菌糠對白芝麻產量及微量元素吸收的影響

李同科

(河南省平輿縣農業科學技術試驗站，河南 駐馬店 463400)

0 引言

鐵、鋅皆是人體不可缺少的微量元素，同樣也是機體內含量較高的微量元素。白芝麻籽粒中含有的微量元素有銅、鋅、鐵等，尤其含鐵量、含鋅量很高，鐵的含量約為73 mg/kg，高于菠菜含量3倍、牛肉5倍，能夠為人類提供豐富的鐵、鋅等微量元素[1]。白芝麻是河南省重要的經濟作物和油料作物，河南省平輿縣是我國主要的白芝麻生產基地，種植歷史悠久，而且一直不斷深入研究芝麻生產工作，但是平輿縣土壤有機質含量整體呈中等狀態，磷貧、鉀富、氮不足，其中土壤氮的缺乏是制約平輿縣白芝麻產量及品質的主要因素[2-3]。

菌糠是食用菌種植的副產物，食用菌培養料主要包括稻草秸稈、玉米芯和鋸木屑等，通過堆積發酵、菌絲分解，其中的纖維素、木質素等物質會發生分解，釋放出一定量的氨基酸、粗脂肪和粗蛋白等成分，另外也含有鐵、鋅、鈣等元素[4]。菌糠含有豐富的營養成分且價格低廉，已在有機肥料領域獲得充分利用[5-6]。據報道，將黑木耳菌糠施入土壤，能夠起到部分替代氮肥的作用，提高土壤速效氮磷鉀含量[7]。河南省作為農業大省，對化肥、有機肥料有大量需求，同時也是食用菌生產大省，食用菌生產中會產生大量菌糠，為菌糠的有效利用提供了前提條件。本研究以輿芝16號白芝麻為試驗對象，采用田間試驗方法在土壤中施用菌糠，比較不同處理方法對土壤養分的影響，對白芝麻產量、根系及籽粒中鐵、鋅微量元素含量的影響，探討提高白芝麻含鐵、鋅微量元素的栽培途徑，為白芝麻產量與質量提升提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

(1)試驗對象。輿芝16號白芝麻，由平芝8703與鄭27兩個品種雜交選育，繁育單位為平輿縣農業科學技術試驗站。輿芝16號為早熟芝麻品種，生長期比較短，只有87 d，且適應本地氣候，生長速度快、產量高，為優良品種[8]。

(2)試驗肥料。菌糠來自河南省農戶大棚中的平菇栽培廢棄物，主要栽培料成分是生石灰、玉米芯，菌糠曬干后裝袋，其營養成分如表1所示。肥料選用磷、鉀、氮比例為18∶15∶12的復合肥料。

表1 菌糠營養成分Tab.1 Nutrient composition of mushroom chaff

1.2 試驗地條件

河南省平輿縣某試驗地，選擇排灌條件便利、地勢較高的地塊，避免選擇重茬地塊，前茬小麥產量為6 000～9 000 kg/hm2，試驗地土壤為砂姜黑土。

1.3 試驗設計

試驗于2020年6月進行，試驗田共設置4個地塊、4種處理方法，每種處理方法均為寬窄行種植，寬行行距50 cm，窄行行距39 cm，播深約3 cm。各處理間用溝畦隔開，其中3個試驗組、1個對照組。

處理一(T1)：菌糠30 t/hm2+復合肥300～600 kg/hm2；處理二(T2)：菌糠45 t/hm2+復合肥300～600 kg/hm2；處理三(T3)：菌糠60 t/hm2+復合肥300～600 kg/hm2；對照(CK)：復合肥300～600 kg/hm2。

各處理區白芝麻采用機械播種，播種量6.0～7.5 kg/hm2，菌糠和復合肥在播種前一次性施入，施肥后翻耕。每個處理3次重復，播種后按照當地栽培管理技術要求進行。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤取樣與指標測定

(1)土壤取樣。在白芝麻收獲期取樣，取樣點數量根據田塊面積(S)決定，n=10+10logS，各取樣點應保持相近的土樣厚度、深淺、質量；避免在試驗田邊角、肥料堆積處取樣；每個土樣以1 kg左右為宜，過2 mm篩，分類裝入塑料袋，記錄好取樣地點、土壤名稱。

(2)土壤處理。土壤樣品在樣品盤上攤開、自然風干，避免污染，風干過程中常翻動、加速干燥，風干后土樣保存待測。

(3)指標測定。使用硫酸-重落酸鉀法測定土壤有機質，使用自動定氮儀測定土壤全氮，使用分光光度法測定土壤全磷，使用原子吸收分光光度法測定土壤全鉀，使用碳酸氫鈉浸提-鉬銻鈧比色法測定速效磷含量，使用中性醋酸銨浸提法-火焰光度法測定速效鉀含量。

1.4.2 白芝麻產量測定

白芝麻于6月6日播種，8月末進入成熟期，莖稈、蒴果為成熟色，葉片基本掉完即可收獲。各試驗區選擇1 m2植株，重點考察白芝麻產量，測定千粒質量、每蒴粒數、單株產量。

1.4.3 白芝麻微量元素含量測定

(1)根系微量元素含量測定。在白芝麻成熟期取樣，于各處理區分別取一土樣(層深30～60 cm)，取出土樣放入尼龍袋，使用自來水沖洗，取出挑洗后的根系，再用去離子水洗凈、烘干，待測微量元素養分含量。

(2)籽粒微量元素含量測定。收集上述根系取樣區相應的地上部植株籽粒，樣品使用去離子水洗凈、烘干，磨碎后進行消煮，對消煮液中的鋅、鐵含量進行測定。

(3)使用電感耦合等離子原子發射光譜儀ICP-OES法測定鐵、鋅元素含量，按照標準操作流程進行。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2013軟件進行數據整理、作圖，采用SPSS24.0軟件進行統計檢驗，多重比較采用LSD法(P=0.05)。

2 結果與分析

2.1 菌糠對土壤養分的影響

菌糠對土壤中微量元素養分的影響如表2所示。施用菌糠的各處理組土壤全氮含量、全鉀含量、有機質含量均高于對照組，且菌糠使用量越多，土壤中全氮、全鉀、有機質含量越高，表現為T3>T2>T1>CK。

表2 菌糠對土壤養分的影響Tab.2 Effects of mushroom chaff on soil nutrients

說明采用菌糠處理土壤能提高土壤中的全氮含量，為白芝麻生長提供氮肥營養；提高土壤中的全鉀含量，增強土壤的肥料作用；提高土壤中有機質成分，改良土壤、提高土壤肥力。施用菌糠的各處理組土壤全磷含量均較對照組低，且各處理組之間土壤全磷含量并無顯著差異，說明菌糠用量并無較突出的磷肥作用；但施用菌糠的各處理組土壤中速效磷含量卻較對照組高，且隨著菌糠使用量的增多，土壤中速效磷含量從高到低依次是T3>T2>T1，T3顯著高于T2和T1，說明菌糠的施用有增加土壤速效磷含量的效果，能提高土壤肥力、促進白芝麻生長。當菌糠施用量為45 t/hm2時，土壤中速效鉀含量最高，而菌糠施用量為60 t/hm2時，土壤中速效鉀含量與施用復合肥的CK接近，T3和CK沒有顯著差異，說明菌糠施用量的增加并不會顯著影響土壤中速效鉀含量，45 t/hm2的施用量即能滿足土壤肥力需求。

2.2 菌糠對白芝麻產量的影響

菌糠對白芝麻產量的影響如表3所示。施用菌糠對增加白芝麻千粒質量有較好的作用，而且白芝麻千粒質量隨菌糠用量的增加而增加，T1、T2、T3分別較CK平均增加0.07、0.09、0.13 g，各處理白芝麻千粒質量均顯著高于對照組，說明菌糠作為底肥能夠為白芝麻生長提供較好的營養物質。施用菌糠的各處理組白芝麻每蒴粒數與對照組比較都無顯著差異。施用菌糠對白芝麻單株產量影響明顯，這與菌糠對白芝麻千粒質量的影響相符，T1、T2、T3分別較CK單株產量平均增加2.08、3.11、3.50 g，各處理白芝麻植株單株產量均顯著高于對照組，說明菌糠的肥力作用對白芝麻產量的影響優于復合肥。

表3 菌糠對白芝麻產量的影響Tab.3 Effect of mushroom chaff on yield of white sesame

2.3 菌糠對白芝麻根系及籽粒微量元素含量的影響

菌糠對白芝麻根系及籽粒微量元素含量的影響如表4所示。隨著菌糠施用量的增加，白芝麻根系及籽粒中鐵、鋅含量呈增加趨勢，表現為T3>T2>T1>CK，各處理白芝麻根系及籽粒微量元素含量均顯著高于對照組。施用不同量的菌糠后，白芝麻根系中鐵/鋅含量分別平均增加460.74/13.68、505.23/21.55、528.85/23.90 mg/kg，白芝麻籽粒中鐵/鋅含量分別平均增加1.69/1.26、2.68/3.63、3.88/4.15 mg/kg，T3最高，說明菌糠施用提高了白芝麻整體鋅含量和鐵含量。

表4 菌糠對白芝麻根系及籽粒微量元素含量的影響Tab.4 Effects of mushroom chaff on trace element contents in roots and grains of white sesame

3 討論

3.1 菌糠對土壤養分的影響

土壤性質對白芝麻的產量和質量有顯著影響。平輿縣土壤構成中，砂姜黑土占主要部分，具有結構性差、耕層淺薄、地勢低洼等特點[9]。由于土壤環境惡劣，加之水、氣、熱發展不協調，導致土壤有機質分解緩慢、土壤團粒結構欠佳，受此影響，白芝麻產量逐漸降低，對平輿縣白芝麻產業的可持續發展造成嚴重阻礙[10]。本研究提出對砂姜黑土的改良措施，以期通過土壤處理技術，充分挖掘并發揮砂姜黑土的生產潛力，彌補其磷貧、氮不足等缺點[11]。菌糠具有氮肥、鉀肥的高應用價值，通過增加土壤中全氮、全鉀的含量增強土壤肥力。菌糠能促進微生物生長繁殖，在某種程度上增加了土壤中速效磷與速效鉀的含量[12]。菌糠中含有大量有機質，可以作為有機肥提高土壤中的有機質含量，提高土壤肥力[13]。史慧[14]研究指出，白芝麻對鉀肥的需求較多，因前茬小麥生長期較長，對各種養分的吸收量比較多，所以在栽種白芝麻時，土壤養分或許已經不充足。采取菌糠進行土壤處理，有利于為白芝麻栽種提供良好的鉀肥。另外，本研究結果表明施用菌糠能顯著提高土壤中全氮及有機質含量，但對于土壤中全磷含量并無影響，分析原因可能是菌糠作為磷肥的營養成分需要長時間作用才能被土壤利用，磷的營養成分釋放緩慢、見效時間長，本研究采用的輿芝16號白芝麻生長期短，收獲時并未見效。受速效磷和速效鉀含量增高的影響，施用菌糠的各處理組土壤肥力普遍提高。

3.2 菌糠對白芝麻產量的影響

已有研究報道指出，轉化土壤中的營養元素會對作物的生長與產量帶來積極影響[15-16]。千粒質量和每蒴粒數是白芝麻產量的集中體現，土壤中的養分是影響白芝麻產量的重要因素。平輿縣地處淮北平原，地表土以砂姜黑土為主，占全縣土壤面積的71%，該土質潛在肥力高，但速效養分含量低，土壤呈磷貧、氮不足的缺陷，其中磷元素嚴重缺乏是制約白芝麻產量和質量提高的重要因素。本研究結果表明，菌糠施用有增加土壤速效磷含量的效果，從而對白芝麻產量產生積極影響，施用菌糠的各處理組，白芝麻千粒質量均隨菌糠用量增加而增加。這與前人研究結果一致，說明施用菌糠可有效提升土壤有機質與速效養分含量，促進作物生長[17]。

施用菌糠的各處理組白芝麻每蒴粒數雖然與對照組比較都無顯著差異，但是基于白芝麻千粒質量的提高，從而也提高了白芝麻的單株產量，說明菌糠的肥力作用對白芝麻產量的影響優于復合肥。這可能與菌糠的應用能夠改善土壤養分狀況、降低土壤pH值、提高土壤有機質等有關，從而使作物產量呈現良好的增長趨勢[18]。

3.3 菌糠對白芝麻根系及籽粒微量元素含量的影響

土壤條件對于作物中常量與微量元素含量有重要影響[19-20]。本研究結果表明，施用不同量的菌糠后，白芝麻根系、籽粒的鐵和鋅含量分別有不同程度的增加，而且隨著菌糠施用量的增加，鐵、鋅含量逐漸增加。分析原因可能是菌糠的施用在一定程度上增加了土壤中有效養分氮素的含量，從而有利于白芝麻根系、籽粒對于鐵和鋅微量元素的吸收[21]。菌糠施用使土壤中全氮含量增加，氮養分增多直接增加了土壤中有效鋅的含量，因此，綜合研究結果來看，本研究中T3處理，即菌糠施用量為60 t/hm2時，有利于提高白芝麻根系與籽粒中微量元素的含量。

4 結論

菌糠含有較高的營養成分，是應用價值較高的肥料。本研究以輿芝16號白芝麻為試驗對象，在土壤中施用菌糠，比較不同處理方法對土壤養分的影響，對白芝麻產量、根系及籽粒中鐵、鋅微量元素含量的影響。結果表明，施用菌糠處理土壤能提高土壤中的全氮、全鉀、速效磷和有機質含量，對增加白芝麻千粒質量、單株產量的作用顯著，各處理白芝麻根系及籽粒微量元素含量均顯著高于對照組，說明菌糠對白芝麻產量與質量的提升有重要影響。

本研究基于田間試驗，初步證實了施用一定量的菌糠可以提高土壤養分含量，促進白芝麻對鐵、鋅微量元素的吸收，同時有利于整體上提高白芝麻產量。關于菌糠的一些負面效果尚未被完全證實，所以其大規模應用可能會受到一定的限制，有待于今后通過更多更深入的研究來提高對研究成果的客觀支持。