菌渣還田對(duì)本地早光合作用和果實(shí)品質(zhì)的影響

吳韶輝 溫明霞 王 鵬 石學(xué)根

（浙江省柑橘研究所 臺(tái)州 黃巖 318026）

菌渣是栽培各種食用菌后剩下的培養(yǎng)基廢料，每生產(chǎn)1kg 食用菌約產(chǎn)生3.25kg菌渣[1]。我國是食用菌生產(chǎn)大國，隨著我國對(duì)食用菌需求量的增大，每年產(chǎn)生的菌渣數(shù)量也隨之增加，2011年產(chǎn)生的菌渣數(shù)量為8.36×107t[2]。傳統(tǒng)的食用菌菌渣大多采用堆積處理或者焚燒，這種處理方式會(huì)占用土地、滋生霉菌和害蟲，導(dǎo)致環(huán)境污染。事實(shí)上，菌渣富含農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素，鈣、鎂、硫等中量營養(yǎng)元素，銅、鋅、鐵等微量營養(yǎng)元素。這些微量營養(yǎng)元素是酶、激素、維生素的重要組成部分，可以直接參與有機(jī)體的代謝，提高植物酶的活性，是作物正常生長(zhǎng)不可缺少的營養(yǎng)元素，在土壤中含量較低，一旦缺少，會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降[3]。利用食用菌菌渣與土壤混合，借助土壤中微生物作用進(jìn)行分解腐熟，可改良土壤結(jié)構(gòu)，增加有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，進(jìn)而提高作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。

食用菌菌渣利用的有效途徑有多種。如可用作農(nóng)作物基肥、栽培基質(zhì)、燃料、飼料添加劑或者原料基質(zhì)再利用[4-6]。相對(duì)于其他有機(jī)物料如農(nóng)作物秸稈、綠肥等，對(duì)菌渣作為有機(jī)肥料的研究較少且起步較晚。據(jù)報(bào)道，菌渣除了作有機(jī)肥原料外還可直接作肥料。菌渣作為底肥還田，既避免了菌渣堆積污染環(huán)境，又可增加有機(jī)肥源，培肥地力，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。但目前菌渣多應(yīng)用于蔬菜和大田作物，且沒有大面積推廣，其在水果上的應(yīng)用還未有系統(tǒng)報(bào)道。因此，系統(tǒng)地研究菌渣對(duì)柑橘生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)的影響，可以更好地利用菌渣作為有機(jī)肥在生產(chǎn)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)廢棄物循環(huán)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。本試驗(yàn)采用平菇種植的廢棄菌渣，設(shè)置不同的施用量，研究菌渣還田對(duì)山地本地早光合作用、葉綠素含量和果實(shí)品質(zhì)等方面的影響，旨在為菌渣還田在柑橘上的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，為資源的循環(huán)利用和化肥減施提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

田間試驗(yàn)在浙江省柑橘研究所山地試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫在10℃以上的積溫為5336℃，持續(xù)日照天數(shù)247.9d，年平均日照時(shí)數(shù)為1955h。

供試品種為黃巖本地早，砧木為枸頭橙，樹冠冠幅3.0～3.5m，高3～4m，株行距3m×4m，常規(guī)栽培管理，選擇樹勢(shì)、樹齡和上一年掛果量相近的植株。試驗(yàn)果園土壤為黃壤，土壤pH4.42、有機(jī)質(zhì)含量2.4%、堿解氮含量115.4mg/kg、有效磷含量520mg/kg、速效鉀含量266mg/kg。

試驗(yàn)材料菌渣來自臺(tái)州市黃巖區(qū)江口鎮(zhèn)上后村，為平菇生產(chǎn)完后準(zhǔn)備廢棄的材料。菌渣使用前需經(jīng)過預(yù)處理、發(fā)酵處理，殺滅其中的食用菌菌絲、病原菌、昆蟲及其它有害生物，轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)養(yǎng)分，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境無負(fù)面影響后，方可直接還田，作為有機(jī)肥使用。將菌渣移至平坦地，采用園堆式進(jìn)行堆肥處理，用塑料膜覆蓋上方，在發(fā)酵過程中可以進(jìn)行翻堆。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

菌渣有機(jī)肥作為基肥的形式于采果后施入，與復(fù)合肥（常規(guī)施肥）混合后使用，其他為常規(guī)管理，本地早采收時(shí)間為每年11月15日。菌渣的用量以6kg/株為100%還田施用量，共設(shè)定5個(gè)處理。T0：常規(guī)施肥，不施用菌渣；T1：25%菌渣（1.5kg）；T2：50%菌渣（3kg）；T3：75%菌 渣（4.5kg）；T4：全 菌渣（6kg）。每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)連續(xù)實(shí)施2年。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 光合作用和葉綠素

于7月測(cè)定本地早結(jié)果梢和非結(jié)果梢葉片，隨機(jī)選取頂端往下數(shù)第3片葉進(jìn)行測(cè)定。光合作用測(cè)定選定晴天上午9:00～11:00（室外溫度26℃），用CIRAS-2型便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)(PP2Systems，英國)，分別測(cè)定凈光合速率Pn（μmol· CO2·m-2·s-1）、氣孔導(dǎo)度Gs（mmol·m-2·s-1）、細(xì)胞間隙CO2濃度Ci（μmol·mol-1）和蒸騰速率Tr（mmol HO2·m-2· s-1），每個(gè)處理測(cè)定5個(gè)重復(fù)。

葉綠素SPAD指數(shù)：采用CCM-200手持式葉綠素儀測(cè)定，每株隨機(jī)選取結(jié)果梢和非結(jié)果梢葉片5片，每片葉選取中部位置測(cè)定3次，取其平均值。

1.3.2 果實(shí)樣品采集與果實(shí)品質(zhì)測(cè)定

在本地早果實(shí)采收期采樣，采樣時(shí)隨機(jī)選取有代表性的5株樹，每株每次采樹冠中上部東南西北四個(gè)方位的果各1個(gè)，共4個(gè)，即每處理采果實(shí)20個(gè)。榨取本地早果實(shí)汁囊汁液，用折射儀測(cè)定可溶性固形物含量（TSS）；總糖、還原糖和蔗糖含量采用滴定法；酸含量采用酸堿滴定法，維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法。按參考文獻(xiàn)7～11的方法進(jìn)行[7～11]。果實(shí)品質(zhì)數(shù)據(jù)分析時(shí)采用將2年的數(shù)值取平均進(jìn)行分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2007及SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理及差異顯著性檢驗(yàn)和相關(guān)性分析，多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌渣對(duì)本地早葉綠素SPAD指數(shù)的影響

SPAD 是植物葉片葉綠素相對(duì)含量的指數(shù)，數(shù)值越大則表示葉綠色含量越高。在試驗(yàn)處理?xiàng)l件下，采用CCM-200手持式葉綠素儀測(cè)定不同菌渣施用量下得本地早老熟春梢葉片葉綠素含量，由表1可見，施用菌渣提高了本地早結(jié)果春梢葉片葉綠素SPAD指數(shù)，并隨著菌渣用量的提高總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。結(jié)果葉中，T4處理的SPAD指數(shù)與CK呈顯著差異（p＜0.05），比對(duì)照增加14.9%。非結(jié)果葉也表現(xiàn)相似的趨勢(shì)，其中T1和T4處理均顯著高于CK，分別提高17.2%和18.2%。

表1 菌渣對(duì)本地早葉片葉綠素SPAD指數(shù)的影響

圖1 施用菌渣對(duì)本地早葉片凈光合速率的影響

2.2 菌渣對(duì)本地早葉片光合作用參數(shù)的影響

2.2.1 凈光合速率（Pn）

Pn 為植物總光合速率減去呼吸速率后的值，是衡量植物固定CO2、積累養(yǎng)分能力的重要指標(biāo)。結(jié)果表明，連續(xù)施用2年的菌渣，可以有效提高本地早春梢的Pn，并且隨菌渣施用量的增加有所提高（圖1），如T2、T3、T4的結(jié)果葉Pn增量分別為31.0%、23.3%、53.9%，與CK 存在顯著差異（p＜0.05），其中最高的T4Pn達(dá)到12.8μmol· CO2·m-2·s-1；T2、T3、T4的非結(jié)果葉Pn也顯著高于CK，其中T4比CK提高51.1%，增幅高于其他處理。Pn的變化趨勢(shì)與葉綠素SPAD 指數(shù)變化趨勢(shì)相似，說明葉綠素含量是影響Pn 的重要因素之一，測(cè)定中也發(fā)現(xiàn)，SPAD 指數(shù)越高則葉片顏色越深，Pn也越高。

圖2 施用菌渣對(duì)本地早葉片胞間二氧化碳濃度的影響

2.2.2 細(xì)胞間隙CO2濃度（Ci）

Ci 濃度是光合生理中經(jīng)常用到的一個(gè)參數(shù)，表示細(xì)胞與細(xì)胞間的CO2含量，其變化方向是確定光合速率變化的主要原因之一和逆境中植物光合作用受限因素是否為氣孔因素的必不可少的判斷依據(jù)。由圖2可以看出，Ci 隨著施用菌渣量的增加逐漸降低，說明在相同的外界環(huán)境下，施用菌渣有利于植物細(xì)胞對(duì)CO2的吸收，導(dǎo)致Ci降低。其中T2和T4處理均與CK 存在顯著差異，T2的結(jié)果葉和非結(jié)果葉比CK分別降低33.3%、45.5%；而T4則更明顯，其結(jié)果葉和非結(jié)果葉比CK降低45.3%、48.6%。一般情況下，Ci和Pn的關(guān)系呈正相關(guān)，Ci濃度越高，光合速率越低，反之，Ci降低說明Pn提高。

圖3 施用菌渣對(duì)本地早葉片氣孔導(dǎo)度的影響

2.2.3 氣孔導(dǎo)度（Gs）

氣孔是植物葉片與外界進(jìn)行氣體交換的主要通道，它在控制水分損失和獲得碳素即生物量產(chǎn)生之間的平衡中起著關(guān)鍵的作用。Gs 表示的是氣孔開張的程度，它是影響植物光合作用，呼吸作用及蒸騰作用的主要因素。圖3數(shù)據(jù)顯示，施用菌渣的各處理組結(jié)果葉Gs比CK高8.1%～36.0%，但各處理間無顯著差異（p＞0.05）；非結(jié)果葉中T4處理的Gs達(dá)到167.3mmol·m-2·s-1，比CK高34.6%，達(dá)到顯著差異，但其他處理與CK間無顯著差異。

2.2.4 蒸騰速率（Tr）

Tr 是植物吸收水分、降低葉片溫度的重要手段，也是影響光合速率的指標(biāo)之一。不同菌渣施用量的Tr 未表現(xiàn)出明顯規(guī)律性，結(jié)果葉中T3分別與T2、CK 間表現(xiàn)存在顯著差異，其中T3＞CK＞T2。非結(jié)果葉中T2的Tr最強(qiáng)，達(dá)2.58mmolHO2·m-2·s-1，比CK高61.3%，達(dá)到顯著性差異。在合適的氣溫條件下，蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度呈一定的相關(guān)性，氣孔導(dǎo)度增加則蒸騰速度也加快，但是蒸騰速率過高則有可能導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。

2.3 菌渣對(duì)本地早果實(shí)品質(zhì)的影響

表2表明，施用菌渣能提高本地早品質(zhì)，如T3和T4處理的果實(shí)TSS分別比CK提高了0.7°Brix、0.55°Brix；施用菌渣的各處理果實(shí)總酸含量比CK高0.02～0.03g/100ml，無顯著差異；可食率、固酸比、還原糖和Vc間都沒有顯著差異。蔗糖是柑橘甜味的重要糖類成分之一，各處理中以T3的蔗糖含量最高，達(dá)到5.10g/100g，比CK高22.9%，其他菌渣施用量的果實(shí)蔗糖含量也略高于CK。

圖4 施用菌渣對(duì)本地早葉片蒸騰速率的影響

表2 菌渣對(duì)本地早果實(shí)品質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

食用菌生產(chǎn)后的菌渣廢料中富含有機(jī)物和多種礦質(zhì)元素，其中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量高于稻草和鮮糞。種菇后的各種原料通過無害化處理及發(fā)酵可成為一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)菌肥，也可直接作為底肥施入農(nóng)田。肥料對(duì)生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)最終還要反映在作物生產(chǎn)性能和品質(zhì)指標(biāo)上，因此作物生產(chǎn)性能如光合作用能力、果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)均可作為菌渣利用效果的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。

菌渣在土壤中不斷分解礦化的過程中，能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間供給作物必需的多種營養(yǎng)元素，同時(shí)還可供給多種活性物質(zhì)，既能提供養(yǎng)分、還能增強(qiáng)土壤微生物活性，提高土壤養(yǎng)分的有效性。在菌渣分解過程中，產(chǎn)生大量的CO2供作物進(jìn)行碳的同化，作物的光合作用強(qiáng)度在一定的CO2濃度范圍內(nèi)，隨著CO2增加而增加。趙麗珍等[12]在玉米上的試驗(yàn)也證明，施用菌渣能增加光合作用，提高產(chǎn)量，效果顯著。這與本研究結(jié)果也一致，如施用菌渣6kg/株，可以提高結(jié)果春梢Pn達(dá)53.9%，顯著高于對(duì)照（p＜0.05）；葉綠素SPAD指數(shù)、光合作用參數(shù)如Gs增加、Ci降低都有利于光合作用的增強(qiáng)。

菌渣還田在蔬菜上的應(yīng)用已經(jīng)有較多報(bào)道，但目前在果樹生產(chǎn)中還未有較多研究。倪曉燕[13]也在果園間套種草菇時(shí)發(fā)現(xiàn)草菇菌渣能成為果園良好的有機(jī)肥料，有助于果樹生長(zhǎng)及產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。林斌[14]等人研究表明，利用食用菌菌渣作為臍橙有機(jī)肥，臍橙的單株產(chǎn)量增加5.54kg，優(yōu)質(zhì)果率提高6個(gè)百分點(diǎn)，總酸含量降低而總糖、可溶性固形物和Vc 含量均有不同程度提高。肖勝剛等[15]利用菌渣回施臍橙園進(jìn)行定位觀測(cè)試驗(yàn)，研究表明，臍橙果肉品質(zhì)總酸、可溶性固形物、總糖含量分別比對(duì)照提高了0.11%、0.10%和0.50%。上述結(jié)果在本試驗(yàn)中也得到證明，菌渣還田提高了本地早果實(shí)可溶性固形物、蔗糖含量，充分說明了菌渣作為有機(jī)肥可以在柑橘生產(chǎn)中推廣。

另外，通過施用菌糠的柑橘生產(chǎn)技術(shù)，既可以廢物利用作為有機(jī)肥還田，又可減少化肥施用量。此外，食用菌生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生有機(jī)酸和生物活性物質(zhì)，可以有效增強(qiáng)生物免疫、抵抗病蟲害[16]。當(dāng)然，如何通過有效的堆肥手段，去除菌渣中的細(xì)菌和有害物質(zhì)、充分提高肥效；此外，由于不同種類的菌渣成分不同，如何合理應(yīng)用都還需要進(jìn)一步研究。