番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)和草莓(Fragaria ananassa Duch.)作為生活中最常見的兩種水果,因其豐富的營養(yǎng)價值和特殊風味而備受人們喜愛。在現有的栽培模式下,人們?yōu)榱俗非蟾叩慕洕б?會在番茄和草莓種植過程中長期施用大量的農藥和化肥,在提高產量的同時,番茄和草莓的品質不斷下降,嚴重時還會造成生態(tài)環(huán)境惡化和威脅人類身體健康。氫氣(Hydrogen,H2)是一種清潔、高效的環(huán)境友好型氣體,近年來大量研究證實,其可作為生物氣體信號分子參與植物生理調控和信號轉導,在促進植物生長發(fā)育、緩解逆境脅迫和增加作物產量并改善營養(yǎng)品質等方面發(fā)揮出重要的生物學功能。
目前,H2主要以富氫水(Hydrogen-rich water)的形式在植物中發(fā)揮其生物學效應,可被用于促進黃瓜外植體不定根發(fā)生、緩解鹽脅迫下水稻種子的萌發(fā)抑制、促進番茄幼苗側根形成等的實驗,但H2這種廣泛的生物學效應僅被運用在實驗室研究,缺乏在農業(yè)大田中的實踐。針對上述問題,本論文首先通過澆灌富氫水,探究其對于上海青浦大棚番茄生長性能、產量和果實品質上的作用,發(fā)現與澆灌地表水相比,富氫水在有化肥和無化肥這兩種施肥條件下對促進番茄植株生長、提高番茄產量和改善營養(yǎng)品質均具有一定的作用。接著為了驗證上述試驗中富氫水的應用效果,進一步將富氫水用于江蘇句容大棚草莓灌溉,同樣發(fā)現富氫水可以增加草莓的產量并改善果實的營養(yǎng)品質。
主要實踐研究結果如下:(1)與澆灌地表水相比,富氫水可以增加番茄植株的株高和莖粗,促進番茄定植后的生長發(fā)育;此外,澆灌富氫水可以促進番茄果實成熟過程中葡萄糖、果糖和蔗糖的積累,且在無化肥時富氫水的提高作用更加顯著,與澆灌地表水相比,富氫水在無化肥條件下可使可溶性糖含量提高12.8%、糖酸比提高15.3%,從而提升番茄口感和風味;同時,無化肥條件下富氫水使番茄中抗壞血酸含量提高14.3%、番茄紅素含量提高29.9%,進而改善營養(yǎng)品質;此外,在有化肥和無化肥兩種施肥水平下富氫水都可以提高番茄產量,分別為3446.7 kg/667 m2和3164.0 kg/667 m2,其中,富氫水在無化肥條件下對番茄的增產效果更加顯著,增產40.9%。(2)基于以上結果,通過澆灌富氫水進一步驗證其對大棚草莓產量和品質的影響。試驗結果顯示,與澆灌地表水相比,富氫水可以通過增加草莓果實中葡萄糖、果糖和蔗糖的積累,同樣在無化肥時富氫水的提高作用更加顯著,與澆灌地表水相比,富氫水在無化肥條件下可使可溶性糖含量提高12.8%、糖酸比提高15.3%,從而提升草莓口感和風味;同時,無化肥條件下富氫水還使草莓中可溶性蛋白含量提高14.3%、抗壞血酸含量提高15.7%、總酚含量提高14.5%及類黃酮含量提高8.9%,進而改善營養(yǎng)品質;此外,在有化肥和無化肥兩種施肥水平下富氫水都可以提高草莓單株產量,分別為47.7 g/株和40.3 g/株,其中,富氫水在無化肥條件下對草莓的增產效果更加顯著,增產18.2%。綜上所述,以不同地點的大棚番茄和草莓為試驗對象,澆灌富氫水均可以提高兩者的產量并改善營養(yǎng)品質;此外,在無化肥條件下富氫水對兩者的產量增加效果更加明顯;對富氫水在農業(yè)生產上的運用具有一定的指導意義。