玉米秸稈和菇渣炭化發酵基質對番茄育苗的影響

葛桂民 李建欣 崔杏春 楚曉真 張建國

如何有效處理或利用食用菌的菇渣一直是困擾食用菌生產者的難題，這些菇渣占用了大量的土地資源，不僅污染了菌農的生產環境和生活環境，還孳生了大量的病菌和害蟲，因此很多學者對菇渣的應用進行了多方面多用途的大量研究。Jordan等[1]對愛爾蘭13個不同食用菌廠的15種菇渣進行了檢測，結果顯示，菇渣中含有大量的 N、P、K，其平均比值為 13∶10∶11，鈣的含量平均值為28 g/kg，且能夠提供給植物生長所需要的營養；菇渣中含有大量的蛋白、多糖和微量元素，經過配比和加工后可以制成動物飼料，部分或全部代替糠麩類飼料[2～4]；以腐熟羊糞∶菇渣∶珍珠巖=1∶2∶1 的比例混配栽培基質，能顯著提高番茄品質[5]；金針菇菇渣中含粗蛋白8.76%、粗脂肪0.62%、粗纖維30.0%、灰分7.93%，玉米芯平菇菌糠含粗蛋白5.96%、粗纖維18.87%、粗脂肪3.25%、灰分1.89%[6]，平菇木屑菌糠含粗蛋白6.86%、粗纖維21.77%、粗脂肪 1.6%、灰分 20.18%[7]。因為菇渣富含營養物質，其經過曬干粉碎后按一定比例添加到新原料中，可作為食用菌的栽培料；通過添加適宜水分和發酵劑可以加工成肥料或者無土栽培的基質[8]；菇渣的理化性質和對營養物質的吸附性可以有效改善土壤的理化性狀和土壤微生物的生態環境，使其成為很好的土壤改良劑和修復劑[9]；施用菇渣對提高土壤微生物數量、土壤養分含量和夏玉米產量有顯著效果[10]；菇渣還可以沼氣化利用，并制成生物質塊作為燃料。這些研究取得了不同程度的成果，但未能徹底解決菇渣堆積的問題，隨著土地的規模化流轉，設施種植規模不斷增加，農戶對種苗也越來越認可，育苗企業不斷增加，規模越來越大，一方面菇渣堆積如山，另一方面育苗企業對育苗基質需求越來越大，為了解決菇渣快速、大批量基質化難題，與河南碧海生物科技有限公司合作，將玉米秸稈和菇渣進行炭化發酵處理，將炭化發酵物作為育苗基質進行蔬菜育苗試驗，以期獲得物美價廉的育苗基質。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

①供試材料 番茄品種鄭番1203，由鄭研種苗科技有限公司提供。

②供試基質 a.原料配比。將玉米秸稈和杏鮑菇菇渣粉碎成3～5 mm后按照不同體積比例混合，分為5個處理，T1：全部為玉米秸稈，T2：玉米秸稈∶菇渣=7∶3，T3：玉米秸稈∶菇渣=5∶5，T4：玉米秸稈∶菇渣=3∶7，T5：全部為菇渣。

玉米秸稈購于洛陽市宜陽縣高村鄉紀彰村；杏鮑菇菇渣是洛陽福達美公司工廠化種植杏鮑菇后的廢料，其種植基質配方為：棉籽殼29%，玉米芯29%，麩皮16%，玉米粉25%，石灰1%。

b.原料處理。將不同處理的原材料水分含量調節到30%左右，再通過上料機傳送到炭化爐內后封閉上料口，炭化爐內溫度以0.2℃/s上升，直到原材料溫度達到90℃后再持續1 h，期間用內置攪拌機不斷攪拌。

炭化后的原料通過攪拌降溫到55℃后傳送到發酵箱內，水分調節到60%左右，加入發酵菌麥麩制品和尿素攪拌均勻后出料到發酵池內，料堆置1 m高左右，當離表層0.3 m處溫度達到65～68℃并持續12 h后進行翻堆1次，一般翻堆2～3次，發酵期間視干濕程度補水，當混合料色澤均勻轉棕黑色，質地變輕，聞不到異味且溫度穩定到常溫時發酵結束，發酵時間一般為7～10 d。5個不同配比的原材料逐一進行處理。

c.基質配制。各配比原材料的炭化發酵料與蛭石按照體積比 3∶2[11，12]進行混配，1 000 kg 混配料內加入60 kg發酵雞糞均勻混合后進行番茄、黃瓜、蕹菜和白菜育苗，以市場采購的俄羅斯進口草炭與國內蛭石按2∶1混配作為對照（CK）。

1.2 試驗方法

①試驗時間 試驗在鄭州市蔬菜研究所張新莊試驗園區日光溫室內進行，于2017年7月25日播種。

②育苗管理 將6個處理的育苗基質裝入72孔育苗穴盤，溫水浸種后直播，6種配方基質分別播種2盤。播種后覆蓋蛭石，并澆透水，發芽前保持穴盤濕潤，發芽后正常管理，做到見干見濕。

③混配基質采樣與物理化學性質測定 6種供試基質混配好后，分別隨機取樣，3次重復，在實驗室內測定樣品的物理和化學性質。

基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度等特性的測定參照連兆煌[10]的方法。基質的化學特性測定參照《土壤農業化學分析方法》[13]。

④形態指標的觀察和測定 在番茄播種40 d、4葉1心時對苗的高度、莖基部直徑、整株干質量、地上干質量、地下干質量進行測量，每個重復10株，重復3次。干質量是將番茄苗沖洗干凈后將地上部和地下部分開放進烘箱內105℃殺青15 min，75℃烘干24 h至恒重；壯苗指數=莖粗/株高×全株干質量。

⑤番茄生理指標的測定 在番茄4葉1心時測定葉綠素含量、氮含量、葉面濕度、葉面溫度和根系活力。葉綠素含量、氮含量、葉面濕度、葉面溫度用植物營養（葉綠素）測定儀（OK-Y10+）測量；根系活力采用TTC法。每個重復10株，重復3次。

1.3 數據處理

采用DPS 17.10高級版進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理基質的礦質元素含量及理化性質

從表1可以看出，隨著菇渣原料量的增加和玉米秸稈原料的減少，炭化發酵混合物氮、鉀、有機質的含量和pH值是逐漸增大的，但磷含量是逐漸減少的，說明菇渣炭化發酵基質的氮、鉀、有機質含量和pH值比玉米秸稈炭化發酵基質高，磷含量比玉米秸稈炭化發酵基質低；無論是菇渣炭化發酵基質或者玉米秸稈炭化發酵基質，還是二者的混合炭化發酵基質，其氮、磷、鉀、有機質的含量都遠遠大于草炭，達到顯著差異水平，說明菇渣和玉米秸稈炭化發酵基質營養成分比草炭豐富，略成堿性，都在植物適宜的生長范圍內[14]。

從表1可知，玉米秸菇渣炭化發酵基質持水孔隙度和電導率大于對照草炭，通氣孔隙度都低于對照草炭，相同體積菇渣和玉米秸稈混合料炭化發酵基質的容重與草炭一致；隨著菇渣原料量的增加和玉米秸稈原料的減少，玉米秸稈菇渣炭化發酵基質的容重、總孔隙度、持水孔隙度、電導率逐漸增大，說明菇渣炭化發酵基質的容重、總孔隙度、持水孔隙度電導率比玉米秸稈的大。菇渣、玉米秸稈炭化發酵基質以及二者混合炭化發酵基質的總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、電導率都符合基質物理化學性質要求[14]。

表1 不同處理基質的礦質元素含量及理化性質

表2 不同處理基質對番茄苗成苗率、生長及生理代謝的影響

2.2 不同處理基質對番茄幼苗生長的影響

①對番茄種子發芽成苗率的影響 從表2可以看出，炭化玉米秸稈培育的番茄苗成苗率隨著炭化發酵菇渣量的增加逐漸降低，并與對照有差異，其中T1處理的番茄成苗率最高，為97.7%；T5最低，為92.1%。但各處理都高于90%，說明玉米秸稈和菇渣的炭化發酵料無毒且已經完全腐熟[15]，但營養隨著菇渣比例的增加而增加，較高的營養導致成苗率下降。玉米秸稈和菇渣及其混合料炭化發酵后與蛭石、珍珠巖、發酵雞糞等適當比例混合，完全可以替代草炭作為育苗基質。

②對番茄苗期生長的影響 從表2知，對照番茄苗株高最高，T1處理株高最矮；T4莖粗最大，整株、地上和地下干質量最大，壯苗指數最大；T1和CK莖粗最小，CK的整株干質量、地上部和地下部干質量及壯苗指標等均顯著小于其他處理。玉米秸稈、菇渣不同原料炭化發酵混合基質可用于番茄育苗，且T4處理效果最好，說明玉米秸稈、菇渣炭化發酵基質營養豐富，促進了番茄苗干物質的積累；除了全部為玉米秸稈炭化發酵料育出的番茄苗壯苗指標與草炭處理接近以外，其他處理育出的番茄苗壯苗指標都高于對照，且隨著菇渣原料量的增加，壯苗指數先增大后減小，玉米秸稈和菇渣的比例在 3∶7 至 5∶5 效果較好。

③對番茄苗生理代謝的影響 從表2可以看出，玉米秸稈炭化發酵基質與CK育番茄苗的葉綠素含量、氮含量、根系活力均顯著差異顯著，且T4處理最高。含有菇渣炭化發酵基質育番茄苗的葉綠素含量、氮含量、根系活力大小隨著菇渣炭化發酵基質含量增大而增大，含量為70%時，達到最大。

3 結論

玉米秸稈菇渣炭化發酵基質的營養成分比草炭高，菇渣炭化發酵基質的氮、鉀、有機質含量比玉米秸稈炭化發酵基質高，而磷含量比玉米秸稈炭化發酵基質低。玉米秸稈菇渣混合料炭化發酵基質的pH值、EC值、容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度比對照草炭大，比菇渣小，玉米秸稈、菇渣和玉米秸稈菇渣混合物的炭化發酵基質物理化學性質都處于育苗基質標準要求范圍內[14，16]。因此，玉米秸菇渣混合料炭化發酵基質可以代替草炭用于番茄育苗，這與李佳瑩[17]和白永娟[18]的研究一致。

不同比例的玉米秸稈菇渣炭化發酵基質育番茄苗成苗率均達90%以上。玉米秸稈和菇渣炭化發酵基質所育番茄苗的莖粗、整株干質量、地上干質量、地下干質量、壯苗指數均顯著高于草炭處理，原料內隨著菇渣量增加，幼苗株高、莖粗、整株干質量、地上干質量、地下干質量、壯苗率也逐漸增大，直到含量到70%時，達到最大。玉米秸稈和菇渣炭化發酵基質所育番茄苗的葉綠素含量、氮含量、根系活力顯著高于草炭，原料內隨著菇渣量增加，葉綠素含量、氮含量、根系活力也逐漸增大，直到含量到70%時，達到最大。因此，30%玉米秸稈和70%菇渣進行炭化發酵的基質對番茄育苗效果較好。