摘要
草莓（Fragaria×ananassa Duch.）是日常生活中人们最喜爱的水果之一，具有极好的口感和营养价值。长期的农业实践表明，草莓的种植离不开大量的化肥和农药，这不仅造成了农业生态环境的严重破坏，还在一定程度上对草莓的食用造成了安全隐患。大量的研究显示，氢气（Hydrogen, H2）作为一种环境友好型、绿色及低碳的气体信号分子，不仅可以促进植物的生长发育，提高植物对非生物胁迫的抗性，对农作物产量的提高以及营养品质的改善也具有一定作用。在大田实践中，氢气一般通过电解富氢水（Hydrogen-rich water, HRW）的形式对植物发挥作用，但电解HRW存在逸散快及半衰期短等弊端，在大规模的种植过程中存在作用时间短等问题，从而限制了氢气植物学效应的发挥。而纳米气泡是指直径小于1000 nm的气泡，纳米气泡技术与氢气结合所形成的纳米气泡氢水（Nanobubble hydrogen-rich water, Nano-HRW）与经典的电解HRW相比具有浓度高及存留时间长的特点，可持续的发挥氢气的生物学效应。但上述研究仅停留在实验室阶段，在大田实践中的应用少有报道。 针对上述问题，本论文选择上海青浦（土壤培养草莓）及浙江建德（基质培养草莓）两地的草莓大棚尝试基于氢气的富氢水实践探索：首先在上海青浦草莓大棚通过灌溉HRW和Nano-HRW，探究两者对于草莓产量及品质的作用，发现与灌溉地表水（Surface water, SW）相比，HRW和Nano-HRW对于草莓营养品质的改善及产量的提高均有一定的作用，且Nano-HRW对于草莓的增产更加明显。在浙江建德草莓大棚探究了不同浓度的Nano-HRW对于草莓产量及品质的影响，发现不同浓度的Nano-HRW同样也改善了草莓的品质，提高了草莓的产量。 主要实践研究结果如下： 与灌溉SW相比，在无化肥和有化肥条件下，HRW和Nano-HRW均可通过增加葡萄糖、果糖及蔗糖等积累，增加草莓可溶性糖含量（在无化肥/有化肥条件下，与灌溉SW相比，灌溉HRW，增加16.65%/16.44%，灌溉Nano-HRW，增加25.61%/28.18%），提高糖酸比，从而提高草莓甜度；上述两种氢水在无化肥和有化肥条件下也可提高草莓单株产量（在无化肥/有化肥条件下，灌溉HRW，增加15.7%/20.0%，灌溉Nano-HRW，增加70.4%/59.5%）和草莓中可溶性蛋白、抗坏血酸（在无化肥/有化肥条件下，灌溉HRW，增加6.79%/14.06%，灌溉Nano-HRW，增加4.21%/9.70%）、总酚及类黄酮等营养物质含量，其中，Nano-HRW对于草莓的增产作用更加明显，而HRW则可更好的改善草莓的品质。此外，与在有化肥条件下相比，灌溉Nano-HRW对于产量的提高在营养条件较差的无化肥条件下更加明显。 基于以上结果，又进一步使用低浓度纳米气泡氢水（ Low concentration of Nanobubble hydrogen-rich water, L Nano-HRW, 500-700 ppb ）及高浓度纳米气泡氢水（High concentration of Nanobubble hydrogen-rich water, H Nano-HRW, 900-1200 ppb）对基质培养的草莓进行浇灌。与上述结果类似，在无化肥和有化肥两种施肥水平下，与灌溉SW相比，L Nano-HRW和H Nano-HRW均可通过增加葡萄糖、果糖及蔗糖等积累，增加草莓可溶性糖含量（在无化肥/有化肥条件下，灌溉L Nano-HRW，增加8.00%/6.99%，灌溉H Nano-HRW，增加20.59%/21.10%），提高糖酸比，从而改善其甜度；同样，灌溉不同浓度的Nano-HRW也可提高草莓的单株产量（在无化肥/有化肥条件下，灌溉L Nano-HRW，增加8.84%/7.06%，灌溉H Nano-HRW，增加15.42%/8.91%）和可溶性蛋白、抗坏血酸（在无化肥/有化肥条件下，灌溉L Nano-HRW，增加13.34%/3.60%，灌溉H Nano-HRW，增加16.59%/4.83%）、总酚及类黄酮等营养物质含量，并且灌溉H Nano-HRW效果更加明显，另外，灌溉L/H Nano-HRW可降低基质草莓的坏果率（在有化肥条件下，降低43.3%/43.3%），并可延长草莓货架期。重要的是，在营养条件较差的无化肥条件下上述两种浓度的Nano-HRW对于草莓的增产较有化肥条件更加明显。 综上所述，经过多地、多种栽培形式（土壤和基质）的草莓大田实践发现，浇灌HRW和Nano-HRW均可改善草莓的品质，提高草莓的产量，HRW对于草莓品质的改善作用更加明显，而 Nano-HRW 的增产作用则更加明显。对于不同浓度的Nano-HRW而言，灌溉L/H Nano-HRW同样对草莓的品质和产量均具有正向作用，且H Nano-HRW的效果更加明显。另外，与灌溉SW相比，Nano-HRW灌溉的草莓在基质栽培条件下，展现出降低坏果率及延长货架期的潜力。
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