菇渣替代泥炭配制水稻育苗基質(zhì)育秧效果研究

劉學(xué)方 高 強 趙海濤*

（1揚州市職業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇揚州 225126；2揚州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州 225127）

水稻是我國的主要糧食作物。據(jù)統(tǒng)計，我國每年的稻谷產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量的40%以上[1-2]。在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展體系背景下，水稻種植逐漸向著集約化方向發(fā)展，基質(zhì)育秧移栽成為主要的栽培方式[3]。20世紀70年代，美國康奈爾大學(xué)在育苗基質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)了具有良好育苗效果的泥炭，其作為在厭氧濕潤條件下未充分分解氧化的沼澤植物殘體，具有適合植物幼苗生長的理化生物特性[4-5]。隨著大量泥炭資源被開采作為育苗基質(zhì)原料使用，全球泥炭資源儲量大幅下降[6]。我國可供開采的泥炭資源有限[7]，多分布在東北、云南和內(nèi)蒙古等地區(qū)，目前我國的泥炭主要依靠進口，在配制基質(zhì)過程中增加了成本。隨著我國食用菌產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展、規(guī)模日益擴大，產(chǎn)生了大量菇渣[8]，菇渣中的菌絲體有機養(yǎng)分含量較高[9]，實現(xiàn)這部分資源的高效利用對于生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。本研究將基質(zhì)配制中的泥炭按照不同體積使用菇渣替代，對比不同配方基質(zhì)育秧條件下水稻秧苗綜合素質(zhì)，探究菇渣替代泥炭作為原料配制基質(zhì)的育秧效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

基質(zhì)配制材料主要包括泥炭、菌菇渣、蚯蚓糞、蛭石、田間耕層土壤等。泥炭為白俄羅斯生產(chǎn)，主要是蘚類泥炭或苔草泥炭。菌菇渣來源于江蘇省宿遷市某菌菇生產(chǎn)公司，為種植雙孢蘑菇產(chǎn)生的殘渣，主要成分為秸稈、豆粕和牛糞。蛭石為“尚洋”牌園藝蛭石，粒徑為3～5 mm。蚯蚓糞來自江蘇省揚州市農(nóng)業(yè)環(huán)境安全技術(shù)服務(wù)中心有機固廢生物消解池，為大平二號蚯蚓消解牛糞產(chǎn)生。土壤采自揚州大學(xué)油菜試驗田，土壤結(jié)構(gòu)良好。水稻品種為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的南粳9108。供試成品基質(zhì)為江蘇常州某企業(yè)生產(chǎn)的以草炭土為主要成分的水稻育秧成品基質(zhì)。供試基質(zhì)及配制原料基本養(yǎng)分特征如表1所示。

表1 基質(zhì)配制材料基本養(yǎng)分特征

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)計5個處理，各個處理所添加的蛭石、土壤、蚯蚓糞為定量，控制所添加的泥炭和菌菇渣體積占比，基質(zhì)配方設(shè)計如表2所示，以市售基質(zhì)作對照（CK）。每個處理設(shè)置3次重復(fù)，育苗盤為50穴標準規(guī)格（高8 cm，底面寬 5 cm、長5 cm）。2017年4月在揚州大學(xué)沙頭蔬菜試驗基地進行試驗，水稻播種量為130 g/盤。當水稻幼苗長至3葉1心時，進行秧苗素質(zhì)考察。

表2 各處理育秧基質(zhì)配方設(shè)計

1.3 測定項目及方法

全氮含量采用凱氏定氮儀測定，全磷采用HClO4-H2SO4消煮法測定，全鉀采用NaOH熔融—火焰光度法測定，有機質(zhì)采用K2CrO7—外加熱法測定，pH值采用酸度計直接測定，含水率采用烘干法測定，容重及孔隙度采用環(huán)刀法測定，葉綠素含量采用SPAD-502葉綠素儀直接測定，株高、莖寬采用游標卡尺測量。計算公式如下：

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和整理，采用SPSS 19.0軟件進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方育秧基質(zhì)處理養(yǎng)分特征及其基礎(chǔ)理化性質(zhì)

與市售基質(zhì)（CK）相比，各配方基質(zhì)均顯著降低了容重，提高了pH值，其中處理 T1（未添加菌菇渣的育苗基質(zhì)）容重最低（0.37 g/cm3），pH值較大（5.76）。各處理總孔隙度差異不顯著，但是隨著菌菇渣替代泥炭體積的增加，基質(zhì)通氣孔隙度隨之增加，其中處理T4（菌菇渣完全替代泥炭配制育秧基質(zhì)時）通氣孔隙度最大，達到10.47%。處理T2、T3（泥炭和菌菇渣按照不同比例混合配制基質(zhì)時）持水孔隙度出現(xiàn)下降的變化趨勢。

表3 不同配方基質(zhì)基礎(chǔ)理化性質(zhì)

均衡的養(yǎng)分特征是育秧基質(zhì)保證水稻正常出苗、壯苗的重要基礎(chǔ)。從圖1、圖2可以看出，CK有機質(zhì)、全氮、全磷含量最高，但是其全鉀含量較低（5.12 g/kg）。處理T1（以泥炭為主要添加物料的育秧基質(zhì)）除有機質(zhì)含量較高外，氮、磷、鉀養(yǎng)分含量較為匱乏。同時發(fā)現(xiàn)，處理T4（菌菇渣完全替代泥炭的配方基質(zhì)）的有機質(zhì)含量與其他處理相比最低，僅為80.26 g/kg。 處理 T2、T3（菌菇渣替代部分泥炭，與泥炭進行復(fù)配的育秧基質(zhì)）表現(xiàn)出較為均衡的養(yǎng)分特征。

圖1 不同配方育秧基質(zhì)氮、磷、鉀含量

圖2 不同配方育秧基質(zhì)有機質(zhì)含量

2.2 不同配方育秧基質(zhì)處理對水稻秧苗綜合素質(zhì)的影響

處理T1水稻莖粗（1.76 cm）顯著低于其他處理。各處理水稻株高在11.2～13.6 cm之間，未出現(xiàn)明顯差異。處理T2水稻葉寬及地上部百株鮮重大于其他配方基質(zhì)，而處理T3葉長及地上部百株干重則顯著大于其他處理。在育秧基質(zhì)中添加菌菇渣處理均提升了水稻葉片中的葉綠素含量，其中處理T4（菌菇渣完全取代泥炭的育秧基質(zhì)）所育水稻秧苗葉片葉綠素含量最高。綜合來看，使用菇渣替代部分泥炭配制育秧基質(zhì)可以明顯提升水稻秧苗莖粗等地上部農(nóng)藝指標，增強水稻光合作用。

根系作為植物與外界環(huán)境作用的臨界面，不但起到支撐固定植物的作用，而且根系周邊發(fā)生的生物化學(xué)過程均會對作物正常生長產(chǎn)生顯著影響。從表5可以看出，處理T2水稻根系各項指標均要優(yōu)于其他處理，同時處理T3也顯示出較為理想的育苗效果。綜合來看，不同處理促進水稻根系生長的效果具體表現(xiàn)為處理 T2＞處理 T3＞處理 T4＞CK＞處理 T1。

壯苗指數(shù)及根冠比是衡量水稻秧苗綜合素質(zhì)的重要指標。從圖3可以看出，處理T1、T4、CK之間壯苗指數(shù)和根冠比差異不顯著，但顯著低于處理T2、T3（這2種配方基質(zhì)育苗效果較優(yōu)）。

表4 不同配方基質(zhì)處理水稻秧苗地上部農(nóng)藝性狀

表5 不同配方基質(zhì)處理水稻秧苗地下部農(nóng)藝性狀

圖3 不同配方基質(zhì)育秧水稻壯苗特征

2.3 不同配方基質(zhì)育秧后養(yǎng)分特征

從表6可以看出，處理T2、T3（菌菇渣與泥炭復(fù)配育秧基質(zhì)）與處理T1（未添加菌菇渣的育苗基質(zhì)）、CK相比，大致提高了基質(zhì)有效磷、全氮、全磷、全鉀及有機質(zhì)等養(yǎng)分含量，降低了硝態(tài)氮含量。此外，與處理 T1相比，處理 T2、T3、T4的 pH 值相對較高，表明菌菇渣的添加在一定程度上可以改變水稻育秧基質(zhì)酸堿環(huán)境?？傮w而言，以泥炭為主要成分的育秧基質(zhì)與市售基質(zhì)相比，未體現(xiàn)出更好的礦質(zhì)養(yǎng)分特征，而適當添加菌菇渣與泥炭進行復(fù)配的育秧基質(zhì)則體現(xiàn)出較為明顯的養(yǎng)分優(yōu)勢。

表6 不同配方基質(zhì)育秧后養(yǎng)分特征

將表征水稻秧苗綜合質(zhì)量的壯苗指數(shù)及根冠比與育秧結(jié)束后的各個配方基質(zhì)相關(guān)理化性質(zhì)進行Person相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，有效磷、全氮、全磷及有機質(zhì)是正向影響秧苗素質(zhì)的關(guān)鍵因子，而基質(zhì)的pH值和硝態(tài)氮含量則對水稻秧苗的正常生長產(chǎn)生負向影響效應(yīng)。

3 結(jié)論與討論

育苗基質(zhì)作為水稻幼苗生長的重要介質(zhì)，對水稻起到支撐固定作用的同時，還能夠協(xié)調(diào)基質(zhì)對植物生長過程中水分、氧氣、養(yǎng)分的供應(yīng)[10]。目前，對于育秧基質(zhì)應(yīng)該具備的理化特性尚無明確的通用標準，一般認為基質(zhì)容重應(yīng)該保持在0.8 g/cm3以下，pH值應(yīng)維持在弱酸性至中性，總孔隙度＞50%[11-13]。同時，對于育苗基質(zhì)質(zhì)量優(yōu)劣的評定還應(yīng)該結(jié)合考慮特定作物的生長特性[14]。我國食用菌產(chǎn)能占世界的3/4以上[15]，研究菇渣的育苗基質(zhì)化利用對菇渣資源化利用及標準化處理具有重要意義[16]。在食用菌種植過程中，基質(zhì)中的物質(zhì)經(jīng)過充分分解，結(jié)構(gòu)組分趨于穩(wěn)定[17]。對于菇渣基質(zhì)化的研究已有報道[18-19]，與本研究結(jié)果相似，認為菇渣質(zhì)地較輕，育秧基質(zhì)中添加部分菇渣可以顯著降低基質(zhì)容重。壯苗指數(shù)及根冠比是衡量水稻秧苗素質(zhì)的直觀量化指標，本研究中菇渣替代20%～30%泥炭進行育秧基質(zhì)復(fù)配與市售基質(zhì)及以泥炭為主要成分的基質(zhì)相比可以顯著改善水稻秧苗農(nóng)藝性狀，但是菇渣完全取代泥炭進行配制的育秧基質(zhì)所育水稻秧苗綜合素質(zhì)出現(xiàn)下降的趨勢，這是因為菇渣粒徑相對于泥炭要大[20]，基質(zhì)中大量添加菇渣不利于基質(zhì)保肥能力的提升。葉綠素是參與植物光合作用的重要色素分子，參與了光合過程中光能的轉(zhuǎn)化、傳遞以及吸收，影響了植株的干物質(zhì)積累。菇渣替代基質(zhì)中的泥炭有利于水稻植株葉綠素含量的提高，將菇渣資源化利用到育秧基質(zhì)配制生產(chǎn)實踐中完全可行，但是需要與其他輔料進行復(fù)配處理。研究還發(fā)現(xiàn)，水稻壯苗指數(shù)和根冠比與育秧完成的基質(zhì)有效磷、全氮、全磷等養(yǎng)分含量成顯著正相關(guān)關(guān)系，而與基質(zhì)pH值成負相關(guān)關(guān)系，說明在水稻育秧過程中適當補充部分養(yǎng)分及添加適量酸堿調(diào)節(jié)劑是必要的[21]。

表7 壯苗指數(shù)及根冠比與基質(zhì)理化性質(zhì)Person相關(guān)性分析

綜上所述，利用菇渣替代育秧基質(zhì)中的泥炭進行水稻育秧完全可行，其中替代體積為20%～30%時育秧效果更優(yōu)。