雙孢菇渣堆肥基質(zhì)對(duì)夏季草莓生長及光合特性的影響

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(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究中心，山西 太原 030031)

草莓因其果實(shí)色澤鮮艷，風(fēng)味獨(dú)特，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值而深受廣大消費(fèi)者的青睞[1]。近年來，為了提早或延后草莓的上市時(shí)間，設(shè)施草莓栽培技術(shù)在世界各地紛紛涌現(xiàn)。草莓的基質(zhì)栽培是設(shè)施栽培的主要形式，是未來草莓栽培的發(fā)展方向，以草炭為主要原料的復(fù)合基質(zhì)栽培是發(fā)展的重點(diǎn)[2-3]。然而，草炭屬于一種不可再生資源，過量開采易破壞生態(tài)環(huán)境，世界各國均提出要限制草炭資源開采，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，也造成了草炭市場價(jià)格的提升。國內(nèi)外學(xué)者在尋找草炭替代品方面進(jìn)行了大量的研究，對(duì)減輕環(huán)境壓力和保障設(shè)施草莓栽培的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義[4-6]。

近年來，隨著人們生活水平的提高，食用菌需求增長迅猛，2015年，我國食用菌產(chǎn)量達(dá)到3 471.1萬t，年均增速12%[7]。食用菌產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生大量的菌渣，菌渣是很好的可再生資源，菌渣替代草炭成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。WEVER等[8]研究認(rèn)為，菇渣是一種潛力較大的泥炭替代物，但存在電導(dǎo)率和pH值偏高等問題。魏啟舜等[9]研究認(rèn)為，未經(jīng)處理的菇渣可以部分替代泥炭栽培草莓，但替代量有限。李美英等[10]研究發(fā)現(xiàn)，菇渣與珍珠巖配比可以調(diào)節(jié)菇渣水氣比，改善作物根際環(huán)境，與蛭石配比可以增加其持水孔隙度，增強(qiáng)保水能力。趙荷娟等[11]研究表明，加入一定量的發(fā)酵雙孢菇菌糠能夠提高基質(zhì)養(yǎng)分含量，有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量都有一定的提高，而按V(菌糠)∶V(草炭)∶V(珍珠巖)∶V(蛭石)=1∶3∶1∶1基質(zhì)配比下種植的草莓生長優(yōu)于其他處理。齊慧霞[12]研究表明，以草炭、棉籽皮(食用菌廢料)作為栽培基質(zhì)，草莓植株的營養(yǎng)生長和生殖生長均優(yōu)于其他栽培基質(zhì)。張全軍[13]研究表明，草炭、菌渣、砂土復(fù)合基質(zhì)有利于提高草莓果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。張輝明等[14]研究了不同配比復(fù)合基質(zhì)對(duì)草莓生長的影響，結(jié)果表明，基質(zhì)配比為V(菇渣)∶V(鋸木屑)∶V(玉米稈)=3∶4∶4時(shí)，能顯著促進(jìn)草莓的生長，提高單株產(chǎn)量，在草莓生產(chǎn)中可以替代專業(yè)生產(chǎn)基質(zhì)。樊金山等[15]以發(fā)酵腐熟的杏鮑菇渣為原料，研究得出V(草炭)∶V(菌渣)∶V(珍珠巖)∶V(蛭石)=3∶1∶1∶1是草莓生長的最佳基質(zhì)組合，能提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。不同基質(zhì)原料形成的復(fù)合基質(zhì)對(duì)草莓生產(chǎn)的影響各不相同，不同地區(qū)菇渣的種類不同，組成和性質(zhì)也存在較大差異，很難形成性質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。為此，將雙孢菇渣堆肥發(fā)酵腐熟后部分替代泥炭，用于夏季草莓的設(shè)施基質(zhì)栽培研究，通過分析不同基質(zhì)配比對(duì)夏季草莓生長和光合特性的影響，以獲得適宜基質(zhì)配方，為夏季草莓基質(zhì)栽培和雙孢菇渣資源化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年5月15日至11月18日在山西省朔州市山陰縣薛圐圙鄉(xiāng)半道地農(nóng)業(yè)園區(qū)1號(hào)拱棚內(nèi)進(jìn)行。拱棚長60 m、寬8 m、脊高3 m。

草莓品種為蒙特瑞(Monterey)，草莓種苗由山西好樂農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供。

雙孢菇渣來源于山西宇昊蘑菇種植有限公司，發(fā)酵腐熟后理化性狀為：容重0.725 g/cm3，總孔隙度54.03%，持水空隙度43.41%，氣水比0.24，pH值7.22，電導(dǎo)率(EC值)6.09 mS/cm；草炭購于北京大漢有限公司；珍珠巖購于太原華海保溫材料有限公司；其他輔助材料購于當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)6個(gè)處理，包括5個(gè)配方和1個(gè)對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次。采用全封閉地上槽式栽培模式(槽長10 m、寬30 cm、高40 cm)，槽間距60 cm，底部裝填煤矸石約15 cm后鋪設(shè)聚乙烯塑料布，防止土壤鹽分進(jìn)入基質(zhì)，然后槽中間置凹槽(深5 cm、寬10 cm)，沿凹槽鋪設(shè)DN32的包有無紡布滲水管，用沙子覆蓋鋪平，再填裝栽培基質(zhì)直至裝滿整個(gè)栽培槽。草莓株距為20 cm，水肥通過自行設(shè)計(jì)的水肥一體化灌溉系統(tǒng)施加，水肥和草莓栽培日常管理統(tǒng)一進(jìn)行。具體配方見表1。

表1 不同處理草莓基質(zhì)配方(體積比)Tab.1 Substrate formula of strawberry in different treatments(by volume)

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 生長指標(biāo)測定 分別于6月1日、6月21日、7月11日、7月31日和8月20日的8:00—11:00測定草莓生長指標(biāo)。用直尺測量草莓的株高，中心展開葉向外第3片葉的葉柄長、葉長與葉寬。用游標(biāo)卡尺測其葉柄中部直徑。計(jì)算葉面積，葉面積=葉長×葉寬×0.73[16]。每個(gè)重復(fù)取5株掛牌進(jìn)行測量，最后求平均值。

1.3.2 光合指標(biāo)測定 在初果期，選擇晴朗天氣進(jìn)行光合指標(biāo)測定[光照強(qiáng)度約為1 000 μmol/(m2·s)，溫度為(30±1)℃]。測量凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)。并計(jì)算氣孔限制值(Ls)：Ls=1-Ci/Ca，其中，Ca為測定時(shí)空氣中的CO2濃度[17]。測定時(shí)選取長勢良好且一致的植株，植株的葉片由內(nèi)到外第2～3片葉子，選好葉片后標(biāo)記固定，重復(fù)3次，取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和LSD 多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)草莓株高的影響

由表2可知，在5個(gè)生長時(shí)期，T1—T4處理株高均高于CK，T5處理株高均低于CK。T1處理株高在5個(gè)時(shí)期均極顯著或顯著高于CK，在7月11日和7月31日均高于其他處理，但與T2和T3差異不顯著。T2處理的株高除7月11日和7月31日外，均顯著高于CK。T3處理株高除7月11日外也均極顯著或顯著高于CK。T3處理草莓株高除在7月11日和7月31日2個(gè)生長時(shí)期低于T1外，其他生長時(shí)期株高從高到低依次均為T3>T1>T2>T4>CK>T5。

表2 不同處理不同生長時(shí)期草莓株高比較

注：同列不同大、小寫字母分別表示差異極顯著(P<0.01)、顯著(P<0.05)。下同。

Note：Different capital letters and little letters in the same column indicate extremely significant difference at the 0.01 level and significant difference at the 0.05 level.The same below.

2.2 不同處理對(duì)草莓葉柄長的影響

由表3可知，不同時(shí)期T5處理葉柄長均低于CK，其余處理大體上高于CK。T1處理在7月11日和7月31日均極顯著高于CK，T3處理在6月21日、8月20日極顯著高于CK。T2和T4處理在8月20日均高于CK，但差異不顯著。結(jié)果表明，T3和T1處理相比其他處理更有利于葉柄的伸長，除7月11日外，T3處理在各個(gè)時(shí)期葉柄長均優(yōu)于T1處理。

表3 不同處理不同生長時(shí)期草莓葉柄長比較

2.3 不同處理對(duì)草莓葉柄粗的影響

從表4可以看出，T3處理在6月21日、8月20日2個(gè)生長時(shí)期葉柄粗均顯著高于CK，其他時(shí)期各處理葉柄粗與CK差異均不顯著。T3和T4處理的葉柄粗在7月11日低于CK，T4處理的葉柄粗在7月31日也低于CK，T5處理在5個(gè)時(shí)期葉柄粗均低于CK。除此之外，各處理在不同時(shí)期葉柄粗均高于CK，但差異均不顯著。由此可見，在整個(gè)生長期T3處理相比其他處理葉柄增粗更明顯。

表4 不同處理不同生長時(shí)期草莓葉柄粗比較 Tab.4 Comparison of strawberry petiole diameter at different growth stages with different treatments mm

2.4 不同處理對(duì)草莓葉面積的影響

由表5可知，5個(gè)處理在6月1日和6月21日2個(gè)生長時(shí)期草莓葉面積均高于CK，且T1—T4處理與CK差異呈極顯著水平，T5與CK差異不顯著，葉面積從高到底依次為T3>T1>T4>T2>T5>CK。到7月11日，5個(gè)處理的葉面積則全部低于CK，T1—T4處理與CK差異均不顯著，T5則顯著低于CK。在7月31日，T5處理草莓的葉面積顯著低于CK，其他處理與CK之間無顯著差異。在8月20日，5個(gè)處理的葉面積均高于CK，T1處理與CK差異顯著。除7月11日外，T1和T3處理葉面積在不同時(shí)期均高于其他處理，但差異不顯著，說明T1和T3處理對(duì)葉面積的增加效果略優(yōu)于其他處理。

表5 不同處理不同生長時(shí)期草莓葉面積比較Tab.5 Comparison of strawberry leaf area at different growth stages with different treatments cm2

2.5 不同處理對(duì)草莓光合特性的影響

由表6可知，除T2的凈光合速率比CK高外，不同處理雙孢菇渣堆肥基質(zhì)栽培草莓的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均低于CK；氣孔限制值均高于CK。T1處理草莓的凈光合速率顯著低于T3處理，極顯著低于其他處理。T1和T4處理草莓的蒸騰速率顯著低于T3處理和CK，與其他處理之間無顯著差異。T1處理草莓的氣孔導(dǎo)度極顯著低于CK，顯著低于T2和T5處理，而與其他處理之間無顯著差異。各處理胞間CO2濃度與CK之間均無顯著性差異。T4處理草莓的氣孔限制值極顯著高于CK，顯著高于T1和T2處理。

表6 不同處理草莓光合特性比較Tab.6 Comparison of strawberry photosynthetic characteristics with different treatments

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)是無土栽培成敗的關(guān)鍵，它不僅起固定和支持植物的作用，更重要的是為植物生長發(fā)育提供環(huán)境，基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)特性直接影響植物的栽培效果[18]。時(shí)連輝等[19]研究表明，經(jīng)處理的菇渣部分替代草炭與其他基質(zhì)原料進(jìn)行混配，才能作為園藝基質(zhì)使用，與本次試驗(yàn)結(jié)果相似。同時(shí)本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，隨著雙孢菇渣堆肥添加比例的增加，草莓的株高、葉柄長、葉柄粗和葉面積均有降低的趨勢，與魏啟舜等[9]、趙荷娟等[11]的研究結(jié)果相一致，但與馬義勝[20]的研究結(jié)果不一致，可能與菇渣的種類及組成不同有關(guān)。光合作用是植物生長發(fā)育、物質(zhì)積累的基礎(chǔ)，葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，是決定植株光合能力的主要因素[21]。植物光合作用受到限制的原因通常分為氣孔限制和非氣孔限制[22-23]。本研究結(jié)果表明，雙孢菇渣堆肥基質(zhì)不同程度降低了草莓的胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度，導(dǎo)致凈光合速率下降，蒸騰速率降低，說明各處理對(duì)水分運(yùn)輸和調(diào)節(jié)的能力較差，對(duì)草莓的氣孔限制增加，不利于植物對(duì)空氣中CO2的利用，植株光合作用效果較差，進(jìn)一步說明各處理光合作用的下降主要是由氣孔因素引起的，與本試驗(yàn)各處理氣孔限制值不同程度升高相一致。FARQUHAR等[24]研究認(rèn)為，營養(yǎng)液EC值對(duì)草莓葉片凈光合速率的影響是與葉肉細(xì)胞光合活性下降有關(guān)的非氣孔因素造成的，本研究中雙孢菇渣EC值較高，雙孢菇渣堆肥基質(zhì)不同程度降低草莓葉片凈光合速率是否與其EC值過高有關(guān)有待進(jìn)一步研究。綜上所述，在草莓初果期，雙孢菇渣堆肥部分替代草炭形成的復(fù)合基質(zhì)雖不同程度降低其凈光合速率和蒸騰速率，但在整個(gè)生長期能促進(jìn)草莓的生長，其中以T3處理[V(雙孢菇渣)∶V(草炭)∶V(珍珠巖)=1∶2∶1]效果較好。