河沙、甘草渣混配基質(zhì)理化性狀及其對(duì)草莓生長(zhǎng)的影響

馬全會(huì) 張娟 劉義飛 劉文科

摘要：將體積比分別為0%、17%、25%、50%的發(fā)酵甘草渣添加到粗河沙中進(jìn)行混配作為基質(zhì)，測(cè)定分析盆栽草莓生長(zhǎng)3個(gè)月時(shí)的基質(zhì)容重、孔隙度、持水量、通氣性、Ec值、pH值及盆栽草莓株高、莖粗、葉片縱橫徑、葉片面積、葉周長(zhǎng)、葉片光合速率、根系性狀等指標(biāo)。結(jié)果表明，隨基質(zhì)中甘草渣比例的增加，基質(zhì)容重有顯著下降（P<0.05），總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度有明顯增加，EC值有顯著上升，pH值有明顯下降;混配基質(zhì)栽種的草莓各生長(zhǎng)指標(biāo)明顯優(yōu)于純河沙基質(zhì)，其中，75%河沙混配25%甘草渣基質(zhì)栽培的草莓植株株高、莖粗、葉片縱橫經(jīng)、葉面積、葉周長(zhǎng)、葉片光合速率、蒸騰速率、葉綠素含量等明顯高于其他栽培基質(zhì)。因此，添加甘草渣可明顯改善河沙的理化性狀，并促進(jìn)草莓根系生長(zhǎng)和地上部生物量積累，其中，75%河沙混配25%甘草渣作為基質(zhì)是草莓無土栽培相對(duì)最為適宜的基質(zhì)。

關(guān)鍵詞：草莓;河沙;甘草渣;理化性狀;基質(zhì)栽培

中圖分類號(hào)： S688.404文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）21-0185-04

收稿日期：2018-08-18

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2016YFD0801001）;中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金。

作者簡(jiǎn)介：馬全會(huì)（1981—），男，河北涿州人，碩士，從事設(shè)施園藝栽培生理等研究。E-mail：ma.qui@163.com。

通信作者：劉文科，博士，研究員，從事設(shè)施園藝環(huán)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”的美稱，具有柔軟多汁、酸甜適中、芳香濃郁、外形美觀等特點(diǎn)，深受廣大消費(fèi)者喜愛[1]。我國(guó)草莓生產(chǎn)和消費(fèi)居世界首位，2014年我國(guó)設(shè)施草莓栽培面積達(dá)5萬hm2，年總產(chǎn)量約為70萬t，產(chǎn)值超過12萬元/hm2[2-3]。近年來，新疆維吾爾自治區(qū)天山以南的部分地區(qū)（南疆）設(shè)施草莓發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2016年年底，僅第一師各團(tuán)場(chǎng)草莓栽培面積就達(dá)267 hm2以上。目前，南疆草莓多采用土壤栽培為主，但由于當(dāng)?shù)赝寥利}堿重，連作障礙問題較為突出，草莓平均產(chǎn)量?jī)H有15～18 t/hm2，這與45～75 t/hm2的理論產(chǎn)量差距較大[4]。

沙培作為無土栽培方式之一[5]，主要通過澆灌營(yíng)養(yǎng)液以促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收和生理代謝，具有避免產(chǎn)生連作障礙、省水、省肥、省工、病蟲害少、易獲得高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)[6]，而維持基質(zhì)中營(yíng)養(yǎng)液含量及成分的穩(wěn)定是決定沙培草莓產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵。沙作為基質(zhì)有耐分解、質(zhì)量穩(wěn)定均勻、孔隙度大的優(yōu)點(diǎn)，但也存在陽(yáng)離子交換量較少、惰性固體沒有吸附能力、緩沖性較弱、保水保肥能力差、營(yíng)養(yǎng)液濃度指標(biāo)變化劇烈等缺點(diǎn)[7-8]。為克服沙作為基質(zhì)存在的缺點(diǎn)，目前通過在沙子中添加不同種類、不同比例有機(jī)基質(zhì)以改善其保水保肥能力，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[9-12]。南疆位于沙漠腹地，河沙資源豐富，在南疆發(fā)展沙培可充分利用鹽堿地、沙漠戈壁荒灘等非耕地，具有生產(chǎn)成本低、易推廣普及等優(yōu)勢(shì)。

甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch）別稱國(guó)老、甜草、烏拉爾甘草、甜根子，為豆科甘草屬多年生草本植物，根與根狀莖粗壯，是一種補(bǔ)益中草藥。新疆地區(qū)甘草資源豐富，甘草經(jīng)粉碎、淋洗出藥用成分后殘留的廢渣年產(chǎn)有幾百萬噸，加大對(duì)甘草渣的綜合利用與開發(fā)意義重大[13]。目前，學(xué)者們對(duì)甘草渣作為基質(zhì)應(yīng)用有一定研究，朱普生等研究認(rèn)為，經(jīng)發(fā)酵消毒的甘草渣是良好的有機(jī)基質(zhì)，可顯著提高番茄的品質(zhì)和類黃酮含量[14];甘草渣與蛭石進(jìn)行復(fù)配可作為番茄工廠化育苗基質(zhì)[15];甘草渣 ∶蛭石 ∶珍珠巖=1 ∶1 ∶1混配，可作為溫室辣椒栽培的最佳基質(zhì)[16]。本試驗(yàn)充分利用南疆地區(qū)廢棄農(nóng)業(yè)資源，將河沙與甘草渣復(fù)配作為基質(zhì)栽種草莓，研究復(fù)配基質(zhì)容重、孔隙度、持水量、通氣性、含鹽量變化及不同復(fù)配基質(zhì)對(duì)草莓生長(zhǎng)的影響，以篩選出適宜比例的河沙、甘草渣復(fù)配基質(zhì)，為南疆沙培草莓生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

河沙，南疆本地挖取;發(fā)酵腐熟的甘草渣，由經(jīng)生產(chǎn)藥用提取的甘草殘?jiān)瞥?長(zhǎng)勢(shì)一致、3葉1心甜查理草莓苗，由阿拉爾國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)提供。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2017年10月在塔里木大學(xué)試驗(yàn)站智能溫室內(nèi)進(jìn)行，將河沙與腐熟后的甘草渣按表1配比進(jìn)行混配作為基質(zhì)，以純河沙栽培作為對(duì)照，采用盆栽方式種植草莓，塑料盆直徑為30 cm，每盆定植1株。每處理重復(fù)10次，滴灌營(yíng)養(yǎng)液采用山崎營(yíng)養(yǎng)液草莓專用配方，每天分2次共滴灌4 min，每株滴灌量均為240 mL/d。常規(guī)生產(chǎn)管理，草莓定植管理3個(gè)月后測(cè)定各指標(biāo)。

1.3測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1復(fù)配基質(zhì)理化性狀測(cè)定將按不同比例均勻混合的基質(zhì)自然晾干，裝滿至1.25 L容器內(nèi)，上口用尺子刮平，稱質(zhì)量為m1;分別按容重參數(shù)稱取復(fù)配基質(zhì)1 L，裝入1.25 L容器內(nèi)，加水浸泡24 h，期間振蕩容器，以排除基質(zhì)內(nèi)氣體，使基質(zhì)達(dá)到水飽和狀態(tài);倒掉上部澄清液，稱其質(zhì)量為m2;容器底部穿刺6個(gè)細(xì)孔，排出基質(zhì)多余水分3 h，稱其質(zhì)量為m3?；|(zhì)自然晾干，按容重參數(shù)分別稱取10 mL基質(zhì)，并置于三角瓶中，加蒸餾水50 mL浸泡3 h，期間振蕩3次/10 min;濾紙過濾，采用電導(dǎo)儀測(cè)EC值，采用pH計(jì)測(cè)pH值。每處理重復(fù)3次，計(jì)算基質(zhì)容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度、水氣比，公式為：

容重=m1/1 250;

總孔隙度=（m2-m1）/1 000×100%;

持水孔隙度=（m3-m1）/1 000×100%;

通氣孔隙度=總孔隙度-持水孔隙度;

水氣比=持水孔隙度/通氣孔隙度。

1.3.2草莓生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的草莓5盆，分別用直尺測(cè)量草莓葉柄基部至最長(zhǎng)葉片的自然高度作為株高，用游標(biāo)卡尺測(cè)量草莓根頸部的直徑作為莖粗;選取5張長(zhǎng)勢(shì)均勻的葉片，使用上海中晶科技有限公司產(chǎn)MRD-3200A3L型掃描儀測(cè)定葉片縱徑、橫徑、葉面積、葉周長(zhǎng)，計(jì)算縱橫比;分別選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的草莓植株，清水洗凈，擇取根5條，掃描測(cè)定根總長(zhǎng)度、平均直徑、根尖數(shù)量。

1.3.3草莓葉片光合參數(shù)測(cè)定使用LI-6400XT型便攜式光合儀測(cè)定草莓葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率，每處理重復(fù)9次;使用Chlorophyll Meter SPAD-502型手持葉綠素測(cè)試儀測(cè)定草莓葉片葉綠素含量，每處理重復(fù)15次。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)，采用DPS v705軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1河沙、甘草渣不同混配基質(zhì)的理化性狀

由表2可見，河沙中混配不同體積的甘草渣，其理化性狀發(fā)生明顯變化;隨基質(zhì)中甘草渣比例的增加，基質(zhì)容重呈顯著下降趨勢(shì)（P<0.05），總孔隙度、持水孔隙度呈明顯增加趨勢(shì)，復(fù)配基質(zhì)總孔隙度、持水孔隙度顯著高于對(duì)照（P<005），水氣比與對(duì)照相比差異不顯著（P>0.05），而通氣孔隙度除T3基質(zhì)顯著高于對(duì)照外，T1、T2基質(zhì)與對(duì)照相比差異不顯著;T3基質(zhì)的總孔隙度、持水孔隙、通氣孔隙分別為506%、45.5%、5.10%，顯著高于其他基質(zhì)，該基質(zhì)物理性狀較適于草莓生長(zhǎng);T1基質(zhì)水氣比相對(duì)最大，達(dá)16.9，顯著高于T3基質(zhì);隨基質(zhì)中甘草渣比例的提升，復(fù)配基質(zhì)EC值呈顯著上升趨勢(shì)，pH值呈明顯下降趨勢(shì);復(fù)配基質(zhì)EC值在205～330 μS/cm之間，較對(duì)照EC值175 μS/cm有顯著增加;各基質(zhì)pH值在6.0～6.8之間，T1、T2基質(zhì)pH值與對(duì)照差異不顯著，T3基質(zhì)pH值為6.0，顯著低于T1基質(zhì)和對(duì)照。

2.2河沙、甘草渣不同混配基質(zhì)對(duì)草莓生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2.1草莓植株地上部分由表4可見，復(fù)配基質(zhì)條件下草莓的株高、莖粗、葉片縱徑、葉片橫徑、葉面積、葉周長(zhǎng)較對(duì)照有顯著增加（P<0.05），說明河沙中添加甘草渣可促進(jìn)草莓地上部的生長(zhǎng);T2基質(zhì)栽培的草莓植株株高、基部莖粗、葉片縱徑、葉片橫徑、葉面積、葉周長(zhǎng)相對(duì)最高，顯著高于其他處理，說明T2基質(zhì)更有利于促進(jìn)草莓地上部分的生長(zhǎng);T1、T3基質(zhì)栽培的草莓植株株高、基部莖粗、葉片縱徑、葉片橫徑、葉片縱橫比、葉面積相互之間差異不顯著（P>0.05）。

2.2.2草莓根系由表4可見，不同基質(zhì)栽培的草莓根系總長(zhǎng)度、根平均直徑、根尖數(shù)相互間有明顯差異;T2基質(zhì)栽培的草莓根系總長(zhǎng)度為771 cm，顯著高于CK與T3基質(zhì)（P<0.05），與T1基質(zhì)差異不顯著（P>0.05），根尖數(shù)為1 277個(gè)，顯著高于T3基質(zhì)，與其他基質(zhì)栽培差異不顯著;T3基質(zhì)栽培的草莓根平均直徑相對(duì)最大，為0.43 mm，顯著高于其他3個(gè)處理，根系總長(zhǎng)度、根尖數(shù)相對(duì)最低，分別為480 cm、594個(gè)，與T1基質(zhì)栽培的草莓差異不顯著。由圖1可見，T2基質(zhì)栽培的草莓根系最為健壯，著生須根較多，根系長(zhǎng)度相對(duì)最大;T1基質(zhì)栽培的草莓根系表現(xiàn)次之，側(cè)須根有所減少，但毛細(xì)根較多;T3基質(zhì)栽培的草莓根系側(cè)須根較對(duì)照有增加，但毛細(xì)根數(shù)減少。

2.3河沙、甘草渣不同混配基質(zhì)對(duì)草莓葉片光合參數(shù)、葉綠素含量的影響

由表5可見，復(fù)配基質(zhì)栽培的草莓葉片光合速率、蒸騰速率、葉綠素含量較對(duì)照有明顯增加;T2基質(zhì)栽培的草莓葉片光合速率、葉綠素含量（SPAD值）相對(duì)最高，分別為4.99 μmol/（m2·s）、43.92，顯著高于對(duì)照（P<005），說明T2基質(zhì)可明顯提高草莓葉片的光合速率和葉綠素含量;復(fù)配基質(zhì)栽培的草莓葉片葉綠素含量較對(duì)照有顯著增加，而3個(gè)處理相互間差異不顯著（P>0.05）;3個(gè)復(fù)配基質(zhì)栽培的草莓葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度相互間差異不顯著，T1基質(zhì)栽培的草莓葉片胞間CO2濃度顯著高于其他2個(gè)復(fù)配基質(zhì)，與對(duì)照相比差異不顯著。

3結(jié)論與討論

理想基質(zhì)的容重、總孔隙度、大小孔隙比分別在0.1～0.8 g/cm3、54%～96%、2～4之間，此時(shí)作物均能生長(zhǎng)良好[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，河沙容重、總孔隙度分別為1.6 g/cm3、33.11%，大小孔隙比在14.31～3.54之間，這說明粗沙容重高、總孔隙度低、持水量與通氣量相對(duì)較小，與理想基質(zhì)差距較大;83%河沙中混配17%甘草渣作為基質(zhì)，由于有機(jī)基質(zhì)添加量少，僅相對(duì)提高了持水力而沒有提高通氣效果;50%河沙中混配50%甘草渣，基質(zhì)的持水力、通氣效果均相對(duì)最好，但基質(zhì)EC值相對(duì)較高;75%河沙中混配25%甘草渣，基質(zhì)容重降低至1.33 g/cm3，總孔隙度提高到39.7%，持水量與通氣量均明顯改善，基質(zhì)的理化性狀得到改善，以此為基質(zhì)栽培的草莓葉片大小、根系總長(zhǎng)度、根尖數(shù)、光合速率、蒸騰速率、葉綠素含量數(shù)相對(duì)最高，說明75%河沙混配25%甘草渣作為基質(zhì)，可有利于草莓根系的發(fā)育及強(qiáng)大根系的形成，從而促進(jìn)根系對(duì)養(yǎng)分的吸收利用和植株地上部的生長(zhǎng)發(fā)育，提高了葉片的光合效率，這與杜國(guó)棟等的研究結(jié)果[18]一致;純河沙EC值相對(duì)較低，混入少量甘草渣EC值迅速增大，表明甘草渣有較強(qiáng)的鹽分吸附能力;隨著甘草渣含量的增加，EC值隨之增大，表明甘草渣本身鹽分含量可能較高;隨甘草渣含量提高到50%，草莓各生理指標(biāo)相應(yīng)有所降低，根系直徑增粗、根尖數(shù)減少，這可能是由于草莓為鹽分敏感性植物，較高的鹽分對(duì)草莓生長(zhǎng)有抑制作用[19]有關(guān)。

篩選出適合本地區(qū)草莓無土栽培的基質(zhì)配方是其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外開展針對(duì)低成本、高效率無土栽培基質(zhì)的大量研究，并取得豐碩成果。國(guó)外學(xué)者采用椰殼纖維作為栽培基質(zhì)替代土壤，可顯著提高草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)[20]，利用當(dāng)?shù)氐奶J葦草秸稈、橄欖油廢渣等可替代泥炭進(jìn)行草莓無土栽培[21-22]，采用稻殼、泥炭和木質(zhì)纖維混合基質(zhì)進(jìn)行無土栽培，可顯著改善根際微生物種群分布[23]。國(guó)內(nèi)學(xué)者鄭洪波等研究發(fā)現(xiàn)，菇渣+珍珠巖+蛭石作為基質(zhì)提高了“豐香”草莓的產(chǎn)量，并且果實(shí)風(fēng)味和糖酸比得到改善[24];章智鈞等研究認(rèn)為，體積比為1 ∶1 ∶1的草炭、棉花秸稈、蛭石進(jìn)行混合是最佳配比基質(zhì)，其理化性質(zhì)理想，栽培的草莓株高、莖粗及葉片葉綠素含量穩(wěn)定，單株產(chǎn)量高[25]。

本研究立足南疆草莓無土栽培，就地取材，采用75%河沙混配25%甘草渣作為基質(zhì)，改善了其理化性狀，促進(jìn)了草莓的生長(zhǎng)發(fā)育，是有效提高草莓沙培生產(chǎn)的適宜基質(zhì)，這對(duì)南疆設(shè)施草莓無土栽培具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

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