灌溉量对草莓生长及果实品质与生理生化的影响

朱润华， 阳圣莹， 白 胜， 蒋浩宏， 周 霓， 李曦怡

(四川省农业科学院 服务中心/农业工程研究中心， 四川 成都 610066)

草莓为多年生常绿草本植物，属蔷薇科(Rosaceae)草莓属(Fragaria)，是世界上分布广泛的重要浆果之一[1]。中国是全球最大的草莓生产国，草莓栽培面积和常年产量均居世界首位。近几年正逐步推广草莓日光温室立体栽培模式[2-3]。草莓属浅根性植物，在大田条件下通常是多种逆境胁迫同时发生[4]，其中，对土壤水分亏缺极为敏感[5-7]。在花期和果实成熟期，干旱胁迫可显著地降低产量和单果重[8-9]。草莓生产要达到优质高产目的，灌溉是关键技术措施之一。面对世界范围水资源日益短缺问题，研发节水灌溉技术势在必行。多年研究发现，100%的灌溉上限并不是草莓种植最理想的灌溉指标。对于设施栽培草莓的土壤水分研究和灌溉指标均较少。分根灌溉法(PRD)是指一次只灌溉根际的一部分，而另一部分保持干旱[10-12]。目前，该技术在草莓生产上的应用尚未普及且鲜有报道。因此，采用分根灌溉法研究不同灌溉量对设施栽培草莓生长及生理指标的影响，旨在为设施草莓生产节水灌溉方案的制定提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试材料

1.1.1草莓红颜草莓，成都地区生产上广泛栽培的草莓品种。

1.1.2设备可控分根灌溉设备(专利号：ZL201620430781.2)，自行设计(图1)。栽培槽为长方形槽(长35 m，宽1.2 m)，其上间隔种植草莓植株，灌溉管口的间隔距离与相邻2株草莓间的距离(20 cm)相对应。在靠近输水装置的2根灌溉主管和调控装置上均设有输水开关；2根灌溉主管上的输水开关均设置在靠近输水装置的一侧，可控制出水的方向和时间长短，并有电磁阀与远程系统同步操作及反馈。由无纸记录仪MIK-R4000D随时记录监控数据。

注：1，输水装置；2，水回收和调控装置；3，输水开关；4，灌溉主管；5，灌溉管口；6，栽培槽；7，植株。

Note: 1. Water deliver device; 2.Water recovery and regulating device; 3. Water deliver switch; 4. Irrigation pipe; 5.Irrigation pipe orifice; 6. Cultivation bed; 7. Plant.

图1俯面和侧面结构示意图

Fig.1 The overlooking and profile structure diagram

1.2试验方法

1.2.1试验设计经预试验发现，每次浇水量为土壤田间最大持水量的62.5%时草莓植株生长势最旺盛。因此，试验设5个处理：G1(CK)，每次浇水量为土壤田间最大持水量的62.5%，常规埋管双侧滴灌；G2～G5采用分根灌溉技术，其浇水量分别为土壤田间最大持水量的70%、80%、90%和100%。每个处理小区面积为42 m2(长35 m×宽1.2 m)，试验于2016年9月至2017年5月在成都市兴隆镇莓园新村成正草莓合作基地进行。从始花期开始，每隔7 d进行1次灌溉。不同处理灌溉8次后的用水总量依次为18.58 m3/667m2、20.65 m3/667m2、23.03 m3/667m2、33.67 m3/667m2和43.67 m3/667m2。每个处理采用相同的施肥及农药管理，并在同一大棚内进行。

1.2.2指标测定灌溉8次后采样测定。叶绿素含量采用分光光度法测定[13]，根系活力采用TTC法测定[14]，游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法测定[15]，超氧物歧化酶(SOD)活力采用氮蓝四唑(NBT)法测定[16]，过氧化物酶(POD)活力采用愈伤木酚法测定[17]，VC含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定[18]，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250法测定[19]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[20]，总酸含量采用NaOH滴定法测定[21]。

1.3数据统计与分析

采用Excel 2010和DPS对数据进行统计与分析。

2结果与分析

2.1不同灌溉量对草莓生长的影响

由表1可知，不同处理草莓的生长存在差异。1) 株高。各处理的平均株高依次为G3>G2>G4>G5>G1，其中，G3的株高最高，为18.38 cm，与G5、G1差异显著；G1最低，仅14.34 cm。2) 冠幅。各处理草莓植株的平均冠幅差异不显著，G3的冠幅最大，为24.08 cm。3) 叶绿素含量。各处理草莓植株的叶绿素含量依次为G1>G4>G2>G3>G5，植株叶绿素含量并不随灌溉量的提升而成线性变化；其中，G1最高，为1.605 mg/g，其次是G4，为1.601 mg/g，二者均与G3和G5差异显著。4) 根系活力。采用分根灌溉技术对草莓植株根系活力影响较明显，随灌溉量增加根系活力呈下降趋势。其中，G1根系活力最高，为2.760 μg TPF/(g FW·h)，与其他处理差异显著。表明，即使采用单侧交替浇水，水分过多则抑制植株根系活力。

表1 不同处理草莓的植株形态及叶绿素含量与根系活力

注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level. The same below.

2.2不同灌溉量对草莓的果实形态及品质的影响

2.2.1形态指标由表2可知，分根灌溉不同灌溉量对草莓果实形态指标(平均单果重、平均单果横径和平均单果纵径)的影响并不显著，但对果实生理品质的影响存在差异。各处理平均单果重依次为G3>G4>G1>G5>G2，其中，G3最大，为48.49 g，但各处理间差异不显著；此外，采用分根灌溉技术灌溉量较低时，平均单果重低于常规埋管滴管处理。同时，G3的平均单果横径和纵径也最大，说明，G3对草莓果实形态指标的影响均表现为促进作用。

2.2.2生理品质由表2还可知，分根灌溉不同灌溉量对草莓果实生理品质的影响各不相同。1) VC含量。G1最高，为71.50 g/kg，与其他处理差异显著；其次是G3和G5，分别为66.06 g/kg和64.77 g/kg，二者差异不显著，但与G4和G2差异显著；G2的VC含量最低，为57.87 g/kg。2) 总酸含量。G1最高，为2.879%，其次是G5和G4，分别为2.822%和2.807%，三者差异不显著，但均显著高于G2和G3；G3总酸含量最低，为2.635%。3) 可溶性糖含量。G5最高，为34.50%，显著高于其他处理；其次是G3，为31.28%，与G1和G2差异不显著，但显著高于G4(27.93%)。表明，可溶性糖含量与分根灌溉不同灌溉量关系不明显；但灌水量对果实风味的影响主要取决于对总酸含量的影响。4) 蛋白质含量。G3最高，为1.609 g/100g， G5最低，为1.326 g/100g，二者差异显著。

表2不同处理草莓的果实形态及品质

2.3不同灌溉量对草莓光合速率的影响

从表3看出，1) 净光合速率。各处理净光合速率存在明显差异。其中，G3净光合速率最高，为9.030 μmol/(m2·s)，其次是G2，为8.027 μmol/(m2·s)，二者差异显著，且均显著高于G1、G4和G5； G5最低，为6.788 μmol/(m2·s)，G1、G4和G5三者间差异不显著。经回归分析，分根灌溉灌溉量与净光合速率呈三次曲线关系，其回归方程为y=7.460 8x3-45.355x2+86.925x-44.521，R2=0.983 4。2) 气孔导度。随灌溉量增加各处理气孔导度呈递减趋势。G1最高，为1.723 mmol/(m2·s)，与其他处理差异明显；分根灌溉条件下各处理间差异不明显，经回归分析其回归方程为y=-2.847 8x3+17.982x2-36.661x+24.496，R2=0.967。3) 胞间CO2浓度。分根灌溉条件下随灌溉量增加胞间CO2浓度呈递减趋势，G5略有回升；其中，G1最高，为490.4 μmol/mol，与其他处理差异显著；分根灌溉条件下各处理差异不明显，灌溉量与胞间CO2浓度呈三次曲线关系，其回归方程为y=-33.063x3+213.93x2-454.18x+779.87，R2=0.932。4) 蒸腾速率。各处理差异明显，G1最大，为2.081 mmol/(m2·s)，G4最小，为0.998 mmol/(m2·s)；经回归分析其回归方程为y=-1.440 7x3+9.284 9x2-19.57x+14.56，R2=0.997 4。说明，分根灌溉条件下不同灌溉量对草莓植株光合速率各指标影响并不一致，对有机物积累起最大作用的是净光合速率，其中最优表现的是G3处理，试验效果明显，对草莓果实有机物积累起到促进作用。

表3不同处理草莓植株的光合速率

2.4不同灌溉量对草莓生理生化的影响

从表4看出，在分根灌溉条件下不同处理游离脯氨酸、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)含量存在差异。1)游离脯氨酸。G2～G5游离脯氨酸含量较G1下降，随着灌水量的增加呈逐渐下降趋势，G1与G2、G5差异不明显，但与G4、G5差异显著。其拟合回归方程为y=11.837x2-55.874x+92.852，R2=0.919 7。2) POD。G2～G5的POD酶活力较G1高，随着灌水量的增加呈逐渐上升趋势，G5与G1、G2差异显著，G2～G4与G1差异不明显。其拟合回归方程为y=2.217 2x3-13.825x2+28.269x-13.744，R2=0.968 5。3)SOD。与POD酶活力变化趋势相同，G2～G5的 SOD活性较G1强，随着灌水量的增加呈逐渐增强趋势，G3～G5与G1、G2差异显著，G3、G4与G5差异不明显，G1与G2差异不明显。其拟合回归方程为y=93.69x3-615.86x2+1 323.8x-761.34，R2=0.903 3。整体看，从常规滴灌到土壤田间最大持水量范围内并未出现水分胁迫现象；采用分根灌溉技术，随着灌水量的增加呈现有利于植株生长的趋势。

表4不同处理草莓的生理生化指标

Table 4 Physiological index of strawberry under different treatment

处理Treatment游离脯氨酸/(μg/mL)Free proline过氧化物酶/(U/g)POD超氧化物歧化酶/(U/g)SODG1(CK)44.11 a4.033 b101.7 bG242.14 a4.337 b107.9 bG333.37 ab5.052 ab159.6 aG429.04 b5.167 ab168.7 aG528.29 b5.561 a170.4 a

3小结

研究结果表明，分根灌溉条件下灌溉量为土壤田间最大持水量的80%时，草莓植株生长最旺盛；果实大小与重量都有明显增加，蛋白质含量最高，VC与可溶性糖含量较高，总酸含量最低，具有较好的营养优势与风味优势；净光合速率最高，最有利于有机物的积累；在该条件下并未表现出干旱或水分胁迫现象。因此，土壤田间最大持水量的80%为分根灌溉条件下推荐的灌溉上限指标。