未腐菇渣替代草炭作为三叶草育苗基质的研究

黄松杉，王艮梅，郑光耀，陈 容(.南京林业大学 林学院，江苏 南京 20037； 2.南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 20037；3.南京林业大学 生物与环境学院，江苏 南京 20037；.中国林业科学研究院 林产化学工业研究所, 江苏 南京 2002)

未腐菇渣替代草炭作为三叶草育苗基质的研究

黄松杉1,2，王艮梅2,3*，郑光耀4，陈 容1
(1.南京林业大学 林学院，江苏 南京 210037； 2.南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037；3.南京林业大学 生物与环境学院，江苏 南京 210037；4.中国林业科学研究院 林产化学工业研究所, 江苏 南京 210042)

为了缓解草炭资源短缺的压力，实现菌渣废弃物的资源化，提高农民增收和企业效益，以不同含量的未腐熟菌渣做育苗基质，对比市场常规配方(蛭石∶珍珠岩∶草炭=1∶1∶3)和园土，分析了不同含量菌渣对基质理化性质和三叶草出苗率的影响。结果表明,未腐菌渣可以提高基质的通气性，可以部分甚至全部取代市场常规配方中的草炭；添加未腐菌渣能提高基质有机质和全磷含量，同时也会使EC值增高，但菌渣含量在60%以下时EC值均在适宜范围内；未腐菌渣含量在25%时,与市场常规配方相比效果无明显差异，且以配比T5(菌渣∶蛭石∶珍珠岩∶草炭=1∶1∶1∶1)出苗率最高(55.56%)，即菌渣部分替代草炭的复合有机基质效果最好。

未腐菌渣； 基质； 理化性质； 三叶草

近几年我国食用菌产业发展迅速。根据《中国食用菌年鉴》的统计，2000年我国食用菌产量只有664万t，到2012年产量已增至2 828万t，年均复合增长率达到了13%。目前，我国食用菌产量已突破3 100万t[1]。中国食用菌产量占到全球总产量的70%以上，排名世界第一[2]。随着食用菌市场规模的日益扩张，相应产生了大量的菌渣废弃物，因此，如何对菌渣进行合理的处置是亟需解决的环境问题[3]。

菌渣具有有机质和养分含量高、容重小、孔隙度大等优点，是极具资源化利用的一种固体废弃物[4-6]。研究表明，腐熟菌渣是一种良好的育苗及栽培基质，具有广阔的市场前景[7-9]。草炭是传统育苗基质中常用的组分，但由于其短期内不可再生，大量开采会导致资源短缺甚至破坏当地湿地生态环境，很多国家开始限制草炭的使用[10]，而菌渣具有与草炭类似的含有大量有机质、质地疏松且轻等特性，Wever等[11]认为菇渣是一种潜在的很好的草炭替代物。如果能在育苗基质中用菌渣替代草炭，不仅解决了草炭资源紧缺的问题，同时也为菌渣的合理处置找到了出路。

李晓强[12]试验表明，利用菇渣复合基质在一定条件下对甜椒进行育苗，幼苗的株高、茎粗、叶面积、根体积、壮苗指数都显著高于草炭复合基质。何东波[13]研究表明，菌渣∶珍珠岩=2∶1或3∶1(体积比)的复合基质中番茄幼苗生长的效果明显优于草炭混合基质。刘湘平[14]通过试验对比筛选出珍珠岩∶菌渣=1∶1的基质为斑叶鹤顶兰的理想基质，无论在成花率还是株高方面效果都优于珍珠岩∶草炭=1∶1的配方。张全军[15]对草莓基质栽培的研究表明，草炭、菌渣、砂子组成的复合基质在单株产量方面优于不含菌渣的处理(草炭加煤渣)，其复配综合性能较好。张黎杰等[16]将菌渣和鸡粪按3∶1(体积比)堆腐后的发酵料用于黄瓜栽培基质，结果表明发酵料∶草炭∶珍珠岩=4∶1∶1的配方在温室黄瓜的生长发育指标和产量品质上都远远超过了草炭∶蛭石∶珍珠岩=1∶1∶1的配方。众多研究结果都表明，菌渣废弃物经过腐熟处理后可以作为有效的资源用于基质育苗和栽培中，并且可以用来取代或部分替代泥炭，达到同样甚至更优的效果。然而，菌渣传统的处理方法是丢弃或燃烧，将菌渣用作园艺基质，不仅可以变废为宝，减少环境污染，而且能够提高农民收入和企业生产效益，提高资源利用率。

一般认为，包括菌渣在内的有机废物若作为肥料需经过腐熟处理才能施用[17]，但堆肥如果过腐，大量养分得不到充分利用白白消耗，碳氮比过低产生氨气，亦会对植物生长有毒害作用[18]。国内堆肥企业为控制运营成本，大多采用没有消除臭气系统的密闭堆肥工艺，堆制过程中会有大量有害气体产生，导致堆肥厂周围大气环境较差[19]。如果未腐菌渣直接或经过简单处理就可以使用，将大大节约资源再利用成本。已有的关于菌渣在育苗基质应用方面的研究，多使用腐熟菌渣，对未腐菌渣的应用研究鲜见报道。鉴于此，以未腐熟的菌渣为研究对象，与珍珠岩、蛭石和草炭按不同比例掺混，对比常规草炭配方和园土，分析其对基质的理化性质和三叶草出苗率的影响，以期为菌渣的合理利用提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验地点与材料

试验设置在江苏省南京林业大学园林试验教学示范中心的玻璃温室内，试验期间室温最高21 ℃，最低5 ℃。供试菌渣由绿雅(江苏)食用菌有限公司提供，为杏鲍菇栽培废料，其成分主要是杨树细木屑、甘蔗渣和玉米芯，使用前打碎晒干。供试园土为南京林业大学北大山的去除表层枯枝落叶的0～20 cm的土壤，土壤类型为黄棕壤。试验所用到的其他园艺材料采购于南京花卉物流中心，其中蛭石粒径为1～3 mm，珍珠岩粒径为2～4 mm，草炭为东北草炭，营养钵的规格为16 cm×14 cm，供试植物为草本豆科车轴草属的白花三叶草(Trifoliumrepens)。

1.2 试验设计

采用完全随机设计盆栽试验。按菌渣含量梯度共设置7个配比(体积比)处理：T1(纯菌渣)、T2(菌渣∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1)、T3(菌渣∶蛭石∶珍珠岩=2∶2∶1)、T4(菌渣∶蛭石∶珍珠岩=1∶2∶1)、T5(菌渣∶蛭石∶珍珠岩∶草炭=1∶1∶1∶1)、T6(蛭石∶珍珠岩∶草炭=1∶1∶3)、T7(园土)。各处理体积百分比如表1所示。其中T6为园艺市场上的常规配方，T7为对照。每个处理重复3次。

表1 不同处理的基质体积百分比 %

1.3 试验方法

三叶草种子预先在培养箱内做催芽处理：在培养皿底部平铺1张滤纸，加5 mL去离子水，然后在每个培养皿中放置300颗三叶草种子，将培养皿放在培养箱中(25±1)℃恒温培养72 h。按上述处理配比将不同基质混匀装钵后浇透水，稳定1周后于2014年12月20日移播已催芽的三叶草种子，每钵均匀移播300颗，同时，每钵在播种前取部分样品用于测定基质的基本理化性质。每隔5 d浇一次水，移播20 d后记录三叶草的出苗情况。为消除位置和光照可能产生的误差，每周随机排列一次[20]。

1.4 测定指标及方法

基质物理指标：容重及孔隙度的测定采用连兆煌[21]的方法。取风干基质加到一定体积(V)、一定质量(W0)的玻璃杯中称总质量(W1)，放在水中浸泡24 h后称质量(W2)，将容器上口用一块湿纱布包住，把玻璃杯倒置，水分自由沥干后再称质量(W3)，重复3次。容重=(W1-W0)/V；总孔隙度=(W2-W1)/V×100%；毛管孔隙度=(W3-W1)/V×100%；通气孔隙度=(W2-W3)/V×100%。

基质化学指标：pH值采用pH计(pHS-3C)测量；EC值采用电导率仪(DDS-310)测量；有机质和全氮、全磷、全钾含量的测定方法参考农业部发布的有机肥料行业标准(NY 525—2012)[22]。

1.5 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 18.0 软件对数据进行统计分析。数据差异性分析采用单因素方差分析法(one-way ANOVA)、Duncan氏新复极差法和多重比较(α=0.05)，用Pearson法对菌渣用量和基质理化性状及发芽率进行相关性分析。采用Excel 2010软件绘图。

2 结果与分析

2.1 添加不同比例菌渣对基质物理性质的影响

理想的育苗基质容重为0.1～0.8 g/cm3，孔隙度为70%～90%[23]，这样既有利于固定植株，也有利于管理和运输。由表2可知，T1到T6各处理的基质配方的各项物理指标都明显优于T7，且与T7存在显著性差异(T2、T6毛管孔隙度除外)。T1到T6配方的各项物理指标值均在较优范围内，说明在改善基质物理性质方面，菌渣是良好的材料。

表2 不同处理基质的物理性质

注：不同小写字母代表在0.05水平差异显著，下同。

表2还显示，处理T1到T4中随着菌渣添加比例的减少，基质容重呈递增趋势，总孔隙度和毛管孔隙度变化差异不大，三者均未达到显著性差异。因为菌渣比例虽然减少，但珍珠岩和蛭石的补充使基质整体容重、总孔隙度和毛管孔隙度基本持平，容重在0.12～0.19 g/cm3，总孔隙度在74.47%～79.83%，毛管孔隙度在43.98%～49.19%。而基质的通气孔隙度随着菌渣比例的减少总体上均呈递减趋势，T2的通气孔隙度最高，为35.85%，说明在制作育苗基质时增添菌渣能提高基质的通气性。

从表2还可以看出，菌渣全部替代草炭(T2)或部分替代草炭(T5)的处理的各项物理指标与常规的基质配方(T6)相比均无显著差异，说明在保证基质物理性质方面，菌渣可以部分甚至全部替代市场常规配方中的草炭。

2.2 添加不同比例菌渣对基质化学性质的影响

pH值影响养分的有效性及植物生长，合理的基质配比应当有适宜的pH值。配比所用到的基质材料中pH值较高的是蛭石，一般为中性至微碱性(pH值6.5～9.0)[23]，使用时与泥炭和菌渣掺混具有pH值中和调节作用。由表3可以看出，从T1到T4处理pH值递增，这与菌渣含量的减少、相应蛭石含量的增加有关。纯菌渣处理T1的EC值较高，达到了1.89 mS/cm，随着菌渣含量的减少，基质的EC值也显著减少。T2、T5与T6相比，菌渣替代草炭后EC值显著增大。理想基质的EC值要求在1.25 mS/cm以下，当基质的EC值超过1.25 mS/cm就有可能对植物根系构成渗透逆境[24]。除了T1，其他处理间EC值虽然有差异但符合要求。

表3 不同处理基质的化学性质

在未添加肥料和营养液情况下，有机质是基质中氮、磷的主要来源。从表3可以看出，不同处理间全氮、全磷含量随有机质含量变化而变化。有机质含量大小与菌渣和草炭所占总比例基本一致，为T1>T6>T2>T5>T3>T4>T7。T1到T6各处理全氮含量均高于T7园土处理，大小依次为T1>T2>T6>T5>T3>T4>T7，菌渣全部替代(T2)和部分替代(T5)草炭的处理与常规草炭处理(T6)间没有显著差异，说明菌渣含氮量可以达到取代草炭的水平。添加了菌渣处理的全磷含量明显高于草炭处理，T1到T5的全磷含量分别为T6的18.44、6.82、3.50、2.78、3.79倍，说明菌渣含磷量比草炭丰富。T1到T5的全钾含量也均高于T6处理，但低于园土处理，含量为8.60～9.63 g/kg。随着菌渣含量的减少，T1到T4碳氮比也逐渐降低，T4和T3碳氮比分别为25.68和27.72，在25～30的最佳范围内，而常规配方T6碳氮比较高，为52.27，此外T1、T2、T5、T7分别为44.47、35.32、32.56、14.90。碳氮比高的基质中微生物生命活动对氮的争夺性强，易导致植物缺氮，良好的基质应有合适的碳氮比，在实际应用中力求最佳效果时，常规草炭配方T6以及菌渣全部替代(T2)或部分替代(T5)草炭的配方，均需要适量添加氮肥以调节至最适碳氮比。

2.3 添加不同比例菌渣对三叶草出苗率的影响

如图1所示，不同基质处理的三叶草出苗率从大到小为：T5(55.56%)>T6(54.11%)>T4(51.78%)>T7(51.56%)>T2(38.11%)>T3(36.11%)>T1(0)。纯菌渣的处理T1没有种子出苗，其次低出苗率的是T3和T2两个菌渣含量较高的处理，比T7园土处理的出苗率还要低，差异达到了显著性水平。原因可能为其较高的EC值，对植物有一定胁迫作用，此外当菌渣含量较高时，虽然吸水率也高，但因其颗粒大，水分蒸发散失快，较园土需要更多的补水次数。T4、T5的出苗率更接近常规配方T6，与园土处理T7相比没有显著性差异。说明当未腐熟菌渣用量较低时其胁迫作用可以减弱，可以达到草炭的育苗效果。

图1 不同处理基质的三叶草出苗率

2.4 菌渣含量与基质理化性质相关系数

对菌渣含量与基质理化性质进行相关性分析，各相关系数如表4所示。经统计分析，菌渣所占体积百分含量与基质容重呈显著性负相关，与基质总孔隙度、通气孔隙度呈显著性正相关，与基质吸水率、全氮、全磷及有机质含量、电导率呈极显著性正相关，但与基质全钾含量、pH值、碳氮比没有显著的相关性。说明菌渣在基质配方中能起到减小容重，增大总孔隙度和通气孔隙度，提高吸水率的作用，并且效果显著。同时也能说明基质中的有机质、氮和磷主要来自菌渣，其含量对总养分的提高有积极作用。但另一方面基质的EC值高低也主要受菌渣含量的影响，含量过高EC值增大反而产生负面效应。所以在使用菌渣做基质时，其含量也不能过高，可以通过洗盐措施控制EC值。

表4 菌渣含量与基质各理化指标间的相关系数

注：*表示P<0.05; **表示P<0.01。

3 结论与讨论

本试验结果表明，在物理性质上，未腐菌渣可以提高基质的通气性，可以部分甚至全部取代市场常规配方T6(蛭石∶珍珠岩∶草炭=1∶1∶3)中的草炭。在化学性质上，添加未腐菌渣能提高基质有机质和全磷含量，同时也会使EC增高，但当菌渣含量在60%以下时EC值均在适宜范围内。在三叶草出苗率上，当未腐菌渣含量在25%时与常规草炭配方T6相比效果无明显差异，且以T5(菌渣∶蛭石∶珍珠岩∶草炭=1∶1∶1∶1)出苗率最高，即菌渣部分替代草炭的复合有机基质效果最好。

采用何种废料做基质，要因地制宜采用当地大量且价廉的基质，比如山西河津地区主要采用煤干粉，甘肃酒泉采用棉壳棉杆，广东省采用甘蔗渣作为基质的主要原料[25-26]。而江苏是全国食用菌生产大省，食用菌总产量及工厂化生产量均居全国前列。食用菌生产大多集中在南京高淳、金坛、丹阳、苏北沭阳、徐州铜山等地，其中铜山食用菌种类较多，种植面广，还出现了香菇村、平菇村、金针菇村等以种植某一菌为主的村庄。适地采用菌渣做基质，与草炭相比具有来源广、成本低、环保、运输方便等优势。但目前在菌渣应用方面尚存在一定的问题。

在使用菌渣时，其用量多少直接影响使用效果。由于食用菌栽培物料的不同，菌渣的养分和物理性质会有差异，效果不一。Medina等[27]通过对3种不用耐盐能力的蔬菜在菌渣和泥炭基质上的栽培研究，得出75%菌渣与25%泥炭含量的培养基质可以用于蔬菜育苗。马嘉伟等[28]试验表明，在蔬菜育苗中菌渣含量为0～40%时，幼苗株高、茎粗、鲜质量都是随着菌渣比例的提高而呈现上升趋势，而含量超过40%时则呈下降趋势，原因主要归结为含不同比例菌渣基质的透气保水保肥能力也不同。娄军山等[29]以华北落叶松播种容器苗为研究对象，研究了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，结果表明，当基质中蘑菇渣堆肥比例在0%～20%时，苗木形态指标及苗木根系形态结构与草炭对照无显著差异，但当菌渣比例超过30%时，苗木形态指标及苗木根系形态结构与对照出现显著差异，苗木生长受到不利影响。结合本试验结果可知，在不同植物育苗和栽培时使用菌渣做基质要控制其含量不宜过高。此外，由于菌渣成分和效果差异的存在，以食用菌菌渣为基质进行有机肥和有机-无机肥的发酵技术，尚缺乏具体的生产技术标准[30]。

在众多研究中，渗透效应和离子效应被认为是盐分影响种子发芽和生长的主要原因[31-32]。植物品种不同、发育阶段不同对基质EC的敏感度也不同，幼苗(尤其胚根刚出现时)比成龄植株对高盐敏感。当基质干燥时，植物对盐分的敏感性表现加剧。在栽培花卉时，一般当EC值小于0.37 mS/cm时(相当于自来水的EC值)，最好施肥；EC值达到1.3 mS/cm时，不用施肥，并且最好淋洗盐分，以免对植物构成渗透逆境。Ungar[33]研究表明，即便存在盐分胁迫，种子仍然具有发芽成幼苗的潜在能力，但随着盐浓度的增加，这种发芽潜力呈逐渐降低趋势。但也有研究发现，盐分可以促进种子发芽，如低浓度的NaCl可以促进棉花种子发芽，而高浓度则显著抑制[34]；将Suaedafruticosa种子用盐溶液浸泡后，种子能够迅速恢复发芽，且最终发芽率显著地高于没有用盐溶液处理的种子，说明盐分对种子发芽在某些方面也具有促进作用[35]。针对菌渣EC值高的特点，在适宜植物筛选方面有待做进一步研究。

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Studies on Using of Uncomposted Mushroom Residue to Replace Peat as Nursery Media forTrifoliumrepensSeedlings

HUANG Songshan1,2,WANG Genmei2,3*,ZHENG Guangyao4,CHEN Rong1
(1.College of Forestry,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China; 2.Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China,Nanjing 210037,China; 3.College of Biology and the Environment,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China; 4.Institute of Chemical Industry of Forest Products,Chinese Academy of Forestry,Nanjing 210042,China)

In order to lessen resource pressure of peat,raise the farmer incomes and enterprise benefit, and explore the effects of reusing uncomposted mushroom residue on seedling substrate,an seedling experiment was performed by using uncomposted mushroom residue,compared with the regular formula(vermiculite∶perlite∶peat=1∶1∶3) and the common garden soil.We analyzed the effects of different mushroom residue additions on physical and chemical properties of nursery substrate and seeding emergence rate ofTrifoliumrepens.The results showed that the uncomposted mushroom residue could improve the content of organic matter and phosphorus in the substrate,at the same time,it raised the EC value of substrate,but when the percentage of uncomposted mushroom residue was under 60%,the EC value was in appropriate range.The results also showed that,the seeding emergence rate ofTrifoliumrepensreached an indistinctive level compared with the regular formula,when the percentage of uncomposted mushroom residue was 25%.The seeding emergence rate of T5 formula(mushroom residue∶vermiculite∶perlite∶peat=1∶1∶1∶1) was the highest(55.56%),indicating that the composite organic matrix with peat partially replaced by uncomposted mushroom residue had the best effect.

uncomposted mushroom residue; substrate; physical and chemical properties;Trifoliumrepens

2016-02-20

江苏省林业三新工程项目(LYSX[2014]10);江苏省科技支撑计划重点项目(BE2013357)

黄松杉(1993-)，男，河南平顶山人，在读硕士研究生，研究方向：固体废弃物资源化利用。 E-mail:huangsongshan@126.com

*通讯作者：王艮梅(1976-)，女，江苏南京人，副教授，博士，主要从事土壤环境污染化学方面的研究。 E-mail:wangyinmei519@163.com

S541+.2

A

1004-3268(2016)08-0053-06