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，洪春来，王卫平，姚燕来，朱凤香，陈晓旸，薛智勇，*

(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)

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(MR)，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% MR+20%土；H2，60% MR+20% DOCW +20%土；H3，40% MR+40% DOCW +20%土；H4，20% MR+60% DOCW +20%土；H5，80% DOCW+BD， Bulk density; TPor， Total porosity; EC， Electrical conductivity; OC， organic carbon; TN， Total nitrogen; AN， Available nitrogen; AP， Available phosphorus; AK， Available potassium. The same as below.

表1 不同原料的理化性状

BD，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。

20%土。以100% MR(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500 mL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 2637—2014，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 2742—2015，用3，5-二硝基水杨酸比色法测定可溶性糖含量；参照GB 5509.86—2016，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 g·cm-3。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 mS·cm-1，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。

表2 不同基质的物理性质

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 atP<0.05. The same as below.

表3 不同基质的化学性质

2.2 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。

2.3 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。

表4 不同基质对草莓植株生长的影响

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 difference at P<0.05.图1 不同基质处理的草莓单株总产量Fig.1 Total yield per plant of strawberry under different cultivation substrates

2.4 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<0.05)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。

表5 不同基质对草莓果实品质的影响

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。