基。計數(shù)方法為每1 g干土中菌數(shù)=（菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)）/干土質(zhì)量（g）。

1.3 草莓果實(shí)品質(zhì)測定

可溶性總糖含量用蒽酮比色法測定、有機(jī)酸含量用酸堿滴定法測定、VC含量用鉬藍(lán)比色法測定[13]，每個處理設(shè)3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用Excel 2007進(jìn)行整理，使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析、方差分析及相關(guān)性分析，并進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)不同處理下的理化性質(zhì)變化

酸堿度對基質(zhì)中養(yǎng)分存在的形成和有效性、理化性質(zhì)、微生物活動和植物生長發(fā)育有很大的影響。有機(jī)質(zhì)不僅能為作物提供所需的各種營養(yǎng)元素，同時對基質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成、改善相關(guān)物理性狀有決定性的作用，氮、磷、鉀是作物生長的重要營養(yǎng)元素。

3月份不同基質(zhì)的土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 3月份不同基質(zhì)的土壤理化性質(zhì)

由表1可知，4種基質(zhì)的pH值無顯著差異，無瓜秧舊基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他3種基質(zhì)。全磷含量的變化則表現(xiàn)為無瓜秧新基質(zhì)最高且顯著高于其他基質(zhì)，同時有瓜秧舊基質(zhì)的全氮含量顯著低于其他基質(zhì)，而后者之間無顯著差異。全鉀含量表現(xiàn)為有瓜秧舊基質(zhì)和無瓜秧新基質(zhì)最高，且二者間無顯著差異，有瓜秧新基質(zhì)次之，無瓜秧舊基質(zhì)最低。

4月份上旬不同基質(zhì)的土壤理化性質(zhì)見表2。

表2 4月份上旬不同基質(zhì)的土壤理化性質(zhì)

4月上旬的基質(zhì)理化性質(zhì)變化趨勢與3月份不同。由表2可見，無瓜秧舊基質(zhì)的pH值最高，無瓜秧新基質(zhì)和有瓜秧新基質(zhì)次之，有瓜秧舊基質(zhì)最低。無瓜秧舊基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量和全磷顯著高于其他基質(zhì)，全氮含量則表現(xiàn)為無瓜秧新基質(zhì)最高，同時有瓜秧新基質(zhì)的全鉀含量最高。

4月份下旬不同基質(zhì)和土壤理化性質(zhì)見表3。

表3 4月份下旬不同基質(zhì)和土壤理化性質(zhì)

由表3可知，4月下旬的理化性質(zhì)相較之前所檢測的有所差異。pH值、有機(jī)質(zhì)含量與4月上旬變化規(guī)律基本一致，全磷含量、全氮含量表現(xiàn)為無瓜秧新基質(zhì)最高且顯著高于其他基質(zhì)，有瓜秧新基質(zhì)的全鉀含量顯著高于其他基質(zhì)。

2.2 基質(zhì)不同處理下的酶活性變化

蔗糖酶活性可以反映基質(zhì)中的有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化和呼吸強(qiáng)度；脲酶能促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)分子中肽鍵分解，可以表征土壤的氮素狀況；過氧化氫酶活性與土壤呼吸強(qiáng)度和微生物活動有關(guān)，在一定程度上反映了基質(zhì)微生物學(xué)過程的強(qiáng)度。

3月份不同基質(zhì)的土壤酶活性見圖1。

圖1 3月份不同基質(zhì)的土壤酶活性

由圖1可知，3月份4種基質(zhì)間的蔗糖酶活性無顯著差異，無瓜秧新基質(zhì)的脲酶活性顯著高于其他基質(zhì)，過氧化氫酶活性變化表現(xiàn)為無瓜秧新基質(zhì)＞有瓜秧新基質(zhì)＞無瓜秧舊基質(zhì)＞有瓜秧舊基質(zhì)。

4月份上旬不同基質(zhì)的酶活性見圖2。

圖2 4月份上旬不同基質(zhì)的酶活性

由圖2可知，無瓜秧的新舊基質(zhì)蔗糖酶活性顯著高于有瓜秧的基質(zhì)，有瓜秧舊基質(zhì)高于有瓜秧新基質(zhì)。有瓜秧舊基質(zhì)的脲酶活性顯著高于其他基質(zhì)。過氧化氫酶活性表現(xiàn)為有瓜秧舊基質(zhì)＞有瓜秧新基質(zhì)＞無瓜秧舊基質(zhì)＞無瓜秧新基質(zhì)。脲酶活性和過氧化氫酶活性與3月份變化規(guī)律相似。

4月份下旬不同基質(zhì)的酶活性見圖3。

圖3 4月份下旬不同基質(zhì)的酶活性

由圖3可知，4月份下旬的3種酶活性變化情況與4月份上旬變化趨勢大體一致。綜合來看，新舊基質(zhì)間的3種酶活性無十分顯著的差異。

2.3 基質(zhì)不同處理下的微生物數(shù)量變化

3月份不同基質(zhì)的土壤微生物數(shù)量見圖4。

圖4 3月份不同基質(zhì)的土壤微生物數(shù)量

土壤微生物作為整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，在一定程度上調(diào)節(jié)著土壤及整個生態(tài)系統(tǒng)的功能，包括調(diào)節(jié)土壤物質(zhì)循環(huán)和參與有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化等。由圖4可見，3月份不同基質(zhì)的微生物數(shù)量有所不同。有瓜秧新基質(zhì)的細(xì)菌數(shù)量顯著高于其他基質(zhì)，后者之間無顯著差異。同時，真菌和放線菌數(shù)量間則無顯著差異。

4月份上旬不同基質(zhì)的微生物數(shù)量見圖5。

由圖5可知，4月份上旬的細(xì)菌數(shù)量變化趨勢與3月份大體一致，有瓜秧新基質(zhì)顯著高于有瓜秧舊基質(zhì)和無瓜秧新基質(zhì)。真菌數(shù)量和放線菌數(shù)量在各基質(zhì)間無顯著差異。

4月份下旬不同基質(zhì)的微生物數(shù)量見圖6。

由圖6可知，4月份下旬的微生物數(shù)量變化趨勢與4月份上旬變化規(guī)律基本一致。從新舊基質(zhì)的角度看，微生物數(shù)量大體無明顯區(qū)別。

2.4 基質(zhì)不同處理下的草莓品質(zhì)變化

圖5 4月份上旬不同基質(zhì)的微生物數(shù)量

圖6 4月份下旬不同基質(zhì)的微生物數(shù)量

3月份成熟草莓的不同品質(zhì)指標(biāo)見圖7。

圖7 3月份成熟草莓的不同品質(zhì)指標(biāo)（可溶性總糖/%，VCmg/g，有機(jī)酸 mg/mL）

由圖7可知，不同基質(zhì)處理下的可溶性糖含量無顯著差異，VC含量變化趨勢為無瓜秧舊基質(zhì)顯著高于其他基質(zhì)，有瓜秧舊基質(zhì)和無瓜秧新基質(zhì)間無顯著差異，但均顯著高于有瓜秧新基質(zhì)。同時，無瓜秧舊基質(zhì)的有機(jī)酸含量顯著低于其他基質(zhì)，后者間無顯著差異。

4月份上旬成熟草莓的不同品質(zhì)指標(biāo)見圖8，4月份下旬成熟草莓不同品質(zhì)指標(biāo)見圖9。

由圖8和圖9可知，4月份上旬和下旬的草莓品質(zhì)指標(biāo)基本與3月份呈同樣變化規(guī)律。綜合來看，新舊基質(zhì)的差異不顯著。

不同栽培介質(zhì)測試指標(biāo)間的相關(guān)性見表4。

以X1，X21……X11代表蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶、細(xì)菌、真菌、放線菌、pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全磷含量、全氮含量、全鉀含量，使用SPSS 19.0分析不同測試指標(biāo)間的相關(guān)性。由表4可知，蔗糖酶與過氧化氫酶極呈顯著負(fù)相關(guān)、與放線菌呈顯著正相關(guān)、與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)、與有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量呈極顯著正相關(guān)；脲酶與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)、與全氮呈極顯著正相關(guān)，與全鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；過氧化氫酶與有機(jī)質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)、與全氮呈極顯著負(fù)相關(guān)，與全鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)；細(xì)菌與真菌呈極顯著相關(guān)、與放線菌呈顯著相關(guān)，與全鉀含量呈極顯著正相關(guān)；真菌與放線菌呈極顯著相關(guān)，與全氮呈顯著負(fù)相關(guān)，與全鉀含量呈顯著正相關(guān)；放線菌與有機(jī)質(zhì)呈極顯著相關(guān)；pH值與全氮呈極顯著負(fù)相關(guān)，與全鉀含量呈顯著正相關(guān)；有機(jī)質(zhì)與全磷呈顯著負(fù)相關(guān)，與全氮呈顯著相關(guān)。

圖8 4月份上旬成熟草莓的不同品質(zhì)指標(biāo)（可溶性總糖/%，VCmg/g，有機(jī)酸mg/mL）

圖9 4月份下旬成熟草莓不同品質(zhì)指標(biāo)（可溶性總糖/%，VCmg/g，有機(jī)酸mg/mL）

表4 不同栽培介質(zhì)測試指標(biāo)間的相關(guān)性

不同栽培介質(zhì)指標(biāo)與果實(shí)品質(zhì)間的相關(guān)性見表5。

以Y1，Y2……Y11代表蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶、細(xì)菌、真菌、放線菌、pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全磷含量、全氮含量、全鉀含量，以G1，G1，G1代表可溶性總糖含量、VC含量和有機(jī)酸含量，使用SPSS 19.0分析不同測試指標(biāo)間的相關(guān)性。由表5可見，蔗糖酶活性與VC含量呈顯著正相關(guān)，與有機(jī)酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)；脲酶活性與可溶性總糖含量呈顯著相關(guān)；過氧化氫酶活性與可溶性總糖含量和有機(jī)酸含量呈極顯著相關(guān)，與VC含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；放線菌數(shù)量與VC含量呈極顯著相關(guān)，與有機(jī)酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；pH值與VC含量呈顯著相關(guān)，與有機(jī)酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)；有機(jī)質(zhì)含量與VC含量呈極顯著相關(guān)，與有機(jī)酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；全鉀含量與可溶性總糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表5 不同栽培介質(zhì)指標(biāo)與果實(shí)品質(zhì)間的相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

在草莓大棚栽培中，使用基質(zhì)配方的主要目的是更好地為草莓植株提供生長和掛果所需的水分、溫度、營養(yǎng)和調(diào)節(jié)供養(yǎng)等，使用基質(zhì)除了使其發(fā)揮支持、固定草莓植株以外，更重要是使基質(zhì)發(fā)揮“中轉(zhuǎn)站”的作用，使得養(yǎng)分、水分得以中轉(zhuǎn)，讓植物根系可以依據(jù)其自身需要來選擇性吸收[3]。但隨著使用時間的延長，基質(zhì)會存在鹽分積累、質(zhì)地變差等問題。基質(zhì)在草莓植株的生長過程中自身性狀也在發(fā)生著變化[14]；同時，大棚草莓的種植環(huán)境屬于密閉的設(shè)施環(huán)境，基質(zhì)無法進(jìn)行有效沖洗，使得鹽分的積累難以得到改善，長期使用容易造成基質(zhì)鹽分濃度過高，從而對植物產(chǎn)生脅迫作用，導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降[15-18]。

試驗(yàn)對同種配方的新舊基質(zhì)在大棚草莓種植中進(jìn)行理化和生物性狀的檢測，同期檢測草莓的相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)。可以看出，不同新舊基質(zhì)的理化性質(zhì)和生物活性并無十分顯著的差異。從土壤酶活性來看，不同基質(zhì)的過氧化氫酶活性差異較大，大多表現(xiàn)為有瓜秧舊基質(zhì)的活性較高；不同栽培基質(zhì)的微生物數(shù)量變化規(guī)律不明顯，大體呈無顯著差異；不同基質(zhì)養(yǎng)分含量隨種植時間延長的變化規(guī)律不明顯，新舊基質(zhì)間的差異大體不顯著。從草莓果實(shí)品質(zhì)來看，新舊基質(zhì)及對品質(zhì)的影響無明顯規(guī)律。不同栽培介質(zhì)測試指標(biāo)間的相關(guān)性分析表明，栽培基質(zhì)的生物性狀與養(yǎng)分含量間有密切關(guān)聯(lián)；測試指標(biāo)與果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析表明，栽培基質(zhì)的土壤酶活性、微生物數(shù)量及養(yǎng)分含量對果實(shí)品質(zhì)有著顯著地影響。可見，新舊基質(zhì)的使用對草莓果實(shí)品質(zhì)影響差異不顯著，在草莓大棚栽培中基質(zhì)經(jīng)過一個生產(chǎn)周期的使用后，通過殺菌藥劑的消毒處理并加以晾曬，再添加一定量的有機(jī)肥，能夠殺滅致病菌以及蟲卵，并使基質(zhì)相關(guān)性狀指標(biāo)恢復(fù)合理范圍，有利于基質(zhì)的持續(xù)利用。