稻田構(gòu)建壟型土槽耦合基質(zhì)栽培草莓的生產(chǎn)效應(yīng)研究

金梅娟，佘旭東，沈明星，陸長(zhǎng)嬰，陶玥玥，王海候

（1蘇州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院（江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所），江蘇蘇州 215000；2國(guó)家土壤質(zhì)量相城觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，江蘇蘇州 215155）

0 引言

近年來(lái)，中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展以穩(wěn)糧增效、產(chǎn)業(yè)富民、綠色高效為導(dǎo)向，積極開(kāi)展種植制度、栽培模式探索與創(chuàng)新[1-4]?！八?草莓”是“水稻+”生產(chǎn)體系的重要模式之一，草莓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益高，具有穩(wěn)糧優(yōu)經(jīng)、綠色高效等特點(diǎn)，對(duì)確保糧食安全、推進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收具有重要意義[5-6]。然而，江蘇蘇南地區(qū)水稻品種類(lèi)型主要為粳稻，為了保障水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)，一般5月中旬播種、11月上旬收獲，甚至小部分區(qū)域水稻于11月中下旬收獲，然而草莓的適宜種植時(shí)期為8月下旬至次年5月中旬，因此草莓的適宜移栽期與其產(chǎn)量與品質(zhì)形成期出現(xiàn)了茬口矛盾[7]。為促進(jìn)“水稻-草莓”模式的發(fā)展，應(yīng)用早稻品種（9月底收獲）略緩和了水稻與草莓茬口的時(shí)間矛盾[8]，但是稻茬農(nóng)田種植草莓還需要進(jìn)行土壤成壟等農(nóng)事操作，導(dǎo)致草莓生產(chǎn)不僅移栽期延遲，活棵發(fā)根緩慢，并且稻田土壤在草莓生產(chǎn)前期的供肥保水能力也劣于基質(zhì)化栽培措施[9-10]。為此，本試驗(yàn)探討了在稻茬農(nóng)田通過(guò)構(gòu)建壟型土槽，并在土槽中填入適宜草莓生長(zhǎng)的基質(zhì)，進(jìn)一步觀測(cè)草莓的產(chǎn)量、地上部莖葉及干物質(zhì)積累、地下部根系長(zhǎng)度及表面積、葉片光合作用強(qiáng)度等指標(biāo)，旨在為壟型土槽耦合基質(zhì)栽培草莓的示范與推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)分別于2018年8月—2019年5月、2019年8月—2020年5月在江蘇省蘇州市吳中區(qū)甪直鎮(zhèn)還氏草莓園進(jìn)行(31°23’N，120°77’E)，供試農(nóng)田土壤為黃泥土，肥力中等，前茬為水稻，秸稈離田處理。供試草莓品種為‘紅顏’，購(gòu)買(mǎi)草莓種苗后，選取大小均勻一致的種苗，分別栽種于營(yíng)養(yǎng)缽及常規(guī)土壤，寄養(yǎng)25～35天。其中，營(yíng)養(yǎng)缽苗（簡(jiǎn)稱(chēng)缽苗，即帶基質(zhì)缽苗）栽種方法為：將直徑10 cm的營(yíng)養(yǎng)缽裝滿(mǎn)基質(zhì)，將草莓種苗栽于營(yíng)養(yǎng)缽中，至移栽前將營(yíng)養(yǎng)缽剝除，帶基質(zhì)移栽（圖1）；常規(guī)土壤種苗（簡(jiǎn)稱(chēng)裸苗，即不帶土裸根苗）栽種方法為：將種苗栽種于土壤中，移栽前將植株根部泥土抖落（圖2）?；|(zhì)為德國(guó)KLASMANN公司生產(chǎn)的413#育苗專(zhuān)用基質(zhì)。草莓苗寄養(yǎng)期間保持基質(zhì)和土壤適宜濕度，于移栽前20天左右結(jié)合補(bǔ)水追施1次KH2PO4，同時(shí)加強(qiáng)植株的病蟲(chóng)草害管理和防治。草莓均于9月底移栽，移栽后草莓生產(chǎn)的溫光水肥管理與常規(guī)生產(chǎn)措施一致[11]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于草莓大棚內(nèi)進(jìn)行拉線定點(diǎn)規(guī)劃，土壟與走道溝為一個(gè)單元，每單元均為長(zhǎng)650 cm、寬100 cm。試驗(yàn)以壟型土槽耦合基質(zhì)栽培方式為處理（圖1），用PR表示。其中土壟總寬度約70 cm，基質(zhì)槽寬度約40 cm，深度10 cm，土壟與土壟間的溝寬30 cm。開(kāi)挖走道溝，溝泥整齊堆放在溝兩邊，堆土寬度15 cm，堆高10 cm以上，靠溝泥堆放自然形成基質(zhì)槽，溝深30 cm以上，在基質(zhì)槽中鋪設(shè)基質(zhì)。

圖1 壟型土槽耦合基質(zhì)栽培方式示意圖

以裸苗常規(guī)土壟移栽為對(duì)照（圖2），用CK表示。土壟與走道溝為一個(gè)單元，單元總寬度為100 cm，土壟總寬度約70 cm，土壟與土壟間的溝寬30 cm、溝深30 cm。草莓株行距25 cm×30 cm，各試驗(yàn)處理均重復(fù)3次。

圖2 裸苗常規(guī)土壟栽培方式示意圖

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 草莓產(chǎn)量 根據(jù)試驗(yàn)期間草莓上市時(shí)間，分批記錄各處理草莓產(chǎn)量，早期采收時(shí)間段為12月上旬—次年1月中旬，中期采收時(shí)間段為1月下旬—3月中旬，后期采收時(shí)間段為3月下旬至草莓結(jié)束，最后將3個(gè)時(shí)間段的產(chǎn)量進(jìn)行總產(chǎn)核算。

1.3.2 草莓植株農(nóng)藝性狀

（1）莖基寬、株高、株幅以及葉面積。于草莓盛花初果期選取每個(gè)處理整齊一致的草莓苗3株測(cè)定其莖基寬、株高、株幅以及葉面積。莖基寬用游標(biāo)卡尺在距離根部3 cm處測(cè)量直徑；株高則用卷尺測(cè)量其基部到頂部之間的距離；株幅則用卷尺測(cè)量植株的最大寬度。葉面積的測(cè)定方法采用葉長(zhǎng)×葉寬系數(shù)法，分別測(cè)量各葉片葉長(zhǎng)和葉寬，計(jì)算如式(1)[12]，其中，0.78為校準(zhǔn)系數(shù)。

（2）植株干物重積累。于草莓收獲末期在每個(gè)處理選取長(zhǎng)勢(shì)一致的草莓植株3株測(cè)定其生物量。具體步驟為用自來(lái)水將植株樣品沖洗干凈后用去離子水沖洗3遍，吸水紙吸干水分后將地上部和地下部剪斷，將地上部放入牛皮紙袋105℃下殺青20 min后繼續(xù)在75℃烘至恒定質(zhì)量后測(cè)定干物質(zhì)量，根系液氮速凍后-20℃貯藏，用于根系形態(tài)分析后采用地上部干物質(zhì)量測(cè)定方法測(cè)定其干物質(zhì)量。

（3）根系形態(tài)。草莓根系緩慢解凍后采用WinRHIZO系統(tǒng)對(duì)根系進(jìn)行掃描與形態(tài)分析，獲得根系總長(zhǎng)和根表面積的根系形態(tài)指標(biāo)。

1.3.3 草莓葉片光合特征參數(shù) 在草莓生殖生長(zhǎng)期，于9:00—10:00選擇成熟葉片，每個(gè)處理選取長(zhǎng)勢(shì)整齊一致的草莓植株3株，采用CI-340光合儀測(cè)定葉片光合參數(shù)凈光合速率、胞間CO2濃度，測(cè)定時(shí)光照強(qiáng)度為500 μmol/(m2·s)，葉溫分別為 13～21℃，外界 CO2濃度為418～443 μmol/mol。

1.4 數(shù)據(jù)處理

釆用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并畫(huà)圖，并用SPSS 23.0進(jìn)行處理之間差異顯著性統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PR處理對(duì)草莓產(chǎn)量的影響

由圖3A可知，PR處理有利于草莓增產(chǎn)。整個(gè)采收過(guò)程中PR處理的草莓總產(chǎn)量高于CK處理，2年試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為相同的變化趨勢(shì)，其中2018—2019年的增產(chǎn)率為53.97%，差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)，2019—2020年的增產(chǎn)率為8.27%，但差異未達(dá)顯著水平(P＞0.05)。由于不同采摘時(shí)期，草莓價(jià)格差異極大，顯著影響了草莓種植戶(hù)的經(jīng)濟(jì)收益，一般認(rèn)為早期產(chǎn)果量越大，越有利于草莓種植的經(jīng)濟(jì)效益提升。圖3B為草莓早期（12月上旬—次年1月中旬）產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果，PR處理較CK處理顯著提高了草莓早期的產(chǎn)量，且2年試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)顯著水平(P＜0.05)。

圖3 壟型土槽耦合基質(zhì)栽培對(duì)草莓產(chǎn)量的影響

由圖3C可知，2018—2019年、2019—2020年草莓采收中期（1月下旬—3月中旬），PR處理的草莓產(chǎn)量均顯著大于常規(guī)對(duì)照處理(P＜0.05)。草莓采收后期主要在3月下旬—5月初，是草莓產(chǎn)果量最多的時(shí)期。由圖3D可知，PR處理的草莓后期產(chǎn)量在第1年顯著大于CK處理(P＜0.05)，而第2年略低于CK處理，且差異未達(dá)顯著水平(P＞0.05)?？傮w而言，與CK相比，PR處理對(duì)草莓具有明顯的增產(chǎn)作用，總產(chǎn)量增產(chǎn)率為21%，其中增產(chǎn)作用主要體現(xiàn)在草莓采摘早期與中期。

2.2 PR處理對(duì)草莓地上部生長(zhǎng)與干物質(zhì)量積累的影響

由表1可知，PR處理對(duì)草莓植株地上部與地下部生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用，2018—2019年（第1年）與2019—2020年（第2年），PR處理地下部干物質(zhì)量積累較CK處理分別增加49.01%與41.14%、地上部干物質(zhì)量積累分別增加42.51%與38.57%、莖基寬分別增加40.65%與19.89%、株幅分別增加53.35%與10.38%，其中PR處理的莖基寬、株幅、葉面積、地上與地下部干物質(zhì)量均顯著大于CK處理(P＜0.05)，另外，PR處理的株高亦大于CK處理，但差異未達(dá)顯著水平(P＞0.05)。

表1 壟型土槽耦合基質(zhì)栽培對(duì)草莓地上部生長(zhǎng)與干物重積累的影響

2.3 PR處理對(duì)草莓根系生長(zhǎng)的影響

由圖4A可知，PR處理?xiàng)l件有利于草莓根系長(zhǎng)度的提高，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明根系長(zhǎng)度增長(zhǎng)幅度達(dá)顯著水平(P＜0.05)，且2年試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為相同的變化趨勢(shì)。由圖4B可知，PR處理的草莓根系表面積在第1年試驗(yàn)中表現(xiàn)為顯著大于CK處理(P＜0.05)，第2年試驗(yàn)結(jié)果顯示，雖然PR處理的根系表面積大于CK處理，但差異不顯著(P＞0.05)。

圖4 壟型土槽耦合基質(zhì)栽培對(duì)草莓根系生長(zhǎng)的影響

2.4 PR處理對(duì)草莓葉片光合作用的影響

由圖5A可知，PR處理對(duì)草莓葉片凈光合速率、胞間CO2濃度具有明顯的影響作用，PR處理下草莓葉片凈光合速率在第1年、第2年試驗(yàn)期間分別較CK處理提高了9.16%、36.89%，而PR處理下的胞間CO2濃度與CK處理相比，2年分別提高了85.64%和15%。其中葉片凈光合速率在第1年差異未達(dá)顯著水平(P＞0.05)，在第2年差異顯著(P＜0.05)；而PR處理對(duì)胞間CO2濃度的影響，2年試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)顯著水平(P＜0.05)。

圖5 壟型土槽耦合基質(zhì)栽培對(duì)草莓葉片光合作用的影響

3 討論

3.1 壟型土槽耦合基質(zhì)栽培對(duì)草莓產(chǎn)量的影響

草莓是高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的漿果樹(shù)種，其種植效益受上市時(shí)間的影響較大[13-14]。本試驗(yàn)根據(jù)草莓不同上市時(shí)間對(duì)草莓進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。2年的結(jié)果表明，壟型土槽耦合基質(zhì)栽培草莓產(chǎn)量較裸苗常規(guī)土壟移栽具有增產(chǎn)作用，尤其是早中期產(chǎn)量，有利于草莓生產(chǎn)獲得高收益。試驗(yàn)期間，壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理下草莓早、中及后期產(chǎn)量均顯著高于裸苗常規(guī)土壟移栽，主要因?yàn)閴判屯敛垴詈匣|(zhì)栽培處理的草莓雖然進(jìn)行大田移栽的時(shí)間推遲了，但草莓通過(guò)基質(zhì)缽苗寄栽，并沒(méi)有影響草莓的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，有利于草莓生物量的積累，進(jìn)而促進(jìn)草莓產(chǎn)量形成[15]。裸苗常規(guī)土壟移栽措施進(jìn)行土壤寄栽后，再進(jìn)行祼苗土壟移栽，一是草莓苗受損恢復(fù)需要時(shí)間，影響了草莓的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)；二是土壟環(huán)境（稻茬板田）給草莓提供的物理與化學(xué)生長(zhǎng)環(huán)境劣于基質(zhì)環(huán)境，從而導(dǎo)致常規(guī)對(duì)照措施下草莓生長(zhǎng)速率慢于壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理，產(chǎn)量形成無(wú)優(yōu)勢(shì)，特別是草莓早、中期的果實(shí)產(chǎn)量均低于壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理[16]。

3.2 壟型土槽耦合基質(zhì)栽培對(duì)草莓農(nóng)藝性狀及葉片光合作用的影響

采用壟型土槽耦合基質(zhì)栽培，草莓植株地上部與地下部植株長(zhǎng)勢(shì)均優(yōu)于常規(guī)對(duì)照處理，表現(xiàn)為壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理的莖基寬、株高、株幅、干物重積累、根長(zhǎng)、根系表面積等農(nóng)藝性狀均優(yōu)于常規(guī)對(duì)照處理，這與錢(qián)亞明等[17]的研究結(jié)果一致。首先，傳統(tǒng)裸根移栽過(guò)程對(duì)根系有傷害，移栽后緩苗期長(zhǎng)并且根系極易受到病菌侵染[18]，從而影響草莓營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)并推遲果實(shí)上市；壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理下草莓苗為基質(zhì)缽苗移栽，對(duì)根系損傷較小，基本無(wú)緩苗期[19]，且可以提早花芽分化[20]，這也是壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理下草莓增產(chǎn)的原因之一。其次，壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理?xiàng)l件下，草莓栽種介質(zhì)由傳統(tǒng)土壟改為土壟內(nèi)嵌式基質(zhì)槽，基質(zhì)槽內(nèi)基質(zhì)較傳統(tǒng)土壟養(yǎng)分含量高，有利于植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收[21]，從而促進(jìn)草莓根系生長(zhǎng)、提升莖基寬等；另外，基質(zhì)載體比土壤環(huán)境具有更好的保溫保濕作用，有利于草莓株高、葉面積、干物重等營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)性狀指標(biāo)的提升[22]。最后，光合作用是植物有機(jī)物積累的主要途徑，90%～95%的干物質(zhì)均為光合作用產(chǎn)物[23]，植物葉片光合作用能力直接影響其生長(zhǎng)與產(chǎn)量[24]，2年試驗(yàn)結(jié)果表明，壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理下植株葉片凈光合速率均高于CK，這與壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理下草莓地上部與地下部生長(zhǎng)均優(yōu)于常規(guī)對(duì)照的研究結(jié)果一致，主要原因在于壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理的草莓植株生長(zhǎng)勢(shì)較高，而高生長(zhǎng)勢(shì)植物凈光合速率大、呼吸消耗相對(duì)較少，有利于植物體內(nèi)干物質(zhì)形成[25]。植株胞間CO2濃度一般與凈光合速率呈反比，因?yàn)橹仓旮邇艄夂纤俾释ǔＲ馕吨枰母嗟腃O2，這與本研究中壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理下草莓胞間CO2濃度與凈光合速率均高于裸苗常規(guī)土壟移栽的結(jié)果有所不同，當(dāng)?shù)?yīng)充足時(shí)，草莓葉片在富CO2下光合速率會(huì)大大提高，消耗吸收光能的增幅大于因光呼吸降低而導(dǎo)致的吸收光能消耗的降幅，從而使過(guò)剩光能比CO2下降的少，減輕了光抑制[26]，且本研究中壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理下基質(zhì)正好能夠給草莓植株提供較常規(guī)處理更多的氮源。所以，壟型土槽耦合基質(zhì)栽培處理可以通過(guò)提高草莓植株整體光合能力促進(jìn)其生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

（1）采用壟型土槽耦合基質(zhì)栽培方式，連續(xù)2年草莓產(chǎn)量分別較對(duì)照增產(chǎn)作用明顯，增產(chǎn)率分別達(dá)53.97%和8.27%，其中對(duì)早、中期草莓產(chǎn)量的提升作用均達(dá)顯著水平，分別在試驗(yàn)第1年增加了0.49、6.19 t/hm2，在試驗(yàn)第2年增加了0.92、4.69 t/hm2。

（2）采用壟型土槽耦合基質(zhì)栽培方式下，草莓的莖基寬、地上與地下干物重、凈光合速率等性狀均優(yōu)于裸苗常規(guī)土壟移栽，表現(xiàn)為在試驗(yàn)第1年和第2年分別較裸苗常規(guī)土壟移栽增加40.65%和19.89%、42.51%和38.57%、49.01%和41.14%、9.16%和36.89%。

（3）草莓壟型土槽耦合基質(zhì)栽培方式，不僅有利于增加草莓早中期產(chǎn)量、提升草莓種植的銷(xiāo)售利潤(rùn)，還適宜于“水稻+”模式的開(kāi)發(fā)利用，推廣利用價(jià)值較大。