在菇渣育苗基质中添加蛭石对培育番茄幼苗的影响

姚 旭,赵海涛*,颜志俊,陈 刚,3,李天鹏,赵雷明,李宗宇,张苏波

(1.扬州大学 环境科学与工程学院,江苏 扬州 225127; 2.江苏省南京水利科学研究院,江苏 南京210029;3.江苏省盱眙县王店农业技术推广站,江苏 盱眙211724)

在菇渣育苗基质中添加蛭石对培育番茄幼苗的影响

姚 旭1,赵海涛1*,颜志俊2,陈 刚1,3,李天鹏1,赵雷明1,李宗宇1,张苏波1

(1.扬州大学 环境科学与工程学院,江苏 扬州 225127; 2.江苏省南京水利科学研究院,江苏 南京210029;3.江苏省盱眙县王店农业技术推广站,江苏 盱眙211724)

摘要：以菇渣为主要原料,添加不同量的蛭石复配成育苗基质,通过温室大棚育苗试验,研究了菇渣蛭石育苗基质对番茄幼苗生长的影响。结果表明：与市售基质相比，菇渣蛭石育苗基质更有利于番茄幼苗的生长；体积比为菇渣∶蛭石=16∶1的育苗基质最有利于番茄幼苗株高、叶片叶绿素含量、根长、根表面积、根体积和根粗的增大；菇渣蛭石体积比为(4～8)∶1的育苗基质最有利于根鲜重、根干重和壮苗指数的增大。

关键词：菇渣；蛭石；育苗基质；番茄；幼苗；生长

0引言

中国食用菌年产量占世界产量的70%以上。在生产食用菌的同时形成了大量菇渣,如果对菇渣不进行恰当处理，则既会对环境造成严重污染又浪费资源。在食用菌栽培过程中,菇渣经过充分分解后结构组成趋于稳定,呈类似土壤的团粒的粒状结构。菇渣如能作为育苗和栽培的基质,则既能扩大菇渣的利用途径、减轻环境污染、促进农业可持续发展,又能为无土栽培提供来源丰富、价格低廉、环保的育苗基质[1]。大量研究表明,菇渣资源丰富,性质优良,是一种很好的基质材料,具有代替泥炭的潜在价值[2]。蛭石是与蒙脱石相似的硅酸盐类矿物,具有较高的阳离子交换容量和较强的阳离子交换吸附能力,质地轻，不腐烂，透气性好，吸水力强，温度变化小，富含矿物质盐,是一种理想的调节育苗基质性质的材料,在各类育苗基质生产中被广泛应用[3-5]。

基质为幼苗生长提供水分、养分和温度等环境条件,发挥支撑和滋养幼苗的基本功能,是穴盘育苗不可或缺的重要材料[6]。我国现代农业产业中蔬菜苗年用量超过4000亿株,而对2/3蔬菜采用育苗移栽[7]。随着我国现代化农业的快速发展,对育苗基质的需求量将大大上升。我们依据菇渣优良的理化性质和蛭石对育苗基质理化性质具有较好调节作用的特点,将蛭石添加到菇渣中,复配成蔬菜育苗基质,研究其对番茄幼苗生长的影响,以期为菇渣用于育苗基质提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验材料为菇渣、蛭石、番茄种子和市售通用基质。菇渣(G)取自江苏扬州某食用菌生产企业,为生产双孢蘑菇的下脚料,以秸秆、牛粪和豆粕等为主要原料。在采集双孢蘑菇后,将菇渣堆置60 d进行发酵,然后将菇渣均匀摊开在地面上,厚度为3～5 cm,自然风干后过10 mm筛,剔除杂物后用于育苗基质复配。蛭石(M)购自江苏连云港某企业的经高温膨胀处理的蛭石,粒径1～2 mm。供试番茄品种为“金观5号”,由扬州市种子公司提供。市售通用育苗基质为江苏淮阴某企业生产的以草炭为主要原料的育苗基质。菇渣和市售通用育苗基质的基本性质见表1。

表1　菇渣和市售通用育苗基质的基本性质

1.2试验设计

将菇渣、蛭石按照不同体积比均匀混合，作为番茄育苗的基质。按菇渣与蛭石的体积比设置以下4个处理：处理G16M1，菇渣∶蛭石=16∶1；处理G8M1，8∶1；处理G4M1，4∶1；处理G2M1，2∶1。另外，以市售通用育苗基质为对照(CK)。8个50穴标准方格穴盘(高8 cm,底面宽5 cm、长5 cm)组成1个小区,每个小区重复4次,随机区组排列。

试验在扬州大学沙头蔬菜试验基地温室大棚中进行。2014年1月1日将供试番茄种子室内催芽后播撒于50穴标准方格穴盘，每穴播种1粒,在普通苗床上进行小苗培育。其他管理措施同一般大田生产。2013年3月24日幼苗达到商品苗质量要求,采样测定各项指标。

1.3测定项目及方法

幼苗的测定项目包括株高、茎粗、叶绿素、鲜(干)重、总根长、根表面积、根粗以及根体积。用直尺测量株高,以基质表面到生长点的高度为准;用游标卡尺测量茎粗,以第一节位下偏上部为准;采用SPAD仪直接测定叶绿素含量;将样品用清水洗净，再用吸水纸吸干，然后直接称量鲜重；在称量鲜重后，将样品在通风干燥箱105 ℃下杀青30 min,在80 ℃下烘至恒重后称干量[8]。采用WinRHIZ2003b根系分析系统对根系进行扫描分析，进行幼苗总根长、根表面积、根粗和根体积的测定。采用杨梅[8]提出的方法(已经修正)计算壮苗指数,计算公式为：壮苗指数=[茎粗(cm)/株高(cm)+根干重(g)/地上部干重(g)]×全株干重(g)/1000；根冠比=根干重/茎叶干重。

采用Excel对试验数据进行整理,用SPSS软件进行统计分析,采用Duncan法(新复极差法)分析各处理间的差异显著性。

2结果与分析

2.1在菇渣育苗基质中添加蛭石对番茄幼苗茎叶生长的影响

在不同蛭石添加量条件下,菇渣蛭石基质对番茄幼苗茎叶生长的影响显著。图1表明,处理G8M1、G4M1、G2M1的株高显著低于CK的,而G16M1的株高显著高于CK的;G16M1、G8M1、G4M1、G2M1的茎粗也显著大于CK的;各处理之间的叶绿素含量差异显著,其中G16M1依次显著大于G2M1、G8M1、G4M1和CK的。可见,菇渣蛭石育苗基质比市售基质更有利于番茄茎粗和叶绿素含量的增大,在菇渣育苗基质中添加少量蛭石(菇渣∶蛭石=16 ∶1)最有利于株高和叶绿素含量的增大,而菇渣蛭石基质中蛭石添加量对茎粗无显著影响。

图1　番茄幼苗茎叶生长特征

2.2在菇渣育苗基质中添加蛭石对番茄幼苗根系发育的影响

在不同蛭石添加量条件下,菇渣蛭石基质对番茄幼苗根系发育的影响显著。图2表明,菇渣育苗基质添加蛭石处理G16M1的根长、根表面积、根体积、根粗都明显大于市售基质CK的;而G8M1、G4M1、G2M1的根长、根表面积、根体积与CK间差异不显著;G8M1、G4M1的根粗明显大于市售基质CK的。可见,菇渣蛭石育苗基质比市售基质更有利于番茄根系发育,在菇渣育苗基质中添加少量蛭石(16 ∶1)对番茄幼苗根长、根表面积、根体积和根粗等有显著的促进作用。

图2　番茄幼苗根系发育特征

2.3在菇渣育苗基质中添加蛭石对番茄幼苗物质累积和分配的影响

在不同蛭石添加量条件下,菇渣蛭石基质对番茄幼苗物质累积和分配的影响显著。由图3可知,处理G8M1、G4M1的根鲜重和根干重都显著大于CK的,不同处理间茎叶鲜(干)重、总干重和根冠比差异不显著,G8M1的总鲜重显著高于G2M1的。可见,菇渣蛭石育苗基质比市售基质更有利于番茄根系鲜(干)物质的累积。在菇渣育苗基质中添加体积比为(4～8)∶1的蛭石更有利于根鲜重和根干重的增大,但在处理G16M1与G8M1间番茄的茎叶鲜(干)重、总鲜(干)重和根冠比均无显著差异。

2.4在菇渣育苗基质中添加蛭石对番茄幼苗壮苗指数的影响

从图4可以看出：不同菇渣蛭石基质处理对番茄幼苗壮苗指数有显著的影响，其中处理G8M1和G4M1的壮苗指数显著高于CK的；但在G16M1、G2M1、CK间番茄幼苗壮苗指数无显著差异。可见,添加适宜比例[(4～8)∶1]蛭石的菇渣育苗基质比市售基质更有利于番茄幼苗壮苗指数的增长。

3讨论

随着我国现代设施农业的发展,工厂化育苗得到快速推广,从而消耗了大量的育苗基质。泥炭是传统育苗基质的主要原料,然而泥炭资源有限,大量开采泥炭会对生态环境产生不利影响。在育苗基质生产中寻求泥炭的合适替代物具有重要意义。菇渣是食用菌栽培的副产品,具有疏松多孔的结构,含有丰富的有机质、全氮和有效氮,且来源广泛,价格便宜,组成稳定。随意丢弃菇渣会引起病菌和害虫积聚滋生,不仅会造成栽培环境和周围水体生态环境恶化,还会使食用菌生产出现连作障碍。大量研究表明通过适当调节及采取适当管理措施,在基质生产中菇渣作为泥炭替代物具备可行性[9]。李晓强等[10]将菇渣、珍珠岩和蛭石混合,进行营养钵育苗试验,认为菇渣混合基质可以作为草炭混合育苗基质的替代品。李元文等[11]认为按同体积混合的菇渣+珍珠岩+河沙基质对彩椒生长最有利,在此基质上生长的彩椒株型紧凑，叶色浓绿，果实鲜艳，坐果率高,产量高,具有较高的观赏价值和食用价值。本研究结果表明,菇渣蛭石育苗基质比市售基质更有利于番茄茎粗和叶绿素含量的增大,更有利于番茄幼苗根长、根体积、根表面积和根粗的增大,更有利于番茄幼苗鲜(干)物质的累积和壮苗指数的增大。本研究结果与前人的研究结果[12]一致。在育苗过程中,菇渣能够起到类似泥炭的作用，这与其性质密切相关。本研究中的菇渣为生产双孢蘑菇的下脚料,以秸秆、牛粪和豆粕等为主要原料,其总氮、总磷、有效磷和有效钾等矿质营养元素的总量和有效态含量明显高于市售基质的。在食用菌栽培过程中,栽培基质中的有机类物质发生了缓慢的腐殖化变化,菇渣中大量新鲜有机物质转化成性质稳定的类腐殖质物质,新鲜有机物质发酵继而对幼苗根系发育产生不利影响的因素被消除。同时,菇渣疏松多孔、容重小、通气透水,物理性质优良。可见,菇渣含有丰富的矿物质,具有优良的物理性质和稳定的生物化学性质是其在育苗基质中能够替代泥炭的重要原因。

图3　番茄幼苗物质积累和分配特征

图4　番茄幼苗壮苗指数特征

蛭石是由黑云母、金云母等层状硅酸盐矿物热液蚀变或黑云母风化而成的,是一种层状结构的含镁水铝硅酸盐次生变质矿物[13],具有良好的阳离子交换性和吸附性,以及较强的环境缓冲能力与储水保墒能力。蛭石经高温煅烧膨胀后密度小、结构松散、性质稳定。番茄幼苗生长既需要适宜的水、肥、气、热条件,还要求基质有丰富的有效矿质营养和良好的物理性状,蛭石是合适的基质性质调节材料[14]。在菇渣中添加不同体积配比的蛭石可以很好地改良原料菇渣的理化性质,增加保水储水能力。菇渣中蛭石添加比例显著影响育苗基质的性质特征,继而影响幼苗的生长发育。本研究结果表明：在菇渣育苗基质中添加体积比为16∶1(菇渣∶蛭石)的蛭石最有利于番茄株高、叶片叶绿素含量、根长、根表面积、根体积和根粗的增大,添加体积比为(4～8)∶1的蛭石更有利于番茄根鲜重、根干重和壮苗指数的增大。目前菇渣配比基质的辅料杂乱,配方的普适性较低[15]。本研究选择蛭石为菇渣基质的调节物质,希望通过添加单一辅料调节育苗基质的性质,为菇渣育苗基质的规范化生产提供科学依据。

4结论

菇渣蛭石育苗基质比市售基质更有利于番茄幼苗茎粗和叶片叶绿素含量的增大,更有利于番茄幼苗根长、根体积、根表面积和根粗的增大,更有利于番茄幼苗鲜(干)物质的累积和壮苗指数的增大。菇渣可以作为泥炭替代物生产育苗基质，从而培育番茄幼苗。

在菇渣育苗基质中添加体积比为16∶1(菇渣∶蛭石)的蛭石最有利于番茄幼苗株高、叶片叶绿素含量、根长、根表面积、根体积和根粗的增大,添加体积比为(4～8)∶1的蛭石更有利于根鲜重、根干重和壮苗指数的增大。综合番茄幼苗的系统发育特征,在菇渣蛭石育苗基质生产中，菇渣蛭石的适宜体积配比为(8～16)∶1(菇渣∶蛭石)。

参考文献:

[1] 陈菲.菇渣作为蔬菜育苗基质的理化性质变化及适宜配方研究[D].郑州:河南农业大学,2012.

[2] 马海林,马丙尧,刘方春,等.菇渣用作育苗基质基础材料的研究进展[J].山东林业科技,2010(3):110-113.

[3] 崔秀敏,王秀峰.蔬菜育苗基质及其研究进展[J].天津农业科学,2001,7(1):37-42.

[4] Medina E, Paredes C, Perez-Murcia M D, et al. Spent mushroom substrates as component of growing media for germination and growth of horticultural plants[J]. Bioresource Technology, 2009, 100 (18): 4227-4232.

[5] Sendi H, Mohamed M T M, Anwar M P, et al. Spent mushroom waste as a media replacement for peat moss in Kai-Lan (Brassicaoleraceavar.alboglabra) production [J]. Scientific World Journal, 2013.

[6] 闫杰,罗庆熙,韩丽萍.工厂化育苗基质研究进展[J].中国蔬菜,2006(2):34-37.

[7] 陈殿奎.我国蔬菜育苗的现状问题及发展趋势[J].中国蔬菜,2000(6):4-6.

[8] 杨梅.几种瓜类蔬菜育苗基质及其施肥配方的研究[D].西安:西北农林科技大学,2007.

[9] 范如芹,罗佳,高岩,等.农业废弃物的基质化利用研究进展[J].江苏农业学报,2014,30(2):442-448.

[10] 李晓强,郭世荣,卜崇兴,等.菇渣复合基质在甜椒育苗上的使用效果研究[J].上海农业学报,2007,23(1):48-51.

[11] 李元文,夏志兰,缪武,等.彩色辣椒有机生态型无土栽培基质配方筛选[J].辣椒杂志,2005(4):35-37.

[12] Use of spent mushroom substrate as growing media for tomato and cucumber seedlings[J]. Pedosphere, 2012(3): 333-342.

[13] MacEwan D M. Cardenite, a trioctahedral montmorillonoid derived from biotite[J]. Clay Minerals Bull, 1954(2): 120-125.

[14] 赵海涛,李天鹏,姚旭,等.堆置与添加蛭石对污泥蚓粪培育茄子幼苗的影响[J].中国农业科学,2014,47(23):4668-4679.

[15] 刁清清,毛碧增.蘑菇渣处理现状及在农业生产上的应用[J].浙江农业科学,2012(12):1710-1712.

(责任编辑:黄荣华)

Effects of Adding Vermiculite into Mushroom Residue Substrate on Cultivation of Tomato Seedlings

YAO Xu1, ZHAO Hai-tao1*, YAN Zhi-jun2, CHEN Gang1,3,LI Tian-peng1, ZHAO Lei-ming1, LI Zong-yu1, ZHANG Su-bo1

(1. College of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China; 2. Nanjing Hydraulic Research Institute of Jiangsu Province, Nanjing 210029, China; 3. Wangdian Agricultural Technology Extension Station of Xuyi County in Jiangsu Province, Xuyi 211724, China)

Abstract：In this study, potting media were made by mushroom residue, and vermiculite were made to potting media in order to investigate the feasibility of the mushroom residue as raw materials, and the effects of the potting media on tomato seedlings were studied in a greenhouse. The results showed that, compared with commercial media, the potting media produced by mushroom residue significantly increased the growth of tomato seedling. The indexes of tomato seedling growth in the potting media made by the mushroom residue and vermiculite in the volume ratio of 16∶1 were best for the shoot height, the leaf chlorophyll, the root length, the root surface area, the root volume and the root diameter. The tomato seedling growth indexes of the potting media made by the mushroom residue and vermiculite in the volume ratio of (4～8)∶1 were best for the root fresh weight, the root dry weight and the strong seedling index.

Key words：Mushroom residue; Vermiculite; Substrate for seedling-raising; Tomato; Seedling; Growth

收稿日期：2015-10-13

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题(2013BAD21B03);江苏省前瞻性研究专项资金项目(BN2014006);江苏省农业三新工程项目(SXGC[2013]247);扬州市-扬州大学产学研合作专项(2012038-17)。

作者简介：姚旭(1991─)，男，江苏常州人，硕士研究生，从事农业废弃物资源回收利用研究工作。*通讯作者：赵海涛。

中图分类号：S641.2

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)04-0023-05