不同基质处理方式对草莓果实品质的影响

刘新志，王 翔，郭春燕，王宇宏，卢 宁，董 娟

（山西省生物研究所，山西太原 030006）

0 引言

草莓果实营养丰富、老少皆宜，是我国的重要水果之一[1]。自2003年起，我国成为草莓种植面积最大的国家，产量也位居世界第一[2]。传统的土壤栽培方法劳动强度大、结果期短、土传病害、连作障碍等问题日益突出，已成为阻碍草莓种植进一步发展的重要因素之一[3]。研究开发经济适用的草莓基质可降低生产成本，对草莓生产具有重要意义。

有机基质栽培是近年来新兴的无土栽培技术之一[4-5]。无土栽培中的有机基质购买成本低、缓冲能力强，因而在世界各国得到普遍应用[6]。在我国因其生产效益好，发展推广十分迅速[7]。有机基质作为目前无土栽培的重要方式，不仅是植株生存的场所，也是给植株提供所需水分、温度、营养等的介质，直接影响作物的生长发育[8]，但如果每年更换新的基质，将产生不小的种植成本[9]。因此，试验通过研究基质不同处理措施对基质内部不同性质及对草莓果实品质等指标的影响，探讨基质重复使用的可行性，以期为草莓基质再利用技术提供理论依据，从而降低草莓立体栽培的生产成本。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验在山西省农业科学院生物技术中心榆次东阳试验基地的草莓立体栽培试验棚中进行，试验大棚为8 m标准棚，东西走向；供试草莓品种为红颜，套作甜瓜，供试基质为草莓栽培基质，配方（草炭∶牛粪∶蛭石=1∶3∶1）。试验共设4个处理，分别是有瓜秧旧基质、无瓜秧旧基质、有瓜秧新基质和无瓜秧新基质。试验中的旧基质为种植后进行杀菌灭虫处理的基质。采样时间为2017年3月和4月。

1.2 基质理化性质和生物性质测定

土壤酸碱度采用电位法、土壤有机质采用重铬酸钾容量法、全氮采用凯氏法、全磷采用钼锑抗比色法、全钾采用原子吸收法[10]；土壤蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法、脲酶采用苯酚钠比色法、过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法[11]；土壤微生物主要类群数量的测定采用稀释涂布平板法[12]；细菌：牛肉膏蛋白胨培养基，真菌：马丁氏培养基，放线菌：高氏一号培养基。计数方法为每1 g干土中菌数=（菌落平均数×稀释倍数）/干土质量（g）。

1.3 草莓果实品质测定

可溶性总糖含量用蒽酮比色法测定、有机酸含量用酸碱滴定法测定、VC含量用钼蓝比色法测定[13]，每个处理设3次重复。

1.4 数据分析

数据用Excel 2007进行整理，使用SPSS 19.0软件进行差异显著性分析、方差分析及相关性分析，并进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 基质不同处理下的理化性质变化

酸碱度对基质中养分存在的形成和有效性、理化性质、微生物活动和植物生长发育有很大的影响。有机质不仅能为作物提供所需的各种营养元素，同时对基质结构的形成、改善相关物理性状有决定性的作用，氮、磷、钾是作物生长的重要营养元素。

3月份不同基质的土壤理化性质见表1。

表1 3月份不同基质的土壤理化性质

由表1可知，4种基质的pH值无显著差异，无瓜秧旧基质的有机质含量显著高于其他3种基质。全磷含量的变化则表现为无瓜秧新基质最高且显著高于其他基质，同时有瓜秧旧基质的全氮含量显著低于其他基质，而后者之间无显著差异。全钾含量表现为有瓜秧旧基质和无瓜秧新基质最高，且二者间无显著差异，有瓜秧新基质次之，无瓜秧旧基质最低。

4月份上旬不同基质的土壤理化性质见表2。

表2 4月份上旬不同基质的土壤理化性质

4月上旬的基质理化性质变化趋势与3月份不同。由表2可见，无瓜秧旧基质的pH值最高，无瓜秧新基质和有瓜秧新基质次之，有瓜秧旧基质最低。无瓜秧旧基质的有机质含量和全磷显著高于其他基质，全氮含量则表现为无瓜秧新基质最高，同时有瓜秧新基质的全钾含量最高。

4月份下旬不同基质和土壤理化性质见表3。

表3 4月份下旬不同基质和土壤理化性质

由表3可知，4月下旬的理化性质相较之前所检测的有所差异。pH值、有机质含量与4月上旬变化规律基本一致，全磷含量、全氮含量表现为无瓜秧新基质最高且显著高于其他基质，有瓜秧新基质的全钾含量显著高于其他基质。

2.2 基质不同处理下的酶活性变化

蔗糖酶活性可以反映基质中的有机碳的转化和呼吸强度；脲酶能促进有机物质分子中肽键分解，可以表征土壤的氮素状况；过氧化氢酶活性与土壤呼吸强度和微生物活动有关，在一定程度上反映了基质微生物学过程的强度。

3月份不同基质的土壤酶活性见图1。

图1 3月份不同基质的土壤酶活性

由图1可知，3月份4种基质间的蔗糖酶活性无显著差异，无瓜秧新基质的脲酶活性显著高于其他基质，过氧化氢酶活性变化表现为无瓜秧新基质＞有瓜秧新基质＞无瓜秧旧基质＞有瓜秧旧基质。

4月份上旬不同基质的酶活性见图2。

图2 4月份上旬不同基质的酶活性

由图2可知，无瓜秧的新旧基质蔗糖酶活性显著高于有瓜秧的基质，有瓜秧旧基质高于有瓜秧新基质。有瓜秧旧基质的脲酶活性显著高于其他基质。过氧化氢酶活性表现为有瓜秧旧基质＞有瓜秧新基质＞无瓜秧旧基质＞无瓜秧新基质。脲酶活性和过氧化氢酶活性与3月份变化规律相似。

4月份下旬不同基质的酶活性见图3。

图3 4月份下旬不同基质的酶活性

由图3可知，4月份下旬的3种酶活性变化情况与4月份上旬变化趋势大体一致。综合来看，新旧基质间的3种酶活性无十分显著的差异。

2.3 基质不同处理下的微生物数量变化

3月份不同基质的土壤微生物数量见图4。

图4 3月份不同基质的土壤微生物数量

土壤微生物作为整个陆地生态系统的组成部分，在一定程度上调节着土壤及整个生态系统的功能，包括调节土壤物质循环和参与有机物分解转化等。由图4可见，3月份不同基质的微生物数量有所不同。有瓜秧新基质的细菌数量显著高于其他基质，后者之间无显著差异。同时，真菌和放线菌数量间则无显著差异。

4月份上旬不同基质的微生物数量见图5。

由图5可知，4月份上旬的细菌数量变化趋势与3月份大体一致，有瓜秧新基质显著高于有瓜秧旧基质和无瓜秧新基质。真菌数量和放线菌数量在各基质间无显著差异。

4月份下旬不同基质的微生物数量见图6。

由图6可知，4月份下旬的微生物数量变化趋势与4月份上旬变化规律基本一致。从新旧基质的角度看，微生物数量大体无明显区别。

2.4 基质不同处理下的草莓品质变化

图5 4月份上旬不同基质的微生物数量

图6 4月份下旬不同基质的微生物数量

3月份成熟草莓的不同品质指标见图7。

图7 3月份成熟草莓的不同品质指标（可溶性总糖/%，VCmg/g，有机酸 mg/mL）

由图7可知，不同基质处理下的可溶性糖含量无显著差异，VC含量变化趋势为无瓜秧旧基质显著高于其他基质，有瓜秧旧基质和无瓜秧新基质间无显著差异，但均显著高于有瓜秧新基质。同时，无瓜秧旧基质的有机酸含量显著低于其他基质，后者间无显著差异。

4月份上旬成熟草莓的不同品质指标见图8，4月份下旬成熟草莓不同品质指标见图9。

由图8和图9可知，4月份上旬和下旬的草莓品质指标基本与3月份呈同样变化规律。综合来看，新旧基质的差异不显著。

不同栽培介质测试指标间的相关性见表4。

以X1，X21……X11代表蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、细菌、真菌、放线菌、pH值、有机质含量、全磷含量、全氮含量、全钾含量，使用SPSS 19.0分析不同测试指标间的相关性。由表4可知，蔗糖酶与过氧化氢酶极呈显著负相关、与放线菌呈显著正相关、与pH值呈极显著负相关、与有机质含量和全氮含量呈极显著正相关；脲酶与pH值呈极显著负相关、与全氮呈极显著正相关，与全钾含量呈极显著负相关；过氧化氢酶与有机质呈显著负相关、与全氮呈极显著负相关，与全钾含量呈显著负相关；细菌与真菌呈极显著相关、与放线菌呈显著相关，与全钾含量呈极显著正相关；真菌与放线菌呈极显著相关，与全氮呈显著负相关，与全钾含量呈显著正相关；放线菌与有机质呈极显著相关；pH值与全氮呈极显著负相关，与全钾含量呈显著正相关；有机质与全磷呈显著负相关，与全氮呈显著相关。

图8 4月份上旬成熟草莓的不同品质指标（可溶性总糖/%，VCmg/g，有机酸mg/mL）

图9 4月份下旬成熟草莓不同品质指标（可溶性总糖/%，VCmg/g，有机酸mg/mL）

表4 不同栽培介质测试指标间的相关性

不同栽培介质指标与果实品质间的相关性见表5。

以Y1，Y2……Y11代表蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、细菌、真菌、放线菌、pH值、有机质含量、全磷含量、全氮含量、全钾含量，以G1，G1，G1代表可溶性总糖含量、VC含量和有机酸含量，使用SPSS 19.0分析不同测试指标间的相关性。由表5可见，蔗糖酶活性与VC含量呈显著正相关，与有机酸含量呈显著负相关；脲酶活性与可溶性总糖含量呈显著相关；过氧化氢酶活性与可溶性总糖含量和有机酸含量呈极显著相关，与VC含量呈极显著负相关；放线菌数量与VC含量呈极显著相关，与有机酸含量呈极显著负相关；pH值与VC含量呈显著相关，与有机酸含量呈显著负相关；有机质含量与VC含量呈极显著相关，与有机酸含量呈极显著负相关；全钾含量与可溶性总糖含量呈极显著负相关。

表5 不同栽培介质指标与果实品质间的相关性

3 讨论与结论

在草莓大棚栽培中，使用基质配方的主要目的是更好地为草莓植株提供生长和挂果所需的水分、温度、营养和调节供养等，使用基质除了使其发挥支持、固定草莓植株以外，更重要是使基质发挥“中转站”的作用，使得养分、水分得以中转，让植物根系可以依据其自身需要来选择性吸收[3]。但随着使用时间的延长，基质会存在盐分积累、质地变差等问题。基质在草莓植株的生长过程中自身性状也在发生着变化[14]；同时，大棚草莓的种植环境属于密闭的设施环境，基质无法进行有效冲洗，使得盐分的积累难以得到改善，长期使用容易造成基质盐分浓度过高，从而对植物产生胁迫作用，导致作物产量和品质的下降[15-18]。

试验对同种配方的新旧基质在大棚草莓种植中进行理化和生物性状的检测，同期检测草莓的相关品质指标。可以看出，不同新旧基质的理化性质和生物活性并无十分显著的差异。从土壤酶活性来看，不同基质的过氧化氢酶活性差异较大，大多表现为有瓜秧旧基质的活性较高；不同栽培基质的微生物数量变化规律不明显，大体呈无显著差异；不同基质养分含量随种植时间延长的变化规律不明显，新旧基质间的差异大体不显著。从草莓果实品质来看，新旧基质及对品质的影响无明显规律。不同栽培介质测试指标间的相关性分析表明，栽培基质的生物性状与养分含量间有密切关联；测试指标与果实品质指标的相关性分析表明，栽培基质的土壤酶活性、微生物数量及养分含量对果实品质有着显著地影响。可见，新旧基质的使用对草莓果实品质影响差异不显著，在草莓大棚栽培中基质经过一个生产周期的使用后，通过杀菌药剂的消毒处理并加以晾晒，再添加一定量的有机肥，能够杀灭致病菌以及虫卵，并使基质相关性状指标恢复合理范围，有利于基质的持续利用。