鐵皮石斛栽培廢料和菇渣配制基質對草莓生長、產量及品質的影響

馬義勝，洪春來，王衛平，姚燕來，朱鳳香，陳曉旸，薛智勇，*

(1.浙江農林大學 環境與資源學院，浙江 臨安 311300；2.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

隨著草莓產業的快速發展，國內很多草莓種植區由于多年連續種植而導致連作障礙[1-2]，土傳病害[3]等問題日益突出，嚴重阻礙了草莓產業的進一步發展。開發新型的草莓栽培基質不但可以避免草莓出現連作障礙和土傳病害[4]，還可以改善草莓根系的生長環境，提高草莓的品質。但至今，針對作物栽培基質的研究主要集中在蔬菜[5-6]、花卉苗木上[7-9]，對草莓栽培基質的研究相對較少。

隨著農產品供應量不斷增加，農業廢棄物的排放量也日益增長。我國食用菌產量占世界總產量的75.0%以上[10]，食用菌的大規模種植產生了大量菇渣廢料，處理不當會造成嚴重的環境污染；同時，菇渣中含有有機物、多種礦物元素，以及食用菌菌體蛋白等豐富的營養元素[11]，是一種寶貴的農業資源。鐵皮石斛被譽為中華九大仙草之首，近年來栽培面積快速增加，尤其是最近5年在浙江、云南、廣西等地得到迅猛發展[12-13]，僅浙江省2015年的鐵皮石斛栽培面積就超過了1 000 hm2，產值超40億元，經濟效益顯著。目前，鐵皮石斛還是以人工基質栽培為主，栽培基質主要由樹皮等材料組成。因栽培基質常年保持濕潤，樹皮容易腐爛，生產上一般4 a以后就需要更新鐵皮石斛栽培基質。隨著鐵皮石斛產業的快速發展，鐵皮石斛栽培廢料的產生量也越來越多。因此，探尋鐵皮石斛栽培廢料的合理利用途徑，對于促進鐵皮石斛產業的持續健康發展具有積極意義。

本研究以鐵皮石斛栽培廢料和菇渣為主要原料，研發草莓栽培基質，不僅可以變廢為寶，提高農業資源的循環利用率，還可以促進草莓現代化設施栽培，特別是對推動草莓立體栽培[14]產業的健康可持續發展，有望發揮明顯的經濟、社會和生態效益。

1 材料與方法

1.1 試驗時間及地點

試驗于2016年9月—2017年5月在浙江省農業科學院楊渡科研創新基地草莓栽培試驗大棚中進行。

1.2 試驗材料

供試草莓品種為浙江省農業科學院園藝研究所育成的新品種越心[15]。供試栽培基質原料：菇渣(MR)，來源于麗水市菌菇生產基地；鐵皮石斛栽培廢料(DOCW)，來源于杭州市建德鐵皮石斛種植基地。基質中添加的土壤為取自杭州下沙農田、并晾置1 a以上的小粉土。試驗用好氧高溫堆肥發酵腐熟的蠶沙，購自湖州宏泉生物科技有限公司。各原料理化性質詳見表1。

1.3 試驗設計

所有有機基質原材料經高溫堆肥無害化處理后，按不同體積比配制。由于有機組分容重較低，為了提高固持效果，添加部分土壤作為固定組分。設計5種復合栽培基質： 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 不同原料的理化性狀

BD，容重；TPor，總孔隙度；EC，電導率；OC，有機碳；TN，全氮；AN，堿解氮；AP，有效磷；AK，速效鉀。下同。

20%土。以100% MR(CK1)和100% DOCW(CK2)作為對照。采用規格為15.5 cm×25.0 cm×18.8 cm(底直徑×上口直徑×高度)的塑料盆種植草莓，挑選長勢基本一致的草莓苗，每盆定植3株，每個配方栽種8盆。在草莓盆栽試驗的每個配方基質內均添加6%的蠶沙有機肥作為基肥。在草莓的整個生長期內，每隔20 d澆灌一次500 mL稀釋800倍的大量元素水溶肥(N-P2O5-K2O，12%-2%-14%)，以滿足草莓生長的營養需求。草莓開花期通過放養蜜蜂提高草莓授粉率。

1.4 指標測定

植株農藝性狀考查。定植40 d后，每個處理隨機選取6株草莓苗，用直尺測量葉柄基部至最長葉片的自然高度作為株高，用游標卡尺測量根莖部直徑作為莖粗，選取心葉外側第2片展開的功能葉，測量其葉柄長度、葉柄粗和復葉中央小葉的長和寬，以長×寬×0.73計算葉面積。

草莓產量及品質測定。每個處理選取植株18株，從草莓始果期至次年3月底，每隔5 d采收成熟的草莓果實，測算單株平均產量，最后累計單株總產量。參照NY/T 2637—2014，用手持折射儀(ATAGO PAL-1)測定草莓果實可溶性固形物含量；參照NY/T 2742—2015，用3，5-二硝基水楊酸比色法測定可溶性糖含量；參照GB 5509.86—2016，用2，6-二氯靛酚滴定法測定維生素C(VC)含量，酸堿滴定法[16]測定可滴定酸含量。

基質理化性質測定，參照《土壤農化分析》[16]中的方法。用環刀法測定土壤容重和孔隙度，用電導率儀(DDB-303A)測定電導率，pH計(PHS-25型)測定土壤pH，重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機碳含量，濃H2SO4-H2O2消煮后測定土壤全氮，堿解擴散法測定土壤堿解氮含量，NaHCO3浸提—紫外分光光度法測定土壤有效磷含量，乙酸銨浸提—火焰光度法測定土壤速效鉀含量。

1.5 數據分析

采用Excel 2010軟件進行數據整理、圖表繪制，用SPSS 18進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質的理化性質比較

基質的固、液、氣三相比例間接地影響植物根系的生長發育和對營養物質的吸收，可通過基質的容重、孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙來衡量。從表2可以看出，CK1和CK2的容重較小，其中，CK2的容重最小，僅為0.26 g·cm-3。在H1～H5中，因為添加了20%的土，容重有所提高，且隨著DOCW比例的增加，容重有減小的趨勢。基質總孔隙度、通氣孔隙都以CK2最大，CK1的總孔隙度與CK2無顯著差異，H1～H5的總孔隙度隨著鐵皮石斛栽培廢料的比例增加呈增大趨勢，但差異并不顯著，這可能是由于選配的兩種原料本身的總孔隙度差異不顯著所致。

由表3可知，供試的配方基質均呈弱堿性，其中，H5的pH值最小，為7.31。電導率以CK2、CK1最高，分別為1.11、1.09 mS·cm-1，H1～H5的電導率均顯著(P<0.05)降低。CK1中全氮、堿解氮、有效磷含量等養分指標均顯著(P<0.05)高于其他配方基質，而CK2中有機碳和速效鉀的含量均顯著(P<0.05)高于其他配方基質，這與兩種廢料本身的理化特性有關。與一般的草莓土壤栽培相比，H1～H5中各營養元素含量均衡適宜，可為移栽后草莓的生長發育提供適宜的根系生長環境和良好的營養基礎。

表2 不同基質的物理性質

同列數據后無相同小字母的表示差異顯著(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 不同基質的化學性質

2.2 不同基質對草莓植株生長的影響

由表4可以看出，草莓苗定植40 d后，H1處理的草莓苗株高比CK2高29%，差異顯著(P<0.05)，但與CK1、H2、H5無顯著差異。H1～H5處理的草莓植株的葉柄長無顯著差異，但均顯著(P<0.05)長于CK1、CK2。CK1、H1、H2、H3、H4處理的葉面積無顯著差異，均顯著(P<0.05)高于H5。H1、CK1處理的莖粗顯著(P<0.05)大于H5、CK2，但與H2、H3、H4之間的差異不顯著。H1處理的葉柄粗最大，而CK2最小，兩者差異顯著(P<0.05)，但二者分別與其他處理相比差異均不顯著。綜合來看，H1的各項指標最高，這可能和菇渣中氮元素含量較高有關。

2.3 不同基質對草莓產量的影響

從圖1可以看出，H1～H5處理的單株總產量顯著(P<0.05)高于CK1、CK2，且以H5的單株總產量最高。用純菇渣或純鐵皮石斛栽培廢料作為草莓栽培基質時，草莓產量并不理想，但復配后的基質可以提高草莓單株總產量。這可能是因為復配后的基質理化性狀更均衡，營養更豐富，更加適宜草莓生長及開花結果。

表4 不同基質對草莓植株生長的影響

不同處理間沒有相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。Bars marked without the same letters indicated significant difference at P<0.05.圖1 不同基質處理的草莓單株總產量Fig.1 Total yield per plant of strawberry under different cultivation substrates

2.4 不同基質對草莓果實品質的影響

如表5所示，可溶性固形物含量以H5最高，顯著(P<0.05)高于除CK2外的其他處理。維生素C的含量同樣以H5最高，且顯著(P<0.05)高于其他所有配方。可溶性糖含量同樣以H5最高，且顯著(P<0.05)高于其他所有配方。H1、H3、H4的可溶性糖含量顯著(P<0.05)低于CK1、CK2。可滴定酸含量以H2最高，且顯著(P<0.05)高于其他所有配方，H4最低，僅為0.74%，顯著(P<0.05)低于其他處理，H5的可滴定酸含量適中。固酸比以H5最高，且顯著(P<0.05)高于H1、H2、H3。綜上，H5處理的草莓果實綜合品質相對較好。

表5 不同基質對草莓果實品質的影響

3 討論與結論

栽培基質的主要功能是固定植物，調節供氧、供水，以及養分供應，栽培基質的理化性質將直接影響植物根系的生長環境和養分的轉運[17-18]。不同來源的基質原料理化性質差異很大，只有根據草莓生長需求進行合理配比才能發揮栽培基質的良好作用。本試驗選用的基質原料中，菇渣顆粒較小，而鐵皮石斛栽培廢料顆粒較大，將其按不同比例配制成草莓栽培基質，可以很好地協調基質的透氣性和保水性，更有利于草莓植株的生長。但菇渣和鐵皮石斛栽培廢料的容重太小，不利于基質對草莓的固持，添加20%的土可以有效地改善復配基質容重小的問題，但會整體降低基質的總孔隙度，因此，栽培基質容重的調節應與原料理化性質及草莓生長條件綜合考慮，以確定土壤的最適宜添加量。

本研究結果表明，菇渣比例高的配方草莓植株生長相對較好，這是因為試驗用菇渣的含氮量較高。這與李飄飄等[19]研究菇渣和水苔復合基質對草莓植株生長的影響結果基本一致，但與趙荷娟等[20]利用雙孢蘑菇菌渣和泥炭為主要原料、研究復配基質對草莓植株生長的影響結果不一致，這可能與菇渣的種類及特性不同有關。從草莓果實品質來看，配方H5、CK2在可溶性固形物、可溶性糖、固酸比方面均優于其他配方，這兩者中鐵皮石斛栽培廢料的比例分別是80%和100%，這可能與鐵皮石斛栽培廢料中鉀含量較高有關。李姣清等[21]的研究結果表明，鉀素營養可以增加草莓果實中可溶性糖含量并提高草莓的綜合品質。另外，鐵皮石斛栽培廢料經過多年的礦化降解，其腐殖酸含量較高，可能對此也有一定作用。已有研究證明，腐殖酸對于提高作物及農產品品質具有明顯的促進作用[22]。

綜上所述，本試驗以菇渣和鐵皮石斛栽培廢料為主要原料，研制不同配比的草莓栽培基質配方，其中，配方H5栽培的草莓產量及果實品質等綜合表現最佳，適宜作為優選栽培基質在草莓生產上推廣應用。