河沙、甘草渣混配基质理化性状及其对草莓生长的影响

马全会 张娟 刘义飞 刘文科

摘要：将体积比分别为0%、17%、25%、50%的发酵甘草渣添加到粗河沙中进行混配作为基质，测定分析盆栽草莓生长3个月时的基质容重、孔隙度、持水量、通气性、Ec值、pH值及盆栽草莓株高、茎粗、叶片纵横径、叶片面积、叶周长、叶片光合速率、根系性状等指标。结果表明，随基质中甘草渣比例的增加，基质容重有显著下降（P<0.05），总孔隙度、持水孔隙度、通气孔隙度有明显增加，EC值有显著上升，pH值有明顯下降;混配基质栽种的草莓各生长指标明显优于纯河沙基质，其中，75%河沙混配25%甘草渣基质栽培的草莓植株株高、茎粗、叶片纵横经、叶面积、叶周长、叶片光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量等明显高于其他栽培基质。因此，添加甘草渣可明显改善河沙的理化性状，并促进草莓根系生长和地上部生物量积累，其中，75%河沙混配25%甘草渣作为基质是草莓无土栽培相对最为适宜的基质。

关键词：草莓;河沙;甘草渣;理化性状;基质栽培

中图分类号： S688.404文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）21-0185-04

收稿日期：2018-08-18

基金项目：国家重点研发计划（编号：2016YFD0801001）;中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金。

作者简介：马全会（1981—），男，河北涿州人，硕士，从事设施园艺栽培生理等研究。E-mail：ma.qui@163.com。

通信作者：刘文科，博士，研究员，从事设施园艺环境工程及植物生理等研究。E-mail：liuwenke@caas.cn。

草莓（Fragaria ananassa Duch.）素有“水果皇后”的美称，具有柔软多汁、酸甜适中、芳香浓郁、外形美观等特点，深受广大消费者喜爱[1]。我国草莓生产和消费居世界首位，2014年我国设施草莓栽培面积达5万hm2，年总产量约为70万t，产值超过12万元/hm2[2-3]。近年来，新疆维吾尔自治区天山以南的部分地区（南疆）设施草莓发展迅速，据统计，截至2016年年底，仅第一师各团场草莓栽培面积就达267 hm2以上。目前，南疆草莓多采用土壤栽培为主，但由于当地土壤盐碱重，连作障碍问题较为突出，草莓平均产量仅有15～18 t/hm2，这与45～75 t/hm2的理论产量差距较大[4]。

沙培作为无土栽培方式之一[5]，主要通过浇灌营养液以促进作物养分吸收和生理代谢，具有避免产生连作障碍、省水、省肥、省工、病虫害少、易获得高产和优质产品等优点[6]，而维持基质中营养液含量及成分的稳定是决定沙培草莓产量和品质的关键。沙作为基质有耐分解、质量稳定均匀、孔隙度大的优点，但也存在阳离子交换量较少、惰性固体没有吸附能力、缓冲性较弱、保水保肥能力差、营养液浓度指标变化剧烈等缺点[7-8]。为克服沙作为基质存在的缺点，目前通过在沙子中添加不同种类、不同比例有机基质以改善其保水保肥能力，进而提高作物产量和品质[9-12]。南疆位于沙漠腹地，河沙资源丰富，在南疆发展沙培可充分利用盐碱地、沙漠戈壁荒滩等非耕地，具有生产成本低、易推广普及等优势。

甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch）别称国老、甜草、乌拉尔甘草、甜根子，为豆科甘草属多年生草本植物，根与根状茎粗壮，是一种补益中草药。新疆地区甘草资源丰富，甘草经粉碎、淋洗出药用成分后残留的废渣年产有几百万吨，加大对甘草渣的综合利用与开发意义重大[13]。目前，学者们对甘草渣作为基质应用有一定研究，朱普生等研究认为，经发酵消毒的甘草渣是良好的有机基质，可显著提高番茄的品质和类黄酮含量[14];甘草渣与蛭石进行复配可作为番茄工厂化育苗基质[15];甘草渣 ∶蛭石 ∶珍珠岩=1 ∶1 ∶1混配，可作为温室辣椒栽培的最佳基质[16]。本试验充分利用南疆地区废弃农业资源，将河沙与甘草渣复配作为基质栽种草莓，研究复配基质容重、孔隙度、持水量、通气性、含盐量变化及不同复配基质对草莓生长的影响，以筛选出适宜比例的河沙、甘草渣复配基质，为南疆沙培草莓生产提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

河沙，南疆本地挖取;发酵腐熟的甘草渣，由经生产药用提取的甘草残渣制成;长势一致、3叶1心甜查理草莓苗，由阿拉尔国家农业科技园区提供。

1.2试验方法

试验于2017年10月在塔里木大学试验站智能温室内进行，将河沙与腐熟后的甘草渣按表1配比进行混配作为基质，以纯河沙栽培作为对照，采用盆栽方式种植草莓，塑料盆直径为30 cm，每盆定植1株。每处理重复10次，滴灌营养液采用山崎营养液草莓专用配方，每天分2次共滴灌4 min，每株滴灌量均为240 mL/d。常规生产管理，草莓定植管理3个月后测定各指标。

1.3测定指标与方法

1.3.1复配基质理化性状测定将按不同比例均匀混合的基质自然晾干，装满至1.25 L容器内，上口用尺子刮平，称质量为m1;分别按容重参数称取复配基质1 L，装入1.25 L容器内，加水浸泡24 h，期间振荡容器，以排除基质内气体，使基质达到水饱和状态;倒掉上部澄清液，称其质量为m2;容器底部穿刺6个细孔，排出基质多余水分3 h，称其质量为m3。基质自然晾干，按容重参数分别称取10 mL基质，并置于三角瓶中，加蒸馏水50 mL浸泡3 h，期间振荡3次/10 min;滤纸过滤，采用电导仪测EC值，采用pH计测pH值。每处理重复3次，计算基质容重、总孔隙度、持水孔隙度、通气孔隙度、水气比，公式为：

容重=m1/1 250;

总孔隙度=（m2-m1）/1 000×100%;

持水孔隙度=（m3-m1）/1 000×100%;

通气孔隙度=总孔隙度-持水孔隙度;

水气比=持水孔隙度/通气孔隙度。

1.3.2草莓生长指标测定选取长势均匀的草莓5盆，分别用直尺测量草莓叶柄基部至最长叶片的自然高度作为株高，用游标卡尺测量草莓根颈部的直径作为茎粗;选取5张长势均匀的叶片，使用上海中晶科技有限公司产MRD-3200A3L型扫描仪测定叶片纵径、横径、叶面积、叶周长，计算纵横比;分别选取长势均匀的草莓植株，清水洗净，择取根5条，扫描测定根总长度、平均直径、根尖数量。

1.3.3草莓叶片光合參数测定使用LI-6400XT型便携式光合仪测定草莓叶片的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率，每处理重复9次;使用Chlorophyll Meter SPAD-502型手持叶绿素测试仪测定草莓叶片叶绿素含量，每处理重复15次。

1.4数据分析

采用Excel 2003软件对数据进行整理统计，采用DPS v705软件对数据进行方差分析。

2结果与分析

2.1河沙、甘草渣不同混配基质的理化性状

由表2可见，河沙中混配不同体积的甘草渣，其理化性状发生明显变化;随基质中甘草渣比例的增加，基质容重呈显著下降趋势（P<0.05），总孔隙度、持水孔隙度呈明显增加趋势，复配基质总孔隙度、持水孔隙度显著高于对照（P<005），水气比与对照相比差异不显著（P>0.05），而通气孔隙度除T3基质显著高于对照外，T1、T2基质与对照相比差异不显著;T3基质的总孔隙度、持水孔隙、通气孔隙分别为506%、45.5%、5.10%，显著高于其他基质，该基质物理性状较适于草莓生长;T1基质水气比相对最大，达16.9，显著高于T3基质;随基质中甘草渣比例的提升，复配基质EC值呈显著上升趋势，pH值呈明显下降趋势;复配基质EC值在205～330 μS/cm之间，较对照EC值175 μS/cm有显著增加;各基质pH值在6.0～6.8之间，T1、T2基质pH值与对照差异不显著，T3基质pH值为6.0，显著低于T1基质和对照。

2.2河沙、甘草渣不同混配基质对草莓生长指标的影响

2.2.1草莓植株地上部分由表4可见，复配基质条件下草莓的株高、茎粗、叶片纵径、叶片横径、叶面积、叶周长较对照有显著增加（P<0.05），说明河沙中添加甘草渣可促进草莓地上部的生长;T2基质栽培的草莓植株株高、基部茎粗、叶片纵径、叶片横径、叶面积、叶周长相对最高，显著高于其他处理，说明T2基质更有利于促进草莓地上部分的生长;T1、T3基质栽培的草莓植株株高、基部茎粗、叶片纵径、叶片横径、叶片纵横比、叶面积相互之间差异不显著（P>0.05）。

2.2.2草莓根系由表4可见，不同基质栽培的草莓根系总长度、根平均直径、根尖数相互间有明显差异;T2基质栽培的草莓根系总长度为771 cm，显著高于CK与T3基质（P<0.05），与T1基质差异不显著（P>0.05），根尖数为1 277个，显著高于T3基质，与其他基质栽培差异不显著;T3基质栽培的草莓根平均直径相对最大，为0.43 mm，显著高于其他3个处理，根系总长度、根尖数相对最低，分别为480 cm、594个，与T1基质栽培的草莓差异不显著。由图1可见，T2基质栽培的草莓根系最为健壮，着生须根较多，根系长度相对最大;T1基质栽培的草莓根系表现次之，侧须根有所减少，但毛细根较多;T3基质栽培的草莓根系侧须根较对照有增加，但毛细根数减少。

2.3河沙、甘草渣不同混配基质对草莓叶片光合参数、叶绿素含量的影响

由表5可见，复配基质栽培的草莓叶片光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量较对照有明显增加;T2基质栽培的草莓叶片光合速率、叶绿素含量（SPAD值）相对最高，分别为4.99 μmol/（m2·s）、43.92，显著高于对照（P<005），说明T2基质可明显提高草莓叶片的光合速率和叶绿素含量;复配基质栽培的草莓叶片叶绿素含量较对照有显著增加，而3个处理相互间差异不显著（P>0.05）;3个复配基质栽培的草莓叶片蒸腾速率、气孔导度相互间差异不显著，T1基质栽培的草莓叶片胞间CO2浓度显著高于其他2个复配基质，与对照相比差异不显著。

3结论与讨论

理想基质的容重、总孔隙度、大小孔隙比分别在0.1～0.8 g/cm3、54%～96%、2～4之间，此时作物均能生长良好[17]。本研究发现，河沙容重、总孔隙度分别为1.6 g/cm3、33.11%，大小孔隙比在14.31～3.54之间，这说明粗沙容重高、总孔隙度低、持水量与通气量相对较小，与理想基质差距较大;83%河沙中混配17%甘草渣作为基质，由于有机基质添加量少，仅相对提高了持水力而没有提高通气效果;50%河沙中混配50%甘草渣，基质的持水力、通气效果均相对最好，但基质EC值相对较高;75%河沙中混配25%甘草渣，基质容重降低至1.33 g/cm3，总孔隙度提高到39.7%，持水量与通气量均明显改善，基质的理化性状得到改善，以此为基质栽培的草莓叶片大小、根系总长度、根尖数、光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量数相对最高，说明75%河沙混配25%甘草渣作为基质，可有利于草莓根系的发育及强大根系的形成，从而促进根系对养分的吸收利用和植株地上部的生长发育，提高了叶片的光合效率，这与杜国栋等的研究结果[18]一致;纯河沙EC值相对较低，混入少量甘草渣EC值迅速增大，表明甘草渣有较强的盐分吸附能力;随着甘草渣含量的增加，EC值随之增大，表明甘草渣本身盐分含量可能较高;随甘草渣含量提高到50%，草莓各生理指标相应有所降低，根系直径增粗、根尖数减少，这可能是由于草莓为盐分敏感性植物，较高的盐分对草莓生长有抑制作用[19]有关。

筛选出适合本地区草莓无土栽培的基质配方是其产业发展的基础，国内外开展针对低成本、高效率无土栽培基质的大量研究，并取得丰硕成果。国外学者采用椰壳纤维作为栽培基质替代土壤，可显著提高草莓的产量和品质[20]，利用当地的芦苇草秸秆、橄榄油废渣等可替代泥炭进行草莓无土栽培[21-22]，采用稻壳、泥炭和木质纤维混合基质进行无土栽培，可显著改善根际微生物种群分布[23]。国内学者郑洪波等研究发现，菇渣+珍珠岩+蛭石作为基质提高了“丰香”草莓的产量，并且果实风味和糖酸比得到改善[24];章智钧等研究认为，体积比为1 ∶1 ∶1的草炭、棉花秸秆、蛭石进行混合是最佳配比基质，其理化性质理想，栽培的草莓株高、茎粗及叶片叶绿素含量稳定，单株产量高[25]。

本研究立足南疆草莓无土栽培，就地取材，采用75%河沙混配25%甘草渣作为基质，改善了其理化性状，促进了草莓的生长发育，是有效提高草莓沙培生产的适宜基质，这对南疆设施草莓无土栽培具有一定的借鉴和指导意义。

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