铁皮石斛栽培废料和菇渣配制基质对草莓生长_产量及品质的影响.pdf

浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis， 2018， 30( 7) : 1175 1181 http: / /www zjnyxb cn马义胜 ， 洪春来 ， 王卫平 ， 等 铁皮石斛栽培废料和菇渣配制基质对草莓生长 、产量及品质的影响 J 浙江农业学报 ，2018， 30( 7) : 1175 1181DOI: 10. 3969/j issn1004-1524. 2018. 07. 10收稿日期 : 2017-09-05基金项目 : 浙江省重大科技专项 ( 2014C02009) ; 浙江省 “三农六方 ”科技协作计划 ( 2014-46)作者简介 : 马义胜 ( 1988) ， 男 ， 湖北枣阳人 ， 硕士研究生 ， 研究方向为农业废弃物资源化利用 。E-mail: ma3312163 com* 通信作者 ， 薛智勇 ， E-mail: xzyxxb126 com铁皮石斛栽培废料和菇渣配制基质对草莓生长 、产量及品质的影响马义胜1， 2， 洪春来2， 王卫平2， 姚燕来2， 朱凤香2， 陈晓旸2， 薛智勇2， *( 1 浙江农林大学 环境与资源学院 ， 浙江 临安 311300; 2 浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所 ， 浙江 杭州 310021)摘 要 : 以铁皮石斛栽培废料和菇渣为主要原料 ， 与土壤按不同体积比配制成栽培基质 ， 并以纯菇渣和纯铁皮石斛栽培废料为对照 ， 进行草莓盆栽试验 。结果表明 ， 配制的栽培基质营养元素均衡丰富 ， 容重 、电导率 、孔隙度 、pH 值等理化性质均适合草莓生长 ， 不同配方的基质对草莓植株营养生长无显著影响 ， 但配方 H1( 80%菇渣 +20%土 ) 和 H5( 80%铁皮石斛栽培废料 +20%土 ) 的草莓产量显著 ( P 0. 05) 高于其他配方 ， 草莓可溶性固形物 、维生素 C、可溶性糖含量 ， 以及固酸比均以配方 H5 最高 。配方 H5 的综合栽培效果优于其他配方 ， 适用作草莓栽培基质 。关键词 : 草莓 ; 铁皮石斛 ; 农业废弃物 ; 栽培基质中图分类号 : S604; S668. 4 文献标志码 : A 文章编号 : 1004-1524( 2018) 07-1175-07Effects of substrates prepared from Dendrobium officinale cultivation waste and mushroomresidue on growth， yield and quality of strawberryMA Yisheng1， 2， HONG Chunlai2， WANG Weiping2， YAO Yanlai2， ZHU Fengxiang2， CHEN Xiaoyang2，XUE Zhiyong2， *( 1 School of Environment and esource Sciences， Zhejiang AF University， Hangzhou 311300， China; 2 Institute ofEnvironment esources and Soil Fertilizer， Zhejiang Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou 310021， China)Abstract: Strawberry pot experiments were performed on compound substrates， which contained different ratios ofDendrobium officinale cultivation waste ( DOCW) or mushroom residue ( M) ， and the single component substrates，which contained either DOCW or M， were designed as controls It was shown that the compound substrates con-tained more abundant and balanced nutrient elements， and their physical and chemical properties， such as bulk den-sity， electrical conductivity， porosity and pH value were more suitable for strawberry growth There were no signifi-cant differences in nutritional growth of strawberry among different treatments However， significant differences in re-productive growth such as fruit quality and strawberry yield were found among treatments The yield of strawberry intreatment H5 ( 80% M +20% soil) and H1 ( 80% DOCW +20% soil) were significantly ( P 0. 05) higher thanthe other treatments， and the contents of total soluble solid， vitamin C， soluble sugar， and the ratio of total solublesolid to titratable acidity in H5 were the highest among all the treatments Therefore， the comprehensive cultivationeffects of treatment H5 on strawberry were obviously superior， and it deserved promotion as compound substrate forstrawberry cultivationKey words: strawberry; Dendrobium officinale; agricultural waste; cultivation substrates随着草莓产业的快速发展 ， 国内很多草莓种植区由于多年连续种植而导致连作障碍 1 2， 土传病害 3等问题日益突出 ， 严重阻碍了草莓产业的进一步发展 。开发新型的草莓栽培基质不但可以避免草莓出现连作障碍和土传病害 4， 还可以改善草莓根系的生长环境 ， 提高草莓的品质 。但至今 ， 针对作物栽培基质的研究主要集中在蔬菜 5 6、花卉苗木上 7 9， 对草莓栽培基质的研究相对较少 。随着农产品供应量不断增加 ， 农业废弃物的排放量也日益增长 。我国食用菌产量占世界总产量的 75. 0% 以上 10， 食用菌的大规模种植产生了大量菇渣废料 ， 处理不当会造成严重的环境污染 ; 同时 ， 菇渣中含有有机物 、多种矿物元素 ，以及食用菌菌体蛋白等丰富的营养元素 11， 是一种宝贵的农业资源 。铁皮石斛被誉为中华九大仙草之首 ， 近年来栽培面积快速增加 ， 尤其是最近 5 年在浙江 、云南 、广西等地得到迅猛发展 12 13， 仅浙江省 2015 年的铁皮石斛栽培面积就超过了 1 000 hm2， 产值超 40 亿元 ， 经济效益显著 。目前 ， 铁皮石斛还是以人工基质栽培为主 ，栽培基质主要由树皮等材料组成 。因栽培基质常年保持湿润 ， 树皮容易腐烂 ， 生产上一般 4 a 以后就需要更新铁皮石斛栽培基质 。随着铁皮石斛产业的快速发展 ， 铁皮石斛栽培废料的产生量也越来越多 。因此 ， 探寻铁皮石斛栽培废料的合理利用途径 ， 对于促进铁皮石斛产业的持续健康发展具有积极意义 。本研究以铁皮石斛栽培废料和菇渣为主要原料 ， 研发草莓栽培基质 ， 不仅可以变废为宝 ， 提高农业资源的循环利用率 ， 还可以促进草莓现代化设施栽培 ， 特别是对推动草莓立体栽培 14产业的健康可持续发展 ， 有望发挥明显的经济 、社会和生态效益 。1 材料与方法1. 1 试验时间及地点试验于 2016 年 9 月 2017 年 5 月在浙江省农业科学院杨渡科研创新基地草莓栽培试验大棚中进行 。1. 2 试验材料供试草莓品种为浙江省农业科学院园艺研究所育成的新品种越心 15。供试栽培基质原料 : 菇渣 ( M) ， 来源于丽水市菌菇生产基地 ; 铁皮石斛栽培废料 ( DOCW) ， 来源于杭州市建德铁皮石斛种植基地 。基质中添加的土壤为取自杭州下沙农田 、并晾置 1 a 以上的小粉土 。试验用好氧高温堆肥发酵腐熟的蚕沙 ， 购自湖州宏泉生物科技有限公司 。各原料理化性质详见表 1。1. 3 试验设计所有机基质原材料经高温堆肥无害化处理后 ， 按不同体积比配制 。由于有机组分容重较低 ， 为了提高固持效果 ， 添加部分土壤作为固定组分 。设计 5 种复合栽培基质 : H1， 80% M +20%土 ; H2， 60% M + 20% DOCW + 20% 土 ;H3， 40% M + 40% DOCW + 20% 土 ; H4， 20%M +60% DOCW +20% 土 ; H5， 80% DOCW +表 1 不同原料的理化性状Table 1 Physicochemical properties of raw materials材料MaterialBD/( gcm3)TPor/% pH EC/( mScm1)OC/( gkg1)TN/( gkg1)AN/( mgkg1)AP/( mgkg1)AK/( mgkg1)M 0. 35 58. 05 7. 43 0. 63 279. 54 25. 52 1089. 47 615. 21 512DOCW 0. 22 63. 35 6. 79 0. 80 341. 31 10. 67 498. 49 196. 19 4750土壤 Soil 1. 15 45. 97 7. 29 0. 05 2. 02 72蚕沙 Silkworm manure 0. 46 59. 33 8. 88 4. 33 249. 18 23. 58 1007. 25 805. 76 25350BD， 容重 ; TPor， 总孔隙度 ; EC， 电导率 ; OC， 有机碳 ; TN， 全氮 ; AN， 碱解氮 ; AP， 有效磷 ; AK， 速效钾 。下同 。BD， Bulk density; TPor， Total porosity; EC， Electrical conductivity; OC， organic carbon; TN， Total nitrogen; AN， Available nitrogen; AP， A-vailable phosphorus; AK， Available potassium The same as below6711 浙江农业学报 第 30 卷 第 7 期20% 土 。以 100% M ( CK1) 和 100% DOCW( CK2) 作为对照 。采用规格为 15.5 cm 25.0 cm 18. 8 cm( 底直径 上口直径 高度 ) 的塑料盆种植草莓 ， 挑选长势基本一致的草莓苗 ， 每盆定植 3株 ， 每个配方栽种 8 盆 。在草莓盆栽试验的每个配方基质内均添加 6% 的蚕沙有机肥作为基肥 。在草莓的整个生长期内 ， 每隔 20 d 浇灌一次 500mL 稀释 800 倍的大量元素水溶肥 ( N-P2O5-K2O，12%-2%-14%) ， 以满足草莓生长的营养需求 。草莓开花期通过放养蜜蜂提高草莓授粉率 。1. 4 指标测定植株农艺性状考查 。定植 40 d 后 ， 每个处理随机选取 6 株草莓苗 ， 用直尺测量叶柄基部至最长叶片的自然高度作为株高 ， 用游标卡尺测量根茎部直径作为茎粗 ， 选取心叶外侧第 2 片展开的功能叶 ， 测量其叶柄长度 、叶柄粗和复叶中央小叶的长和宽 ， 以长 宽 0. 73 计算叶面积 。草莓产量及品质测定 。每个处理选取植株18 株 ， 从草莓始果期至次年 3 月底 ， 每隔 5 d 采收成熟的草莓果实 ， 测算单株平均产量 ， 最后累计单株总产量 。参照 NY/T 26372014， 用手持折射仪 ( ATAGO PAL-1) 测定草莓果实可溶性固形物含量 ; 参照 NY/T 27422015， 用 3， 5-二硝基水杨酸比色法测定可溶性糖含量 ; 参照 GB 5509. 862016， 用 2， 6-二氯靛酚滴定法测定维生素 C( VC)含量 ， 酸碱滴定法 16测定可滴定酸含量 。基质 理 化 性 质 测 定 ， 参 照 土 壤 农 化 分析 16中的方法 。用环刀法测定土壤容重和孔隙度 ， 用电导率仪 ( DDB-303A) 测定电导率 ， pH计 ( PHS-25 型 ) 测定土壤 pH， 重铬酸钾外加热法测定土壤有机碳含量 ， 浓 H2SO4-H2O2消煮后测定土壤全氮 ， 碱解扩散法测定土壤碱解氮含量 ，NaHCO3浸提 紫外分光光度法测定土壤有效磷含量 ， 乙酸铵浸提 火焰光度法测定土壤速效钾含量 。1. 5 数据分析采用 Excel 2010 软件进行数据整理 、图表绘制 ， 用 SPSS 18 进行方差分析 。2 结果与分析2. 1 不同基质的理化性质比较基质的固 、液 、气三相比例间接地影响植物根系的生长发育和对营养物质的吸收 ， 可通过基质的容重 、孔隙度 、通气孔隙 、持水孔隙来衡量 。从表 2 可以看出 ， CK1 和 CK2 的容重较小 ， 其中 ，CK2 的容重最小 ， 仅为 0. 26 gcm3。在 H1 H5中 ， 因为添加了 20%的土 ， 容重有所提高 ， 且随着DOCW 比例的增加 ， 容重有减小的趋势 。基质总孔隙度 、通气孔隙都以 CK2 最大 ， CK1 的总孔隙度与 CK2 无显著差异 ， H1 H5 的总孔隙度随着铁皮石斛栽培废料的比例增加呈增大趋势 ， 但差异并不显著 ， 这可能是由于选配的两种原料本身的总孔隙度差异不显著所致 。由表 3 可知 ， 供试的配方基质均呈弱碱性 ，其中 ， H5 的 pH 值最小 ， 为 7. 31。电导率以 CK2、CK1 最高 ， 分别为 1. 11、1. 09 mScm1， H1 H5的电导率均显著 ( P 0. 05) 降低 。CK1 中全氮 、碱解氮 、有效磷含量等养分指标均显著 ( P 0. 05) 高于其他配方基质 ， 而 CK2 中有机碳和速效钾的含量均显著 ( P 0. 05) 高于其他配方基质 ， 这与两种废料本身的理化特性有关 。与一般表 2 不同基质的物理性质Table 2 Physical properties of different cultivation substrates处理TreatmentBD/( gcm3) TPor/% 通气孔隙Aeration porosity/%持水孔隙Water retaining porosity/%CK1 0. 41 0. 01 c 53. 25 2. 76 ab 3. 31 0. 73 c 49. 94 3. 49 aH1 0. 71 0. 03 a 51. 35 2. 09 b 3. 18 0. 74 c 48. 17 1. 35 aH2 0. 68 0. 02 a 51. 70 0. 71 b 3. 89 0. 47 c 47. 81 2. 29 aH3 0. 55 0. 07 b 52. 81 1. 17 ab 5. 83 0. 72 b 46. 98 1. 05 aH4 0. 49 0. 01 bc 53. 04 2. 31 ab 6. 30 0. 14 b 46. 74 2. 17 aH5 0. 44 0. 08 c 54. 27 3. 61 ab 7. 08 0. 86 b 47. 18 1. 52 aCK2 0. 26 0. 01 d 58. 05 3. 71 a 11. 83 0. 97 a 46. 22 2. 73 a同列数据后无相同小字母的表示差异显著 ( P 0. 05) 。下同 。Values within a column followed without the same letters indicated significant difference at P 0. 05 The same as below7711马义胜 ， 等 铁皮石斛栽培废料和菇渣配制基质对草莓生长 、产量及品质的影响表 3 不同基质的化学性质Table 3 Chemical properties of different cultivation substrates处理TreatmentpH EC/( mScm1) OC/( gkg1) TN/( gkg1) AN/( mgkg1) AP/( mgkg1) AK/( mgkg1)CK1 7. 83 0. 21 b 1. 09 0. 03 a 292. 3 5. 6 b 24. 1 2. 3 a 1120 23. 5 a 751 28. 8 a 3725 35. 3 bH1 7. 82 0. 19 b 0. 61 0. 01 bc 164. 4 2. 8 e 13. 9 1. 2 b 733 11. 6 b 680 10. 6 b 2712. 5 17. 6 cH2 8. 03 0. 15 a 0. 65 0. 02 b 181. 2 4. 3 de 10. 8 1. 1 c 637 9. 3 c 618 28. 9 c 2825 42. 4 cH3 7. 44 0. 14 d 0. 58 0. 01 c 142. 8 3. 9 f 8. 7 1. 6 d 582 12. 5 d 489 12. 2 d 2975 35. 3 cH4 7. 60 0. 20 c 0. 56 0. 02 c 187. 5 5. 2 d 6. 9 1. 5 e 485 3. 2 e 382 12. 7 e 3062. 5 62. 5 cH5 7. 31 0. 16 d 0. 57 0. 01 c 252. 7 17. 6 c 6. 5 1. 6 e 455 7. 6 e 187 2. 8 f 3825 75. 6 bCK2 7. 98 0. 17 ab 1. 11 0. 07 a 358. 5 3. 1 a 10. 6 2. 1 dc 652 8. 9 c 219 3. 5 f 5950 70. 7 a的草莓土壤栽培相比 ， H1 H5 中各营养元素含量均衡适宜 ， 可为移栽后草莓的生长发育提供适宜的根系生长环境和良好的营养基础 。22 不同基质对草莓植株生长的影响由表 4 可以看出 ， 草莓苗定植 40 d 后 ， H1 处理的草莓苗株高比 CK2 高 29%， 差异显著 ( P 0. 05) ， 但与 CK1、H2、H5 无显著差异 。H1 H5处理的草莓植株的叶柄长无显著差异 ， 但均显著( P 0. 05) 长于 CK1、CK2。CK1、H1、H2、H3、H4处理的叶面积无显著差异 ， 均显著 ( P 0. 05) 高于 H5。H1、CK1 处理的茎粗显著 ( P 0. 05) 大于 H5、CK2， 但与 H2、H3、H4 之间的差异不显著 。H1 处理的叶柄粗最大 ， 而 CK2 最小 ， 两者差异显著 ( P 0. 05) ， 但二者分别与其他处理相比差异均不显著 。综合来看 ， H1 的各项指标最高 ， 这可能和菇渣中氮元素含量较高有关 。23 不同基质对草莓产量的影响从图 1 可以看出 ， H1 H5 处理的单株总产量表 4 不同基质对草莓植株生长的影响Table 4 Effect of different cultivation substrates on growth of strawberry plants处理 株高 叶柄长 叶面积 茎粗 叶柄粗Treatment Plant height/cm Petiole length/cm Leaf area/cm2Stem size/mm Petiole thick/mmCK1 8. 03 0. 38 ab 7. 20 0. 91 b 33. 35 2. 94 ab 13. 75 1. 32 a 3. 63 0. 59 abH1 9. 03 0. 72 a 8. 93 0. 35 a 36. 43 3. 21 a 13. 77 0. 23 a 4. 02 0. 15 aH2 8. 03 0. 46 ab 8. 53 0. 41 a 35. 77 2. 21 a 12. 69 0. 54 ab 3. 96 0. 19 abH3 7. 57 0. 78 bc 8. 40 0. 26 a 35. 26 2. 79 a 12. 56 1. 14 ab 3. 62 0. 35 abH4 6. 73 1. 16 c 8. 30 0. 96 a 35. 29 3. 05 a 12. 47 0. 83 ab 3. 60 0. 49 abH5 8. 23 0. 72 ab 8. 50 0. 31 a 27. 67 3. 28 c 11. 84 0. 43 b 3. 50 0. 86 abCK2 7. 00 0. 56 bc 7. 13 0. 25 b 28. 61 3. 26 bc 11. 72 0. 12 b 3. 35 0. 57 b不同处理间没有相同小写字母的表示差异显著 ( P 0. 05) 。Bars marked without the same letters indicated significant differenceat P 0. 05图 1 不同基质处理的草莓单株总产量Fig1 Total yield per plant of strawberry under differentcultivation substrates显著 ( P 0. 05) 高于 CK1、CK2， 且以 H5 的单株总产量最高 。用纯菇渣或纯铁皮石斛栽培废料作为草莓栽培基质时 ， 草莓产量并不理想 ， 但复配后的基质可以提高草莓单株总产量 。这可能是因为复配后的基质理化性状更均衡 ， 营养更丰富 ， 更加适宜草莓生长及开花结果 。24 不同基质对草莓果实品质的影响如表 5 所示 ， 可溶性固形物含量以 H5 最高 ，显著 ( P 0. 05) 高于除 CK2 外的其他处理 。维生素 C 的含量同样以 H5 最高 ， 且显著 ( P 0. 05) 高于其他所有配方 。可溶性糖含量同样以H5 最高 ， 且显著 ( P 0. 05) 高于其他所有配方 。H1、H3、H4 的可溶性糖含量显著 ( P 0. 05) 低于CK1、CK2。可滴定酸含量以 H2 最高 ， 且显著 ( P 8711 浙江农业学报 第 30 卷 第 7 期表 5 不同基质对草莓果实品质的影响Table 5 Effect of different cultivation substrates on quality of strawberry fruit处理Treatment可溶性固形物Soluble solids/%VC/( mgkg1) 可溶性糖Soluble sugar/%可滴定酸Titratable acid/%固酸比Sugar-acid ratioCK1 12. 35 0. 57 b 579. 4 3. 9 c 10. 51 0. 42 bc 0. 87 0. 11 c 14. 15 0. 59 abH1 12. 35 0. 75 b 781. 7 3. 8 b 9. 11 0. 62 d 0. 91 0. 13 b 13. 65 0. 72 bcH2 11. 17 0. 34 c 676. 8 15. 5 b 9. 75 0. 26 cd 1. 11 0. 02 a 10. 16 0. 39 dH3 10. 22 0. 69 c 604. 2 1. 9 c 7. 28 0. 19 e 0. 81 0. 03 d 12. 59 0. 87 cH4 11. 17 0. 74 c 639. 6 7. 7 c 9. 37 0. 28 d 0. 74 0. 02 e 15. 05 0. 26 aH5 13. 71 0. 88 a 866. 4 15. 5 a 12. 15 0. 21 a 0. 89 0. 05 bc 15. 42 0. 85 aCK2 12. 76 0. 69 ab 574. 0 33. 5 c 10. 88 0. 23 b 0. 87 0. 02 c 14. 63 0. 71 ab0. 05) 高于其他所有配方 ， H4 最低 ， 仅为 0. 74%，显著 ( P 0. 05) 低于其他处理 ， H5 的可滴定酸含量适中 。固酸比以 H5 最高 ， 且显著 ( P 0. 05)高于 H1、H2、H3。综上 ， H5 处理的草莓果实综合品质相对较好 。3 讨论与结论栽培基质的主要功能是固定植物 ， 调节供氧 、供水 ， 以及养分供应 ， 栽培基质的理化性质将直接影响植物根系的生长环境和养分的转运 17 18。不同来源的基质原料理化性质差异很大 ， 只有根据草莓生长需求进行合理配比才能发挥栽培基质的良好作用 。本试验选用的基质原料中 ， 菇渣颗粒较小 ， 而铁皮石斛栽培废料颗粒较大 ， 将其按不同比例配制成草莓栽培基质 ， 可以很好地协调基质的透气性和保水性 ， 更有利于草莓植株的生长 。但菇渣和铁皮石斛栽培废料的容重太小 ， 不利于基质对草莓的固持 ， 添加20% 的土可以有效地改善复配基质容重小的问题 ， 但会整体降低基质的总孔隙度 ， 因此 ， 栽培基质容重的调节应与原料理化性质及草莓生长条件综合考虑 ， 以确定土壤的最适宜添加量 。本研究结果表明 ， 菇渣比例高的配方草莓植株生长相对较好 ， 这是因为试验用菇渣的含氮量较高 。这与李飘飘等 19研究菇渣和水苔复合基质对草莓植株生长的影响结果基本一致 ， 但与赵荷娟等 20利用双孢蘑菇菌渣和泥炭为主要原料 、研究复配基质对草莓植株生长的影响结果不一致 ， 这可能与菇渣的种类及特性不同有关 。从草莓果实品质来看 ， 配方 H5、CK2 在可溶性固形物 、可溶性糖 、固酸比方面均优于其他配方 ， 这两者中铁皮石斛栽培废料的比例分别是 80% 和100%， 这可能与铁皮石斛栽培废料中钾含量较高有关 。李姣清等 21的研究结果表明 ， 钾素营养可以增加草莓果实中可溶性糖含量并提高草莓的综合品质 。另外 ， 铁皮石斛栽培废料经过多年的矿化降解 ， 其腐殖酸含量较高 ， 可能对此也有一定作用 。已有研究证明 ， 腐殖酸对于提高作物及农产品品质具有明显的促进作用 22。综上所述 ， 本试验以菇渣和铁皮石斛栽培废料为主要原料 ， 研制不同配比的草莓栽培基质配方 ， 其中 ， 配方 H5 栽培的草莓产量及果实品质等综合表现最佳 ， 适宜作为优选栽培基质在草莓生产上推广应用 。参考文献 ( eferences) : 1 李贺勤 ， 刘奇志 ， 张林林 ， 等 草莓连作土壤酚酸类物质积累对土壤线虫的影响 J 生态学杂志 ， 2014， 33( 1) :169 175LI H Q， LIU Q Z， ZHANG L L， et al Accumulation of phe-nolic acids in the monocultured strawberry soils and their effecton soil nematodes J Chinese Journal of Ecology， 2014， 33( 1) : 169 175 ( in Chinese with English abstract) 2 甄文超 ， 曹克强 ， 代丽 ， 等 连作草莓根系分泌物自毒作用的模拟研究 J 植物生态学报 ， 2004， 28( 6) : 828 832ZHEN W C， CAO K Q， DAI L， et al Simulation of autotoxic-ity of strawberry root exudates under continuous cropping J Acta Phytoecologica Sinica， 2004， 28 ( 6) 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