菌渣还田对本地早光合作用和果实品质的影响

吴韶辉 温明霞 王 鹏 石学根

（浙江省柑橘研究所 台州 黄岩 318026）

菌渣是栽培各种食用菌后剩下的培养基废料，每生产1kg 食用菌约产生3.25kg菌渣[1]。我国是食用菌生产大国，随着我国对食用菌需求量的增大，每年产生的菌渣数量也随之增加，2011年产生的菌渣数量为8.36×107t[2]。传统的食用菌菌渣大多采用堆积处理或者焚烧，这种处理方式会占用土地、滋生霉菌和害虫，导致环境污染。事实上，菌渣富含农作物生长所需的氮、磷、钾等大量营养元素，钙、镁、硫等中量营养元素，铜、锌、铁等微量营养元素。这些微量营养元素是酶、激素、维生素的重要组成部分，可以直接参与有机体的代谢，提高植物酶的活性，是作物正常生长不可缺少的营养元素，在土壤中含量较低，一旦缺少，会抑制植物的生长发育，导致产量和品质下降[3]。利用食用菌菌渣与土壤混合，借助土壤中微生物作用进行分解腐熟，可改良土壤结构，增加有机质含量，提高土壤肥力，进而提高作物的产量与质量。

食用菌菌渣利用的有效途径有多种。如可用作农作物基肥、栽培基质、燃料、饲料添加剂或者原料基质再利用[4-6]。相对于其他有机物料如农作物秸秆、绿肥等，对菌渣作为有机肥料的研究较少且起步较晚。据报道，菌渣除了作有机肥原料外还可直接作肥料。菌渣作为底肥还田，既避免了菌渣堆积污染环境，又可增加有机肥源，培肥地力，提高农作物产量。但目前菌渣多应用于蔬菜和大田作物，且没有大面积推广，其在水果上的应用还未有系统报道。因此，系统地研究菌渣对柑橘生长及果实品质的影响，可以更好地利用菌渣作为有机肥在生产中应用，实现废弃物循环利用和农业的可持续发展，具有重要意义。本试验采用平菇种植的废弃菌渣，设置不同的施用量，研究菌渣还田对山地本地早光合作用、叶绿素含量和果实品质等方面的影响，旨在为菌渣还田在柑橘上的应用提供理论基础，为资源的循环利用和化肥减施提供技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

田间试验在浙江省柑橘研究所山地试验站进行，试验地区属亚热带季风气候，年平均气温在10℃以上的积温为5336℃，持续日照天数247.9d，年平均日照时数为1955h。

供试品种为黄岩本地早，砧木为枸头橙，树冠冠幅3.0～3.5m，高3～4m，株行距3m×4m，常规栽培管理，选择树势、树龄和上一年挂果量相近的植株。试验果园土壤为黄壤，土壤pH4.42、有机质含量2.4%、碱解氮含量115.4mg/kg、有效磷含量520mg/kg、速效钾含量266mg/kg。

试验材料菌渣来自台州市黄岩区江口镇上后村，为平菇生产完后准备废弃的材料。菌渣使用前需经过预处理、发酵处理，杀灭其中的食用菌菌丝、病原菌、昆虫及其它有害生物，转化调节养分，对农业生态环境无负面影响后，方可直接还田，作为有机肥使用。将菌渣移至平坦地，采用园堆式进行堆肥处理，用塑料膜覆盖上方，在发酵过程中可以进行翻堆。

1.2 试验设计

菌渣有机肥作为基肥的形式于采果后施入，与复合肥（常规施肥）混合后使用，其他为常规管理，本地早采收时间为每年11月15日。菌渣的用量以6kg/株为100%还田施用量，共设定5个处理。T0：常规施肥，不施用菌渣；T1：25%菌渣（1.5kg）；T2：50%菌渣（3kg）；T3：75%菌 渣（4.5kg）；T4：全 菌渣（6kg）。每个处理设置4个重复。试验连续实施2年。

1.3 测定方法

1.3.1 光合作用和叶绿素

于7月测定本地早结果梢和非结果梢叶片，随机选取顶端往下数第3片叶进行测定。光合作用测定选定晴天上午9:00～11:00（室外温度26℃），用CIRAS-2型便携式光合作用测定系统(PP2Systems，英国)，分别测定净光合速率Pn（μmol· CO2·m-2·s-1）、气孔导度Gs（mmol·m-2·s-1）、细胞间隙CO2浓度Ci（μmol·mol-1）和蒸腾速率Tr（mmol HO2·m-2· s-1），每个处理测定5个重复。

叶绿素SPAD指数：采用CCM-200手持式叶绿素仪测定，每株随机选取结果梢和非结果梢叶片5片，每片叶选取中部位置测定3次，取其平均值。

1.3.2 果实样品采集与果实品质测定

在本地早果实采收期采样，采样时随机选取有代表性的5株树，每株每次采树冠中上部东南西北四个方位的果各1个，共4个，即每处理采果实20个。榨取本地早果实汁囊汁液，用折射仪测定可溶性固形物含量（TSS）；总糖、还原糖和蔗糖含量采用滴定法；酸含量采用酸碱滴定法，维生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法。按参考文献7～11的方法进行[7～11]。果实品质数据分析时采用将2年的数值取平均进行分析。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel2007及SPSS19.0进行数据计算处理及差异显著性检验和相关性分析，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 菌渣对本地早叶绿素SPAD指数的影响

SPAD 是植物叶片叶绿素相对含量的指数，数值越大则表示叶绿色含量越高。在试验处理条件下，采用CCM-200手持式叶绿素仪测定不同菌渣施用量下得本地早老熟春梢叶片叶绿素含量，由表1可见，施用菌渣提高了本地早结果春梢叶片叶绿素SPAD指数，并随着菌渣用量的提高总体呈现增加趋势。结果叶中，T4处理的SPAD指数与CK呈显著差异（p＜0.05），比对照增加14.9%。非结果叶也表现相似的趋势，其中T1和T4处理均显著高于CK，分别提高17.2%和18.2%。

表1 菌渣对本地早叶片叶绿素SPAD指数的影响

图1 施用菌渣对本地早叶片净光合速率的影响

2.2 菌渣对本地早叶片光合作用参数的影响

2.2.1 净光合速率（Pn）

Pn 为植物总光合速率减去呼吸速率后的值，是衡量植物固定CO2、积累养分能力的重要指标。结果表明，连续施用2年的菌渣，可以有效提高本地早春梢的Pn，并且随菌渣施用量的增加有所提高（图1），如T2、T3、T4的结果叶Pn增量分别为31.0%、23.3%、53.9%，与CK 存在显著差异（p＜0.05），其中最高的T4Pn达到12.8μmol· CO2·m-2·s-1；T2、T3、T4的非结果叶Pn也显著高于CK，其中T4比CK提高51.1%，增幅高于其他处理。Pn的变化趋势与叶绿素SPAD 指数变化趋势相似，说明叶绿素含量是影响Pn 的重要因素之一，测定中也发现，SPAD 指数越高则叶片颜色越深，Pn也越高。

图2 施用菌渣对本地早叶片胞间二氧化碳浓度的影响

2.2.2 细胞间隙CO2浓度（Ci）

Ci 浓度是光合生理中经常用到的一个参数，表示细胞与细胞间的CO2含量，其变化方向是确定光合速率变化的主要原因之一和逆境中植物光合作用受限因素是否为气孔因素的必不可少的判断依据。由图2可以看出，Ci 随着施用菌渣量的增加逐渐降低，说明在相同的外界环境下，施用菌渣有利于植物细胞对CO2的吸收，导致Ci降低。其中T2和T4处理均与CK 存在显著差异，T2的结果叶和非结果叶比CK分别降低33.3%、45.5%；而T4则更明显，其结果叶和非结果叶比CK降低45.3%、48.6%。一般情况下，Ci和Pn的关系呈正相关，Ci浓度越高，光合速率越低，反之，Ci降低说明Pn提高。

图3 施用菌渣对本地早叶片气孔导度的影响

2.2.3 气孔导度（Gs）

气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道，它在控制水分损失和获得碳素即生物量产生之间的平衡中起着关键的作用。Gs 表示的是气孔开张的程度，它是影响植物光合作用，呼吸作用及蒸腾作用的主要因素。图3数据显示，施用菌渣的各处理组结果叶Gs比CK高8.1%～36.0%，但各处理间无显著差异（p＞0.05）；非结果叶中T4处理的Gs达到167.3mmol·m-2·s-1，比CK高34.6%，达到显著差异，但其他处理与CK间无显著差异。

2.2.4 蒸腾速率（Tr）

Tr 是植物吸收水分、降低叶片温度的重要手段，也是影响光合速率的指标之一。不同菌渣施用量的Tr 未表现出明显规律性，结果叶中T3分别与T2、CK 间表现存在显著差异，其中T3＞CK＞T2。非结果叶中T2的Tr最强，达2.58mmolHO2·m-2·s-1，比CK高61.3%，达到显著性差异。在合适的气温条件下，蒸腾速率与气孔导度呈一定的相关性，气孔导度增加则蒸腾速度也加快，但是蒸腾速率过高则有可能导致气孔关闭。

2.3 菌渣对本地早果实品质的影响

表2表明，施用菌渣能提高本地早品质，如T3和T4处理的果实TSS分别比CK提高了0.7°Brix、0.55°Brix；施用菌渣的各处理果实总酸含量比CK高0.02～0.03g/100ml，无显著差异；可食率、固酸比、还原糖和Vc间都没有显著差异。蔗糖是柑橘甜味的重要糖类成分之一，各处理中以T3的蔗糖含量最高，达到5.10g/100g，比CK高22.9%，其他菌渣施用量的果实蔗糖含量也略高于CK。

图4 施用菌渣对本地早叶片蒸腾速率的影响

表2 菌渣对本地早果实品质的影响

3 讨论与结论

食用菌生产后的菌渣废料中富含有机物和多种矿质元素，其中氮、磷、钾养分含量高于稻草和鲜粪。种菇后的各种原料通过无害化处理及发酵可成为一种优质的有机菌肥，也可直接作为底肥施入农田。肥料对生态环境的效应最终还要反映在作物生产性能和品质指标上，因此作物生产性能如光合作用能力、果实品质指标均可作为菌渣利用效果的重要评价指标之一。

菌渣在土壤中不断分解矿化的过程中，能持续较长时间供给作物必需的多种营养元素，同时还可供给多种活性物质，既能提供养分、还能增强土壤微生物活性，提高土壤养分的有效性。在菌渣分解过程中，产生大量的CO2供作物进行碳的同化，作物的光合作用强度在一定的CO2浓度范围内，随着CO2增加而增加。赵丽珍等[12]在玉米上的试验也证明，施用菌渣能增加光合作用，提高产量，效果显著。这与本研究结果也一致，如施用菌渣6kg/株，可以提高结果春梢Pn达53.9%，显著高于对照（p＜0.05）；叶绿素SPAD指数、光合作用参数如Gs增加、Ci降低都有利于光合作用的增强。

菌渣还田在蔬菜上的应用已经有较多报道，但目前在果树生产中还未有较多研究。倪晓燕[13]也在果园间套种草菇时发现草菇菌渣能成为果园良好的有机肥料，有助于果树生长及产量和品质的提高。林斌[14]等人研究表明，利用食用菌菌渣作为脐橙有机肥，脐橙的单株产量增加5.54kg，优质果率提高6个百分点，总酸含量降低而总糖、可溶性固形物和Vc 含量均有不同程度提高。肖胜刚等[15]利用菌渣回施脐橙园进行定位观测试验，研究表明，脐橙果肉品质总酸、可溶性固形物、总糖含量分别比对照提高了0.11%、0.10%和0.50%。上述结果在本试验中也得到证明，菌渣还田提高了本地早果实可溶性固形物、蔗糖含量，充分说明了菌渣作为有机肥可以在柑橘生产中推广。

另外，通过施用菌糠的柑橘生产技术，既可以废物利用作为有机肥还田，又可减少化肥施用量。此外，食用菌生长过程中产生有机酸和生物活性物质，可以有效增强生物免疫、抵抗病虫害[16]。当然，如何通过有效的堆肥手段，去除菌渣中的细菌和有害物质、充分提高肥效；此外，由于不同种类的菌渣成分不同，如何合理应用都还需要进一步研究。