论文部分内容阅读
摘 要：为探讨生物炭作为草莓无土栽培基质的可行性，以“红颜”品种为试验材料，在温室立体高架栽培模式下制备不同配比生物炭基质，测定其对草莓生长和果实品质的影响。结果表明：（1）生物炭基质在草莓现蕾期、开花期和结果期能够显著促进草莓生长，随着生物炭添加量的增大，对草莓生长的促进作用相对减弱，其中C2处理在株高、茎粗、冠幅和叶面积方面均表现最高;（2）生物炭基质能够促进草莓提前开花结果，开花期提前15d，但对叶绿素含量的影响不大;（3）不同配比的生物炭基质对草莓的单果重、硬度和糖度均有所提高，随着生物炭添加量的增加，促进作用降低，但对成熟度和香气影响无显著影响。
关键词：生物炭基质;无土栽培草莓;生长;品质
中图分类号 S66 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）22-0057-03
丹东是我国最大的草莓生产区，生产面积和产量分别占全国的11%、20%[1]。目前，有机生态型无土栽培草莓兴起，无土栽培的草莓果实鲜红艳丽、口感酸甜商品率高，可以有效降低土传病害的发生，减少果品农药残留，增加农民收入，具有良好的经济和社会效益[2-3]。常规的设施草莓由于每年连作，土传病害严重，农户对草莓生育期病虫害的控制和预防，必然会加大草莓果实的农药残留现象。基质栽培作为无土栽培的主要形式，其品质的优劣直接影响着作物的生长，因而栽培基质的选择很重要[4]。用草炭等无土栽培基质代替常规土壤栽培草莓，已成为绿色草莓栽培模式的趋势。近年来，草莓的无土栽培发展较快，各地无土栽培基质配方混杂，国外专用无土栽培草莓基质效果好，但成本高[5]。为发展我国无土栽培草莓新技术，生物炭作为稻秆还田的一种重要处理方式，既解决了辽宁省稻秆焚烧问题，又能作为良好的基质材料，也为发展“低碳、绿色、可持续”生产方式提供了重要途径。
1 材料与方法
1.1 试验材料 供试草莓品种为红颜，供试草炭、椰糠购于拉脱维亚，珍珠岩由丹东瀚林林蓝莓有限公司提供，生物炭购于辽宁省金和福农业开发有限公司，制备方法参照中国发明专利 ZL201420025017.8 《一种组合式多联产生物质快速炭化设备及其制炭方法》。
1.2 试验方法 以草炭、椰糠、珍珠岩为主要原料按体积比2∶1∶1添加，生物炭按体积比添加分别配制4种不同配方：农户常用基质（CK）、10%含量生物炭基质（C1）、15%含量生物炭基质（C2）、20%含量生物炭基质（C3）。配制后基质的各项理化性质如表1所示。在试验地点搭建4个铁架台，铁架台长7.35m，宽0.15m，距离地表面0.7m，将无纺布固定在铁架上，底部均匀铺设5cm鸡粪，在其上面铺上实验配制的栽培基质[6]。选取长势良好，茎直径0.7～1.0cm，具有3～5片功能叶的草莓苗用于定植。草莓定植时间为9月28日，2次重复。
1.3 测定项目与方法 每个处理随机选取5株草莓进行标记，用直尺和游标卡尺在草莓现蕾期、开花期、结果期测量植株的生长性状，主要包括：叶长、叶宽、单株叶面积、株高、茎粗、葉绿素含量。利用电子秤、糖度测试仪、硬度测试仪等工具测量草莓的单果重、成熟度、香气、糖度和硬度，计算产量、糖度、硬度等指标。具体如下：（1）单果重：当草莓果实达八成红熟时，测定草莓的单株果总重，计算草莓结果个数，取平均值;（2）成熟度、香气：草莓果实成熟度通常分为4个阶段，即绿熟期、白熟期、转色期和红熟期，通过观察草莓着色和硬度计来测定草莓的成熟度及香气;（3）糖度：使用糖度测试仪测量草莓尖部、中部和底部的糖度;（4）硬度：使用硬度测试仪测量草莓中部硬度2次，取平均值;（5）现蕾期：草莓出现的蕾数占整个试验的50%以上的时期为现蕾期;当草莓出现蕾数高于全部试验4/5时称为现蕾盛期。
1.4 数据分析 采用Excel 2007软件绘图，用DPS7.55软件进行数据统计分析，采用Duncan新复极差法进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 不同配比生物炭基质对草莓生长指标的影响 从表2可以看出，生物炭基质在草莓现蕾期、开花期、结果初期显著提高了株高、冠幅、单株叶面积，分别达到0.05显著水平，对茎粗的影响作用不大。C2处理草莓株高施均高于其他处理，各生育期随着生物炭施用量的增加，株高、冠幅、单株叶面积呈现下降趋势，结果期下降趋势逐渐减弱，说明不同生物炭处理草莓基质对生长前期的作用效果显著，对草莓生长发育的影响较大。当草莓进入结果期，营养元素转入生殖生长后，高生物炭施用量基质对草莓的作用效果逐渐减弱。
2.2 不同配比生物炭基质对草莓物候期的影响 从表3可以看出，生物炭基质的现蕾期、初花期、盛花期、初果期和盛果期分别为2019年11月8日、12月1日、2020年1月12日、1月25日和2月14日，对照处理的现蕾期、初花期、盛花期、初果期和结果期分别为2019年11月22日、12月15日、2020年1月25日、2月9日和2月29日。相比之下，对照处理的现蕾期、初花期、盛花期、初果期和结果期均晚于加入生物炭的3个处理。草莓从定植到现蕾需要45d左右的时间，从现蕾到开花需要15d，花期时间很长，要持续一个多月，从开花到结果也需要一个多月的时间，对照处理与其他3个处理相比，各时期略晚接近14d。因此，在草莓基质中添加适量的生物炭可以使草莓提前进入结果期，延长草莓供应的周期，从而提高草莓的经济价值。
2.3 不同配比生物炭基质对草莓叶绿素含量的影响 叶绿素是反映叶片生理活性变化的重要指标之一，是吸收光能的重要色素[7]，可以反映草莓生长发育的状况。从表4可以看出，盛花期不同处理叶绿素含量表现相近，结果期不同处理叶绿素含量、温度、N含量表现为CK>C1>C2>C3，由此说明，结果期营养物质的转移，高生物炭基质叶片中叶绿素的含量反而下降，结合各主要生育期草莓生长性状的效果来看，高生物炭处理基质对草莓光合作用促进效果有待进一步研究。 2.4 不同配比生物炭基质对草莓平均单果质量以及品质的影响 在初果期和盛果期分别测定各处理标记植株单株总果重，计算其平均值，并测定果实各项品质指标，其结果见表5。从表5可以看出，不同配比基质对草莓单株果质量的影响有显著差异，均高于对照，其中盛果期C2处理高于其他各处理，比对照高出32.2%;盛果期C2、C3处理与对照差异显著，C1处理差异不显著。在不同果实期，各处理草莓成熟度、香气均差异不显著;草莓的硬度在初果期和盛果期表现不同，生物炭基质处理草莓的硬度显著高于对照，其中初果期生物炭基质C2、C3硬度略高，与对照达到0.05显著水平;盛果期生物炭基质处理硬度均高于对照，未达到差异显著水平。在初果期和盛果期各生物炭基质处理草莓的糖度均高于对照，但差异不显著。
3 討论与结论
目前，国内外许多国家都采用集约化栽种草莓，在同一地块高密度连续栽植，导致有害生物频发，产量和品质下降。草莓连作障碍现象已成为全世界草莓栽培和研究者广泛关注的热点，是目前亟须解决的一大问题[8-9]。生物炭是一种由农林废弃生物质在完全或部分缺氧条件下，经热裂解形成的抗分解能力极强的富碳物质[10]。生物炭的多孔性使其具有极强的吸附能力，且含有丰富的矿质营养，因此，将生物炭应用于栽培基质中可以延长有机物的降解时间，延长营养液肥效。
本研究中，除草炭成本较高外，生物炭为生物质资源废弃原料，少量添加到基质中保持基质成本价格稳定，来源广泛。从本试验研究结果可以看出，按照不同配比混配后的基质理化性质不同，对不同处理下草莓植株性状、产量和品质效果不同[11]。徐云焕[10]等研究表明，基质是给草莓提供所需水分、温度、营养等的主要介质。黄欣欣[11]等研究表明，选取草炭∶蛭石∶稻壳炭=2∶1∶1，即稻壳炭占25%时效果最佳，能显著提高果实品质。草炭、椰糠和珍珠岩基质保水性、排水性适宜，无杂草和病虫害，通气性好。本实验按草炭∶椰糠∶珍珠岩=2∶1∶1，生物炭在总基质配比基础上按体积比10%、15%、20%添加，配置3种不同生物炭用量基质，与对照处理相比，生物炭基质可以促进草莓提前进入结果期，延长草莓的供应周期，提高草莓的品质和经济价值。
本试验结果表明，生物炭能增加基质孔隙度，增加吸光度，具有良好的吸水能力和缓释肥力的作用，在基质中添加生物炭可以促进营养液的元素成分吸收，从而在一定程度上促进草莓单株产量，使草莓提前进入结果期。生物炭基质对草莓初果期和盛果期的产量有着显著影响，生物炭基质之间无显著影响，其中C2、C3产量较高，可优先考虑;生物炭基质可有效地提高草莓品质，从初果期到成熟期，与对照处理相比，生物炭基质草莓成熟度、香气、糖度和硬度都有增加，其中草莓的糖度和硬度方面表现较为显著。C1、C2糖度相对较高，口感佳，随着生物炭在基质中含量的增加，草莓的硬度增加，C2、C3硬度较高，方便贮藏和运输，减少经济损耗。综上所述，按草炭∶椰糠∶珍珠岩=2∶1∶1，生物炭占总基质配比15%时，草莓的产量和品质均较高，即C2为最优基质配方。
参考文献
[1]彭天沁.浅谈设施草莓栽培技术要点及其发展技术[J].吉林农业，2011（6）：142-144.
[2]梁文卫.草莓设施栽培研究进展[J].黑龙江农业科学，2014，06：155-158.
[3]张运涛.草莓设施栽培应注意的若干问题[J].果农之友，2011，04：44
[3]朱子龙，王秀峰，王英华，等.草莓无土栽培方式及基质配方研究[J].山东农业科学，2008（8）：58-60.
[6]黄欣欣，黄仕兵，张林.施加稻壳炭对高架基质栽培草莓果实品质的影响[J].陕西农业科学 2018，64（11）：64-67.
[7]朱子龙，王秀峰，王英华，等.草莓无土栽培方式及基质配方研究[J].山东农业科学，2008（8）：58-60.
[8]马丽，齐红志，闫明，等.生物炭对连作障碍条件下土壤微生物和草莓生长的影响[J].江苏农业科学，2019（17）：150-154.
[9]马燕会.草莓抗连作障碍突变体的筛选及其再生植株抗性评价[D].保定：河北农业大学，2012.
[10]陆海楠.生物炭添加对土壤理化性质及CO2释放的影响[D].北京：中国地质大学，2013.
[11]刘新志，王翔，郭春燕，等.不同基质处理方式对草莓果实品质的影响[J].农产品加工，2018（16）：28-32.
[12]徐云焕，张豫超，杨肖芳，等.基质不同处理方式对草莓生长及产量品质的影响[J].浙江农业学报，2016，28（11）：1890-1894.
[13]黄欣欣，黄仕兵，张林.施加稻壳炭对高架基质栽培草莓果实品质的影响[J].陕西农业科学，2018，64（11）：64-67.
（责编：张宏民）
关键词：生物炭基质;无土栽培草莓;生长;品质
中图分类号 S66 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）22-0057-03
丹东是我国最大的草莓生产区，生产面积和产量分别占全国的11%、20%[1]。目前，有机生态型无土栽培草莓兴起，无土栽培的草莓果实鲜红艳丽、口感酸甜商品率高，可以有效降低土传病害的发生，减少果品农药残留，增加农民收入，具有良好的经济和社会效益[2-3]。常规的设施草莓由于每年连作，土传病害严重，农户对草莓生育期病虫害的控制和预防，必然会加大草莓果实的农药残留现象。基质栽培作为无土栽培的主要形式，其品质的优劣直接影响着作物的生长，因而栽培基质的选择很重要[4]。用草炭等无土栽培基质代替常规土壤栽培草莓，已成为绿色草莓栽培模式的趋势。近年来，草莓的无土栽培发展较快，各地无土栽培基质配方混杂，国外专用无土栽培草莓基质效果好，但成本高[5]。为发展我国无土栽培草莓新技术，生物炭作为稻秆还田的一种重要处理方式，既解决了辽宁省稻秆焚烧问题，又能作为良好的基质材料，也为发展“低碳、绿色、可持续”生产方式提供了重要途径。
1 材料与方法
1.1 试验材料 供试草莓品种为红颜，供试草炭、椰糠购于拉脱维亚，珍珠岩由丹东瀚林林蓝莓有限公司提供，生物炭购于辽宁省金和福农业开发有限公司，制备方法参照中国发明专利 ZL201420025017.8 《一种组合式多联产生物质快速炭化设备及其制炭方法》。
1.2 试验方法 以草炭、椰糠、珍珠岩为主要原料按体积比2∶1∶1添加，生物炭按体积比添加分别配制4种不同配方：农户常用基质（CK）、10%含量生物炭基质（C1）、15%含量生物炭基质（C2）、20%含量生物炭基质（C3）。配制后基质的各项理化性质如表1所示。在试验地点搭建4个铁架台，铁架台长7.35m，宽0.15m，距离地表面0.7m，将无纺布固定在铁架上，底部均匀铺设5cm鸡粪，在其上面铺上实验配制的栽培基质[6]。选取长势良好，茎直径0.7～1.0cm，具有3～5片功能叶的草莓苗用于定植。草莓定植时间为9月28日，2次重复。
1.3 测定项目与方法 每个处理随机选取5株草莓进行标记，用直尺和游标卡尺在草莓现蕾期、开花期、结果期测量植株的生长性状，主要包括：叶长、叶宽、单株叶面积、株高、茎粗、葉绿素含量。利用电子秤、糖度测试仪、硬度测试仪等工具测量草莓的单果重、成熟度、香气、糖度和硬度，计算产量、糖度、硬度等指标。具体如下：（1）单果重：当草莓果实达八成红熟时，测定草莓的单株果总重，计算草莓结果个数，取平均值;（2）成熟度、香气：草莓果实成熟度通常分为4个阶段，即绿熟期、白熟期、转色期和红熟期，通过观察草莓着色和硬度计来测定草莓的成熟度及香气;（3）糖度：使用糖度测试仪测量草莓尖部、中部和底部的糖度;（4）硬度：使用硬度测试仪测量草莓中部硬度2次，取平均值;（5）现蕾期：草莓出现的蕾数占整个试验的50%以上的时期为现蕾期;当草莓出现蕾数高于全部试验4/5时称为现蕾盛期。
1.4 数据分析 采用Excel 2007软件绘图，用DPS7.55软件进行数据统计分析，采用Duncan新复极差法进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 不同配比生物炭基质对草莓生长指标的影响 从表2可以看出，生物炭基质在草莓现蕾期、开花期、结果初期显著提高了株高、冠幅、单株叶面积，分别达到0.05显著水平，对茎粗的影响作用不大。C2处理草莓株高施均高于其他处理，各生育期随着生物炭施用量的增加，株高、冠幅、单株叶面积呈现下降趋势，结果期下降趋势逐渐减弱，说明不同生物炭处理草莓基质对生长前期的作用效果显著，对草莓生长发育的影响较大。当草莓进入结果期，营养元素转入生殖生长后，高生物炭施用量基质对草莓的作用效果逐渐减弱。
2.2 不同配比生物炭基质对草莓物候期的影响 从表3可以看出，生物炭基质的现蕾期、初花期、盛花期、初果期和盛果期分别为2019年11月8日、12月1日、2020年1月12日、1月25日和2月14日，对照处理的现蕾期、初花期、盛花期、初果期和结果期分别为2019年11月22日、12月15日、2020年1月25日、2月9日和2月29日。相比之下，对照处理的现蕾期、初花期、盛花期、初果期和结果期均晚于加入生物炭的3个处理。草莓从定植到现蕾需要45d左右的时间，从现蕾到开花需要15d，花期时间很长，要持续一个多月，从开花到结果也需要一个多月的时间，对照处理与其他3个处理相比，各时期略晚接近14d。因此，在草莓基质中添加适量的生物炭可以使草莓提前进入结果期，延长草莓供应的周期，从而提高草莓的经济价值。
2.3 不同配比生物炭基质对草莓叶绿素含量的影响 叶绿素是反映叶片生理活性变化的重要指标之一，是吸收光能的重要色素[7]，可以反映草莓生长发育的状况。从表4可以看出，盛花期不同处理叶绿素含量表现相近，结果期不同处理叶绿素含量、温度、N含量表现为CK>C1>C2>C3，由此说明，结果期营养物质的转移，高生物炭基质叶片中叶绿素的含量反而下降，结合各主要生育期草莓生长性状的效果来看，高生物炭处理基质对草莓光合作用促进效果有待进一步研究。 2.4 不同配比生物炭基质对草莓平均单果质量以及品质的影响 在初果期和盛果期分别测定各处理标记植株单株总果重，计算其平均值，并测定果实各项品质指标，其结果见表5。从表5可以看出，不同配比基质对草莓单株果质量的影响有显著差异，均高于对照，其中盛果期C2处理高于其他各处理，比对照高出32.2%;盛果期C2、C3处理与对照差异显著，C1处理差异不显著。在不同果实期，各处理草莓成熟度、香气均差异不显著;草莓的硬度在初果期和盛果期表现不同，生物炭基质处理草莓的硬度显著高于对照，其中初果期生物炭基质C2、C3硬度略高，与对照达到0.05显著水平;盛果期生物炭基质处理硬度均高于对照，未达到差异显著水平。在初果期和盛果期各生物炭基质处理草莓的糖度均高于对照，但差异不显著。
3 討论与结论
目前，国内外许多国家都采用集约化栽种草莓，在同一地块高密度连续栽植，导致有害生物频发，产量和品质下降。草莓连作障碍现象已成为全世界草莓栽培和研究者广泛关注的热点，是目前亟须解决的一大问题[8-9]。生物炭是一种由农林废弃生物质在完全或部分缺氧条件下，经热裂解形成的抗分解能力极强的富碳物质[10]。生物炭的多孔性使其具有极强的吸附能力，且含有丰富的矿质营养，因此，将生物炭应用于栽培基质中可以延长有机物的降解时间，延长营养液肥效。
本研究中，除草炭成本较高外，生物炭为生物质资源废弃原料，少量添加到基质中保持基质成本价格稳定，来源广泛。从本试验研究结果可以看出，按照不同配比混配后的基质理化性质不同，对不同处理下草莓植株性状、产量和品质效果不同[11]。徐云焕[10]等研究表明，基质是给草莓提供所需水分、温度、营养等的主要介质。黄欣欣[11]等研究表明，选取草炭∶蛭石∶稻壳炭=2∶1∶1，即稻壳炭占25%时效果最佳，能显著提高果实品质。草炭、椰糠和珍珠岩基质保水性、排水性适宜，无杂草和病虫害，通气性好。本实验按草炭∶椰糠∶珍珠岩=2∶1∶1，生物炭在总基质配比基础上按体积比10%、15%、20%添加，配置3种不同生物炭用量基质，与对照处理相比，生物炭基质可以促进草莓提前进入结果期，延长草莓的供应周期，提高草莓的品质和经济价值。
本试验结果表明，生物炭能增加基质孔隙度，增加吸光度，具有良好的吸水能力和缓释肥力的作用，在基质中添加生物炭可以促进营养液的元素成分吸收，从而在一定程度上促进草莓单株产量，使草莓提前进入结果期。生物炭基质对草莓初果期和盛果期的产量有着显著影响，生物炭基质之间无显著影响，其中C2、C3产量较高，可优先考虑;生物炭基质可有效地提高草莓品质，从初果期到成熟期，与对照处理相比，生物炭基质草莓成熟度、香气、糖度和硬度都有增加，其中草莓的糖度和硬度方面表现较为显著。C1、C2糖度相对较高，口感佳，随着生物炭在基质中含量的增加，草莓的硬度增加，C2、C3硬度较高，方便贮藏和运输，减少经济损耗。综上所述，按草炭∶椰糠∶珍珠岩=2∶1∶1，生物炭占总基质配比15%时，草莓的产量和品质均较高，即C2为最优基质配方。
参考文献
[1]彭天沁.浅谈设施草莓栽培技术要点及其发展技术[J].吉林农业，2011（6）：142-144.
[2]梁文卫.草莓设施栽培研究进展[J].黑龙江农业科学，2014，06：155-158.
[3]张运涛.草莓设施栽培应注意的若干问题[J].果农之友，2011，04：44
[3]朱子龙，王秀峰，王英华，等.草莓无土栽培方式及基质配方研究[J].山东农业科学，2008（8）：58-60.
[6]黄欣欣，黄仕兵，张林.施加稻壳炭对高架基质栽培草莓果实品质的影响[J].陕西农业科学 2018，64（11）：64-67.
[7]朱子龙，王秀峰，王英华，等.草莓无土栽培方式及基质配方研究[J].山东农业科学，2008（8）：58-60.
[8]马丽，齐红志，闫明，等.生物炭对连作障碍条件下土壤微生物和草莓生长的影响[J].江苏农业科学，2019（17）：150-154.
[9]马燕会.草莓抗连作障碍突变体的筛选及其再生植株抗性评价[D].保定：河北农业大学，2012.
[10]陆海楠.生物炭添加对土壤理化性质及CO2释放的影响[D].北京：中国地质大学，2013.
[11]刘新志，王翔，郭春燕，等.不同基质处理方式对草莓果实品质的影响[J].农产品加工，2018（16）：28-32.
[12]徐云焕，张豫超，杨肖芳，等.基质不同处理方式对草莓生长及产量品质的影响[J].浙江农业学报，2016，28（11）：1890-1894.
[13]黄欣欣，黄仕兵，张林.施加稻壳炭对高架基质栽培草莓果实品质的影响[J].陕西农业科学，2018，64（11）：64-67.
（责编：张宏民）