玉米秸稈和菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)對(duì)番茄育苗的影響

葛桂民 李建欣 崔杏春 楚曉真 張建國(guó)

如何有效處理或利用食用菌的菇渣一直是困擾食用菌生產(chǎn)者的難題，這些菇渣占用了大量的土地資源，不僅污染了菌農(nóng)的生產(chǎn)環(huán)境和生活環(huán)境，還孳生了大量的病菌和害蟲(chóng)，因此很多學(xué)者對(duì)菇渣的應(yīng)用進(jìn)行了多方面多用途的大量研究。Jordan等[1]對(duì)愛(ài)爾蘭13個(gè)不同食用菌廠的15種菇渣進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果顯示，菇渣中含有大量的 N、P、K，其平均比值為 13∶10∶11，鈣的含量平均值為28 g/kg，且能夠提供給植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)；菇渣中含有大量的蛋白、多糖和微量元素，經(jīng)過(guò)配比和加工后可以制成動(dòng)物飼料，部分或全部代替糠麩類飼料[2～4]；以腐熟羊糞∶菇渣∶珍珠巖=1∶2∶1 的比例混配栽培基質(zhì)，能顯著提高番茄品質(zhì)[5]；金針菇菇渣中含粗蛋白8.76%、粗脂肪0.62%、粗纖維30.0%、灰分7.93%，玉米芯平菇菌糠含粗蛋白5.96%、粗纖維18.87%、粗脂肪3.25%、灰分1.89%[6]，平菇木屑菌糠含粗蛋白6.86%、粗纖維21.77%、粗脂肪 1.6%、灰分 20.18%[7]。因?yàn)楣皆缓瑺I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其經(jīng)過(guò)曬干粉碎后按一定比例添加到新原料中，可作為食用菌的栽培料；通過(guò)添加適宜水分和發(fā)酵劑可以加工成肥料或者無(wú)土栽培的基質(zhì)[8]；菇渣的理化性質(zhì)和對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸附性可以有效改善土壤的理化性狀和土壤微生物的生態(tài)環(huán)境，使其成為很好的土壤改良劑和修復(fù)劑[9]；施用菇渣對(duì)提高土壤微生物數(shù)量、土壤養(yǎng)分含量和夏玉米產(chǎn)量有顯著效果[10]；菇渣還可以沼氣化利用，并制成生物質(zhì)塊作為燃料。這些研究取得了不同程度的成果，但未能徹底解決菇渣堆積的問(wèn)題，隨著土地的規(guī)?；鬓D(zhuǎn)，設(shè)施種植規(guī)模不斷增加，農(nóng)戶對(duì)種苗也越來(lái)越認(rèn)可，育苗企業(yè)不斷增加，規(guī)模越來(lái)越大，一方面菇渣堆積如山，另一方面育苗企業(yè)對(duì)育苗基質(zhì)需求越來(lái)越大，為了解決菇渣快速、大批量基質(zhì)化難題，與河南碧海生物科技有限公司合作，將玉米秸稈和菇渣進(jìn)行炭化發(fā)酵處理，將炭化發(fā)酵物作為育苗基質(zhì)進(jìn)行蔬菜育苗試驗(yàn)，以期獲得物美價(jià)廉的育苗基質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

①供試材料 番茄品種鄭番1203，由鄭研種苗科技有限公司提供。

②供試基質(zhì) a.原料配比。將玉米秸稈和杏鮑菇菇渣粉碎成3～5 mm后按照不同體積比例混合，分為5個(gè)處理，T1：全部為玉米秸稈，T2：玉米秸稈∶菇渣=7∶3，T3：玉米秸稈∶菇渣=5∶5，T4：玉米秸稈∶菇渣=3∶7，T5：全部為菇渣。

玉米秸稈購(gòu)于洛陽(yáng)市宜陽(yáng)縣高村鄉(xiāng)紀(jì)彰村；杏鮑菇菇渣是洛陽(yáng)福達(dá)美公司工廠化種植杏鮑菇后的廢料，其種植基質(zhì)配方為：棉籽殼29%，玉米芯29%，麩皮16%，玉米粉25%，石灰1%。

b.原料處理。將不同處理的原材料水分含量調(diào)節(jié)到30%左右，再通過(guò)上料機(jī)傳送到炭化爐內(nèi)后封閉上料口，炭化爐內(nèi)溫度以0.2℃/s上升，直到原材料溫度達(dá)到90℃后再持續(xù)1 h，期間用內(nèi)置攪拌機(jī)不斷攪拌。

炭化后的原料通過(guò)攪拌降溫到55℃后傳送到發(fā)酵箱內(nèi)，水分調(diào)節(jié)到60%左右，加入發(fā)酵菌麥麩制品和尿素?cái)嚢杈鶆蚝蟪隽系桨l(fā)酵池內(nèi)，料堆置1 m高左右，當(dāng)離表層0.3 m處溫度達(dá)到65～68℃并持續(xù)12 h后進(jìn)行翻堆1次，一般翻堆2～3次，發(fā)酵期間視干濕程度補(bǔ)水，當(dāng)混合料色澤均勻轉(zhuǎn)棕黑色，質(zhì)地變輕，聞不到異味且溫度穩(wěn)定到常溫時(shí)發(fā)酵結(jié)束，發(fā)酵時(shí)間一般為7～10 d。5個(gè)不同配比的原材料逐一進(jìn)行處理。

c.基質(zhì)配制。各配比原材料的炭化發(fā)酵料與蛭石按照體積比 3∶2[11，12]進(jìn)行混配，1 000 kg 混配料內(nèi)加入60 kg發(fā)酵雞糞均勻混合后進(jìn)行番茄、黃瓜、蕹菜和白菜育苗，以市場(chǎng)采購(gòu)的俄羅斯進(jìn)口草炭與國(guó)內(nèi)蛭石按2∶1混配作為對(duì)照（CK）。

1.2 試驗(yàn)方法

①試驗(yàn)時(shí)間 試驗(yàn)在鄭州市蔬菜研究所張新莊試驗(yàn)園區(qū)日光溫室內(nèi)進(jìn)行，于2017年7月25日播種。

②育苗管理 將6個(gè)處理的育苗基質(zhì)裝入72孔育苗穴盤(pán)，溫水浸種后直播，6種配方基質(zhì)分別播種2盤(pán)。播種后覆蓋蛭石，并澆透水，發(fā)芽前保持穴盤(pán)濕潤(rùn)，發(fā)芽后正常管理，做到見(jiàn)干見(jiàn)濕。

③混配基質(zhì)采樣與物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定 6種供試基質(zhì)混配好后，分別隨機(jī)取樣，3次重復(fù)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定樣品的物理和化學(xué)性質(zhì)。

基質(zhì)的容重、總孔隙度、通氣孔隙度等特性的測(cè)定參照連兆煌[10]的方法?；|(zhì)的化學(xué)特性測(cè)定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[13]。

④形態(tài)指標(biāo)的觀察和測(cè)定 在番茄播種40 d、4葉1心時(shí)對(duì)苗的高度、莖基部直徑、整株干質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下干質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)重復(fù)10株，重復(fù)3次。干質(zhì)量是將番茄苗沖洗干凈后將地上部和地下部分開(kāi)放進(jìn)烘箱內(nèi)105℃殺青15 min，75℃烘干24 h至恒重；壯苗指數(shù)=莖粗/株高×全株干質(zhì)量。

⑤番茄生理指標(biāo)的測(cè)定 在番茄4葉1心時(shí)測(cè)定葉綠素含量、氮含量、葉面濕度、葉面溫度和根系活力。葉綠素含量、氮含量、葉面濕度、葉面溫度用植物營(yíng)養(yǎng)（葉綠素）測(cè)定儀（OK-Y10+）測(cè)量；根系活力采用TTC法。每個(gè)重復(fù)10株，重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 17.10高級(jí)版進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理基質(zhì)的礦質(zhì)元素含量及理化性質(zhì)

從表1可以看出，隨著菇渣原料量的增加和玉米秸稈原料的減少，炭化發(fā)酵混合物氮、鉀、有機(jī)質(zhì)的含量和pH值是逐漸增大的，但磷含量是逐漸減少的，說(shuō)明菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)的氮、鉀、有機(jī)質(zhì)含量和pH值比玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)高，磷含量比玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)低；無(wú)論是菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)或者玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)，還是二者的混合炭化發(fā)酵基質(zhì)，其氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)的含量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于草炭，達(dá)到顯著差異水平，說(shuō)明菇渣和玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分比草炭豐富，略成堿性，都在植物適宜的生長(zhǎng)范圍內(nèi)[14]。

從表1可知，玉米秸菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)持水孔隙度和電導(dǎo)率大于對(duì)照草炭，通氣孔隙度都低于對(duì)照草炭，相同體積菇渣和玉米秸稈混合料炭化發(fā)酵基質(zhì)的容重與草炭一致；隨著菇渣原料量的增加和玉米秸稈原料的減少，玉米秸稈菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)的容重、總孔隙度、持水孔隙度、電導(dǎo)率逐漸增大，說(shuō)明菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)的容重、總孔隙度、持水孔隙度電導(dǎo)率比玉米秸稈的大。菇渣、玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)以及二者混合炭化發(fā)酵基質(zhì)的總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、電導(dǎo)率都符合基質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)要求[14]。

表1 不同處理基質(zhì)的礦質(zhì)元素含量及理化性質(zhì)

表2 不同處理基質(zhì)對(duì)番茄苗成苗率、生長(zhǎng)及生理代謝的影響

2.2 不同處理基質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響

①對(duì)番茄種子發(fā)芽成苗率的影響 從表2可以看出，炭化玉米秸稈培育的番茄苗成苗率隨著炭化發(fā)酵菇渣量的增加逐漸降低，并與對(duì)照有差異，其中T1處理的番茄成苗率最高，為97.7%；T5最低，為92.1%。但各處理都高于90%，說(shuō)明玉米秸稈和菇渣的炭化發(fā)酵料無(wú)毒且已經(jīng)完全腐熟[15]，但營(yíng)養(yǎng)隨著菇渣比例的增加而增加，較高的營(yíng)養(yǎng)導(dǎo)致成苗率下降。玉米秸稈和菇渣及其混合料炭化發(fā)酵后與蛭石、珍珠巖、發(fā)酵雞糞等適當(dāng)比例混合，完全可以替代草炭作為育苗基質(zhì)。

②對(duì)番茄苗期生長(zhǎng)的影響 從表2知，對(duì)照番茄苗株高最高，T1處理株高最矮；T4莖粗最大，整株、地上和地下干質(zhì)量最大，壯苗指數(shù)最大；T1和CK莖粗最小，CK的整株干質(zhì)量、地上部和地下部干質(zhì)量及壯苗指標(biāo)等均顯著小于其他處理。玉米秸稈、菇渣不同原料炭化發(fā)酵混合基質(zhì)可用于番茄育苗，且T4處理效果最好，說(shuō)明玉米秸稈、菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富，促進(jìn)了番茄苗干物質(zhì)的積累；除了全部為玉米秸稈炭化發(fā)酵料育出的番茄苗壯苗指標(biāo)與草炭處理接近以外，其他處理育出的番茄苗壯苗指標(biāo)都高于對(duì)照，且隨著菇渣原料量的增加，壯苗指數(shù)先增大后減小，玉米秸稈和菇渣的比例在 3∶7 至 5∶5 效果較好。

③對(duì)番茄苗生理代謝的影響 從表2可以看出，玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)與CK育番茄苗的葉綠素含量、氮含量、根系活力均顯著差異顯著，且T4處理最高。含有菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)育番茄苗的葉綠素含量、氮含量、根系活力大小隨著菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)含量增大而增大，含量為70%時(shí)，達(dá)到最大。

3 結(jié)論

玉米秸稈菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)成分比草炭高，菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)的氮、鉀、有機(jī)質(zhì)含量比玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)高，而磷含量比玉米秸稈炭化發(fā)酵基質(zhì)低。玉米秸稈菇渣混合料炭化發(fā)酵基質(zhì)的pH值、EC值、容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度比對(duì)照草炭大，比菇渣小，玉米秸稈、菇渣和玉米秸稈菇渣混合物的炭化發(fā)酵基質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)都處于育苗基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)[14，16]。因此，玉米秸菇渣混合料炭化發(fā)酵基質(zhì)可以代替草炭用于番茄育苗，這與李佳瑩[17]和白永娟[18]的研究一致。

不同比例的玉米秸稈菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)育番茄苗成苗率均達(dá)90%以上。玉米秸稈和菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)所育番茄苗的莖粗、整株干質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下干質(zhì)量、壯苗指數(shù)均顯著高于草炭處理，原料內(nèi)隨著菇渣量增加，幼苗株高、莖粗、整株干質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下干質(zhì)量、壯苗率也逐漸增大，直到含量到70%時(shí)，達(dá)到最大。玉米秸稈和菇渣炭化發(fā)酵基質(zhì)所育番茄苗的葉綠素含量、氮含量、根系活力顯著高于草炭，原料內(nèi)隨著菇渣量增加，葉綠素含量、氮含量、根系活力也逐漸增大，直到含量到70%時(shí)，達(dá)到最大。因此，30%玉米秸稈和70%菇渣進(jìn)行炭化發(fā)酵的基質(zhì)對(duì)番茄育苗效果較好。