杏鮑菇子實(shí)體生長期光調(diào)控模型研究

白雪萍+朱學(xué)軍

摘要：在杏鮑菇子實(shí)體生長發(fā)育時(shí)期開展了不同光條件下的光調(diào)控試驗(yàn)，旨在探尋子實(shí)體期的不同光條件與子實(shí)體形態(tài)、單菇質(zhì)量之間的函數(shù)關(guān)系。通過相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)子實(shí)體形態(tài)指標(biāo)中對單菇質(zhì)量起決定性作用的是菌蓋直徑和菌柄長度；此外，選擇了合適的建模方法建立了杏鮑菇產(chǎn)量模型，并通過對產(chǎn)量模型的分析提出了一種適宜于寧夏南部山區(qū)栽培環(huán)境的光照強(qiáng)度調(diào)控策略。

關(guān)鍵詞：杏鮑菇子實(shí)體；產(chǎn)量模型；光調(diào)控試驗(yàn)；控制策略

中圖分類號(hào)： S646.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）11-0194-04

杏鮑菇（Pleurotus eryngii）是一種大型的肉質(zhì)傘菌，口感獨(dú)特，含有豐富的植物蛋白，氨基酸、多糖等成分，是一種集食用、藥用和食療于一體的珍稀食用菌品種[1]。光照是食用菌生長發(fā)育過程中一個(gè)關(guān)鍵的因素，可以影響子實(shí)體的形態(tài)和品質(zhì)，不同的光照強(qiáng)度和光周期都會(huì)對食用菌的生長發(fā)育產(chǎn)生一定的影響作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，光的調(diào)控基本依賴人工經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)重制約了杏鮑菇的周年化、工廠化栽培[2]。以地方氣候差異為背景，針對寧夏彭陽食用菌標(biāo)準(zhǔn)化示范基地栽培環(huán)境中光照對子實(shí)體的作用機(jī)理及生長規(guī)律的研究，最終形成光調(diào)控模型及調(diào)控策略就顯得十分必要，對提高珍稀食用菌的品質(zhì)和產(chǎn)量具有重要的意義，同時(shí)也為工廠化周年栽培食用菌提供了技術(shù)支撐。

1 光調(diào)控試驗(yàn)實(shí)施

1.1 光調(diào)控試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方法

目前，應(yīng)用較廣泛的光調(diào)控研究方法有直接觀測法、試驗(yàn)指標(biāo)測定法及生物提取分析法。直接觀測法指的是在不同光條件處理下，觀測食用菌的菌絲密度、原基面積及數(shù)量、子實(shí)體顏色等。試驗(yàn)指標(biāo)測定法即在光處理下測得各指標(biāo)（菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑及厚度、單菇質(zhì)量）數(shù)據(jù)。生物提取分析法是在不同的光條件處理下生物量、胞內(nèi)外多酚含量、胞內(nèi)外提取物抗氧化性及生物酶活性的分析[3-4]。

1.2 杏鮑菇子實(shí)體光調(diào)控試驗(yàn)實(shí)施

1.2.1 試驗(yàn)材料及培養(yǎng)料組成

試驗(yàn)中所用的杏鮑菇子實(shí)體菌種是由寧夏彭陽食用菌標(biāo)準(zhǔn)化栽培示范基地提供，供試杏鮑菇栽培處理基配方：木屑35%、玉米芯35%、麩皮15%、玉米粉5%、米糠10%，處理料含水量65%；主要環(huán)境因子：溫度為14～16 ℃、相對濕度為75%～90%、CO2濃度為 1 500 ～ 2 500 ppm，各環(huán)境因子的檢測是通過環(huán)境因子無線遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

1.2.2 不同光照度處理下子實(shí)體的培養(yǎng)試驗(yàn)

在菇棚中放置5個(gè)試驗(yàn)箱，其中4個(gè)試驗(yàn)箱分別設(shè)置3、5、7、15的LED燈，光照度分別為80、150、200、300 lx，黑暗組做對照組。光周期設(shè)置為8 h/d，定期測定子實(shí)體形態(tài)（菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑）、單菇質(zhì)量數(shù)據(jù)，分析得到光照度對子實(shí)體生長發(fā)育的影響。

1.2.3 不同光周期處理下子實(shí)體的培養(yǎng)試驗(yàn)

在菇棚中放置5個(gè)試驗(yàn)箱，分別設(shè)置光周期為8 h（開1 h關(guān)2 h）、12 h（開 1 h 關(guān)1 h）、16 h（開2 h關(guān)1 h）、24 h（一直開），黑暗做對照組。光照度設(shè)置為150 lx，定期測定子實(shí)體形態(tài)（菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑）、單菇質(zhì)量數(shù)據(jù)，分析得到光周期對子實(shí)體生長發(fā)育的影響。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析

本試驗(yàn)基于Matlab數(shù)據(jù)處理軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析及繪圖功能，結(jié)合試驗(yàn)測得的子實(shí)體形態(tài)（菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑）、單菇質(zhì)量數(shù)據(jù)，繪制不同光照度下子實(shí)體生長曲線及子實(shí)體生長過程中的殘差法奇異數(shù)據(jù)分析，對比分析光照度對子實(shí)體各形態(tài)參數(shù)、單菇質(zhì)量間的作用關(guān)系[5]。

2.1 不同光照度下子實(shí)體形態(tài)的奇異數(shù)據(jù)分析

光照度為500 lx時(shí)，對測得的形態(tài)、單菇質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異數(shù)據(jù)分析如圖1至圖4。同理可得其他各光照度下的各參數(shù)奇異數(shù)據(jù)分析。結(jié)果表明，人工測量采集的菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑、單菇質(zhì)量數(shù)據(jù)均在置信區(qū)間以內(nèi)，無奇異數(shù)據(jù)，可靠性較高，可以用于各形態(tài)參數(shù)的生長分析。

2.2 不同光照度與子實(shí)體形態(tài)數(shù)據(jù)曲線擬合分析

采用LED光質(zhì)，設(shè)置4種不同光照度處理等數(shù)量的子實(shí)體，運(yùn)用Matlab數(shù)據(jù)處理軟件對不同光照度和子實(shí)體形態(tài)（菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑）、單菇質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合[6]分析（圖5、圖6）。同理可在不同光周期下進(jìn)行奇異數(shù)據(jù)及曲線擬合分析，結(jié)果表明人工測量采集的菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑、子實(shí)體重量數(shù)據(jù)均在置信區(qū)間以內(nèi)，無奇異數(shù)據(jù)，可靠性較高，可以用于各形態(tài)參數(shù)的生長分析，并且子實(shí)體生長過程中光周期對各形態(tài)及單菇質(zhì)量均具有顯著的影響。

3 光調(diào)控模型的建立

3.1 子實(shí)體各形態(tài)指標(biāo)與單菇質(zhì)量的相關(guān)性分析

各形態(tài)指標(biāo)與單菇質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)在0.869～0.914之間，各形態(tài)指標(biāo)之間相關(guān)性都達(dá)到了極顯著水平（表1）。單菇質(zhì)量（Y）與幾個(gè)形態(tài)指標(biāo)相關(guān)程度依次為菌蓋直徑（X1）>菌柄長度（X3）>菌柄直徑（X2）。

3.2 子實(shí)體產(chǎn)量模型的構(gòu)建

上述分析表明光照度、光周期對杏鮑菇的形態(tài)及單菇質(zhì)量均有顯著影響，并且通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)單菇質(zhì)量與菌蓋直徑和菌柄長度的關(guān)系最為密切?？紤]到光照度及光周期對子實(shí)體形態(tài)和產(chǎn)量的影響，可以運(yùn)用多元線性回歸方程來建立杏鮑菇在不同光照度和光周期下的產(chǎn)量模型P（Q，H）[7-11]。

5 結(jié)論

在杏鮑菇子實(shí)體生長發(fā)育過程中，本研究對不同光照度和光周期下子實(shí)體的菌柄長度、菌柄直徑、菌蓋直徑、子實(shí)體單菇質(zhì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行了殘差法奇異數(shù)據(jù)、曲線擬合的分析，并進(jìn)行了子實(shí)體各形態(tài)指與單菇質(zhì)量的相關(guān)性分析、光照度PID控制器進(jìn)行仿真分析。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了子實(shí)體光調(diào)控產(chǎn)量模型，提出了適宜于寧夏彭陽食用菌標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)示范基地的光調(diào)控策略。研究結(jié)果表明，光照度和光周期對杏鮑菇子實(shí)體的生長發(fā)育均具有重要的影響，設(shè)計(jì)的光照度控制器響應(yīng)快、穩(wěn)定性較高，建立的光調(diào)控產(chǎn)量模型對實(shí)際生產(chǎn)具有預(yù)測及指導(dǎo)意義。因此，該研究將為杏鮑菇工廠化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)及技術(shù)支撐，對食用菌經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

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