蘑菇渣堆肥做基质对华北落叶松容器苗生长的影响1)

娄军山 刘勇 马履一 李国雷 贾忠奎 胡嘉伟 王琰 万芳芳

(省部共建森林培育与保护教育部重点实验室(北京林业大学)，北京，100083)

责任编辑:程 红。

基质是影响容器苗质量的关键因素之一，苗木根系通过基质获得营养和水分。研究认为，泥炭与蛭石的混合物是容器育苗的理想基质，这种基质质量轻，具有良好的持水性、透气性和整体密度，有利于根聚体的形成，阳离子交换能力强，有较低的含盐量［1］。但是，沼泽泥炭土可以固定空气中的CO2，大量开采泥炭土会使大气CO2体积分数升高，使地球变暖［2］。同时，世界各国对泥炭大量使用，泥炭资源迅速减少，价格也迅速上涨。因此，研究新的替代基质是我国和世界其他国家急需解决的问题。

近年来，利用有机废弃物制作育苗基质的相关研究增长迅速，在众多基质原料中，城市垃圾和农林废弃物研究最为广泛和深入［3－5］。Tsakaldimi用洋麻核和稻壳作为基质原料栽培地中海松(Pinus halepensis)［6］。Bustamante用葡萄酒渣制作育苗基质［7］。与外国一样，我国各地利用多种易得材料来制作基质以取代泥炭，比如木材工业的剩余物树皮、木屑，食品工业产生的废料豆渣、油粕、酒渣、醋渣、果渣、甘蔗渣［8］，养殖业产生的鸡粪、猪粪、牛粪，种植业产生的椰子壳、稻壳、玉米芯、棉籽壳，工业生产中产生的粉煤灰等。

蘑菇渣是通过圆菇等食用菌蘑菇大棚生产后产生的废料，蘑菇渣中添加微生物制剂，经高温好氧发酵后制成的有机基质材料。菇渣的理化性质接近于草炭基质，富含有机质与氮、磷、钾养分，还具有数量庞大的微生物群落，作为草炭替代基质研究的原料具有显著的优越性［9］。目前关于蘑菇渣堆肥用作育苗基质的研究较少，部分试验也主要是在黄瓜、番茄等蔬菜的研究中［10］，有关用蘑菇渣用作华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)育苗更是少见报道。本试验以蘑菇渣堆肥、草炭、珍珠岩为基质材料，研究添加不同比例的蘑菇渣堆肥对华北落叶松苗木生长的影响，探讨蘑菇渣堆肥能否作为一种新的育苗基质，为华北落叶松容器苗基质研究提供理论和实践基础。

1 材料与方法

1．1 试验材料

试验地位于河北省承德市平泉县黄土梁子镇苏达营子苗圃温室内。华北落叶松种子来源于河北省承德市围场县林木种苗站，种子质量为5．61 mg/粒。育苗容器(型号:SC10 Super，材料:ABS，Stuewe＆Sons公司)上口直径3．8 cm、高21 cm，内表面均匀分布4条凸起的导根肋，底部有4个小孔以利于排水和空气修根，单个容器体积164 cm3，每49个容器置于一个育苗架内。育苗基质采用草炭、珍珠岩以及蘑菇渣堆肥(蘑菇渣堆肥来源于当地种蘑菇厂，经堆沤1 a后使用)，按不同的比例组成6种配方(表1)。肥料为奥绿控释肥料(北京大汉园景集团，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=14∶13∶13，肥效5～6个月)，按照每株华北落叶松容器苗施氮量100 mg计算［11］，加入肥料，混合均匀。

表1 蘑菇渣堆肥基质成分 %

1．2 研究方法

试验设计:采用完全随机设计，共6个基质配方，重复4次，每个重复49株苗。

种子处理:将华北落叶松种子置于0．5%的高锰酸钾溶液浸泡2 h，然后用清水冲洗干净，再与含水量60%的细沙混合，置于温度为20℃的培养箱中催芽一周左右。

基质处理:将蘑菇渣堆肥过1 cm筛后与珍珠岩、草炭土分别按比例混合，使用3%的工业用硫酸亚铁进行基质消毒(25 kg·m－3)，将消毒完成的基质分别装杯。

播种:催芽后的种子有1/3裂嘴即可进行播种，播种前一天灌足底水。播种时，每个容器播4～5粒，播后均匀覆土0．5 cm。

苗期管理:播后到幼苗出土每天喷水2次，使基质保持湿润。出苗一个月后进行间苗，每个容器保留1株健壮苗木。幼苗期保持基质含水量达到饱和含水量80%以上，每隔一周喷施一次多菌灵防治病害。速生期保持基质饱和含水量70%以上。生长后期灌水每隔3～4 d灌水一次。苗木从幼苗出齐开始补光，补光时间为19:00到22:00，光照强度600 lx左右。

测定方法:用环刀法测定基质物理性质［12］，采用1∶10浸提法(m(基质)∶V(水)=1 g∶10 mL)［13］，用雷磁pHS－2F型pH计测定基质pH值，用DDS－307A型电导率仪测定电导率。每个处理每个重复随机选取8株苗木，测定苗高、地径，破坏取样后，将苗木根系洗净后采用EPSON V750 Pro根系扫描仪对根系进行扫描，Win RHIZO分析仪对根系累计长度、表面积和体积指标进行分析［14］，根系形态的分级确定为0 mm﹤根系直径(D)≤0．2 mm为第1径级;0．2 mm＜D≤0．5 mm为第2径级;0．5 mm＜D≤1．0 mm为第3径级;1．0 mm＜D≤2．0 mm为第4径级;D＞2．0 mm为第5径级。用烘干法测定根、茎生物量。

数据分析:利用SPSS18．0软件对试验数据进行方差分析，如处理间差异显著，用Duncan法在0．05水平上进行多重比较，利用Excel 2003软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2．1 蘑菇渣堆肥比例对基质理化性质的影响

由表2可知，添加不同比例蘑菇渣堆肥的基质密度差异显著，密度随着蘑菇渣堆肥添加比例增大而逐渐增大。总孔隙度包括通气孔隙度和持水孔隙度，各处理间总孔隙度和持水孔隙度无显著差异，通气孔隙度方面，A3、A4处理大于其他处理。

添加不同比例蘑菇渣堆肥的基质的pH值、EC值存在显著差异，随着蘑菇渣堆肥比例的增加，基质的pH值、EC值逐渐增大，从处理A3开始，基质开始呈现碱性，达到7．29。

表2 蘑菇渣堆肥基质的理化性质

2．2 蘑菇渣堆肥比例对苗木合格率的影响

随着混合基质中蘑菇渣堆肥比例的增加，苗木合格率呈逐渐下降趋势，当蘑菇渣堆肥所占比例小于20%时，合格苗占90%以上，尤其是处理A1达到100%，处理A2也达到90%以上;当蘑菇渣堆肥比例大于30%时，苗木合格率开始下降到国标以下，处理A4、A5仅为32．7%、25．5%，远低于华北落叶松国标规定的90%的要求(表3)。

2．3 蘑菇渣堆肥比例对生物性状的影响

由表4可以看出，随着蘑菇渣堆肥比例的增加，华北落叶松容器苗的苗高、地径及高径比呈逐渐下降的趋势。方差分析表明，A1、A2与A0苗高、地径以及高径比均无显著差异。从A3处理开始，苗高、地径突然骤减，A3处理比A0的苗高、地径分别下降36．9%、15．5%，A4、A5处理分别比A0的苗高、地径下降了46．6%、25．1%以及60．5%、70．6%。从A3处理开始苗木高径比也快速下降，A3、A4以及A5与A0高径比呈现显著差异。

表3 不同蘑菇渣堆肥配比处理下华北落叶松1年生容器苗苗木合格率

表4 不同蘑菇渣堆肥配比处理下华北落叶松1年生容器苗的生物性状

随着蘑菇渣堆肥比例的增加，苗木生物量呈逐渐减小的趋势(表4)。A0处理根生物量最大，A1、A2与A0根生物量无显著差异;A1处理茎生物量、单株生物量最大，A0、A2茎生物量、单株生物量无显著差异。从A3处理开始，苗木生物量出现骤减，与对照A0相比，A3根生物量、茎生物量与单株生物量比A0分别下降54．8%、37．7%、45．6%，A4分别下降69．6%、56．0%、61．9%，A5分别下降75．6%、67．3%、71．1%。当蘑菇渣堆肥替代草炭比例超过30%时，苗木根生物量、茎生物量与单株生物量显著下降。

随着基质蘑菇渣堆肥比例的增加，苗木总根长、根表面积、根体积呈现逐渐减小的趋势。6个处理中，A0在总根长、根表面积以及根体积都达到最大。多重比较结果表明，A1、A2与A0的总根长、根表面积及根体积均无显著差异，从A3开始，苗木总根长、根表面积与根体积都与A0差异显著。与对照A0相比，A3总根长、根表面积、根体积分别下降37．2%、28．8%、19．3%，A4分别下降60．7%、54．0%、46．1%，A5分别下降65．8%、56．6%、55．7%。苗木总根长、根表面积、根体积在蘑菇渣堆肥替代草炭比例超过30%时开始显著下降(表4)。

2．4 不同蘑菇渣堆肥比例对苗木根系的影响

根据根系直径由小到大，将其分为1～5个等级，分别测定其根系累计长度、累计表面积和累计体积。结果表明:苗木根系累计长度随着径级增大呈现先增大后减小的趋势，第1到第2径级根系累计长度逐渐增大，其中第2径级根系累计长度最大，第2到第4径级根系累计长度迅速减小，第4到第5径级根系累计长度趋于稳定(表5)。A1、A2在细根(第1径级+第2径级)方面与A0差异不显著，3个处理细根都占总根长的78%以上，A3、A4以及A5与A0在细根方面差异显著，A3、A4以及A5细根分别占总根长的68%、66%、55%，比A0分别下降了10%、12%、23%。

苗木根系累计表面积随径级增大总体呈现迅速增大后骤然减小的趋势(表5)。处理A1、A2与A0在第1和第2径级根系累计表面积差异不显著，根系累计表面积在第2径级达到最大值，细根占根系总表面积的52%～59%;A3、A4以及A5与A0在第1和第2径级根系累计表面积有显著差异，根系累计表面积在第3径级达到峰值，细根占根系总表面积的31%～42%，比A0下降了17%～28%。

苗木根系累计体积随径级增大呈现先增大后减小再增大的趋势，根系累计体积在第3径级达到峰值(表5)，径级较大的根系累计体积占根系总体积70%～88%。A0在各个径级根系累计体积为最大，A1、A2与A0在第1和第2径级根系累计体积差异不显著，A1、A3与A0在第3、第4径级根系累计体积差异不显著。处理A4、A5各径级根系累计体积显著小于A0。

表5 不同蘑菇渣堆肥配比处理对华北落叶松1年生容器苗根系的影响

3 结论与讨论

基质是容器育苗的关键因素，良好的育苗基质应该起到固定支撑植物的作用，具有良好的固相、液相、气相结构，酸碱度适宜，缓冲性良好，有吸水、保水和吸肥、保肥能力，又要有较好的渗水性［15］。在基质中添加堆肥，除了增加有机质之外，还可以增加基质有益的微生物，促进基质－作物系统养分循环，进而改善基质质量［16－17］。由于堆肥富含植物生长所需的养分和植物有益微生物，因此被越来越多的研究者作为草炭替代基质［18－19］。

添加不同比例的蘑菇渣堆肥影基质的电导率、有机质含量和营养元素含量［9］。本试验添加不同比例的蘑菇渣堆肥，对基质的总孔隙度、持水孔隙度影响较小，对基质的密度、通气孔隙度有一定影响，但都在育苗基质适宜范围内［20－22］。基质的EC值是指基质未加入营养液之前，本身具有的电导率，它表明基质内部已电离盐类的溶液浓度，反映基质中原来带有的可溶性盐分的多少，直接影响营养液的平衡。一般栽培基质EC值应保持在0．50～1．25mS·cm－1，当基质的EC值超过1．25mS·cm－1，便需要淋洗盐分，以免对植物根系构成渗透逆境［23］。本试验各处理EC值为0．66～1．13mS·cm－1，属于苗木合适生长范围。

本研究表明，随着蘑菇渣堆肥比例的增大，苗木苗高、地径和生物量以及根系长度、表面积和体积都呈现下降趋势。当蘑菇渣堆肥替代草炭在0～20%范围内，苗木苗高、地径和生物量以及根系长度、表面积和体积都与对照差异不大，尤其细根与对照差异不大。细根的吸收能力强于粗根，一般细根所占比例越大，根系吸收能力越强，大量的须根利于形成根团［24－25］。试验还发现，当蘑菇渣堆肥替代草炭超过30%之后，苗木形态指标以及根系形态结构指标都有一个显著下降的过程，这可能与基质pH值过高有关。pH值影响养分的形态、有效含量，大量元素在pH为6．0时有效量最大，Cu、Fe、Zn、Mn在pH为5．0～6．0，Mo在pH为6．0～7．0的有效态最高，pH在7．0以上时易出现缺铁症状，pH在8．0以上时易出现缺锰、缺磷症状，pH＞7时，40%以上的磷元素成为的形式［26］。因而，对苗木来说，栽培基质的pH值应保持相对稳定，最好呈中性或微酸性状态。试验处理A0、A1以及A2的pH值小于7，都显酸性，苗木生长良好;从处理A3开始，pH呈碱性，苗木质量显著下降，当pH值大于7．29，苗木生长状况已显著不良。这也与华北落叶松幼苗适合生长在偏酸性环境相符合。

综上所述，草炭中添加一定比例的蘑菇渣堆肥，对基质的总孔隙度、持水孔隙度影响较小，对基质的密度、通气孔隙度、EC值有一定影响，但都在育苗基质适宜范围内。当基质中蘑菇渣堆肥体积小于20%时，华北落叶松苗木形态指标及苗木根系形态结构与对照无显著差异，适合华北落叶松苗木生长。当基质中蘑菇渣堆肥体积大于30%时，对基质的pH值影响较大，基质已明显偏碱性，苗木生长受到不利影响，苗木质量显著下降，但通过调整pH值能否解决这一问题有待进一步研究。

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