黄土丘陵区温室香菇生长适宜环境因子分析研究

吴婧云 刘 静 马理辉，3* 何自立 冯 浩，3 李鸣雷，3

（1西北农林科技大学水土保持研究所，陕西 咸阳 712100；2西安思源学院理工学院，陕西 西安 710038；3中国科学院水利部水土保持研究所，陕西 咸阳 712100；4 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 咸阳 712100）

香菇Lentinus edodes，又称花菇、香信、香蕈，是世界著名食用菌之一，同时也是世界产量第二大菇[1-3]。香菇具有很高的营养价值，富含维生素D、香菇素、蛋白质和脂肪等多种营养成分[4-5]，并具备一定的药用价值[6-7]。黄土丘陵区光照充足，气候温和，昼夜温差大[8]，是我国食用菌产业“南菇北移”的理想地区，当地农户主要以拱棚和温室栽培香菇，完全依靠人工控制温室内环境因子[9]，容易导致香菇菌棒发霉、香菇畸形，产量和质量很难得到显著提高。研究主要环境因子（温度、湿度、CO2浓度与光照强度）与香菇子实体发育的相关性，可为香菇栽培提供科学化管理依据，实现香菇栽培环境智能化调控，保证香菇的品质和产量[10]。

环境温度会直接影响香菇发育进程，影响香菇的呼吸速率[11]。一般来说，香菇子实体的较适生长温度为15～20 ℃[12]。香菇子实体分化需要温室的相对湿度处于合适范围，出菇期温室内的适宜相对湿度为80%～90%[13-15]。在香菇子实体发育的过程中，控制温室内CO2浓度可以在一定程度上调节其菌盖直径与菌柄长度的比例[16]。定量的散射光照能有效促进香菇子实体分化及菌盖的生长、色变。常规的香菇栽培技术因地域、气候、香菇菌株（品种）等存在差异，并不适用于所有地区。

笔者以黄土丘陵区香菇栽培为研究对象，用传感器采集温室内环境因子变化数据，分析香菇出菇期环境因子变化规律及对子实体性状影响，以期总结黄土丘陵区温室香菇栽培出菇期环境因子的适宜范围，推动该地区香菇栽培的科学化、规范化和标准化，为保障该区香菇优产、高产、高效提供科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验区概况

试验区位于陕西省延安市宝塔区河庄坪镇沟谷平地的温室（北纬36°11′～37°09′，东经109°21′～110°03′）。该地气候干燥冷凉，光热资源充足，昼夜温差较大。

1.1.2 供试香菇菌株

试验香菇菌株为“七河九号”。该菌株属于广温型，特点是抗逆能力强、耐高温能力强、不爆出、越夏安全；菇形圆正、菌柄短、产量高、容易出花菇。

培养料配方：杂木屑78%，麸皮20%，石膏1%，糖1%，料含水量为55%～60%。

1.1.3 仪器及设施设备

（1）温室主要设施

温室长60 m，宽8 m，高2.5 m，入口朝西，呈东西走向，顶部和通风口外覆盖塑料膜。每日8：00揭开塑料膜通风，即揭苫管理，16：00 停止揭苫，以避免温室内温度过低。温室内南北两侧分别摆放菇架，南侧为阳面，北侧为阴面。菇架高1.5 m，共五层，冠层和近地层间隔1.5 m。

（2）传感器安装位置

从表1可以看出，利用不同维度的数据分别建模预测，预测结果的小误差概率都达到了一级，但随着维度的不同，均方差比值有所不同。通过分析预测结果得知，各序列模型的后验差比值从左边端点开始，随着序列的增长而增大，这也同时说明了灰色模型并不需要太多的数据序列就可以达到较好的预测结果，所以在进行灰色模型预测时，尽量选择离端点较近的数据序列来建模，预测效果更为理想。

如图1 所示，选取温室内的典型位置安装环境因子传感器。编号4、5为光照强度传感器；编号6、7为CO2浓度传感器，编号8—17 为温湿度传感器；其中，编号4—7、14—17传感器安装于菇架冠层上方，编号8—13传感器安装于菇架近地层上方。

图1 传感器安装位置示意图

（3）传感器型号

传感器由山东仁科测控技术有限公司生产，温湿度测量选取具有标准DIN35 导轨安装卡的RSWS-N01-8型扁卡轨变送器（485）型温湿度传感器，主要技术参数见表1；CO2浓度测量选取采用红外检定技术的型号为RS-CO2WS-N01的传感器，主要技术参数见表2；光照强度测量选取型号为RSGZWS-N01的传感器，主要技术参数见表3。

表1 RS-WS-N01-8型温湿度传感器技术参数

表2 RS-CO2WS-N01型CO2浓度传感器技术参数表

表3 RS-GZWS-N01型光照强度传感器技术参数表

1.2 子实体经济性状测定

试验观测期为2021年5月1日至2021年9月13日，即温室香菇出菇期，共采收三潮菇。测定香菇子实体菌盖直径、菌柄长度，统计香菇产量。在传感器的对应位置下，分别选取六个菌棒作为一个试验小区。采收时用游标卡尺（精度为0.02 mm，上海九量五金工具有限公司）测量子实体的菌盖直径和菌柄长度（mm），用电子天平（CP114，奥豪斯仪器有限公司）称量每试验小区鲜菇产量（g）。

5 月1 日开始进行香菇经济性状测定，5 月8 日第一次注水，此后，在每次测定完成后一周，进行菌棒注水，以保障菌棒内水分充足。

1.3 数据分析

环境因子传感器从2021年5月1日开始记录数据，直至2021 年9 月中旬。对监测到的环境因子数据进行全天实时记录，每10 min 采集一次数据，远程传输到手机终端保存。采用Excel 2019 汇总数据、SPSS 24.0 进行数理统计分析、Origin 2021 制作图表。

经济性状检验数据采用LSD（least-significant difference）法进行单因素方差分析，相关性分析采用双变量皮尔逊法，数据均用平均值±标准差来表示。

出菇期温室内温度、相对湿度、CO2浓度、光照强度变化指相应时段内传感器每小时记录的平均值。

2 结果与分析

2.1 出菇期温室环境因子变化规律

2.1.1 温度

试验地地处陕北黄土丘陵区，早晚温差较大，温室内温度主要随阳光照射的变化而变化。图2是整个出菇期温室不同位置的日均温度变化曲线。由图2 可知，温室内最低温度为12 ℃左右，最高温度为30 ℃左右。阳面和阴面的温度变化趋势基本一致。冠层温度比近地层早1 h 到最高值，阳面最高温度比阴面最高温度高10 ℃左右。温室内0：00—7：00无光照，温度较低，呈下降趋势；7：00开始受阳光照射，温度上升，但温室顶部覆盖遮阳网，近地层位置的温度上升幅度较小，在15：00 左右温室内温度达最高值；15：00—24：00，温度缓慢下降。

图2 出菇期温室不同位置日均温度变化

由图3 可知，第一潮出菇期的最高温度为25 ℃，最低温度为15 ℃；第二潮出菇期的最高温度为30 ℃，最低温度为18 ℃；第三潮出菇期的最高温度为30 ℃，最低温度为20 ℃。在试验条件下每潮出菇期内温度变化趋势基本一致，呈正弦曲线状。在12：00—16：00，由于当地气候多变，温度偶有异常出现，其中14：00—16：00 温度变幅最大，其他时段内多日温度变化趋势稳定。

图3 各潮出菇期温室温度变化

2.1.2 相对湿度

受到气温变化影响，温室内每天会定时利用微喷设施对菌棒均匀喷水，降低温室内温度，提高空气相对湿度，为香菇提供良好的生长环境。整个出菇期温室内不同位置日均相对湿度变化规律（图4）：0：00—8：00未揭苫管理，相对湿度较高且较稳定，为80%左右；8：00开始揭苫，温室空气流通、温度升高，相对湿度迅速下降，至12：00稳定；12：00—16：00 日光照射最全面，气温最高，相对湿度最低；16：00 停止揭苫，相对湿度迅速上升，至24：00 上升至初始水平并趋于稳定。不同监测位置的最低相对湿度差异较大，冠层距离温室顶部近，相对湿度较低，约为30%；近地层受上方菇架遮挡，受光率低，相对湿度比冠层高约10%。

图4 出菇期温室不同位置日均相对湿度变化

由图5 可知，第一潮温室内出菇期相对湿度最高为80%，14：00 下降至最低40%；第二潮出菇期相对湿度最高为82%，14：00 下降至最低40%；第三潮出菇期相对湿度最高为80%，15：00 下降至最低40%。不同潮出菇期的温室内相对湿度变化无明显差异，说明温室内不同位置的相对湿度变化对香菇子实体生长的影响可能更大。

图5 各潮出菇期温室相对湿度变化

2.1.3 CO2浓度

香菇生长环境中的CO2浓度会直接影响香菇菌丝发育及子实体生长[16]，在香菇出菇期需每日通风换气，以提高空气质量。整个出菇期温室不同位置CO2浓度日均变化规律（图6）：CO2浓度在10：00 下降至最低500 μmol/mol，20：00达最高1 900 μmol/mol。0：00—9：00 香菇呼吸作用持续进行，温室内O2含量减少，CO2排放量缓慢下降，CO2浓度呈下降趋势；9：00—16：00 气温升高，通风换气降温，CO2浓度稳定在较低水平；16：00—20：00 温度下降，通风结束，由于温室内O2和CO2浓度总量持动态平衡，香菇呼吸作用使得O2含量减少，CO2浓度骤增；20：00 后香菇呼吸作用减弱，CO2浓度下降。温室内阳面、阴面的CO2浓度基本无差异，变化趋势也保持一致。

图6 出菇期温室内不同位置日均CO2浓度变化

由图7 可知，第一潮出菇期温室内CO2浓度最高约为700 μmol/mol，最低约为450 μmol/mol；第二潮出菇期CO2浓度最高约为600 μmol/mol，最低约为450 μmol/mol；第三潮出菇期CO2浓度最高约为550 μmol/mol，最低约为450 μmol/mol。温室内CO2浓度变化主要受揭苫管理影响，8：00 揭苫导致CO2浓度下降，20：00停止揭苫后CO2浓度回升。不同出菇潮次的CO2浓度变化趋势无明显差异。

2.1.4 光照强度

光照是影响食用菌生长发育的重要因素，可影响子实体产量和品质[17]。过强的光照会抑制菌丝生长，甚至导致菌丝死亡[18]，使子实体品质低下，产量下降。整个出菇期温室不同位置光照强度日均变化规律（图8）：0：00—6：00太阳未升起，光照强度为零；6：00—15：00 随着太阳升起，光照强度上升；15：00—20：00，太阳落山，光照强度逐渐减弱；20：00—24：00 无光照，光照强度为零。温室内阳面、阴面的光照强度变化差异明显，主要表现为15：00 阳面光照强度达最大3 000 lx，14：00 阴面光照强度达最大2 000 lx，阳面光照强度最大值比阴面高约50%，但最高值出现晚1 h。

图8 出菇期温室不同位置日均光照强度变化

由图9 可知，第一潮出菇期15：00 光照强度达最大1 700 lx；第二潮出菇期12：00 光照强度达最大3 000 lx；第三潮出菇期12：00 光照强度达最大4 000 lx。温室内不同出菇潮次的光照强度变化趋势基本一致，但试验地气候阴晴不定，所以各个时间段光照强度误差较大，异常值较多，特别是10：00—14：00光照强度变幅最大。

图9 各潮出菇期温室光照强度变化

2.2 不同潮次香菇子实体经济性状及与环境因子相关性分析

2.2.1 香菇子实体经济性状

由表4可知，受环境因子变化影响，不同位置的香菇子实体经济性状总体有显著差异，前两潮菇较第三潮菇品质更好。这是由于随着出菇潮次的增加，菌棒营养逐渐被吸收，提供的养分越来越少[18]，因此第三潮菇的产量及品质有较大幅度的下降。三潮菇中阳面近地层产量最高、菌盖直径最大、菌柄长度最长，与其他位置相比差异显著。

表4 不同潮次不同位置的香菇产量及子实体性状

2.2.2 相关性分析

由表5 可知，各监测位置的温度与香菇的子实体生长无显著相关性，但空气相对湿度、光照强度与香菇菌盖直径、菌柄长度之间存在显著相关性，主要表现：阳面近地层相对湿度与菌盖直径相关系数为0.844（P=0.035＜0.05），阴面近地层相对湿度与菌盖直径相关系数为0.845（P=0.034＜0.05），光照强度与菌柄长度相关系数为0.819（P=0.046＜0.05），菌盖直径与香菇产量相关系数为0.904（P=0.013＜0.05）。结果表明，试验期间温室的温度控制基本满足香菇正常生产的要求；温室内空气相对湿度和光照强度对香菇子实体生长影响较大，应当采取措施加强对温室内相对湿度及光照强度的调控。

表5 香菇子实体性状与环境因子间的相关性分析

3 小结与讨论

香菇子实体生长期间，环境因子的变化直接影响其产量和品质[20-23]。该研究系统地分析温室内出菇期三个潮次不同位置的环境因子变化规律和香菇子实体的经济性状指标，并对二者进行相关性分析。

（1）冠层温度大于近地层，阳面和阴面温度变化趋势无明显差异；出菇期温度为15～30 ℃，14：00—16：00 变化不稳定，差异性较大；温室内温度略高，夏季高温时应降温，控制温度在15～25 ℃。（2）相对湿度为40%～82%，近地层相对湿度比冠层高约10%，12：00—16：00 相对湿度处于最低；温室内相对湿度过低，可采用微喷设备每日定时喷水以提高相对湿度，控制在80%～90%。（3）不同位置CO2浓度变化基本一致，出菇期内CO2浓度在揭苫前保持相对稳定水平，揭苫后开始下降，停止揭苫后又回升至初始水平，平均600 μmol/mol。（4）光照强度变化受到天气影响，在12：00—14：00 变化不稳定，最高为3 500 lx；出菇期光照强度为0～4 000 lx，光照强度过高[24]，可采用增加遮阳网层数等方法来降低光照强度，控制在500～1 000 lx。（5）阳面近地层的子实体各项指标优于相同时期其他位置的子实体，表明该位置更适合香菇生长。相对湿度和光照强度对香菇子实体生长存在显著影响，而温度与香菇生长无显著相关性，因此黄土丘陵区香菇栽培应侧重于水分和光照管理。

试验为黄土丘陵区香菇栽培以及出菇期香菇生长的主要影响因素提供一定的参考。供试菌株具有单一性和局限性，还可选择其他品种进行试验。目前黄土丘陵区香菇栽培多采用传统温室和大棚，后续可采用温室环境因子自动化控制系统，远程智能调控环境因子参数，以提高生产力，增加效益。