菌渣基质配方对设施番茄生长、光合特性和品质的影响

焦娟+谷端银+刘中良+张艳艳+高俊杰

摘要：为选出适宜设施番茄优质高产的基质配方和探索菌渣的循环利用途径，本研究采用槽栽+水肥一体化滴灌栽培模式，将菌渣、稻壳等农业废弃物进行不同配比，以土壤栽培为对照（CK），探讨不同菌渣基质配比对设施番茄生长、光合特性和品质的影响。结果显示，与CK相比，A、B和C处理降低了番茄株高，并显著增加番茄植株的茎粗；A、B、C、D处理均可增加番茄单果重和产量，以B处理增加最为显著，C处理次之；A和E处理显著降低了番茄植株净光合速率；A、B、C、D、E处理均可提高番茄果实中可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物，降低有机酸含量，同时也提高了NO-3含量；不同配比基质配方处理不同程度影响番茄的产量、光合特性及果实品质。综合本研究各项指标来看，对于秋冬茬设施番茄来讲，B处理栽培效果最佳，这对今后菌渣的有效利用具有重要的指导意义。

关键词：菌渣；设施番茄；产量；光合特性；品质

中图分类号：S641.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）01-0034-07

Abstract To explore the recycling way of mushroom residue and select suitable matrix formula for high yield and quality of tomato， under the condition of trough cultivation with drip irrigation， mixing the mushroom residue and rice husk in different proportion matrixes， taking soil cultivation as control （CK）， we studied the effects of different matrix formula ratios of mushroom residue on greenhouse tomato growth， photosynthetic characteristics and quality. The results showed that， compared with CK， A， B and C treatments reduced the tomato plant height and increased the stem diameter significantly. A， B， C and D treatments increased the single fruit weight and yield， among which， B treatment increased the most， followed by C treatment. The net photosynthetic rate was decreased significantly by A and E treatments. A， B， C， D and E treatments improved the soluble sugar， soluble protein and soluble solids contents in tomato fruits， and also the NO-3 content， but reduced the organic acid content. The formula with different mix ratios affected yield， photosynthetic characteristics and fruit quality in different degrees. In conclusion， B matrix formula had the best effects for autumn-winter greenhouse tomato， which provided an important guiding significance to utilization of mushroom residue in future.

Keywords Mushroom residue； Greenhouse tomato； Yield； Photosynthetic characteristics； Quality

設施蔬菜经济收益可观，随着土地流转制度的放活，越来越多的土地承包者参与到设施蔬菜种植行业中来。番茄作为设施蔬菜的主要作物，受到广大种植者的青睐。但在一些地区因种植制度及管理技术的不完善，导致设施番茄出现土传病害加重、品质下降和产量降低等连作障碍问题，严重影响番茄生产和菜农经济效益。如何解决设施蔬菜连作障碍已成为科研人员和种植者关注的焦点。基质栽培不仅能在一定程度上克服连作障碍问题[1]，还具有经济高效[2]等优点，近年来成为老棚区及高档蔬菜产品提质增效的关键技术。

草炭是无土栽培常用基质，但鉴于其资源有限性和生态保护性[3]，各国科研人员早已从农业废弃物方面入手开发新基质产品。我国是食用菌生产大国，据报道2014年我国食用菌生产总量为3 270万吨，总产值超过2 258.1亿元，其中国际市场占有率为65.37%[4]。食用菌的大量生产带来了大量的食用菌废料，据统计，每100 kg生产料生产100 kg鲜菇便可产生60 kg菌渣废料。目前食用菌废料多被随意堆放或烧掉，缺乏有效利用，这不仅造成废料中养分流失和浪费，还会污染环境。菌渣经合理开发利用，不仅可以用于食用菌配料二次生产[5]，亦可应用于动物饲料[6]、栽培基质、有机肥料[7]以及土壤改良剂等[8]，具有较高的利用价值。研究表明，菌渣中含有多种可溶性有机营养及生物活性成分[9]，这些生物活性物质不仅能够分解复杂的有机物，抑制部分土传性病害，还能促进植物生长[10]。另有研究表明，利用腐熟菌渣混配基质，可充分利用腐熟菌渣结构疏松、容重较小、有机质含量丰富和富含钾元素等优点，提高栽培基质的有机质含量，改善根际环境，提高蔬菜品质[11，12]。endprint

为克服设施番茄连作障碍、合理利用农业废弃物并实现轻简高效栽培，本试验以泰安地区农业废弃物菌渣、稻壳为主要原料，通过添加部分牛粪和沙子进行组配处理，再结合水肥一体化种植模式，研究不同菌渣基质配方对设施番茄生长量、光合特性和品质的影响，以筛选出适宜设施番茄优质高效生产的基质配方，并实现对农业废弃物的综合开发及利用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2016年8月—2017年1月在泰安市农业科学研究院日光温室内进行。供试番茄品种为‘喜临门，由寿光南澳绿亨农业有限公司提供。

1.2 试验处理

试验所用菌渣、稻壳、牛粪及沙子于2016年7月在山东农业大学资源与环境学院试验场进行发酵和混配。设基质配方组合A、B、C、D、E共5个处理，以土壤栽培为CK。

每处理设3个重复，共18个小区。基质栽培槽规格为：6 m×0.4 m×0.25 m，栽培槽为长方形，上下同宽。每个栽培小区面积为2.4 m2。番茄4叶1心时，选择壮苗于8月24日定植。采用大小行平栽种植，大行行距1.2 m，小行行距0.2 m，株距0.3 m，槽距1.0 m，每个小区内种植番茄36株。每株番茄留5穗果摘顶，每穗果留4个果实。

采用水肥一体化供应系统：栽培槽内每行番茄铺设1条滴灌管。滴灌与配套的施肥器相连，实现肥水一体化管理。滴头间距30 cm，滴头流量2 L/h，滴灌工作压力0.3 MPa。追施肥料采用山东农业大学法根森水溶肥（泰安市根沃生物科技有限公司生產，N∶P2O5∶K2O比例为15∶8∶24+TE）。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 基质物理性状测定 采用张德威等[13]的方法对基质的孔隙度、容重和pH等指标进行测定。

1.3.2 土壤养分测定 碱解氮采用碱解扩散法；速效磷采用碱溶液浸提法；速效钾采用火焰光度计法[14]。

1.3.3 基质化学性状测定 参考中华人民共和国农业行业标准《有机肥料》（2012-03-01发布）测定基质氮、磷、钾及有机质含量。

1.3.4 番茄形态指标测定 在番茄定植后15、30、45、60 d每处理选9株进行调查，测定株高和茎粗。株高为从根茎部到生长点的实际高度，茎粗为主茎第 1 节位。

1.3.5 番茄光合特性测定 定植60 d后，用Li-6400 型光合速率测定仪（美国Li-Cor公司生产），于晴天上午9∶00—11∶00，测定见光一致的第4穗果下第1片叶，测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）。

1.3.6 番茄品质测定 采摘期采用赵世杰[15]的方法测定番茄的品质相关指标，可溶性糖含量采用蒽酮法测定；可滴定酸含量采用滴定法测定；VC含量采用滴定法测定；NO-3含量用水杨酸法测定；可溶性固形物用手持式糖度计测定。

1.3.7 番茄产量测定 成熟后分别统计单果重、果实个数并换算成单株产量和小区产量。

1.4 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2003软件进行做图，利用DPS 7.05软件进行统计分析，并运用LSD检验法进行差异显著性比较（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同基质配方的基础理化性状

由表2可以看出，A～E各基质配方容重分别为0.67、0.64、0.52、0.51、0.40 g/cm3，基质配方中随着稻壳比例的增加，基质容重呈下降趋势。总孔隙度的变化规律与容重变化规律相反，总孔隙度随着稻壳比例的增加而逐步增大，但各基质配方的总孔隙度均在理想总孔隙度（60%～90%）范围之内。A～E各基质配方，随稻壳比例的增加pH值逐步降低，但均偏碱性，而对照（CK）的pH值为6.65，偏酸性；各基质配方电导率变化趋势与pH值变化趋势相反。各处理有机质含量均在20%以上，以A配方最高，达30.63%，CK仅为1.35%。不同基质配方，速效氮和速效磷含量存在着显著差异（P<0.05），随着基质配方中稻壳比例的增加，两者含量均呈逐步增加趋势，配方E中的速效氮和速效磷含量分别是配方A的3.28倍和1.84倍，而速效钾含量则随着配方中稻壳比例的增加呈下降趋势。CK的速效氮、速效磷和速效钾含量与各基质配方含量差异显著（P<0.05）。

2.2 不同处理对设施番茄株高和茎粗的影响

由表3可以看出，在定植后15、30、45、60 d，各处理番茄株高、茎粗均呈逐步增加趋势。在定植后60 d，CK与各基质配方栽培处理番茄株高分别为183.87、169.87、173.37、179.30、186.63、194.67 cm，A、B和C处理降低番茄株高，而D和E处理增加番茄株高，分别比CK增加1.5%和5.9%；CK与各基质配方处理的番茄茎粗分别为1.27、1.37、1.36、1.36、1.31、1.29 cm，各基质配方处理均能增加番茄茎粗，其中以A处理增加最显著，比CK增加7.87%。

2.3 不同处理对设施番茄单果重和产量的影响

由表4可以看出，与CK相比较， E处理降低了番茄单果重和产量，分别降低1.57%和1.61%。而采用其它基质配方栽培的番茄单果重和产量均得到不同程度增加，其中以B处理增加最为显著，番茄单果重和产量分别比CK增加11.03%和10.97%（P<0.05），其次为C处理，番茄单果重和产量分别比CK增加7.68%和7.62%（P<0.05）。

2.4 不同处理对设施番茄光合特性的影响

光合作用作为植物体内重要的代谢过程，它的强弱对于植物生长、产量及其抗逆性具有十分重要的影响，因此光合作用可作为判断植物生长势强弱的重要指标。由图1可以看出，与CK相比，B、C和D处理的净光合速率高于对照但差异不显著，A和E处理显著降低净光合速率（Pn）；与CK相比，A处理显著降低番茄叶片的气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），以B处理番茄植株的Gs、Ci和Tr最高，C处理次之。endprint

2.5 不同处理对设施番茄品质的影响

2.5.1 对果实可溶性蛋白和NO-3含量的影响 果实中硝酸盐含量过多会危害人类健康，美国卫生组织建议番茄中不得检出NO-3。通过图2可以看出，与CK相比，不同基质配方处理对番茄果实中的可溶性蛋白含量和NO-3含量具有显著影响。E处理的可溶性蛋白含量最高，為3.37 mg/g，显著高于A、B和CK处理，而与C和D处理之间差异不显著；各基质配方下番茄果实中NO-3与可溶性蛋白的含量有着相同的变化规律，E处理的NO-3含量12.56 mg/g，亦为最高且比CK高出37.5%，差异显著（P<0.05），B、C和D处理之间差异不显著。

2.5.2 对果实可溶性糖和有机酸含量的影响 可溶性糖和有机酸含量是影响番茄口感的重要指标，合适的糖酸比可使番茄生食口感风味佳。从图3可以看出，各基质配方（E配方除外）处理可溶性糖含量均显著高于CK，其中以A处理最高，为45.92 mg/g，高于CK 29.18%，差异显著（P<0.05），其次为B>C>D，但B、C、D处理之间差异不显著。番茄果实有机酸含量以CK最高，为0.7%，A处理最低，低于CK 38.57%，其它处理之间差异不显著。

2.5.3 对果实VC和可溶性固形物含量的影响 通过图4可知，与CK相比，各基质配方处理均可提高番茄果实VC含量，且以B处理最高，A处理次之，二者分别比CK增加34.91%和37.27%（P<0.05），其它处理之间差异不显著。各基质配方处理与CK相比均可提高番茄果实可溶性固形物含量，其中以A处理最高，B处理次之，分别比CK增加16.12%和14.86%（P<0.05），C、D和E三个处理之间差异不显著。

3 讨论与结论

菌渣发酵后作为基质使用，不仅能够解决食用菌菌棒随意堆放造成的环境污染问题，并能实现循环利用，降低基质生产成本，具有显著生态效益和经济效益。前人研究栽培基质容重在0.1～0.8 g/cm3之间效果较好[16]，本试验混配的5种栽培基质容重均在理想范围值之内，且容重和pH值随基质配方中菌渣比例的减少而降低，EC值随菌渣比例的减少而增加。菌渣中不仅含有植物生长所必需的大量元素，还含有植物可直接吸收利用的有机质，在农业生产上具有很高的利用价值[17]。从本研究可以看出，菌渣中含有丰富的氮、磷、钾和有机质，随着配方中菌渣比例的下降，稻壳比例的增加，氮、磷含量呈逐步增加趋势，而钾和有机质含量呈逐步下降趋势。徐文俊[18]通过调节栽培基质中稻壳、菇渣的配比，发现各处理速效磷、速效钾远远高于草炭∶珍珠岩（2∶1）处理，稻壳、菇渣一定程度上提高了番茄生长环境中磷、钾的供应能力，有利于提高番茄的正常生长发育，本研究与其较一致，即各基质中氮、磷、钾含量丰富，显著高于土壤。

研究表明，菌渣、化肥配施可显著提高水稻灌浆期间功能叶片的叶绿素含量和光合速率，延缓后期剑叶的衰老，从而提高水稻产量[19]。本研究发现，通过与CK比较，B、C、D处理提高了净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度。产生这种差异的主要原因可能在于基质中含有较高的氮、钾元素，因为在一定范围内，作物的光合速率与叶片含氮量呈正相关[20]，另外钾具有调节气孔运动，在提高光合作用、促进糖分积累、增加产量上发挥着重要作用[21，22]。与CK相比，A和E处理虽然氮、钾元素含量较高，但却降低了净光合速率，这可能是因为A处理pH值较高和E处理EC值较高，均不利于番茄植株的生长发育，且E处理的容重较小，不利于水分的保持。

本研究发现在同一水肥条件下，随着菌渣基质中含氮量的增加，菌渣基质配方处理（A处理除外）的果实单果重降低，果实中可溶性糖含量、可溶性固形物降低但仍高于CK，且果实中可溶性蛋白、NO-3和有机酸含量增加，VC含量先升高后降低但仍高于CK。这与前人研究，即适量的氮肥能够促进番茄根系发育，增加氮磷钾养分吸收量和增加产量，而过量施用氮肥则有相反的效果[23]；氮肥施用量偏高，果形较小且裂果严重[24]结果较一致。而菌渣基质中含丰富的钾元素可能是提高番茄品质的重要原因，并且适当增施钾肥可以改善番茄品质，提高果实中可溶性固形物、番茄红素、 VC和可溶性糖含量 [25-27]。

通过以上讨论可知，对于秋冬茬设施栽培番茄，与土壤栽培相比较，基质栽培可以显著提高番茄品质。这5种基质配方从番茄产量和各方面品质综合看来，以B基质配方最优。影响基质栽培番茄产量和品质的原因还与基质的保水能力有一定关系，这在今后的试验中将做进一步研究。而且不同食用菌的培养料组成不同，即使培养同一菌类，由于各地资源情况不一样，培养料配方也不一样，这就导致菌渣的理化性质存在着一定差异。因此，如何实现菌渣的综合开发和应用，探明菌渣在农业中安全环保的循环再利用途径，还需进一步深入研究。

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