調節菇渣基質孔隙度對油菜生長的影響

2018-12-08 11:20:14諸葛祥謙程斐李群楊延杰陳寧

山東農業科學 2018年9期

諸葛祥謙程斐李群楊延杰陳寧

摘要：為確定適宜油菜生長的基質孔隙度，本試驗以純菇渣基質為對照，設置T1（菇渣∶ 河沙=9∶ 1）、T2（菇渣∶ 河沙=8∶ 2）、T3（菇渣∶ 河沙=7∶ 3）、T4（菇渣∶ 河沙=6∶ 4）、T5（菇渣∶ 河沙=5∶ 5）共5個不同的河沙菇渣復配比例處理，測定了不同處理基質容重、孔隙度、pH值、EC值和油菜地上部地下部生物量及其品質和光合等指標并進行比較。結果表明，隨著河沙添加比例的增大，基質的容重、通氣孔隙度均呈現上升趨勢，總孔隙度以及持水孔隙度下降；油菜生物量、品質、葉綠素含量以及光合速率等指標均隨河沙添加比例的增加呈先升高后降低趨勢，其中T2處理的各指標數值最大。本試驗綜合分析可得，T2處理的河沙添加比例能夠為油菜生長提供較為合適的孔隙度范圍。

關鍵詞：菇渣；河沙；復配比例；基質物理性狀；油菜生長

中圖分類號：S634.3 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2018）09-0056-05

Abstract In order to determine the porosity of the substrate suitable for rape growth， this experiment was conducted with pure mushroom residue matrix as control.Five treatments were set as T1 （mushroom residue∶ river sand=9∶ 1）， T2 （mushroom residue∶ river sand=8∶ 2）， T3 （mushroom residue∶ river sand=7∶ 3）， T4 （mushroom slag∶ river sand=6∶ 4） and T5 （mushroom slag∶ river sand=5∶ 5）， The bulk density， porosity， pH and EC values of the substrates，and the biomass of overground and underground parts， quality and photosynthetic indicators of rape were determined and compared under different treatments. The results showed that with the increase of river sand， the bulk density and aeration porosity of the matrix both showed upward trends， and the total porosity and water holding porosity decreased；the biomass， quality， chlorophyll content and photosynthetic rate showed the trends of increasing first and then decreasing. Among them， the value of each indicator under T2 treatment was the largest. According to the comprehensive analysis， the proportion of river sand in T2 treatment could provide a suitable porosity range for rape growth.

Keywords Mushroom residue； River sand； Compounding ratio； Substrate physical properties； Rape growth

目前，蔬菜無土栽培已經成為我國設施農業的重要部分，是發展高效農業的新途徑[1]，但蔬菜無土栽培生產應用中仍存在許多問題，如肥力不足、基質理化性狀較差等問題。蔬菜根系環境的好壞主要取決于栽培基質的理化性質，而栽培基質的孔隙度直接影響基質的通氣以及持水性能，是最重要的理化性質參數之一[2] 。因此研究栽培基質的孔隙度，提升栽培基質的理化性質，同時根據所栽培的不同作物確定不同栽培基質的孔隙度標準對改善作物品質以及基質的商品化和量產化具有十分重要的意義[3]。

我國食用菌生產從20世紀90年代以來，一直保持較高的增長速度。隨著規模的不斷擴大，每年所產生的菇渣大約在400萬噸以上，這些廢渣如果處理不當，將會導致嚴重的環境污染問題，因此選擇一種適宜的方式解決這一問題顯得尤為必要[4] 。目前，有些地區將廢棄的菇渣進行循環利用，主要是作為下一茬食用菌再生產的配料或者牲畜飼料。但長時間堆放的菇渣可能會因其營養豐富而發生霉變，影響其再循環使用[5]。因此將廢棄的菇渣堆熟后作為蔬菜的有機栽培基質是一種較好的選擇[6]。

我國是油菜生產大國，種植面積以及總產量均居世界第一位。每年菜籽油的產量占我國食用油產量的40%左右[7]。在這一背景下為油菜基質栽培提供一個良好的根際環境從而進一步提高油菜產量和品質顯得尤為重要。本研究利用質量大、通氣性能好的河沙與容重小、總孔隙度大的菇渣復配，通過調整不同的復配比例，測定并比較分析不同處理下的基質容重、孔隙度以及油菜生長、生理與品質等指標，以期確定油菜栽培過程中菇渣基質孔隙度的調控方法以及具體河沙添加量，為今后油菜無土栽培提供一定的技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用油菜種子購于青島膠研種苗有限公司。所用菇渣為上馬生態園堆熟6個月的腐熟香菇渣，裝盆前過4目分樣篩[8]去除較大顆粒。河沙購于青島恒通鑫源建材有限公司，充分洗凈過4目分樣篩去除較大石塊晾干備用。

1.2 試驗設計

本試驗于2017年4—6月在青島農業大學實習工廠的實驗溫室中進行。采用完全隨機設計，按照不同的菇渣河沙復配體積比例共設5個處理，分別為T1（菇渣∶ 河沙=9∶ 1）、T2（菇渣∶ 河沙=8∶ 2）、T3（菇渣∶ 河沙=7∶ 3）、T4（菇渣∶ 河沙=6∶ 4）、T5（菇渣∶ 河沙=5∶ 5），以純菇渣為對照（CK），各設3次重復，每重復3盆，每盆種植3株油菜。

1.3 測定指標及方法

菇渣基質pH值用美國Spectrum土壤原位pH計測定，EC值用美國Spectrum便攜式鹽分儀測定。菇渣基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度參照《土壤農化分析》進行測定[9]；油菜葉片葉綠素含量采用分光光度計法測定[10]；葉片光合氣體交換參數用CIRAS-3型光合儀測定[10]；油菜葉片可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[10]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定[10]。

1.4 數據處理

采用 WPS Excel 添加版本和DPS軟件進行數據處理及統計分析，利用最小顯著極差法（LSD 法）進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 不同河沙菇渣復配比例對基質物理性狀的影響

基質容重隨著河沙添加比例的增加呈現上升趨勢，各處理間差異顯著。容重過大或過輕均不適合作栽培基質，CK容重最低，為0.26 g/cm3，T5處理容重相對較大，為1.11 g/cm3，而理想基質容重范圍為0.5～0.8 g/cm3，T2、T3處理容重符合理想基質條件。總孔隙度與河沙添加比例呈負相關，各處理間差異顯著。總孔隙度與根系生長與呼吸有密切的關系，理想基質的通氣孔隙度范圍是60%～90%，對照以及T1、T2處理的總孔隙度符合理想基質條件。通氣孔隙度隨著河沙添加比例的增加呈現上升趨勢，各處理間差異顯著。通氣孔隙過大，基質持水性下降，反之基質通氣性降低，影響根系的呼吸作用，理想基質要求通氣孔隙度不低于15%～20%，各處理以及對照通氣孔隙度均符合理想基質條件。持水孔隙度則隨著河沙添加比例的增加呈現下降趨勢，各處理間差異顯著。適宜基質持水孔隙度在40%～75%左右，對照以及T1、T2處理的持水孔隙度均在適宜范圍內（表1）。綜上所述，T2處理在基質物理性狀方面相對較為適合油菜生長。

2.2 不同河沙菇渣復配比例對基質pH和EC值的影響

由圖1可知，隨著河沙添加比例的增加，基質pH值呈下降趨勢。已知油菜生長的最適酸堿度為中性偏酸， T2、T3、T4、T5處理的酸堿度分別為6.91、6.67、6.43、6.05，均符合適宜基質條件。

由圖2可知，隨著河沙添加比例的增加，基質EC值呈現降低趨勢。適宜基質EC值范圍為0.5～3.0 mS/cm，各處理的EC值均在適宜范圍內。

2.3 不同河沙菇渣復配比例對油菜植株生物量的影響

地上部以及地下部的生物量隨著河沙添加比例的增加均呈現先升高后降低的趨勢，T2處理顯著高于其他處理。T2處理的根冠比顯著高于T1、T4、T5處理（表2）。這表明適宜的河沙添加比例能夠有效增加植株的生物量并提高根冠比。

2.4 不同河沙菇渣復配比例對油菜營養品質的影響

2.4.1 對可溶性糖含量的影響油菜葉片可溶性糖含量隨著河沙添加比例的增加呈現先升高后降低的趨勢。T2處理油菜葉片可溶性糖含量最高，為3.08%，顯著高于其他處理，較對照增加97.44%。CK可溶性糖含量最低，為1.56%（圖3）。這說明適宜孔隙度范圍可以為根系提供良好的根際環境，進而提升植株可溶性糖含量。

2.4.2 對可溶性蛋白含量的影響可溶性蛋白含量隨著河沙添加比例的增加呈現先增加后降低的趨勢。T2處理的可溶性蛋白含量最高，達1.97 mg/g，較對照提升37.76%（圖4）。基質中添加適量的河沙可以為油菜根系提供合適的孔隙度，進而提升植株葉片可溶性蛋白含量。

2.5 不同河沙菇渣復配比例對油菜葉片光合作用的影響

2.5.1 對葉綠素含量的影響葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量均隨著河沙添加比例的增加呈現先升高后降低的趨勢，T2處理最高，其葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量分別為1.46、0.65、2.12 mg/g，T2葉綠素a顯著高于對照，各處理間差異不顯著；葉綠素b各處理差異不顯著；T2處理葉綠素a+b除與T3差異不顯著外，與其他處理均差異顯著（圖5）。

2.5.2 對光合氣體交換參數的影響由表3可知，油菜葉片的光合速率、氣孔導度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率均隨河沙添加比例的增加呈現先升高后降低的趨勢， T2處理各指標數值最高，均顯著高于其他處理。水分利用效率則以T1處理最高；T2處理的光合速率、氣孔導度和蒸騰速率都較高，導致其水分利用效率在一定程度上有所降低。

3 討論與結論

基質容重以及孔隙度是衡量基質是否適合作物生長的重要物理指標[11]。基質的孔隙度主要包括通氣孔隙度和持水孔隙度，是基質重要的物理性質，能夠影響基質的通氣、持水、排水以及容重[12]。適宜植物生長的基質應具有良好孔隙度來滿足其根系對水分和空氣的需求，從而促進根系的呼吸作用和對養分的吸收，進而提升植物的生長品質[13，14]。除此之外，基質的pH值以及EC值也是衡量基質是否適宜作物生長的重要指標，基質EC值過高或者pH值過高或過低則會影響植物根系的生長使植株受到損傷甚至死亡[15]。本試驗選用河沙與食用菌生產的廢料菇渣進行不同比例的復配，通過對基質進行總孔隙度、通氣孔隙度以及持水孔隙度的調節來滿足油菜生長需求。

本試驗研究表明，適宜孔隙度范圍內，油菜植株在生物量方面有一定程度的提升，T2處理（菇渣∶ 河沙=8∶ 2）所提供的孔隙度范圍，最大程度提升了植株的生物量。T2處理全株干物質量相較對照增加25%。這說明適宜基質孔隙度有利于植株干物質的積累。適宜孔隙度條件下，油菜的營養品質也得到了一定的提升。T2處理能顯著提升油菜葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量，分別相較對照提升97.44%、37.76%。葉綠素是植株進行光合作用的重要物質。T2處理的葉綠素a、葉綠素b以及葉綠素總含量都顯著高于其他處理。因此適宜栽培基質的孔隙度也能在一定程度上提升植株葉綠素含量，有利于植株光合作用的進行，提升光合產物的轉化效率。T2處理的光合效率、氣孔導度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率也高于其他處理。

綜上所述，本試驗通過河沙菇渣復配來調整基質孔隙度栽培油菜，表明在采用菇渣時菇渣與河沙比例8∶ 2的孔隙度最適合油菜生長。

參考文獻：

[1] 孫嚴艷. 我國蔬菜無土栽培的研究現狀及進展[J]. 中國科技信息， 2014（21）：127-128.

[2] 周躍華，聶艷麗，趙永紅，等. 國內外固體基質研究概況[J]. 中國生態農業學報， 2005， 13（4）：40-43.

[3] 郭世榮. 固體栽培基質研究、開發現狀及發展趨勢[J]. 農業工程學報， 2005， 21（增刊）：1-4.

[4] 李學梅. 食用菌菌渣的開發利用[J]. 河南農業科學， 2003（5）： 40-42.

[5] 嚴玲，姜慶，王芳. 食用菌菌渣循環利用模式剖析——以成都市金堂縣為例[J]. 中國農學通報， 2011，27（14）：94-99.

[6] 衛智濤. 雙孢蘑菇菌渣堆肥、肥效及細菌種群變化研究[D]. 株洲：中南林業科技大學， 2011.

[7] 殷艷，王漢中. 我國油菜生產現狀及發展趨勢[J]. 農業展望， 2011， 7（1）：43-45.

[8] 陳菲，李勝利，孫治強. 不同粒徑有機基質對黃瓜育苗效果的研究[J]. 北方園藝， 2015（8）：42-45.

[9] 南京農業大學. 土壤農化分析[M]. 北京：農業出版社， 1990.

[10] 王學奎，黃見良. 植物生理生化實驗原理與技術[M]. 北京：高等教育出版社， 2015.