加溫灌溉對(duì)草莓生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響初探

岳煥芳，祝 寧，胡瀟怡，張雪梅，孟范玉，安順偉*，李立峰，于 暢

（1.北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029；2.北京市昌平區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102200）

草莓口感酸甜，適合采摘，受到種植者和消費(fèi)者的喜愛[1-3]，2020年北京市草莓種植面積約666.67 hm2，年產(chǎn)量達(dá)到1.5萬t，成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要作物之一[4]。草莓根系分布淺，易受環(huán)境條件影響[5]，而土壤溫度是影響草莓根系生長(zhǎng)的重要環(huán)境因素之一，屬于重要的生態(tài)因子。草莓根系生長(zhǎng)的最低溫度為2 ℃左右，最適溫度為15～23 ℃，最高溫度為36 ℃[6-10]。土壤溫度不僅直接影響草莓根系和莖葉的生長(zhǎng)，而且最終影響草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)[11-12]。適宜的土壤溫度不僅有利于植株根系的生長(zhǎng)，而且有利于土壤中微生物的活動(dòng)，同時(shí)也可促進(jìn)土壤中肥料、有機(jī)物質(zhì)的分解[13]。在較低水溫下，氧氣不易溶于水，而水中含氧量降低會(huì)影響植株根系對(duì)水分和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，從而影響植株的正常生長(zhǎng)。

日光溫室冬季室內(nèi)地溫偏低，而低地溫對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響非常大，同時(shí)灌溉是引起土壤溫度波動(dòng)的重要因素之一[14]，京郊草莓園溫室灌溉用水常來自地下水，澆水后地溫迅速下降，造成低溫障礙，成為制約草莓冬季生產(chǎn)的重要因素。目前常用的加溫灌溉措施包括修建蓄水緩沖池、電加熱等[15]，存在建設(shè)、運(yùn)營(yíng)成本高，占地面積大等缺點(diǎn)[16]，且缺少在草莓上的應(yīng)用效果研究。本試驗(yàn)在棚室內(nèi)灌溉系統(tǒng)首部設(shè)置蓄水桶，利用光照進(jìn)行預(yù)熱后再灌溉，可實(shí)現(xiàn)低成本、簡(jiǎn)單、有效地提高灌溉水溫的目的，以期為草莓冬季生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于北京市昌平區(qū)金六環(huán)農(nóng)業(yè)園（116°13′52″N，40°13′14″E），屬于暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候，2020年北京地區(qū)年平均氣溫12.1 ℃，年降水為568.0 mm，年日照時(shí)數(shù)為2 322.4 h。

1.2 試驗(yàn)方法

供試草莓品種為圣誕紅，2020年9月10日定植，2021年5月20日拉秧，667 m2定植7 200株，在灌溉系統(tǒng)首部安裝蓄水桶，采用蓄水桶對(duì)水源進(jìn)行加溫灌溉，設(shè)置2個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積220 m2，并以地下水灌溉作為對(duì)照。整個(gè)生育期共灌溉35次，累計(jì)667 m2灌溉用水量136 m3。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)

緩苗后，以形態(tài)和生長(zhǎng)勢(shì)相近的植株作為觀察對(duì)象，每個(gè)小區(qū)中按照“S”形隨機(jī)選取9株，每間隔15 d左右，測(cè)量草莓的株高、葉面積和開展度。株高：采用刻度尺測(cè)量栽培介質(zhì)表面到植株最高葉片的高度；葉面積：用刻度尺測(cè)量第3片展平的功能葉三出復(fù)葉中央小葉的長(zhǎng)和寬，計(jì)算葉面積（葉面積＝葉長(zhǎng)×葉寬×0.73）[17]；冠幅：用刻度尺測(cè)量整個(gè)植株的長(zhǎng)和寬，計(jì)算冠幅（冠幅＝植株長(zhǎng)×植株寬）。

1.3.2 產(chǎn)量及效益

在采收期選取各小區(qū)具有代表性的40棵植株，設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共計(jì)120株，果實(shí)成熟后按采摘記錄調(diào)查單株產(chǎn)量，取其平均值計(jì)算總產(chǎn)量，并記錄整個(gè)生育期用水量，水分生產(chǎn)效率＝667 m2產(chǎn)量/667 m2用水量。產(chǎn)值＝單價(jià)×產(chǎn)量。投入包括種苗、農(nóng)藥、化肥等農(nóng)資，加溫灌溉設(shè)備，用工，棚膜機(jī)械等成本。產(chǎn)投比＝產(chǎn)值/投入。

1.3.3 果實(shí)品質(zhì)

在盛果期12月—翌年3月，每月測(cè)定1次果實(shí)品質(zhì)，每次每個(gè)處理選擇成熟度一致的果實(shí)5個(gè)，3次重復(fù)，稱量單果質(zhì)量，采用GY-2型硬度計(jì)測(cè)定果實(shí)硬度，采用日本ATAGO糖度計(jì)測(cè)定果實(shí)糖度、總酸度（按檸檬酸計(jì)），并計(jì)算糖酸比。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用 WPS 和 SPSS 20.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 加溫灌溉對(duì)土壤溫度的影響

在草莓整個(gè)生育期土壤溫度呈現(xiàn)“U”形變化趨勢(shì)，在12月—翌年2月為溫度最低的時(shí)期，其中未采用加溫灌溉的土壤溫度變化范圍為4.93～32.37 ℃，采用加溫灌溉的土壤溫度變化范圍為6.75～33.00 ℃，整個(gè)生育期土壤溫度平均提高了1.2 ℃，且灌溉水溫提高了1～2 ℃。從每天的土壤溫度變化趨勢(shì)來看，每天07：00后土壤溫度會(huì)逐漸下降，10：00后土壤溫度開始回升，所以灌溉選在10：00左右較為適宜。

2.2 加溫灌溉對(duì)草莓生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從圖1-A可以看出，草莓株高整個(gè)生育期呈現(xiàn)波動(dòng)性增加趨勢(shì)，定植前期和后期增長(zhǎng)速度較快，其中采用加溫灌溉的草莓在定植181 d時(shí)株高為20.1 cm，比未采用加溫灌溉的草莓提高了3.4%，且加溫灌溉主要在定植150 d后表現(xiàn)較好，可能是冬季加溫促進(jìn)了草莓根系生長(zhǎng)；整體上，后期隨著春季溫度的升高，加溫灌溉和未加溫灌溉的草莓株高均增加顯著，且在定植150～181 d時(shí)，加溫灌溉草莓株高高于未加溫灌溉的草莓。

圖1 加溫灌溉對(duì)草莓生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從圖1-B可以看出，草莓葉面積在整個(gè)生育期大致呈現(xiàn)先增加后波動(dòng)性下降的趨勢(shì)，采用加溫灌溉的草莓在定植前期葉面積比未加溫灌溉的草莓有所增加，尤其在定植102 d時(shí)提高了46.7%，但草莓生長(zhǎng)后期未加溫灌溉的草莓葉面積略高于加溫灌溉。

從圖1-C可以看出，草莓冠幅整個(gè)生育期呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在定植前期采用加溫灌溉比未加溫灌溉的草莓冠幅有所提高，且定植81 d時(shí)提高了9.2%，但生長(zhǎng)后期多低于未加溫灌溉。

2.3 加溫灌溉對(duì)草莓產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

主要調(diào)查需要加溫的時(shí)段即12月—翌年3月期間草莓品質(zhì)的變化。從表1可以看出，采用加溫灌溉對(duì)草莓的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均有一定的影響。相比未加溫灌溉，采用加溫灌溉的草莓單果質(zhì)量平均提高了1.95%，尤其12月顯著提高了11.12%，1月顯著提高了5.66%，其他月份差異不顯著；12月草莓硬度顯著提高了7.84%，其他月份差異不顯著；1月草莓糖度顯著提高了1.24%，其他月份差異不顯著；1月、2月總酸度分別顯著降低了42.06%、44.19%，其他月份差異不顯著；1月和2月糖酸比分別顯著提高了25.40%和59.74%，其他月份差異不顯著。

表1 加溫灌溉對(duì)草莓品質(zhì)指標(biāo)的影響

從表2可以看出，加溫灌溉的草莓667 m2產(chǎn)量為1 676 kg，比未加溫灌溉提高了14.17%；加溫灌溉的草莓水分生產(chǎn)效率為12.3 kg/m3，比未加溫灌溉提高了13.89%。草莓價(jià)格按照30元/kg計(jì)，加溫灌溉的草莓667 m2產(chǎn)值為50 280元，比未加溫灌溉增加了6 240元；產(chǎn)投比為2.17，較未加溫灌溉提高了0.20。

表2 加溫灌溉對(duì)草莓產(chǎn)量、水分生產(chǎn)效率和產(chǎn)投比的影響

3 結(jié)論與討論

灌溉水溫度可對(duì)土壤溫度產(chǎn)生較大的影響，最終可以改變土壤微環(huán)境，而根系對(duì)于溫度的敏感性比植株對(duì)空氣溫度更高[18]；因此，提升土壤溫度，可以有效促進(jìn)根系吸收養(yǎng)分和水分[19]，且張瑞彎等[20]研究表明，根系在大于10 ℃的土壤環(huán)境中生長(zhǎng)較為活躍；另外，研究表明，采用溫水灌溉的作物株高、莖粗等生長(zhǎng)指標(biāo)均可得到提高[21-22]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，在灌溉系統(tǒng)首部安裝蓄水桶，可以將灌溉水溫提高1～2 ℃，灌溉土壤溫度比未加溫灌溉平均提高了1.2 ℃，證明該裝置對(duì)灌溉水加溫的有效性。

灌溉水溫對(duì)作物生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生綜合影響，前人研究結(jié)果表明，灌溉水溫能夠顯著影響番茄、花生、黃瓜等植物的生長(zhǎng)發(fā)育[23-25]。隨著根區(qū)溫度的增加，作物株高、莖粗等均得到提升[22]，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，冬季灌溉水加溫有效促進(jìn)了草莓的生長(zhǎng)，在定植102 d時(shí)草莓葉面積提高了46.7%，定植81 d時(shí)草莓冠幅提高了9.2%，說明采用加溫灌溉后，有效促進(jìn)了草莓生長(zhǎng)發(fā)育，提升了根區(qū)溫度，促進(jìn)了植株水分和養(yǎng)分的吸收運(yùn)輸。

灌溉是影響草莓品質(zhì)的重要農(nóng)事環(huán)節(jié)之一[26]，植株生長(zhǎng)旺盛，可有效促進(jìn)其光合作用，有利于光合產(chǎn)物積累，同時(shí)水溫提升有利于根系吸收營(yíng)養(yǎng)，反之水溫過低則會(huì)抑制植株對(duì)養(yǎng)分的吸收積累[27]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，相比未加溫灌溉，加溫灌溉的草莓單果質(zhì)量顯著提高了11.12%（12月），果實(shí)糖度顯著提高了1.24%（1月），總酸度顯著降低了44.19%（2月），糖酸比顯著提高了59.74%（2月），產(chǎn)量提高了14.17%，水分生產(chǎn)效率提高了13.89%，667 m2產(chǎn)值增加了6 240元。綜合來看，通過在灌溉系統(tǒng)首部加設(shè)價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的蓄水桶和水泵裝備，解決了冬季草莓因灌溉水溫偏低而影響植株生長(zhǎng)的生產(chǎn)難題，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。