调节菇渣基质孔隙度对油菜生长的影响

诸葛祥谦 程斐 李群 杨延杰 陈宁

摘要：为确定适宜油菜生长的基质孔隙度，本试验以纯菇渣基质为对照，设置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个不同的河沙菇渣复配比例处理，测定了不同处理基质容重、孔隙度、pH值、EC值和油菜地上部地下部生物量及其品质和光合等指标并进行比较。结果表明，随着河沙添加比例的增大，基质的容重、通气孔隙度均呈现上升趋势，总孔隙度以及持水孔隙度下降；油菜生物量、品质、叶绿素含量以及光合速率等指标均随河沙添加比例的增加呈先升高后降低趋势，其中T2处理的各指标数值最大。本试验综合分析可得，T2处理的河沙添加比例能够为油菜生长提供较为合适的孔隙度范围。

关键词：菇渣；河沙；复配比例；基质物理性状；油菜生长

中图分类号：S634.3 文献标识号：A 文章编号：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，蔬菜无土栽培已经成为我国设施农业的重要部分，是发展高效农业的新途径[1]，但蔬菜无土栽培生产应用中仍存在许多问题，如肥力不足、基质理化性状较差等问题。蔬菜根系环境的好坏主要取决于栽培基质的理化性质，而栽培基质的孔隙度直接影响基质的通气以及持水性能，是最重要的理化性质参数之一[2] 。因此研究栽培基质的孔隙度，提升栽培基质的理化性质，同时根据所栽培的不同作物确定不同栽培基质的孔隙度标准对改善作物品质以及基质的商品化和量产化具有十分重要的意义[3]。

我国食用菌生产从20世纪90年代以来，一直保持较高的增长速度。随着规模的不断扩大，每年所产生的菇渣大约在400万吨以上，这些废渣如果处理不当，将会导致严重的环境污染问题，因此选择一种适宜的方式解决这一问题显得尤为必要[4] 。目前，有些地区将废弃的菇渣进行循环利用，主要是作为下一茬食用菌再生产的配料或者牲畜饲料。但长时间堆放的菇渣可能会因其营养丰富而发生霉变，影响其再循环使用[5]。因此将废弃的菇渣堆熟后作为蔬菜的有机栽培基质是一种较好的选择[6]。

我国是油菜生产大国，种植面积以及总产量均居世界第一位。每年菜籽油的产量占我国食用油产量的40%左右[7]。在这一背景下为油菜基质栽培提供一个良好的根际环境从而进一步提高油菜产量和品质显得尤为重要。本研究利用质量大、通气性能好的河沙与容重小、總孔隙度大的菇渣复配，通过调整不同的复配比例，测定并比较分析不同处理下的基质容重、孔隙度以及油菜生长、生理与品质等指标，以期确定油菜栽培过程中菇渣基质孔隙度的调控方法以及具体河沙添加量，为今后油菜无土栽培提供一定的技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用油菜种子购于青岛胶研种苗有限公司。所用菇渣为上马生态园堆熟6个月的腐熟香菇渣，装盆前过4目分样筛[8]去除较大颗粒。河沙购于青岛恒通鑫源建材有限公司，充分洗净过4目分样筛去除较大石块晾干备用。

1.2 试验设计

本试验于2017年4—6月在青岛农业大学实习工厂的实验温室中进行。采用完全随机设计，按照不同的菇渣河沙复配体积比例共设5个处理，分别为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），以纯菇渣为对照（CK），各设3次重复，每重复3盆，每盆种植3株油菜。

1.3 测定指标及方法

菇渣基质pH值用美国Spectrum土壤原位pH计测定，EC值用美国Spectrum便携式盐分仪测定。菇渣基质的容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度参照《土壤农化分析》进行测定[9]；油菜叶片叶绿素含量采用分光光度计法测定[10]；叶片光合气体交换参数用CIRAS-3型光合仪测定[10]；油菜叶片可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[10]；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法测定[10]。

1.4 数据处理

采用 WPS Excel 添加版本和DPS软件进行数据处理及统计分析，利用最小显著极差法（LSD 法）进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 不同河沙菇渣复配比例对基质物理性状的影响

基质容重随着河沙添加比例的增加呈现上升趋势，各处理间差异显著。容重过大或过轻均不适合作栽培基质，CK容重最低，为0.26 g/cm3，T5处理容重相对较大，为1.11 g/cm3，而理想基质容重范围为0.5～0.8 g/cm3，T2、T3处理容重符合理想基质条件。总孔隙度与河沙添加比例呈负相关，各处理间差异显著。总孔隙度与根系生长与呼吸有密切的关系，理想基质的通气孔隙度范围是60%～90%，对照以及T1、T2处理的总孔隙度符合理想基质条件。通气孔隙度随着河沙添加比例的增加呈现上升趋势，各处理间差异显著。通气孔隙过大，基质持水性下降，反之基质通气性降低，影响根系的呼吸作用，理想基质要求通气孔隙度不低于15%～20%，各处理以及对照通气孔隙度均符合理想基质条件。持水孔隙度则随着河沙添加比例的增加呈现下降趋势，各处理间差异显著。适宜基质持水孔隙度在40%～75%左右，对照以及T1、T2处理的持水孔隙度均在适宜范围内（表1）。综上所述，T2处理在基质物理性状方面相对较为适合油菜生长。

2.2 不同河沙菇渣复配比例对基质pH和EC值的影响

由图1可知，随着河沙添加比例的增加，基质pH值呈下降趋势。已知油菜生长的最适酸碱度为中性偏酸， T2、T3、T4、T5处理的酸碱度分别为6.91、6.67、6.43、6.05，均符合适宜基质条件。

由图2可知，随着河沙添加比例的增加，基质EC值呈现降低趋势。适宜基质EC值范围为0.5～3.0 mS/cm，各处理的EC值均在适宜范围内。

2.3 不同河沙菇渣复配比例对油菜植株生物量的影响

地上部以及地下部的生物量随着河沙添加比例的增加均呈现先升高后降低的趋势，T2处理显著高于其他处理。T2处理的根冠比显著高于T1、T4、T5处理（表2）。这表明适宜的河沙添加比例能够有效增加植株的生物量并提高根冠比。

2.4 不同河沙菇渣复配比例对油菜营养品质的影响

2.4.1 对可溶性糖含量的影响 油菜叶片可溶性糖含量随着河沙添加比例的增加呈现先升高后降低的趋势。T2处理油菜叶片可溶性糖含量最高，为3.08%，显著高于其他处理，较对照增加97.44%。CK可溶性糖含量最低，为1.56%（图3）。这说明适宜孔隙度范围可以为根系提供良好的根际环境，进而提升植株可溶性糖含量。

2.4.2 对可溶性蛋白含量的影响 可溶性蛋白含量随着河沙添加比例的增加呈现先增加后降低的趋势。T2处理的可溶性蛋白含量最高，达1.97 mg/g，较对照提升37.76%（图4）。基质中添加适量的河沙可以为油菜根系提供合适的孔隙度，进而提升植株叶片可溶性蛋白含量。

2.5 不同河沙菇渣复配比例对油菜叶片光合作用的影响

2.5.1 对叶绿素含量的影响 叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量均随着河沙添加比例的增加呈现先升高后降低的趋势，T2处理最高，其叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量分别为1.46、0.65、2.12 mg/g，T2叶绿素a显著高于对照，各处理间差异不显著；叶绿素b各处理差异不显著；T2处理叶绿素a+b除与T3差异不显著外，与其他处理均差异显著（图5）。

2.5.2 对光合气体交换参数的影响 由表3可知，油菜叶片的光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率均随河沙添加比例的增加呈现先升高后降低的趋势， T2处理各指标数值最高，均显著高于其他处理。水分利用效率则以T1处理最高；T2处理的光合速率、气孔导度和蒸腾速率都较高，导致其水分利用效率在一定程度上有所降低。

3 讨论与结论

基质容重以及孔隙度是衡量基质是否适合作物生长的重要物理指标[11]。基质的孔隙度主要包括通气孔隙度和持水孔隙度，是基质重要的物理性质，能够影响基质的通气、持水、排水以及容重[12]。适宜植物生长的基质应具有良好孔隙度来满足其根系对水分和空气的需求，从而促进根系的呼吸作用和对养分的吸收，进而提升植物的生长品质[13，14]。除此之外，基质的pH值以及EC值也是衡量基质是否适宜作物生长的重要指标，基质EC值过高或者pH值过高或过低则会影响植物根系的生长使植株受到损伤甚至死亡[15]。本试验选用河沙与食用菌生产的废料菇渣进行不同比例的复配，通过对基质进行总孔隙度、通气孔隙度以及持水孔隙度的调节来满足油菜生长需求。

本试验研究表明，适宜孔隙度范围内，油菜植株在生物量方面有一定程度的提升，T2处理（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处理全株干物质量相较对照增加25%。这说明适宜基质孔隙度有利于植株干物质的积累。适宜孔隙度条件下，油菜的营养品质也得到了一定的提升。T2处理能显著提升油菜叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量，分别相较对照提升97.44%、37.76%。叶绿素是植株进行光合作用的重要物质。T2处理的叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素总含量都显著高于其他处理。因此适宜栽培基质的孔隙度也能在一定程度上提升植株叶绿素含量，有利于植株光合作用的进行，提升光合产物的转化效率。T2处理的光合效率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率也高于其他处理。

综上所述，本试验通过河沙菇渣复配来调整基质孔隙度栽培油菜，表明在采用菇渣时菇渣与河沙比例8∶ 2的孔隙度最适合油菜生长。

参 考 文 献：

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