根施苹果酵素对草莓植株生理特性及果实品质的影响

高潼，盛夏薇，吴琦杰，简新月，邢佳茵，周秉超，黄宁旺，蒋琪玮，肖伟，李玲

（作物生物学国家重点实验室 / 山东农业大学园艺科学与工程学院，山东 泰安 271018）

草莓（Fragaria ananassa Duch.）设施栽培中，由于复种指数高，大量施用化学农药，引起土壤营养元素失衡、土传病害发生、土壤次生盐渍化程度加剧等问题，造成草莓生长发育受阻、品质下降等连作障碍[1，2]，影响了草莓产业的可持续发展。因此，亟需开发既能提高草莓果实品质，又能改良土壤的环保肥料，以满足草莓种植户和市场的需求。

水果酵素是以新鲜水果、果皮、果渣经发酵制得的微生物制剂[3]，富含多种微生物以及其代谢产生的蛋白酶、水解酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化氢等[4]，能分解矿物质形成有效态养分。酵素体系中富含的微生物以及有机质、氮、磷和钾等养分，能促进土壤团聚体的形成，改善土壤结构[5]；
富含的有机酸能增加土壤中细菌、放线菌等微生物的数量[6]，优化土壤微生物种群结构，改善根际环境，从而达到促进植物生长、改善品质的效果。杜文艳等[7]报道，苹果酵素能显著提高土壤过氧化氢酶、脲酶等有关养分转化酶的活性，增加速效养分含量，还能抑制土壤连作病原菌繁殖，减轻连作障碍，同时对促进平邑甜茶幼苗的根系呼吸速率、生物量有一定效果。顾广军等[8]报道，酵素能够提高土壤有机质、全氮、全磷以及碱解氮含量，为苹果植株生长发育提供充足养分，促进苗木长高和加粗，改善叶面理化性质。普燕爽等[9]利用酵素在朝天椒上进行绿色高产栽培试验，取得了良好效果。康利允等[10]报道，酵素能够显著提高甜瓜产量，改善果实风味，果实中心、边缘的可溶性固形物含量分别较对照提高13.6%和24.9%。孙雨浓等[11]报道，酵素能够提高菠菜幼苗的POD 和SOD 活性，对清除活性氧，保护膜脂过氧化系统，以及提高植物抗逆境胁迫能力具有重要意义。但截至目前，酵素对草莓植株生长发育和果实品质等方面的影响研究较少。以草莓品种雪里香为试材，对苹果酵素与草莓植株生理特性和果实品质的关系进行研究，旨为草莓绿色种植以及适于草莓的水果酵素开发利用提供依据。

1.1 试验材料

1.1.1 苹果酵素原液 将成熟苹果果渣（含果皮）、红糖和水按照质量比3 ∶1 ∶10 的比例厌氧发酵180 d以上，发酵初期每天松盖搅拌，后期避光密封保存。发酵液呈棕黄色，清澈透亮，pH 值4.5，果香味浓厚。将发酵液用滤网过滤，滤液即为苹果酵素原液。

1.1.2 植物材料 参试草莓品种为雪里香。选用长势一致、健壮无病虫害、短缩茎粗1 cm、具4～5 片叶的穴盘苗，2021 年9 月24 日定植。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验在山东农业大学南校区实验站16 号棚（北纬36.20°，东经117.11°）内进行。苹果酵素原液与水的体积比分别设 1 ∶1 （T）1、1 ∶2 （T）2和1 ∶0（T）33 个处理，在草莓盛花期根施苹果酵素稀释液，每3 d 灌根1 次，每次10 mL/株，直至果实红熟期，共灌根10 次；
以施用等量清水为对照（CK）。灌根时间为10﹕00。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 草莓生长指标。从根施苹果酵素稀释液1 d后开始，每3 d 随机选取各处理的8 株草莓植株，选择心叶从内至外的第2 片功能叶，用游标卡尺测量叶柄长度和叶宽；
随机选取展平的功能叶片6～8 片，用95%乙醇提取叶绿素，用分光光度计测定吸光度（λ=665 nm，λ=646 nm，λ=470 nm），计算叶绿素含量。

1.2.2.2 草莓叶片光合参数。2021 年12 月7 日（晴朗，无风），用CIRAS-II 型便携式光合系统（英国，PP system）于9﹕30～11﹕30 测定健康功能叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度。每处理随机取3 株，每个叶片记录3 次稳定数值。

1.2.2.3 草莓果实品质。草莓成熟后，每处理选取10～15 个果实，利用电子天平称量单果质量；
利用手持折光仪测定可溶性固形物含量；
采用NaOH 滴定法[12]测定可滴定酸含量；
采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量；
采用考马斯亮蓝染色法测定可溶性蛋白含量；
利用分光光度计法测定维生素C 含量；
采用紫外比色法测定花青素、总酚和类黄酮含量。

1.2.3 数据统计与分析 利用WPS Office Excel 2019软件对试验数据进行统计分析和制图，利用IBM SPSS Statistics 25 软件对数据进行差异显著性检验和主成分分析。

2.1 根施苹果酵素对草莓生长的影响

根施苹果酵素的稀释倍数不同，对草莓叶柄长度生长的影响程度也不一样（图1），但对叶宽影响不大（图2）。草莓叶柄长度随处理时间的延长呈逐渐增长趋势，根施不同稀释倍数的苹果酵素，叶柄长度的增长率不同。根施苹果酵素初期，各处理的草莓叶柄长度差异均不显著。12 月10 日，T1和T2处理的叶柄长度增加较多，分别较CK 提高39.4%和33.8%，差异达到了显著水平。草莓叶宽呈现处理初期增长迅速，12月4 日之后增长缓慢、趋于稳定的趋势，12 月10日T1、T2、T3处理和 CK 的叶宽分别较 11 月 25 日增加0.552、0.536、0.490 和0.418 cm，但差异不显著。综合分析认为，T1处理促进草莓生长效果最好。

图1 根施苹果酵素对草莓叶柄长度的影响Fig.1 Effects of root application of malzyme on petiole length of strawberry

图2 根施苹果酵素对草莓叶宽的影响Fig.2 Effects of root application of malzyme on leaf width of strawberry

2.2 根施苹果酵素对草莓光合作用的影响

根施苹果酵素的稀释倍数不同，对草莓叶片叶绿素含量的影响程度也不一样（图3）。根施初期，不同处理的草莓叶片叶绿素含量差异均不显著。随着根施苹果酵素时间的延长，不同稀释倍数处理的效果出现差异，12 月1～4 日T1处理的叶片叶绿素含量显著＞其他处理，12 月10 日各处理的叶片叶绿素含量顺序为T1＞T2＞CK＞T3，其中 T1处理的叶片叶绿素含量增长最快，较CK 提高56.1%。可以看出，T1处理提高草莓叶片叶绿素含量效果最好。

图3 根施苹果酵素对草莓叶片叶绿素含量的影响Fig.3 Effects of root application of malzyme on leaf chlorophyll content of strawberry

根施苹果酵素的稀释倍数不同，对草莓叶片光合参数的影响程度也不一样（表1）。T1和T2处理可显著提高草莓叶片光合参数，其中T1处理效果最好，叶片净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度分别较CK 提高27.8%、16.3%、11.4%和27.0%；
T3处理的叶片光合参数普遍与CK 差异不明显。可以看出，T1处理提高草莓叶片光合参数效果最好。

表1 根施苹果酵素对草莓叶片光合参数的影响Table 1 Effects of root application of malzyme on photosynthetic parameters of strawberry leaves

2.3 根施苹果酵素对草莓果实品质的影响

根施苹果酵素的稀释倍数不同，对草莓果实品质的影响程度也不一样（表2）。根施苹果酵素后均可提高果实的可溶性固形物含量，降低果实的可溶性糖含量，但与CK 相比差异均不显著，其中T1处理的可溶性固形物含量最高、可溶性糖含量较高；
对其他品质指标的影响，不同稀释倍数的效果不同。T1处理能够提高果实单果重，单果重最大，较CK 提高17.0%，而其他2 个处理均导致单果重降低，但3 个处理的指标值与CK 差异均不显著。T1和T3处理可显著提高果实的可滴定酸含量，分别较CK 提高13.9%和6.6%；
T2处理可降低果实的可滴定酸含量，但与CK 差异不显著。根施苹果酵素可提高果实的Vc 含量，其中T1和T2处理效果显著，指标值分别较CK 提高34.1%和15.2%；
但会导致果实的可溶性蛋白含量降低，其中T1和T3处理与CK 差异不显著。综上分析认为，T1处理提高草莓果实品质效果最好。

表2 根施苹果酵素对草莓果实品质的影响Table 2 Effects of root application of malzyme on fruit quality of strawberry

根施苹果酵素均可提高果实的总酚、类黄酮和花青素相对含量，但不同稀释倍数对各指标的影响程度不同（图4～6）。T1处理的总酚含量最高，且与其他处理差异均达到了显著水平，其中较CK 提高58.8%。T1处理的类黄酮含量最高，与T3处理差异不显著，但二者均与CK 和T2处理差异达到了显著水平，其中较CK 提高60.3%。根施苹果酵素均可显著提高果实的花青素含量，指标值增幅为40.5%～80.2%，其中T3处理的指标值最高，与T1处理（74.1%）差异不显著，但显著＞T2处理。综合分析认为，T1处理提高草莓果实总酚、类黄酮和花青素相对含量效果最好。

图4 根施苹果酵素对草莓果实总酚含量的影响Fig.4 Effects of root application of malzyme on total phenolic content of strawberry fruits

图5 根施苹果酵素对草莓果实类黄酮含量的影响Fig.5 Effects of root application of malzyme on flavonoid content of strawberry fruits

图6 根施苹果酵素对草莓果实花青素含量的影响Fig.6 Effects of fruits on anthocyanin content of strawberry fruits

根施苹果酵素可以提高土壤肥力，改善根际土壤理化环境，有利于缓解草莓植株现蕾期至果实成熟期因根系养分吸收量、干物质占比持续下降而引发的养分供应持久度降低问题[13]，对促进草莓植株地上部干物质积累具有重要意义；
同时，酵素体系含有大量的有机养分和植物激素，对调节植株生长发育起到重要作用。本研究结果表明，根施不同稀释倍数的苹果酵素有利于草莓植株的营养生长，体现在叶柄伸长、叶宽增大方面，其中T1处理效果最好。

杨文静等[14]报道施加酵素可以提高苹果植株叶片N、P、K、Fe、Mg、Mn、Cu 和 Zn 等矿质营养的含量，这些矿质营养是构成叶绿素、电子传递体以及光合碳还原循环中许多中间产物的成分，有效提高叶片质量。韩亚萍[15]研究表明，酵素是通过提高蔗糖合成过程中关键酶SPS 和SS 的活性，促进蔗糖和淀粉形成与分配，从而提高植物体内碳代谢强度，促进光合产物的合成与转化。本研究结果表明，根施苹果酵素能够提高草莓植株叶片的叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和净光合速率，改良叶片光合效能，有利于果实器官积累各种营养物质和功能成分，其中T1处理效果最好。

包万柱等[16]研究表明，酵素处理的紫苏叶片MDA和H2O2含量降低，能够减轻氧化胁迫对植物细胞产生的伤害，延缓细胞衰老，增强植株抗氧化胁迫能力。也有研究报道，酵素处理是通过提高辣椒抗氧化物酶活性，显著降低在干旱和冷害下的萎蔫率，与促进植株生长显著相关[17，18]。本研究结果表明，根施苹果酵素能够提高草莓果实总酚、类黄酮、花青素和Vc 等抗氧化功能性物质的含量，有利于提高草莓果实的抗氧化能力，且与植株生长、叶片光合性能密切相关，其中T1处理效果最好。清除自由基，激活抗氧化物酶体系、果实抗氧化活性物质积累与酵素中高含量的黄酮类化合物、酚类化合物、花色苷、超氧化物歧化酶、有机酸等活性成分的协同作用有关[19，20]。

本研究发现，根施苹果酵素原液的草莓植株较其他处理生长缓慢，植株矮小，结实率低。苹果酵素原液处理的植株叶柄长、叶宽等营养指标，以及叶片叶绿素含量、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度、净光合速率等指标均低于CK，且其果实单果重、可溶性固形物含量、可溶性糖含量等品质指标未得到显著提升，原因可能是根施较高浓度的酵素抑制了植株生长发育，致使品质得不到改善。李霜霜等[21]报道，酵素原液、稀释10 倍、稀释30 倍酵素处理的菜心产量均较对照减产。有研究表明，稀释倍数低于100 倍的酵素对植株幼苗CAT 活性起到明显的抑制作用，之后随着稀释倍数的增大，抑制作用减弱[11]。

一定稀释倍数酵素处理草莓植株能显著促进植株营养生长，提高叶片光合速率、单果质量、果实抗氧化活性物质含量，果实可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸含量改善不明显。根施苹果酵素、水体积比为1 ∶1 的苹果酵素能够较好地促进草莓植株营养生长，提高果实品质，同时实现果树残体组织资源化，在保证草莓绿色优质生产时良性调控土壤，提高农业系统中健康土壤—微生物—植物生态系统的内稳性[22]，推动我国农业可持续性发展。

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