生物炭与木馏液对无土栽培草莓（‘夏洛特’品种）生长性能与果实品质的调控效应及可持续农业应用前景

本研究探讨了生物炭（BC）和木馏液（WD）在无土栽培草莓中的应用潜力。结果表明，BC（4%添加量）可显著提升植株形态指标（如株高、根长、叶面积）并改善果实色泽与可溶性固形物（TSS）含量；WD（2.5–5 mL/L）则通过调节生理代谢增强糖酸比（TSS/TA）与果实品质。两种改良剂虽未显著提高产量与生物活性物质，但为资源高效型草莓生产体系提供了可持续解决方案。

　　

1 引言

草莓（Fragaria × ananassa）的无土栽培因可规避土传病害、提升资源效率而日益普及。传统基质泥炭存在生态可持续性问题，亟需替代材料。生物炭（BC）作为生物质热解产物，具有改善水分保持与养分动态的潜力；木馏液（WD）是热解副产物，可作为生物刺激素增强植物抗逆性。本研究旨在探究BC与WD在无土栽培草莓中对植株生长、果实品质及生理代谢的影响。

2 材料与方法

2.1 植物材料

选用草莓品种‘夏洛特’（Fragaria × ananassacv. Charlotte），以其高产性、耐贮性著称。

2.2 栽培设计与处理

植株栽培于1.5 L盆钵中，基质为泥炭混合珍珠岩、黏土与沙土。BC实验设三处理：对照（C）、2% BC（2BC）、4% BC（4BC）；WD实验设五处理：对照（C）、叶面喷施3 mL/L WD（SS）、基质添加2.5/5/10 mL/L WD（2.5WD、5WD、10WD）。每周记录形态与生理参数，实验周期3个月。

2.3 形态与生理参数监测

每周记录叶片数（NL）、花簇数（FT）、花芽数（FB）、花数（NF）、果实数（NFr）；测定叶片类黄酮（FLV）、叶绿素含量（CCLa）及SPAD值。收获时测量株高（PH）、冠径（CD）、根长（RL）、叶面积（LA）、比叶面积（SLA）、叶面积比（LAR）、鲜重（FWt）、干物质含量（DMC）等。

2.4 产量与果实品质分析

测定果实总数（TNF）、单果重（FWt）、果长（FL）、果宽（FWD）、果柄长（PL）、硬度（Fir）、色泽（L, a, b*）、pH、可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）、糖酸比（TSS/TA）。

2.5 生化分析

采用甲醇-水提取法测定总酚含量（TPC）与DPPH自由基清除能力（抗氧化活性）。

2.6 统计分析

使用单因素方差分析（ANOVA）与Tukey检验（p≤ 0.05）处理数据。

3 结果

3.1 形态与采收参数

BC处理早期无显著影响，但收获时4BC显著提升PH、CD、RL及LA（+84% vs C）。WD处理中，2.5WD与5WD显著增加PH与RL，SS与10WD提高CD，5WD增强LA。两类处理对SLA、LAR、鲜重与干重无显著影响。

3.2 基质特性

BC添加（尤其4BC）缓冲基质pH下降（终值6.2 vs C组5.5），EC无显著变化。WD处理中SS组EC显著升高，其余组与C无差异。

3.3 生理参数

4BC在多个时间点显著提升类黄酮含量；2BC短暂增强叶绿素与SPAD值。WD处理中，2.5WD与5WD在特定时期提高FLV与CCLa，但效应不持续。

3.4 产量与果实品质

BC与WD均未显著改变果实数量、重量或硬度。但2BC果实色泽（L, a, b*）显著降低，4BC果实色泽与C无差异。2BC果实pH与TSS最高，4BCTA最高而TSS/TA最低。WD处理中，2.5WD果实TSS最高（7.83 °Brix）、TA最低，糖酸比（4.8）最优；5WD果实pH最高（4.43）。

3.5 生化特性

BC与WD处理对果实TPC与DPPH活性均无显著影响，表明生物活性物质积累未受调控。

4 讨论

BC通过改善基质物化性质（如孔隙度、pH缓冲）促进根系发育与养分吸收，进而增强植株形态指标。WD中有机酸与酚类物质可能刺激根系生长与叶扩张，但其效应受浓度与施用方式调控。两类改良剂对产量与抗氧化物质缺乏一致促进作用，可能与物种特异性、处理频率及环境互作有关。BC与WD在提升果实糖积累与风味平衡（TSS/TA）方面展现应用潜力，符合可持续农业需求。

5 结论

BC（4%）与WD（2.5–5 mL/L）可针对性改善草莓植株生长与果实糖酸品质，但未显著增产或增强生物活性。未来需优化施用策略（如组合使用、时序调控）以最大化其农艺与生态效益。