不同硫磺粉用量對菇渣基質(zhì)培黃瓜生長的影響

諸葛祥謙，程 斐，李 群，楊延杰，陳 寧

（1.蔬菜栽培生理實驗室·青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 山東青島 266109；2.青島綠色硅谷科技有限公司 山東青島 266000）

我國食用菌產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)90年代以來，一直保持較高的增長速度，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，我國每年食用菌生產(chǎn)所產(chǎn)生的蘑菇渣大約在400萬t以上[1]，如何處理這些殘渣顯得越來越必要。目前，廢棄的菇渣在有些地區(qū)已經(jīng)開始循環(huán)利用，主要作為食用菌再生產(chǎn)的配料或者作為牲畜的飼料。但是長時間堆放的菇渣因其營養(yǎng)豐富容易發(fā)霉，不能重新回到上述2種循環(huán)途徑中[2]，因此，可以將廢棄的菇渣堆熟后作為有機栽培基質(zhì)[3]。

無土栽培基質(zhì)酸堿度是基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一個重要指標(biāo)，酸堿度的高低影響著基質(zhì)中微生物的活動以及作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收[4]?；|(zhì)酸堿度過高或過低都會導(dǎo)致基質(zhì)發(fā)生酸化或堿化，從而影響植物的生長發(fā)育[5-6]。目前國內(nèi)針對栽培基質(zhì)酸堿度調(diào)節(jié)的研究較少，大部分研究主要將重點放在栽培前基質(zhì)酸堿度的調(diào)節(jié)，忽略了栽培過程中酸堿度的變化。王清奎等[7]在使用白云石石粉調(diào)節(jié)育苗基質(zhì)酸堿度時認(rèn)為，石粉顆粒大小影響其對栽培基質(zhì)酸堿度的調(diào)節(jié)，且隨著白云石粉用量的增加，基質(zhì)酸堿度不斷升高。黃科等[8]在探究使用硫磺粉調(diào)節(jié)基質(zhì)酸堿度對藍(lán)莓幼苗生長的影響時，發(fā)現(xiàn)使用硫磺粉可以將基質(zhì)的酸堿度在一定時間內(nèi)穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，從而滿足藍(lán)莓幼苗生長的需求。也有一些栽培管理者使用石灰粉調(diào)節(jié)基質(zhì)酸堿度，但是用量掌握不好，結(jié)果抑制了植物生長的需求[9]。因此，在針對有機無土栽培基質(zhì)酸堿度調(diào)節(jié)時，需要一種既能在一定時間內(nèi)保持基質(zhì)酸堿度穩(wěn)定，又能有合理用量作為參考的研究作為依靠。筆者主要針對利用硫磺粉調(diào)節(jié)菇渣基質(zhì)酸堿度并應(yīng)用于黃瓜栽培生產(chǎn)中進(jìn)行研究。探究硫磺粉調(diào)節(jié)菇渣基質(zhì)酸堿度滿足黃瓜生長的適宜用量。為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2017年4—6月在青島市城陽區(qū)上馬生態(tài)園塑料拱棚內(nèi)進(jìn)行，供試黃瓜為碩豐源公司提供的‘密刺一’黃瓜嫁接苗，砧木為南瓜。所用菇渣為上馬生態(tài)園堆熟3個月以上的腐熟香菇渣，裝盆前過4目分樣篩，去除較大顆粒[10]。菇渣初始pH為 7.41，EC 值為 2.1 mS·cm-1，容重為 0.47 g·cm-3，總孔隙度53.3%、通氣孔隙度23.2%、持水孔隙度30.1%。有機質(zhì)含量（w，下同）為56.79g·kg-1，全氮含量為 16.39 g·kg-1，全磷含量為 11.29 g·kg-1，全鉀含量為 20.88 g·kg-1，速效氮含量為 332.00 mg·kg-1，速效磷含量為 472.0 mg·kg-1，速效鉀含量為 850.0 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5個處理，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)3盆。選用外徑34 cm的385型花盆。在用美國Spectrum土壤原位pH計和便攜式鹽分儀測定其酸堿度和EC初始值后，每盆中裝入風(fēng)干菇渣約6.4 kg，T1～T5 處理每盆添加硫磺粉 3、6、9、12、15 g，添加后與菇渣混勻，對照為純菇渣。4月25日挑選子葉完好，2片真葉完全展平且植株健壯的黃瓜幼苗進(jìn)行定植，每盆栽1株。定植后進(jìn)行黃瓜日常栽培管理，保證其水肥以及環(huán)境條件一致。5月28日采第3條瓜進(jìn)行果實品質(zhì)指標(biāo)測定，5月29日，以第5功能葉片進(jìn)行葉片光合以及葉綠素?zé)晒獾臏y定。5月25日—6月15日期采集瓜條計算產(chǎn)量。

1.3 測定指標(biāo)及方法

菇渣基質(zhì)酸堿度用美國Spectrum土壤原位pH計測定，EC值用美國Spectrum便攜式鹽分儀測定。基質(zhì)的容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度參照《土壤農(nóng)化分析》進(jìn)行測定[11]；全氮用凱氏定氮法測定[12]；全磷用硝酸-次氯酸消煮釩鉬黃比色法測定[12]；全鉀用TAS-990原子吸收分光光度計測定[12]；速效氮用堿解氮擴散法測定，速效磷用碳酸氫鈉浸提和鉬銻抗比色法測定[12]；速效鉀用火焰光度計法測定[12]；黃瓜葉片葉綠素含量SPAD-502葉綠素儀測定；葉片光合氣體交換參數(shù)用CIRAS-3型光合儀測定；葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)用FMS-2型熒光儀測定；黃瓜果實可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[13]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定[14]；維生素C含量用分光光度計法測定[14]；黃瓜產(chǎn)量采用稱重法測定。

1.4 試驗數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用WPS Excel進(jìn)行處理，Document Processing System(DPS)軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，差異顯著性比較采用最小顯著極差法（LSD法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硫磺粉用量對基質(zhì)酸堿度的影響

隨著硫磺粉用量的增加，基質(zhì)的酸堿度下降幅度越大，從圖1中可以看出，基質(zhì)處理的前兩周，基質(zhì)酸堿度下降最快，之后趨于平緩，可以長時間保持相對較低的水平。硫磺粉用量為6 g時，基質(zhì)酸堿度降低后，pH能夠保持在6.5水平左右，對黃瓜來講，是相對適宜的基質(zhì)酸堿度。

2.2 不同硫磺粉用量對植株形態(tài)指標(biāo)的影響

2.2.1 不同硫磺粉用量對黃瓜株高的影響 在15 d測量植株株高時，T4和T2處理差異不顯著，但相對其他處理，在株高方面，比其他處理具有一定的優(yōu)勢，差異較為顯著。在25 d時，T2處理的植株長勢明顯優(yōu)于其他處理，但增長量從表1中可以看出并不是最大的，相對其他處理具有一定的性差異。在15 d時，T2處理的株高在15 d和25 d分別較對照提升23.87%和40.78%。從株高增長速度上看，T2處理要明顯高于其他處理。

圖1 不同硫磺粉用量對菇渣基質(zhì)pH的影響

2.2.2 不同硫磺粉用量對黃瓜莖粗的影響 施用硫磺粉調(diào)節(jié)基質(zhì)酸堿度，在莖粗方面差異表現(xiàn)并不是特別顯著，從表1中可以看出在定植15 d和25 d時，T2處理在莖粗方面數(shù)據(jù)上略微高于其他處理及對照。這說明在黃瓜莖的粗壯程度上，T2處理好于其他處理。

2.2.3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉面積的影響 在定植15 d時，從表1中仍可以看出T2處理效果優(yōu)于其余處理，相對對照差異顯著。在定植25 d后，除T5處理外，其余均相對于對照組具有顯著性差異，其中T2處理葉面積最大。綜上，T2處理在葉片展幅上要大于其他處理及對照，這有利于植株的光合作用。

表1 不同硫磺粉用量對黃瓜植株形態(tài)指標(biāo)的影響

2.3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片光合作用的影響

2.3.1 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素含量的影響 在合理的酸堿度范圍內(nèi)，葉綠素的含量會有所提升，如圖2所示隨著硫磺粉用量的增加，葉綠素含量出現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但變化量不明顯。葉綠素相對含量最大值出現(xiàn)在T2處理，T1處理葉綠素相對含量最低，2個處理間差異顯著。且所有處理的葉綠素含量相對對照均有所提升。

圖2 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素含量的影響

2.3.2 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片光合氣體交換參數(shù)的影響 光合氣體交換參數(shù)是反應(yīng)植物生長狀況以及光合代謝強弱的一項重要指標(biāo)。如表2所示，植株的光合速率隨著各個處理硫磺粉用量的增加而出現(xiàn)先增加后降低的趨勢，其中最高值出現(xiàn)在T2處理，也就是T2處理的光合速率最高，與其他處理及對照差異顯著；氣孔導(dǎo)度也就是氣孔張開程度，所有處理較對照氣孔導(dǎo)度都有所升高，也就是氣體交換速度加快了，有利于光合作用進(jìn)行，T1、T5與對照差異不顯著，T2較其他處理均有顯著性差異；綜合各項參數(shù)指標(biāo)T2處理的光合強度要強于其他處理以及對照；一般情況下胞間二氧化碳濃度直接影響光合速率的高低，因此胞間二氧化碳濃度也隨著各處理酸堿度的降低，胞間二氧化碳濃度呈現(xiàn)先升高，后降低的趨勢，最大值出現(xiàn)在T2處理與其他處理及對照具有顯著性差異；由于水分利用效率與光合速率以及蒸騰速率有關(guān)，所以T2處理光合參數(shù)較高，以及氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率都較高，就導(dǎo)致了T2處理的水分利用效率在一定程度上有所降低。

2.3.3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響 葉綠素?zé)晒鈪?shù)是一組用于描述植物光合功能的變量或常數(shù)值，反映了植物“內(nèi)在性”的特點，可以作為研究植物光合作用與環(huán)境關(guān)系的重要指標(biāo)。如表3所示，在非脅迫條件下變化不是很明顯，所以在最大光化學(xué)效率方面，各個處理以及對照差異并不顯著；在最大天線轉(zhuǎn)化效率方面，它反映的是開放的PSⅡ反應(yīng)中心原初光能捕獲效率，T2處理與硫磺粉用量較高的處理差異顯著，也就是說T2處理葉片PSⅡ反應(yīng)中心原初光能補獲效率要高；在實際光化學(xué)效率方面，各處理間差異較為顯著，T2處理的實際光化學(xué)效率仍然較高；在光化學(xué)猝滅系數(shù)方面，只有較高硫磺粉用量的T4和T5處理之間差異不顯著，其余均有差異，從數(shù)值上看，T2處理的光化學(xué)淬滅系數(shù)較高與其他處理以及對照具有顯著性差異；在非光化學(xué)猝滅系數(shù)方面，T1處理顯著高于其他處理，對照和T2處理差異不明顯。

表2 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片光合氣體交換參數(shù)的影響

表3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.4 不同硫磺粉用量對黃瓜果實品質(zhì)的影響

2.4.1 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性蛋白含量的影響 不同劑量硫磺粉降低菇渣基質(zhì)酸堿度，均促進(jìn)了黃瓜果實中的可溶性蛋白含量的增加。從圖3中可以看出隨著硫磺粉用量的增加，可溶性蛋白含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在T2處理中硫磺粉用量為6 g時，黃瓜果實的可溶性蛋白含量最高達(dá)到了2.33 mg·g-1。相對對照可溶性蛋白含量增加了71.43%，具有極顯著差異。

圖3 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性蛋白含量的影響

2.4.2 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性糖含量的影響 黃瓜果實的可溶性糖含量隨著硫磺粉的添加劑量增大出現(xiàn)一定的下降趨勢。如圖4所示，在各個處理中T2處理果實可溶性糖含量最高，達(dá)到8.36%，相對其他處理及對照差異顯著。T5處理可溶性糖含量最低，T2處理可溶性糖含量相對于對照組增加了16.60%。

圖4 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性糖含量的影響

2.4.3 不同硫磺粉用量對黃瓜果實維生素C含量的影響 黃瓜果實中維生素C含量隨著硫磺粉用量的增大，呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢如圖5所示，維生素C最大值出現(xiàn)在硫磺粉用量為6 g時，即T2處理維生素C含量最高，達(dá)到29.02 mg·100 g-1，T5處理維生素C含量最低，只有5.61 mg·100 g-1。相對T2處理降低了80.67%。T2處理相對其他處理及對照組，具有極顯著差異。

圖5 不同硫磺粉用量對黃瓜果實維生素C含量的影響

2.5 不同硫磺粉用量對黃瓜產(chǎn)量的影響

基質(zhì)酸堿度合適與否會直接影響到黃瓜的產(chǎn)量，如表4所示，平均單果質(zhì)量隨著硫磺粉用量的增加，呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，在T2處理添加量時，平均單果質(zhì)量達(dá)到最大為241.48 g。折合產(chǎn)量在T2處理也達(dá)到最大為2.89 kg·m-2。除T5處理以外，其他處理在產(chǎn)量方面相較對照均有所增長，增幅在 4.86%～33.65%，增幅最高在T2處理為33.65%，只有T5處理負(fù)增長為-7.09%。

表4 不同硫磺粉用量對黃瓜產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

適宜黃瓜栽培的基質(zhì)酸堿度范圍為5.7～7.2，屬于中性偏酸[12]。在基質(zhì)中添加硫磺粉，可以在一定程度上降低菇渣基質(zhì)酸堿度，并在一定時間范圍內(nèi)基質(zhì)的酸堿度可以保持相對恒定[15]。筆者所選用菇渣酸堿度為堿性，因此需要添加外源成分調(diào)節(jié)其酸堿度。有研究表明，在基質(zhì)中添加硫磺粉能夠在一定程度上降低基質(zhì)酸堿度，且對基質(zhì)有一定的殺菌消毒作用[15]。從本試驗硫磺粉調(diào)節(jié)菇渣基質(zhì)酸堿度效果來看，T1～T4處理的酸堿度均在適宜黃瓜生長的范圍內(nèi)。筆者通過對整個栽培過程中基質(zhì)酸堿度的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在將硫磺粉添加到基質(zhì)中2周后，基質(zhì)酸堿度基本處于平穩(wěn)狀態(tài)，沒有較大的上下浮動，這是由于硫磺粉被添加到基質(zhì)中后，基質(zhì)中的硫細(xì)菌將硫磺氧化成硫酸酐，再由硫酸酐轉(zhuǎn)化成硫酸調(diào)節(jié)基質(zhì)酸堿度，這一變化過程以生物過程為主化學(xué)過程為輔，因此能夠在較長一段時間內(nèi)保證基質(zhì)酸堿度相對穩(wěn)定[16]。但隨著基質(zhì)中所添加硫磺粉的量的增加，基質(zhì)酸堿度越小，因此在針對不同的作物應(yīng)選擇不同的硫磺粉添加量。

從黃瓜生長的角度來講，雖然T1～T4處理均在合理酸堿度范圍之內(nèi)，但是在生理指標(biāo)方面還存在一定的差異，例如T2處理的植株在光合速率以及果實營養(yǎng)指標(biāo)方面顯著優(yōu)于其他處理，且隨著各個處理硫磺粉添加量的增大，植株的光合速率以及營養(yǎng)指標(biāo)等方面均出現(xiàn)先升高后降低的趨勢，最高點均出現(xiàn)在T2處理，這就說明，T2處理所達(dá)到的基質(zhì)酸堿度最能滿足黃瓜生長的要求，在產(chǎn)量方面T2處理也是最高的，相較對照組提高了33.65%。

綜上所述，利用菇渣進(jìn)行黃瓜基質(zhì)培的過程中，調(diào)節(jié)基質(zhì)酸堿度按照0.09%的質(zhì)量比添加硫磺粉能夠使黃瓜達(dá)到較好的光合效果以及較高的營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。因此在黃瓜生產(chǎn)上可以選用硫磺粉調(diào)節(jié)菇渣基質(zhì)酸堿度來進(jìn)行生產(chǎn)，從而降低以草炭等為代表的不可再生資源的消耗。