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        酸性配方基質(zhì)在設(shè)施地栽培藍(lán)莓中的應(yīng)用研究

        2013-06-04 10:38:58于志民
        腐植酸 2013年1期
        關(guān)鍵詞:花色藍(lán)莓基質(zhì)

        于志民 孫 磊

        (1 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 哈爾濱 150030 2 黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所 哈爾濱 150040)

        藍(lán)莓(Blueberry)屬杜鵑科(Ericaceae)越桔屬(Vaccinium)植物,分布在熱帶、亞熱帶、溫帶等地區(qū)。藍(lán)莓果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特,營養(yǎng)豐富,被譽(yù)為“漿果之王”,含有豐富的維生素、礦物質(zhì)和抗氧化物物質(zhì),果實(shí)中所含的花色苷、兒茶酸等,有防治高血壓、疏通毛細(xì)血管和緩解視力疲勞的作用[1]。

        藍(lán)莓根毛少,淺根性,根群的分布在淺層土壤中,適合生長于pH4.5~5.5土壤中,同時(shí)要求有機(jī)質(zhì)含量高[2]。因其生長需要的土壤條件苛刻,我國除少數(shù)地區(qū)外[3],其他地區(qū)的土壤栽培藍(lán)莓,尤其是人工栽培藍(lán)莓必須經(jīng)過特殊的改良措施。國內(nèi)外對人工栽培藍(lán)莓的土壤改良基質(zhì)方面進(jìn)行了大量研究[4~14],結(jié)果證明,可通過施用硫磺粉和草炭、松針等有機(jī)物,來滿足藍(lán)莓的生長要求。

        本研究以木醋液、園土、松樹皮和草炭為原料形成的酸性栽培基質(zhì),與對照栽培基質(zhì)進(jìn)行設(shè)施地藍(lán)莓栽培應(yīng)用研究,通過對藍(lán)莓營養(yǎng)生長、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)、抗病性指標(biāo)的比較分析,篩選最佳的設(shè)施藍(lán)莓栽培基質(zhì)。將木醋液、松樹皮進(jìn)行酸性基質(zhì)開發(fā)應(yīng)用,不僅使農(nóng)林廢棄物資源得到有效利用,還可替代部分草炭資源,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        秸稈木醋液:采自黑龍江省肇東市小康村玉米秸稈精制木醋液。

        松樹皮:采自黑龍江省五常林業(yè)局背蔭河林場干松樹皮,松樹皮在應(yīng)用前進(jìn)行了預(yù)處理:用5%乙醇溶液在溫度60 ℃,固液比1∶10,浸提18 h條件下對松樹皮進(jìn)行浸提,以去除其中含量高的單寧、酚酸和樹脂物質(zhì),這類物質(zhì)含量高對植物有毒害和抑制作用。

        草炭:采自黑龍江省五常市蛤蜊河村(表1、表2)。

        脲、磷酸氫二銨、硫酸亞鐵:購于哈爾濱市金盛經(jīng)濟(jì)貿(mào)易有限公司(工業(yè)級)。

        藍(lán)莓:品名,北陸(Northland),黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)所溫室區(qū)栽植。

        表1 基質(zhì)原料的化學(xué)性狀Tab.1 Chemical properties of raw materials

        表2 基質(zhì)原料的物理性狀Tab.2 Physical properties of raw materials

        1.2 測定項(xiàng)目與方法

        藍(lán)莓植株的高度、冠幅、基生枝長、延長枝長:常規(guī)測量法;

        營養(yǎng)測定:氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)采用土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法,pH值采用飽和浸提法[15];

        飽和含水量:環(huán)刀法;

        水分截留量:參照改進(jìn)李謙盛法[16];

        藍(lán)莓病害:觀察統(tǒng)計(jì)法;

        藍(lán)莓產(chǎn)量:常規(guī)稱量法;

        藍(lán)莓果實(shí)中總糖含量的測定:直接滴定法;

        藍(lán)莓果實(shí)中總酸含量的測定:酸堿滴定指示劑法;

        藍(lán)莓果實(shí)中花色苷含量的測定:pH示差法。

        1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理(表3),基質(zhì)理化性狀見表4、表5。

        表3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)表Tab.3 Experimental design

        表4 栽培基質(zhì)的化學(xué)性狀Tab.4 Chemical properties of the cultural substrates

        表5 栽培基質(zhì)的物理性狀Tab.5 Physical properties of the cultural substrates

        于2011年4月開始,每處理設(shè)兩壟,3次重復(fù),其他管理措施相同;于2011年5月開始跟蹤測定,2011年10月結(jié)束,2012年4~9月進(jìn)行相同校正試驗(yàn)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同基質(zhì)對設(shè)施地栽培藍(lán)莓營養(yǎng)生長的影響

        不同基質(zhì)對設(shè)施地栽培北陸藍(lán)莓形態(tài)形狀影響見表6。試驗(yàn)表明:北陸的株高最高為MW2,平均株高為81.51 cm,其次為MP,株高81.38 cm差異不顯著,但二者與其他基質(zhì)處理達(dá)差異極顯著水平;MW3好于MW1,并達(dá)差異極顯著水平,各基質(zhì)處理與CK均達(dá)差異極顯著水平;通過對北陸冠幅生長量分析來看,株高和冠幅一般呈正相關(guān)的,MW2冠幅最寬為137.56 cm,其他基質(zhì)的冠幅順序?yàn)椋篗P>MW3>MW1,各基質(zhì)處理間差異均達(dá)到顯著水平?;﹂L、延生枝長來看,MW3、MP、MW2較好,并無規(guī)律可循,這可能與設(shè)施地藍(lán)莓進(jìn)行過剪枝處理有關(guān)。而從成活率分析看,除CK外,其他處理北陸植株成活率均比較高,達(dá)到100%。

        表6 不同基質(zhì)對設(shè)施地栽培北陸藍(lán)莓形態(tài)影響Tab.6 Effects of different substrates on growth of Northland blueberry in greenhouse

        測定結(jié)果顯示:不同基質(zhì)處理的植株的百葉干重與CK處理均達(dá)差異極顯著水平。其中MW2最好,百葉干重8.899 g,MP次之,為8.829 g,其他處理分別為:MW3為8.677 g、MW1為7.204 g、CK5.952 g;從葉面積上看,葉面積最大為MW3,其次為MW2和MP,各基質(zhì)處理間及各基質(zhì)與CK均達(dá)差異顯著水平,葉面積大小順序如下:MW3>MW2>MP>MW1>CK(表7)。從設(shè)施地栽培營養(yǎng)學(xué)指標(biāo)分析可知,MW2、MP基質(zhì)處理藍(lán)莓植株長勢較好。

        表7 不同基質(zhì)對設(shè)施地栽培北陸的百葉干重和葉面積影響Tab.7 Effects of different substrates on dry weight and leaf area of Northland blueberry in greenhouse

        2.2 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)的物理性狀變化研究

        試驗(yàn)結(jié)果表明,基質(zhì)容重呈上升趨勢,MW1從0.635 g/cm3升至0.701 g/cm3,MW2從0.521 g/cm3升至0.588 g/cm3,MW3從0.557 g/cm3升至0.603 g/cm3,MP從0.51 g/cm3升至0.538 g/cm3,CK從1.18 g/cm3升至1.31 g/cm3,從上升幅度來看CK>MW1>MW3>MP>MW2,這可能是因?yàn)殡S著藍(lán)莓種植時(shí)間的增加,基質(zhì)中松樹皮、草炭物質(zhì)緩慢分解、消耗也較為明顯,導(dǎo)致基質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。對總孔隙度的影響也呈不同程度的下降趨勢,因其基質(zhì)物質(zhì)不同而有所差別。下降幅度最大為CK,為10.71%,MW1、MW2、MW3、MP分別為7.7%、4.34%、5.55%、2.35%,與CK均達(dá)到顯著差異水平;其中MW2、MW3、MP降幅較小,MP降幅最小,并與MW2、MW3差異顯著。水分截流量總體呈下降趨勢,從測定結(jié)果可看出,MP試驗(yàn)前3個(gè)月呈上升趨勢,然后又平緩下降;其他處理均呈下降趨勢,其中CK下降速度較快,降幅最小的為MP其次為MW3、MW2 和MW1。飽和含水量也呈下降趨勢,CK、MP、MW1、MW2、MW3降幅分別為12.4%、9.95%、24.9%、11.73%、12.53%。由此可見,MW1基質(zhì)持水性能最差,其次為MW3和CK,持水能力最強(qiáng)為MP,其次為MW2。從以上分析可以看出,對于設(shè)施地栽培藍(lán)莓來說,MW2、MW3、MP3個(gè)基質(zhì)物理性狀較好(表8)。

        表8 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)的物理性狀Tab.8 Physical properties of different substrates in greenhouse

        表8 續(xù)

        2.3 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)的化學(xué)性狀變化研究

        2.3.1 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)的pH變化研究

        pH值是基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)中最有代表性的量度之一[17],直接影響植物對基質(zhì)中養(yǎng)分的吸收。如圖1所示,各基質(zhì)在栽培過程中,其pH值均隨時(shí)間延長而呈持續(xù)上升趨勢,MW3、MP在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi),pH值變化幅度最為平緩,MW2變化幅度次之。MW1處在試驗(yàn)初期pH值上升幅度較大,由4.62上升為5.06,從7月5日開始,pH值呈緩慢上升趨勢,上升幅度不大,基本穩(wěn)定在5.6左右。從總體上看,MW1、MW2、MW3和MP的pH值均在8月15日上升平緩,在9月15日基本趨于穩(wěn)定。而CK的pH在試驗(yàn)過程中,呈下降趨勢,下降幅度較大,這與其施入的硫粉慢慢釋放有關(guān)。

        圖1 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)pH變化趨勢圖Fig.1 The pH changes of different substrates in greenhouse

        2.3.2 設(shè)施地藍(lán)莓不同基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)變化研究

        各基質(zhì)在栽培過程中,其有機(jī)質(zhì)均隨時(shí)間延長而呈持續(xù)下降趨勢,MW3、MP在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi),有機(jī)質(zhì)變化趨勢最為平緩(圖2)。MW1處在種植初期有機(jī)質(zhì)下降幅度較大,從7月15日開始,有機(jī)質(zhì)呈緩慢下降趨勢,下降幅度不大。MW2、 MW3和MP的有機(jī)質(zhì)均在8月15日下降平緩,在9月15日基本趨于穩(wěn)定。在試驗(yàn)過程中,MW1和對照有機(jī)質(zhì)下降幅度較大,后期較其他基質(zhì)降幅明顯。

        圖2 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)有機(jī)質(zhì)變化趨勢圖Fig.2 The organic matter changes of different substrates in greenhouse

        2.3.3 設(shè)施地藍(lán)莓不同基質(zhì)的堿解氮變化研究

        試驗(yàn)表明,各基質(zhì)在栽培過程中,其堿解氮均隨時(shí)間延長而呈持續(xù)下降趨勢,MW3、MP在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi),堿解氮變化曲線最為平緩(圖3)。MW2變化幅度也相對平緩,MW1處在種植初期堿解氮下降幅度較大,由189.35 mg/kg下降為179.8 mg/kg,從7月15日開始,堿解氮呈緩慢上下降趨勢,下降幅度不大。各基質(zhì)的堿解氮均在8月15日下降平緩,在9月15日基本趨于穩(wěn)定。在試驗(yàn)過程中,MW1和對照堿解氮下降幅度較大,與其他基質(zhì)差異顯著。

        圖3 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)堿解氮變化趨勢圖Fig.3 The alkaline hydrolysis N changes of different substrates in greenhouse

        2.3.4 設(shè)施地藍(lán)莓不同基質(zhì)的速效磷變化研究

        結(jié)果表明,各基質(zhì)在栽培過程中,其速效磷均隨時(shí)間延長而呈持續(xù)下降趨勢,MP、MW2在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi),速效磷變化曲線較為平緩(圖4)。

        圖4 設(shè)施地栽培藍(lán)莓不同基質(zhì)速效磷變化趨勢圖Fig.4 The available phosphorus changes of different substrates in greenhouse

        由圖4可以看出,MW1處在種植初期速效磷下降幅度較大,由75.99 mg/kg下降至65.42 mg/kg,從7月15日開始,速效磷呈緩慢上下降趨勢,下降幅度不大。各基質(zhì)的速效磷均在8月15日下降平緩,在9月15日基本趨于穩(wěn)定。

        2.3.5 設(shè)施地藍(lán)莓不同基質(zhì)的速效鉀變化研究

        試驗(yàn)結(jié)果表明,各基質(zhì)在栽培過程中,其速效鉀均隨時(shí)間延長而呈持續(xù)下降趨勢,MW3、MP在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)變化較小,見圖5。各基質(zhì)的速效鉀在試驗(yàn)前期下降幅度較快,在8月15日下降平緩,在9月15日基本趨于穩(wěn)定。在試驗(yàn)過程中,MW1和對照速效鉀下降幅度較大,變化幅度明顯。

        圖5 不同基質(zhì)對設(shè)施地栽培藍(lán)莓土壤速效鉀含量的影響Fig.5 The impacts of different substrates on content of soil available potassium in greenhouse

        2.4 不同基質(zhì)對設(shè)施地藍(lán)莓病害防治的研究

        在藍(lán)莓栽培過程中易出現(xiàn)的蟲害有蛀干類天牛、“金龜子”的幼蟲(蠐螬)、食葉類刺蛾;病害體現(xiàn)在葉片失綠癥、葉枯病、僵果病等[18]。

        試驗(yàn)期間,藍(lán)莓葉枯病在6月中旬出現(xiàn),隨著溫度的升高及基質(zhì)因水熱條件而發(fā)生的變化而開始擴(kuò)散,至7月中下旬達(dá)到病發(fā)高峰(圖6)。試驗(yàn)期間各基質(zhì)及CK均有枯葉病發(fā)生,隨著時(shí)間有上升趨勢,在7月25日前均呈快速擴(kuò)散勢頭,從8月起出現(xiàn)分化,CK仍然有擴(kuò)散蔓延趨勢,而各處理都出現(xiàn)不同程度的下降趨勢,這與各基質(zhì)經(jīng)過一段時(shí)間與土壤融合后發(fā)揮作用是分不開的。總的來看,MW2、MP抗病性較好,然后是MW3和MW1,最差的是CK。

        圖6 不同基質(zhì)對設(shè)施地藍(lán)莓病害的影響Fig.6 The impacts of different substrates on diseases of Northland blueberry in greenhouse

        2.5 不同基質(zhì)對設(shè)施地藍(lán)莓品質(zhì)與產(chǎn)量的影響研究

        衡量藍(lán)莓品質(zhì)的指標(biāo)主要有花色苷,藍(lán)莓口感主要由含糖量和糖酸比決定,而花色苷等對人類有極強(qiáng)的保健功效[19]。不同基質(zhì)對藍(lán)莓品質(zhì)的影響見表9。

        表9 不同基質(zhì)對藍(lán)莓品質(zhì)的影響Tab.9 The impacts of different substrates on blueberry quality

        藍(lán)莓的果實(shí)營養(yǎng)豐富,其果實(shí)總酸和總糖含量的多少及比例是衡量其口感的重要指標(biāo)。由表9可見,應(yīng)用不同基質(zhì)栽培的北陸,其果實(shí)中總酸和總糖含量均有差異。各處理總糖含量均高于對照,且達(dá)到顯著水平,MP、MW2和MW3之間差異不顯著。總酸含量以CK最高,與MW1差異不顯著,但與其他3種處理差異顯著。經(jīng)計(jì)算各處理糖酸比在9.67~16.70之間,MP、MW2和MW3之間差異不顯著,但各處理均與對照差異顯著,以MW3糖酸比最高為16.70;然后是MW2,為15.59;MP次之,為14.26??诟形短鹇运?,而對照則酸味較重。藍(lán)莓果實(shí)中糖酸比的大小依據(jù)不同加工目的和個(gè)人口感不同沒有固定的評判標(biāo)準(zhǔn)。但受藍(lán)莓品種、產(chǎn)地和栽培條件影響較大。如莊河北陸糖酸比為10.04,而農(nóng)大北陸糖酸比則達(dá)23.26[20]。

        藍(lán)莓中含有豐富的花色苷,花色苷具有重要的生理和保健特性已經(jīng)為人們所認(rèn)可。藍(lán)莓栽培土壤pH值對藍(lán)莓花色苷含量影響很大,當(dāng)土壤pH值為4.5時(shí),藍(lán)莓花色苷的含量最高。土壤酸性過高或過低花色苷的積累明顯減少,甚至?xí)鹬仓甑乃劳?。原因?yàn)榛ㄉ罩饕型惢衔?,在微酸性條件下酮類化合物中的羰基容易結(jié)合氫離子形成帶正電荷的羥基,從而有利于花色苷的合成[21]。土壤酸性過高,容易破壞藍(lán)莓根部,使其脫水傷害植物;土壤堿性過高,對花色苷的積累有抑制作用。當(dāng)土壤pH值低于4.0時(shí),就會(huì)造成重金屬元素的過量,而重金屬過量就會(huì)引起藍(lán)莓中毒,使藍(lán)莓生長不良甚至死亡;土壤pH值過高又常會(huì)造成藍(lán)莓的缺鐵失綠,也會(huì)引起藍(lán)莓生長不良,從而影響了藍(lán)莓果中花色苷的積累[22]?;ㄉ蘸客瑯右罁?jù)藍(lán)莓品種及種植條件不同而有所差異,如圣云花色苷含量可達(dá)308.91±8.79 mg/100 g,美登224.56±6.50 mg/100 g,藍(lán)星139.31±3.40 mg/100 g[23]。

        通過分析表9數(shù)據(jù)表明:不同處理對北陸果實(shí)中花色苷含量影響較大。各處理花色苷含量均高于CK,且達(dá)顯著水平。MP、MW2和MW3之間差異不顯著,但各處理與CK均差異顯著。MP花色苷含量最高,為145.01 mg/kg,依次為MW3和MW2,分別為134.01和130.98 mg/kg。MW1低于以上幾個(gè)處理,但也達(dá)123.67 mg/kg,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CK的73.64 mg/kg。MP處理是草炭為主要栽培基質(zhì),土質(zhì)疏松,養(yǎng)分含量高,是公認(rèn)的優(yōu)秀栽培基質(zhì),適合于杜鵑科須根系植物生長,有利于果實(shí)成熟度發(fā)育,果實(shí)的成熟度與其花色苷含量有密切關(guān)系,W.Kalt(1996)[24]研究表明,成熟果實(shí)的花色苷含量明顯高于未成熟果實(shí),略高于過熟果實(shí)的花色苷含量。同時(shí),營養(yǎng)不足,尤其是磷和氮不足,會(huì)引起許多植物物種花色苷的積累[25,26]。 MW2和MW3加入了木醋營養(yǎng)液,卻也有較高的花色苷含量,可能是由于營養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)北陸植株生長,株高、葉片面積等數(shù)值較大,增加植株整體蒸騰作用,有利于植株在盛夏季節(jié)降溫,同時(shí)大量的葉片也增加果實(shí)遮光度,有研究表明,低溫促進(jìn)而高溫減少花色苷的合成[27,28],另外,基質(zhì)中樹皮碳含量較高,C∶N也是花色苷積累只要影響因素,當(dāng)碳量遠(yuǎn)高于氮含量,則有利于花色苷的積累[29]。

        雖然有關(guān)環(huán)境因子對花色苷合成的影響方面很多機(jī)理尚不明確,但其研究日益深入,調(diào)控機(jī)制的研究也有進(jìn)展,將對藍(lán)莓花色苷生成與積累,及其商品化發(fā)展有更多的理論基礎(chǔ)。通過各處理分析,MW2和MW3處理糖酸比高于MP,而花色苷略低于MP但差異不顯著,即這2種處理用于北陸栽培有助于提高果實(shí)品質(zhì)。

        北陸木醋營養(yǎng)基質(zhì)產(chǎn)量指標(biāo)分析見表10。

        表10 北陸木醋營養(yǎng)基質(zhì)產(chǎn)量指標(biāo)分析Tab.10 The impact of Northland wood vinegar nutrient substrates on yield of blueberry

        表10數(shù)據(jù)表明,各處理百粒重、盛果期的單株單次產(chǎn)量和單株一季總產(chǎn)量均高于CK,且差異顯著。從百粒重指標(biāo)指標(biāo)分析,MW3為93.06 g高于其他處理,但與MP和MW2差異不顯著,即這3種處理果實(shí)較大。單株單次產(chǎn)量、單株一季總產(chǎn)量與百粒重指標(biāo)一致,表明這3種處理產(chǎn)果量高于其他處理??梢?,MW2和MW3處理設(shè)施地栽培北陸與MP具有同樣效果,可增加果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì),果大味甜酸適口,可作為北陸栽培的營養(yǎng)基質(zhì)。

        3 結(jié)論

        3.1 不同基質(zhì)對藍(lán)莓的營養(yǎng)生長和理化性狀影響

        首先從北陸營養(yǎng)學(xué)指標(biāo)分析可知,MP、MW2基質(zhì)處理藍(lán)莓植株長勢較好。其次,從物理指標(biāo)進(jìn)行分析,MW2、MW3、MP3個(gè)基質(zhì)物理性狀較好。另外,對不同基質(zhì)的化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析,MW3和MP在試驗(yàn)周期內(nèi)變化趨勢平穩(wěn),適于基質(zhì)栽培。綜合營養(yǎng)、物理、化學(xué)指標(biāo)看,MW2、MP和MW3是栽培藍(lán)莓的合適基質(zhì)。

        3.1 不同基質(zhì)對藍(lán)莓病害、品質(zhì)、產(chǎn)量指標(biāo)影響

        對藍(lán)莓葉枯病的防治,MW2、MP抗病性較好,然后是MW3和MW1,最差的是CK。對藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)分析表明,MP、MW2和MW3基質(zhì)處理果實(shí)品質(zhì)較好,但三者之間差異不顯著,但各處理與CK均差異顯著。從產(chǎn)量分析可知,各處理百粒重、盛果期的單株單次產(chǎn)量和單株一季總產(chǎn)量均高于CK,且差異顯著。

        綜上所述,MW2和MW3兩種基質(zhì)處理與MP基質(zhì)處理差異不顯著,具有相同的試驗(yàn)效果,既能促進(jìn)藍(lán)莓植株生長,增強(qiáng)抗病性和改善理化性狀,又可增加果實(shí)產(chǎn)量和提高品質(zhì)。綜合評價(jià)MW2略好于MP和MW3,MW2為最佳酸性栽培基質(zhì)。

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