靈芝-蔬菜溫室間作栽培對(duì)產(chǎn)量的影響及其CO₂互補(bǔ)效應(yīng)

陳華 葉菁 黃毅斌 翁伯琦 王義祥

摘 要：【目的】探討菌蔬溫室間作下不同食用菌和蔬菜數(shù)量配比對(duì)其互作效應(yīng)的影響，為設(shè)施菌蔬間作技術(shù)研究與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坷脺厥铱刂圃囼?yàn)研究了不同靈芝-蔬菜溫室間作栽培對(duì)蔬菜生長(zhǎng)和靈芝碳素轉(zhuǎn)化利用的影響，以及溫室內(nèi)CO2濃度變化差異?！窘Y(jié)果】蔬菜單作模式下溫室內(nèi)CO2濃度日變化較為平緩，菌蔬間作模式下靈芝培養(yǎng)料中的碳素以呼吸消耗的形式排放（占總碳量的51.62%～52.46%），導(dǎo)致溫室內(nèi)CO2濃度夜間處于較高值，白天顯著下降。靈芝+蔬菜間作模式靈芝產(chǎn)量比靈芝單作和靈芝（減半量）+蔬菜間作方式分別提高了9.8%和23.6%;生菜和葉用甘薯產(chǎn)量也比蔬菜單作和靈芝（減半量）+蔬菜間作方式有不同程度提高。【結(jié)論】合理的菌蔬間作可提高蔬菜和食用菌的產(chǎn)量，達(dá)到增產(chǎn)增效和CO2減排的目的，其中以靈芝-蔬菜間作模式效果較好。

關(guān)鍵詞：設(shè)施栽培;菌蔬間作;CO2濃度;碳素轉(zhuǎn)化

中圖分類號(hào)：S 626.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0384（2019）03-293-05

Abstract： 【Objective】Effects of fungi-vegetable intercropping on crop yield and environmental CO2 were studied. 【Method】 By intercropping Ganoderma lucidum and vegetables in varied ratios，the plant growth，carbon transformation and CO2 emission were monitored in a confined chamber. 【Result】 The daily CO2 emission of vegetable cultivation was relatively constant. But the intercropping induced significant variations. It was heightened at night and declined in daytime as carbon was discharged as CO2 from G. lucidum （accounting for 51.62% to 52.46% of total carbon emission）. The fungal yield under the total- and half-G.lucidum intercropping increased by 9.8% and ?23.6%，respectively. The intercropping raised the yield of lettuce or leaf sweet potato to different extends. 【Conclusion】By cultivating G. lucidum along with vegetables，crop yields benefitted，and at the same time，CO2 emission from the cultivation was reduced.

Key words：greenhouse cultivation; fugus-vegetable intercropping; CO2 emission; carbon conversion

0 引言

【研究意義】減少溫室氣體的排放是減緩全球氣候變暖的一項(xiàng)措施，但對(duì)溢出的溫室氣體的利用更是應(yīng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題[1]。在溫室蔬菜栽培過(guò)程中，由于處于相對(duì)密閉的條件缺乏大氣的交流，蔬菜光合作用消耗的CO2未能及時(shí)補(bǔ)充，從而影響產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，把食用菌栽培產(chǎn)生的CO2引入蔬菜溫室，可實(shí)現(xiàn)光熱資源共享、CO2效應(yīng)互補(bǔ)，能增加蔬菜的生長(zhǎng)速度，縮短其生長(zhǎng)周期，提高溫室的經(jīng)濟(jì)效益[2]。【前人研究進(jìn)展】菌蔬栽培主要有兩種模式，即間套型和輪作。間套種植過(guò)程中，蔬菜通常選擇攀緣搭架的種類，如西紅柿、黃瓜等，以便為菌類形成遮陰環(huán)境;而菌類應(yīng)選擇較耐高溫的種類，如草菇、木耳等[3-5]。已有研究表明，菌蔬間套種的經(jīng)濟(jì)效益比單種蔬菜平均提高50%以上，而且蔬菜的產(chǎn)量也提高10%以上[6]。菇蔬間作雖然最大限度地利用了有效空間和光熱資源，但在技術(shù)層面還存在一些問(wèn)題。比如食用菌和蔬菜的光照要求差異大;濕度要求也有矛盾，食用菌在生長(zhǎng)過(guò)程中，特別是出菇階段，需要較高濕度，而蔬菜一般是盡量減少濕度以減輕蔬菜病害的發(fā)生;以及溫度差異也較大，仍有諸多技術(shù)環(huán)節(jié)有待改進(jìn)。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】菌蔬間作條件下溫室內(nèi)CO2變化，以及蔬菜與食用菌之間CO2互補(bǔ)效應(yīng)的研究還屬空白。食用菌與蔬菜的數(shù)量配比也直接影響CO2濃度變化和互作效應(yīng)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究利用密閉型溫室研究不同靈芝-蔬菜（配比）間作下CO2濃度的變化規(guī)律，以及對(duì)靈芝培養(yǎng)料中碳素轉(zhuǎn)化和損失的影響，旨在為設(shè)施菌蔬間作技術(shù)研究與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于福州埔垱試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)，利用PVC管搭置蔬菜栽培架，支架下面用于靈芝的栽培，溫室同時(shí)安裝水肥自動(dòng)控制系統(tǒng)和溫濕度、光照和CO2傳感器用于數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，處理I為溫室內(nèi)靈芝單作，處理II為溫室內(nèi)蔬菜單作，處理Ⅲ為溫室內(nèi)靈芝+蔬菜間作，處理IV為溫室內(nèi)靈芝（減半量）+蔬菜間作。每個(gè)玻璃溫室面積30 m2，蔬菜栽培面積18 m2，每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)選取靈芝品種為紫芝，室內(nèi)溫度保持在17～20℃，空氣濕度控制在80%～90%，每天通風(fēng)2次，每次40 min。4月8日栽種生菜苗，4月13日放置靈芝菌棒;5月18日收獲生菜。5月19日栽種葉用甘薯苗，7月25日收靈芝，8月12日收獲葉用甘薯。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

靈芝和蔬菜產(chǎn)量的測(cè)定采取全部收獲直接稱重法。溫室內(nèi)CO2濃度的測(cè)定利用CO2傳感器在線監(jiān)測(cè)記錄。試驗(yàn)前后每個(gè)試驗(yàn)處理分別隨機(jī)選取靈芝菌袋5袋，稱重，然后于65℃下烘干至恒重后再稱重。采取四分法收集培養(yǎng)料樣品用于有機(jī)碳含量的測(cè)定。有機(jī)碳含量測(cè)定采取重鉻酸鉀外加熱法[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 靈芝和蔬菜產(chǎn)量

2.1.1 靈芝的產(chǎn)量

靈芝總產(chǎn)量以溫室內(nèi)靈芝+蔬菜間作方式最高，為25.21 kg，比溫室內(nèi)靈芝單作方式提高了9.8%。靈芝（減半量）+蔬菜間作方式產(chǎn)量最低，僅有15.24 kg。圖1顯示，在靈芝單袋平均產(chǎn)量中，靈芝+蔬菜間作方式中每袋均產(chǎn)量最高，為63.02 g，分別比靈芝單作和靈芝（減半量）+蔬菜間作方式提高了9.8%和23.6%;靈芝（減半量）+蔬菜間作方式中單袋均產(chǎn)量最低，為50.98 g。

2.1.2 蔬菜的產(chǎn)量

圖2顯示，生菜的產(chǎn)量在靈芝+蔬菜間作方式中最高，為3.1 kg·m-2，而在靈芝（減半量）+蔬菜間作方式中為2.93 kg·m-2，這兩種栽培方式分別是蔬菜單作方式的2.1和2.0倍。葉用甘薯的產(chǎn)量情況與生菜相似，靈芝+蔬菜間作方式最高，為2.25 kg·m-2，而在靈芝（減半量）+蔬菜間作方式中為2.18 kg·m-2，這兩種栽培方式分別是蔬菜單作方式的1.7和1.6倍。

2.2 溫室內(nèi)CO2濃度變化規(guī)律

2.2.1 溫室內(nèi)CO2濃度日變化規(guī)律

因不同蔬菜的光合效率存在一定差異，本研究?jī)H選取葉用甘薯生長(zhǎng)旺盛期間（7月份），計(jì)算每日同一時(shí)刻溫室內(nèi)CO2濃度的平均值來(lái)分析溫室內(nèi)CO2濃度的變化規(guī)律。圖3顯示，溫室內(nèi)靈芝單作栽培方式CO2濃度在中午時(shí)間段達(dá)到最大值，超過(guò)20.7 mol·L-1;溫室內(nèi)蔬菜單作栽培方式，CO2濃度波動(dòng)較為平緩，在9.2 mol·L-1左右;溫室內(nèi)靈芝+蔬菜間作栽培方式與蔬菜單作比較，CO2濃度在夜間更高，在白天更低;溫室內(nèi)靈芝（減半量）+蔬菜間作栽培方式與蔬菜單作比較，CO2濃度也是在夜間更高，在白天更低，但比溫室內(nèi)靈芝+蔬菜間作栽培方式更顯著。

2.2.2 溫室內(nèi)CO2濃度月變化規(guī)律

葉用甘薯生長(zhǎng)旺盛期間（7月份）溫室內(nèi)平均CO2濃度以靈芝單作方式最高，為16.4 mol·L-1（圖4）;蔬菜單作方式的室內(nèi)CO2濃度比靈芝+蔬菜間作的高5.76%，但兩處理間的差異不顯著（P>0.05）。靈芝（減半量）+蔬菜間作模式CO2濃度平均比蔬菜單作模式低6.16%，但兩者間的差異不顯著（P>0.05）。

2.3 靈芝的干物質(zhì)轉(zhuǎn)化

2.3.1 靈芝的基物失重

靈芝在栽培過(guò)程中，培養(yǎng)基重量不斷降低，干物質(zhì)量顯著減少。表1顯示，靈芝在不同栽培方式下對(duì)基質(zhì)的分解能力略有不同，靈芝單作方式的基物失重率最低，為55.50%，其中有7.39%轉(zhuǎn)化為子實(shí)體生物量;而靈芝（減半量）+蔬菜間作方式的基物失重率最高，為56.80%，絕對(duì)生物學(xué)效率最低，僅有6.37%轉(zhuǎn)化為子實(shí)體生物量，且呼吸消耗是不同栽培方式中最高的。靈芝+蔬菜間作方式的基物失重率為56.24%，絕對(duì)生物學(xué)效率最高，有8.11%轉(zhuǎn)化為子實(shí)體生物量。

2.3.2 靈芝的碳素轉(zhuǎn)化

表2顯示，靈芝在不同栽培方式中的碳素均大幅度降低，其中靈芝+蔬菜間作方式的碳素減少量為90.29 kg，41.28%的碳?xì)埩粼诰校?1.66%的碳以呼吸的形式逃逸到大氣中，有7.06%的碳素轉(zhuǎn)移到子實(shí)體中，是不同栽培方式中最高的。靈芝單作方式的碳素減少量為89.45 kg，41.83%的碳?xì)埩粼诰校?1.62%的碳以呼吸的形式逃逸到大氣中，僅有6.55%的碳素轉(zhuǎn)移到子實(shí)體中。靈芝（減半量）+蔬菜間作方式的碳素減少量為47.37 kg，41.47%的碳?xì)埩粼诰校?2.46%的碳以呼吸的形式逃逸到大氣中，僅有6.07%的碳素轉(zhuǎn)移到子實(shí)體中，是不同栽培方式中最低的。

3 討論與結(jié)論

食用菌栽培過(guò)程中，培養(yǎng)基重量隨栽培時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降，這是由于食用菌降解的有機(jī)物質(zhì)除了供給自身需要合成碳水化合物外，還會(huì)通過(guò)菌體的呼吸過(guò)程以CO2和H2O的形式排放到環(huán)境中[8]。已有研究表明，在棉籽殼培養(yǎng)基和麥草培養(yǎng)基上栽培巴西蘑菇，其培養(yǎng)基失重分別為40.58%和38.24%，其中，呼吸消耗分別為35.33%和33.83%[9];香菇栽培過(guò)程中，呼吸消耗也占培養(yǎng)基失重的大部分[10]。本研究結(jié)果也表明，靈芝栽培過(guò)程中培養(yǎng)料中51.62%～52.46%的碳素以呼吸消耗的形式排放，41.28%～41.83%殘留在菌渣中，僅有6.07%～7.06%的碳素轉(zhuǎn)移到子實(shí)體中。因此，在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的背景下，研究食用菌生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體的排放量和潛力，尋求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的減排與控制技術(shù)，對(duì)我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排具有重要意義。

光合作用是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，蔬菜干物質(zhì)的90%～95%來(lái)自光合作用，光合作用的主要原料是CO2?？諝庵械腃O2濃度通常只有300 μL·L-1左右，不能滿足作物的需要[11]。特別是在封閉的保護(hù)地，因大棚內(nèi)外空氣交換少，常造成CO2缺乏，影響蔬菜的正常生長(zhǎng)。因此，將食用菌排放的CO2引入到蔬菜大棚內(nèi)，提高蔬菜周圍環(huán)境中CO2的濃度，可能是提高蔬菜光合作用效率和增加產(chǎn)量的一個(gè)重要途徑。在溫室內(nèi)，生菜、葉用甘薯和靈芝間作，提高了蔬菜產(chǎn)量，達(dá)到了增產(chǎn)增效的目的。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)條件下蔬菜單作、靈芝+蔬菜間作、靈芝（減半量）+蔬菜間作模式溫室內(nèi)CO2濃度沒(méi)有顯著性差異。靈芝單作條件下溫室內(nèi)CO2濃度處于較高的水平，且顯著高于蔬菜單作、靈芝+蔬菜間作、靈芝（減半量）+蔬菜間作模式，說(shuō)明菌蔬間作下食用菌生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程呼吸排放的CO2，有利于增強(qiáng)蔬菜的光合作用及有機(jī)物質(zhì)的積累[12]，這與靈芝+蔬菜間作方式的生菜和葉用甘薯產(chǎn)量最高的結(jié)果相一致。此外，溫室內(nèi)菌蔬間作的菌蔬配比情況會(huì)影響食用菌產(chǎn)量;適量菌蔬配比能提高食用菌產(chǎn)量，而過(guò)量的菌蔬配比會(huì)降低食用菌產(chǎn)量。最大靈芝+蔬菜間作方式的靈芝產(chǎn)量最高，而靈芝（減半量）+蔬菜方式的靈芝產(chǎn)量低于靈芝單作。靈芝屬好氣性真菌，CO2濃度是控制其子實(shí)體形成和發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因素之一。已有研究認(rèn)為，大多數(shù)食用菌子實(shí)體生長(zhǎng)階段要求CO2濃度小于40 μmol·L-1，否則就會(huì)對(duì)子實(shí)體產(chǎn)生毒害作用[13]。菌蔬間作栽培下，因?yàn)槭卟斯夂献饔靡饻厥覂?nèi)CO2濃度的變化，繼而影響靈芝的生長(zhǎng)對(duì)碳素的轉(zhuǎn)化利用[14]。本研究結(jié)果表明，靈芝+蔬菜間作模式靈芝的產(chǎn)量比靈芝單作提高了9.8%。靈芝（減半量）+蔬菜方式中靈芝的呼吸消耗率最高，同時(shí)培養(yǎng)料中52.46%的碳素以CO2形式進(jìn)入大氣，41.47%的碳素留在菌渣中，可見(jiàn)在這種方式下靈芝不能有效地將培養(yǎng)料的干物質(zhì)充分利用，并轉(zhuǎn)化為子實(shí)體生物量。另一方面，靈芝+蔬菜方式中雖然呼吸消耗率高于靈芝單作方式，但對(duì)培養(yǎng)料的利用效率達(dá)到最高，使得絕對(duì)生物學(xué)效率是這幾種方式中最高，因而靈芝+蔬菜方式產(chǎn)量最高。

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（責(zé)任編輯：翁志輝）