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中 国果菜 China Fruit 2 Shandong Plant Agricultural Technology Co Ltd Jinan 250100 China Abstract In order to explore the growth of strawberry varieties in artificial light plant factory Albion Monterey Portra and San Andreas were used as test materials to determine their growth agronomic traits fruit phenotypic characteristics and internal quality indicators and to conduct comparative analysis and gray correlation analysis of each indicator to screen the four season strawberries planted in artificial light plant 草 莓 Fragaria ananassa 是多年生草本植物 营养 丰富 香味浓郁 生长周期短 素有 水果皇后 的美誉 草 莓既可鲜食 又可用于深加工 市场前景广阔 1 草莓果 实包含果实色泽 大小 果形 风味等感官品质和维生 素 可溶性糖 可滴定酸 可溶性固形物含量等内在品质 2 现在我国栽培草莓大部分为一季型草莓品种 对光 周期敏感 主要用于冬春草莓生产 远不能满足人们对草 莓的需求 3 美国的四季草莓 阿尔比 蒙特瑞 波特拉 圣安德瑞斯 属于日中性草莓品种 结果特性对日照长 度不敏感 在合适温度条件下一年可以多次开花 结果 且具有产量高 果实硬度大 抗病性好等优点 可以全年 供应市场 尤其是夏秋季的市场空缺期 解决春季草莓市 场过分集中和夏季无草莓可食的问题 具有广阔的发展 前景 4 6 草莓喜冷凉气候 较耐低温 忌高温 但我国夏 季大部分地区气温通常高于 30 7 8月常常超过 35 甚至 40 持续的高温天气导致四季草莓品质差 匍匐 茎繁殖能力差和花芽分化困难 限制四季草莓新品种选 育及其大面积推广 植物工厂有人工光植物工厂和太阳光植物工厂 通 常所说的植物工厂专指人工光植物工厂 它是一类利用 人工光源的封闭植物生产系统 是近年来发展较快的不 受自然条件制约的省力型生产方式 也是土地利用和农 作方式颠覆性技术 已成为农业生产的前沿与趋势 7 草 莓植株较矮小 需光量不大 果实价值高 适于在人工光 型植物工厂中生产 日本千叶大学率先在日本开展草莓 的人工光栽培研究 后由日清纺股份有限公司开展草 莓人工光生产的商业化 8 利用人工光型植物工厂的草 莓穴盘苗周年生产效率是传统大田种苗繁育的 110 140 倍 9 经光照强度试验发现 280 mol m 2 s 荧光灯的 人工光照条件下 梅香 草莓产生的匍匐茎数量更多 子 苗生长更快 10 经光周期研究发现 16 h d 的光照条件能 够促进四季草莓 Natsuakari 产生更多匍匐茎 11 利用植物工厂进行草莓周年化生产 对草莓的周年 供应具有重要意义 目前在植物工厂种植草莓已经开展 部分种苗繁育研究 但是对于植物工厂中种植的不同草 莓品种的表现还未见报道 在植物工厂条件合适的情况 下 草莓可以四季结果 针对草莓的周年需求 引入四个 草莓品种开展比较试验 以期为植物工厂种植草莓品种 的选择提供借鉴 1 材料与方法 1 1 材料 试验地位于山东省农业科学院人工光植物工厂实验 室 以 LED红蓝复合光 4 1 为光源 光强 200 mol m 2 s 光照时间 16 h d 植物工厂内通过空调来交换空气 湿度 60 温度 25 12 盆 高 上口 底 17 5 cm 16 cm 13 cm 栽种植 栽培基质为营养土 蛭石 2 1 供试草莓包括 阿尔比 蒙特瑞 圣安德瑞斯 和 波特拉 4 个品种冷冻苗 茎粗 1 cm以上 根系发达 4 月 16 日定植 种苗由拉森峡谷农业发展 北京 有限责任 公司提供 每个品种定植 10 株 用于植株形态指标 产量 和果实品质的测定 1 2 试剂和仪器 植物可溶性糖含量检测试剂盒 BC0030 北京索莱 宝科技有限公司 可滴定酸 TA 检测试剂盒 R30300 上 海源叶生物科技有限公司 紫外分光光度计 T2600 上 海佑科仪器仪表有限公司 手持式固形物含量测试仪 SW 32D 广州市速为电子科技有限公司 factory The results showed that growth potential of Portra was the best the content of soluble solids and soluble sugar were relatively high and titratable acid was low Monterey was weak in growth and the content of soluble solids content of soluble sugar titrable acid and solid acid ratio were relatively low The weighted correlation degree of the four varieties ranked in turn as Portra Albion San Andreas and Monterey Portra had a high weighted correlation degree and the fruit phenotypic characteristics and internal variety indicators were relatively well with the best comprehensive properties which could be planted in artificial light plant factories It could be used as a parent resource for breeding new varieties of strawberry in plant factories Keywords Ever bearing strawberry plant factory agronomic characters fruit quality 栽培生理中国果菜68 1 3 方法 1 3 1 农艺指标测定 于 2022 年 5 月 16 日 6 月 16 日测定草莓的农艺指 标 用游标卡尺测量株高 冠径 茎粗 叶片长 叶片宽 计 算叶面积 叶片长 叶片宽 调查叶片数 花枝数 花蕾 数 13 1 3 2 表型特征测定 2022 年 7 月 20 日随机采集每个品种的 10 个成熟 果实用于测定果实性状 用游标卡尺测定果实横径 纵 径 计算果形指数 用电子天平测定单果质量 14 1 3 3 内在品质测定 测定每个果实的可溶性固形物 可溶性糖 有机酸 含量 用可溶性固形物含量 可滴定酸含量计算固酸比 1 3 4 品种性状综合评价 选取 6 月 16 日测定的株高 冠径 茎粗 叶柄长 花 枝数 花蕾数作为农艺性状指标 选择 7 月 20 日测定的 果实横径 纵径 单果质量和最大单果质量作为果实外 观比较指标 测定的可滴定酸 可溶性固形物和可溶性 糖含量作为化学比较指标 根据灰色系统理论 15 16 四个 品种作为 4 个处理 12 项指标作为灰色系统 分别计为 x ij 品种数 i 1 2 3 4 性状 j 1 2 3 12 各项评价指标取 供试品种中的最大值做为参考品种的值 max ij 然后按照 公式 1 对所有数据进行无量纲化处理 得到各品种各 项评价指标的无量纲标准值 x i j x i j x ij max ij 1 根据公式 2 计算供试品种与参考品种无量纲标准 值的离差绝对值 i j x o j x i j 2 式中 x o j 为参考品种无量纲标准值 x i j 为供试品种无 量纲标准值 根据公式 3 计算供试品种与参考品种的关联系数 i j min i min j i j max i max j i j i j max i max j i j 3 式中 min i min j i j 为离差绝对值中最小值 max i max j i j 为离差绝对值最大值 计算供试品种与参考品种的关联系数 i j 分辨系数 取 0 5 最后由关联系数和各指标的权重 w j 由变异系 数赋权法来确定 16 根据公式 4 计算得到供试品种的 加权关联度 r i 根据加权关联度综合比较各供试品种的 优劣 r i 1 N N i 1 w j i j 4 1 4 数据分析 试验数据采用 Excel 2016 和 SPSS25 0 处理 并进行 差异性 P 0 05 和相关性分析 2 结果与分析 2 1 物候期调查 由表 1 可知 4 月定植后 波特拉 于 5 月 6 日最早 现蕾 比 圣安德瑞斯 早 11 d 花期 波特拉 最早 比 阿 尔比 提前 7 d 圣安德瑞斯 最晚 定植 53 d 后 波特 拉 进入盛果期 表 1 草莓生长的物候期调查 Table 1 Phenological period investigation of strawberry growth 注 表中数据是从处理开始至某一生长阶段计算得出的天数 2 2 农艺性状 表 2 显示了 5 月 16 日不同品种草莓的植株性状 由 表知 四个品种间茎粗 叶柄粗和叶片长差异均不显著 株高为 阿尔比 最矮 蒙特瑞 和 圣安德瑞斯 相对较 高 与其他三个品种相比 波特拉 冠径最大 差异显著 与 阿尔比 相比 蒙特瑞 和 圣安德瑞斯 叶柄长 差异 显著 波特拉 叶片最宽 蒙特瑞 叶片最窄 叶片数量 波特拉 最多 蒙特瑞 最少 总体来说 波特拉 叶片 多 冠径大 叶片宽 生长势较强 阿尔比 株高矮 冠径 小叶柄短 蒙特瑞 冠径小 叶片数少 阿尔比 和 蒙特 瑞 长势比较弱 表 3 显示了 6 月 16 日四个品种草莓的植株性状 由 表知 不同品种草莓的茎粗 叶柄粗和叶片数差异不显 著 波特拉 和 阿尔比 株型矮 蒙特瑞 和 圣安德瑞 斯 相对较高 差异显著 圣安德瑞斯 冠径最大 阿尔 比 冠径最小 差异显著 与 波特拉 和 阿尔比 相比 蒙特瑞 和 圣安德瑞斯 叶柄长 差异显著 可见 生长 品种 定植期 月 日 现蕾期 d 始花期 d 结果期 d 阿尔比 4 16 28 33 59 蒙特瑞 4 16 30 37 62 波特拉 4 16 20 25 53 圣安德瑞斯 4 16 31 39 64 栽培生理 赵艳侠 等 人工光植物工厂不同草莓品种比较试验 69 品 种 果形 果色 横径 cm 纵径 cm 果形指数 单果质量 g 最大单果质量 g 阿尔比 心形 鲜红色 2 89 0 33 a 3 37 0 41 a 1 16 11 16 3 07 ab 16 53 蒙特瑞 卵形 大红色 2 57 0 22 b 3 07 0 32 b 1 19 8 85 1 65 b 12 04 波特拉 圆锥形 橙红色 3 11 0 32 a 3 28 0 39 ab 1 05 12 79 3 85 a 22 72 圣安德瑞斯 短圆锥形 大红色 3 07 0 24 a 3 36 0 32 a 1 09 12 95 3 05 a 18 68 品种 株高 cm 冠径 cm 茎粗 cm 叶柄粗 cm 叶柄长 cm 叶片长 cm 叶片宽 cm 叶片数 阿尔比 9 99 2 49 b 16 58 3 15 b 1 19 0 15 a 0 28 0 07 a 8 91 2 77 b 5 32 1 04 a 4 42 0 70 b 6 00 2 23 ab 蒙特瑞 12 81 1 74 a 15 35 3 90 b 1 01 0 22 a 0 23 0 03 a 11 09 2 04 a 4 88 0 90 a 4 01 0 63 b 4 83 0 75 b 波特拉 11 55 1 66 ab 21 57 4 05 a 1 11 0 31 a 0 25 0 05 a 9 53 0 77 ab 5 37 0 93 a 5 25 0 81 a 7 18 1 66 a 圣安德瑞斯 13 49 1 55 a 17 35 2 01 b 1 12 0 33 a 0 26 0 03 a 11 22 1 93 a 5 24 0 80 a 4 43 0 73 b 5 67 2 23 ab 表 2 不同品种草莓植株性状 5 月 16 日 Table 2 Traits of different strawberry varieties 注 同列不同小写字母表示差异显著 P 0 05 表 3 5 同 表 3 不同品种草莓植株性状 6 月 16 日 Table 3 Traits of different strawberry varieties 品种 株高 cm 冠径 cm 茎粗 cm 叶柄粗 cm 叶柄长 cm 花枝数 花蕾数 叶片数 阿尔比 11 60 2 12 b 25 12 4 06 b 1 27 0 16 a 0 26 0 04 a 10 26 1 33 b 2 92 1 08 ab 10 67 3 08 b 8 42 1 97 a 蒙特瑞 14 27 1 38 a 26 62 4 10 ab 1 17 0 21 a 0 26 0 02 a 11 94 1 72 a 2 50 0 75 b 8 62 4 21 b 8 87 1 96 a 波特拉 11 38 2 17 b 28 20 3 68 ab 1 19 0 22 a 0 26 0 03 a 10 32 1 35 b 3 60 0 97 a 14 1 4 36 a 9 50 1 96 a 圣安德瑞斯 13 63 2 29 a 30 50 4 45 a 1 10 0 20 a 0 26 0 04 a 12 17 1 10 a 2 40 0 97 b 8 10 3 18 b 9 90 3 69 a 1 个月后叶片数差异不明显 波特拉 花枝数和花蕾数 最多 波特拉 最早进入结果期 总体来说 波特拉 叶 片多 冠径大 进入结果期 阿尔比 株型矮 冠径小 叶 柄短 主要进行营养生长 整体处于开花期 5 月下旬至 6 月下旬生长旺盛 阿尔比 和 蒙特 瑞 株高增幅较大 阿尔比 蒙特瑞 波特拉 和 圣安 德瑞斯 冠径增加率分别是 51 51 73 42 30 73 和 75 79 茎粗变化不大 2 3 草莓果实品质性状 2 3 1 不同品种草莓果实表型特征分析 由表 4 可知 不同品种草莓果实表型特征存在差异 在果色上 阿尔比 为鲜红色 蒙特瑞 和 圣安德瑞斯 为大红色 波特拉 为橙红色 阿尔比 的颜色更为诱 人 阿尔比 和 圣安德瑞斯 表现为酸甜口感 波特拉 和 蒙特瑞 口感以酸为主 蒙特瑞 的果实横径和横径 明显小于其他三个品种 果实相对较小 阿尔比 和 圣 安德瑞斯 果实横径差异不显著 4 个品种的果形指数大小顺序为 蒙特瑞 阿尔比 圣安德瑞斯 波特拉 波特拉 和 圣安德瑞斯 的单 果质量分别达到 12 79 g和 12 95 g 明显高于 蒙特瑞 在植物工厂中 波特拉 最大单果质量最大 蒙特瑞 单 果质量最小 2 3 2 不同品种草莓果实内在品质特征 表 5显示 4个草莓品种的内在品质存在显著差异 阿 尔比 可滴定酸含量显著高于其他 3个品种 波特拉 可滴定 酸含量最少 但是与 蒙特瑞 和 圣安德瑞斯 相比 差异不显 著 阿尔比 可溶性固形物含量最高 显著高于 蒙特瑞 与 波特拉 和 圣安德瑞斯 相比 差异不显著 固酸比大小依次 为 波特拉 圣安德瑞斯 蒙特瑞 阿尔比 表 4 草莓果实外在品质指标测定 Table 4 Determination of external quality indexes of strawberry 栽培生理 中国果菜 70 指 标 权重 关联系数 阿尔比 蒙特瑞 波特拉 圣安德瑞 斯 株高 0 02 0 556 7 1 000 0 0 537 1 0 839 7 冠径 0 02 0 571 2 0 648 7 0 757 0 1 000 0 茎粗 0 05 1 000 0 0 749 0 0 788 6 0 637 7 叶柄长 0 05 0 599 5 0 925 5 0 607 2 1 000 0 花枝数 0 12 0 554 3 0 4347 1 000 0 0 413 4 花蕾数 0 09 0 491 3 0 376 8 1 000 0 0 355 7 横径 0 05 0 768 6 0 575 0 1 000 0 0 948 1 纵径 0 05 1 000 0 0 725 2 0 897 9 0 987 5 单果质量 0 10 0 629 6 0 426 0 0 950 0 1 000 0 最大单果质 量 0 10 0 463 1 0 333 3 1 000 0 0 569 2 可溶性固形 物 0 15 1 000 0 0 527 7 0 659 3 0 636 9 可溶性糖 0 10 0 454 3 0 450 6 1 000 0 0 470 5 可滴定酸 0 10 1 000 0 0 461 8 0 431 5 0 456 5 加权关联 度 0 054 0 039 0 064 0 049 排序 2 4 1 3 表 5 草莓果实内在品质指标测定 Table 5 Determination of intrinsic quality indexes of strawberry 2 4 品种性状综合评价 根据灰色系统理论 依据公式 1 得到各品种各项 评价指标的无量纲标准值 依据公式 2 计算供试品种 与参考品种无量纲标准值的绝对差值 具体见表 6 表 6 供试品种与参考品种无量纲标准值的绝对差值 Table 6 Absolute difference of dimensionless standard value between tested varieties and reference varieties 由表 6 可知 二级最小差 min i min j i j 0 二级最 大差 max i max j i j 0 235 取 0 5 带入公式 3 计算 供试品种与参考品种的关联系数 i j 带入公式 4 计 算加权关联度 表 7 经灰色关联度综合评价 4 个供 试品种中 波特拉 表现最优 阿尔比 次之 蒙特 瑞 表现最差 表 7 指标权重及供试品种和参考品种的关联系数及权重 Table 7 Index weight and correlation coefficient and weight of tested varieties and reference varieties 3 讨论与结论 通过对不同草莓品种植株农艺特征 果实品质等性 状的比较来看 各个品种在生长第二月内处于旺盛生长 期 总体上 波特拉 表型特征和内在品质整体上优于其 他 3 个草莓品种 最大单果质量最大 蒙特瑞 成花性较 弱 结果量少 平均单果质量小 而 阿尔比 口感相对较 好 进入结果期较晚 但是花序抽生能力强 圣安德瑞 斯 平均单果质量大 开花结果能力好 各个品种不存在 生长无果的现象 可溶性固形物作为目前衡量果实口感的最主要指 标之一 包括糖 酸 维生素 矿物质等 本试验供试草莓 品种果实的可溶性固形物由大到小为 阿尔比 波特拉 圣安德瑞斯 蒙特瑞 仅为 6 3 7 9 而在川西高 原夏季露地栽培 蒙特瑞 圣安德瑞斯 波特拉 可溶性 固形物为 9 11 17 草莓的可溶性固形物含量变化受 温度 光强 光质等因素影响 18 19 在植物工厂中应注意对 这些因素的进行调节 通过控光控温等措施 来增加草 莓的可溶性固形物含量 提高其风味 本研究的 4 个四季 品种 可溶性固形物 可溶性糖 可滴定酸 固酸比 阿尔比 7 99 1 78 a 6 84 0 97 a 1 68 0 03 a 4 75 蒙特瑞 6 31 1 58 b 6 80 2 30 a 1 22 0 04 b 5 15 波特拉 7 02 2 52 ab 9 53 2 58 a 1 16 0 05 b 6 05 圣安德瑞斯 6 92 1 60 ab 7 01 1 24 a 1 21 0 03 b 5 73 栽培生理 赵艳侠 等 人工光植物工厂不同草莓品种比较试验 指标 阿尔比 蒙特瑞 波特拉 圣安德瑞斯 株高 0 187 1 0 0 202 5 0 044 8 冠径 0 176 4 0 127 2 0 075 4 0 茎粗 0 0 078 7 0 063 0 0 133 9 叶柄长 0 156 9 0 018 9 0 152 0 0 花枝数 0 188 9 0 305 6 0 0 333 3 花蕾数 0 243 3 0 388 7 0 0 425 5 横径 0 070 7 0 173 6 0 0 012 9 纵径 0 0 089 0 0 026 7 0 003 0 单果质量 0 138 2 0 316 6 0 012 4 0 最大单果质量 0 272 4 0 470 1 0 0 177 8 可溶性固形物 0 0 210 3 0 121 4 0 133 9 可溶性糖 0 282 3 0 286 5 0 0 264 4 可滴定酸 0 0 273 8 0 309 5 0 279 8 71 草 莓在植物工厂中经过一个多月时间就可以结果 环境 温度 25 草莓一直持续结果 可以满足周年化生产的 需求 相同栽培环境下 不同草莓品种在生长特性和果 实品质存在差异 20 21 因此应结合品种的特性 通过调控 环境条件 生产优质的鲜食草莓 目前生产上主要种植 红颜 和 章姬 等一季型草 莓 对温度和光照周期要求比较严格 打破休眠后在植 物工厂种植 大于 12 h 光照时间很容易由生殖生长转为 营养生长 其结果期短 很快就进入休眠状态 四季品种 虽然可以在植物工厂持续结果 但是总得来说 这四个 品种仍然口感偏酸 糖度不够 一方面还需引入较多品 种 筛选可以在植物工厂周年化种植的草莓品种 另一 方面通过杂交育种 一季型草莓与四季型草莓进行杂交 授粉 充分利用一季性草莓果实优良品质 选育风味好 可以在植物工厂的周年化生产的草莓新品种 从灰色关 联度综合评价来看 波特拉 加权关联度高 综合性状 最好 可选为植物工厂种植草莓品种 可用来培育适用 于植物工厂中种植四季草莓新品种的亲本资源 参考文献 1 罗学兵 贺良明 草莓的营养价值与保健功能 J 中国食物 与营养 2011 17 4 74 76 2 宋娇娇 任寅印 李银枝 等 草莓品种果实品质特性比较 J 浙江农业科学 2022 63 5 1053 1056 3 舒锐 焦健 臧传江 等 我国草莓产业现状及发展建议 J 中国果菜 2019 39 1 51 53 4 陈杉艳 李永平 沈雪梅 等 高海拔冷凉地区四季草莓夏 秋生产技术 J 北方园艺 2020 20 172 174 5 万红 阮继伟 曾志伟 等 云南四季草莓产业生产现状及 发展对策 J 中国蔬菜 2020 2 99 102 6 万红 阮继伟 黄文静 等 云南四季草莓栽培管理技术 J 中国南方果树 2021 50 4 170 174 7 陈淑君 赵凤 姚慧敏 等 人工光植物工厂水培生菜高效 生产关键技术 J 中国果菜 2023 43 1 80 84 8 贺冬仙 日本人工光型植物工厂技术进展与典型案例 J 农业工程技术 2016 36 13 21 23 9 CHUN C Propagation and production of strawberry transplants C KOZAI T NIU G H TAKAGAKI M Ed Plant Factory An indoor vertical farming system for efficient quality food production Elsevier Academic Press 2016 260 269 10 KIM S K JEONG M S PARK S W et al Improvement of runner plant production by increasing photosynthetic photon flux during strawberry transplant propagation in a closed transplant production system J Korean Journal Horticutural Science Technology 2010 28 535 539 11 HAMANO M YAMAZAKI H MORISHITA M et al Effect of chilling and day length on runner of ever bearing type strawberry J Acta Horticutural 2009 842 671 674 12 CHOI H G MOONBY KANGNJ Effects ofLEDlight on the production of strawberry during cultivation in a plastic greenhouse and in a growth chamber J Scientia Horticulturae 2015 189 22 31 13 周宇 祝宁 王赫 等 肌醇对草莓生长与品质的影响 J 中 国果菜 2023 43 7 63 66 14 陈胜萍 刘晓光 陈志 草莓鲜果品质的比较 J 安徽农业 科学 2016 44 2 54 78 15 章丹峰 齐鸣 田维娜 等 灰色系统理论应用于 10 个冬茶 梅品种综合评估初探 J 浙江园林 2022 2 86 89 16 李丹 马平 杨芳 等 马铃薯产量与农艺性状的灰色关联 度分析及主成分分析 J 陇东学院学报 2023 34 5 88 92 17 颜旭 文勇 秦燕 等 3 个四季草莓品种在川西高原夏季栽 培比较试验 J 中国南方果树 2020 49 3 81 84 18 SnullNSTEBY A HEIDE O M Flowering performance and yield of established and recent strawberry cultivars Fragaria ananassa as affected byraisingtemperature and photoperiod J Journal of Horticultural Science Biotechnology 2017 92 4 1 9 19 KHALIL S Effects of temperature and photoperiod on the flower potential in everbearing strawberry as evaluated by meristemdissection J Horticulturae 2021 7 11 484 20 王峰 曹辉 张晓申 十五个草莓品种在郑州的引种及产量 性状分析 J 北方园艺 2022 19 15 22 21 胡佳羽 郎宇旋 赵金凤 等 10 个草莓品种在重庆设施栽 培的比较试验 J 安徽农业科学 2023 51 7 46 49 栽培生理中国果菜72