保水剂不同添加比例对平菇生长及水分利用效率的影响

张小强，鲁耀泽，潘 枭，王 沛，司德立，马太玲

(1.内蒙古中特水利科学技术研究所，呼和浩特 010050；2.巴彦淖尔市水利科学研究所，内蒙古 巴彦淖尔 015000；3.内蒙古自治区灌溉排水发展中心，呼和浩特 010018；4.内蒙古农业大学，呼和浩特 010018)

平菇也称侧耳、蚝菇、黑牡丹菇，是一种常见的灰色食用菇[1]。平菇在生产过程中需水量较大，而生长发育所需水分大多来自培养料，培养料中水分过少或者水分补充不及时，容易导致菌丝生长缓慢或者停止生长，造成产量降低、经济效益下降等不利影响[2-4]。因此，如何保持菌棒培养料水分与产量的平衡成为平菇生产中的一个重要问题。

保水剂(SAP)是一种具有极强吸水性和保水能力的高分子聚合物，可以在很短时间内吸收自身重量几百倍甚至上千倍的水，像“海绵”一样把水储存起来，让植物根系周围一直处于湿润的状态，植物干旱时释放水分，降雨或者灌溉时储存水分，其反复利用可达3～5 a，对干旱区的作物生产以及需水均匀的作物生产有极大的帮助[5-11]。保水剂作为一种保水产品在大田作物上得到了一定应用，但在平菇栽培上的研究应用相对较少[12-15]。通过平菇生产中保水剂不同添加比例的试验研究，寻求促进平菇生长、增产的最佳保水剂添加比例，以期为食用菌节水高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于内蒙古呼和浩特市玉泉区白庙镇曙光村蔬菜温室平菇栽培基地进行。该地区属于温带大陆性季风气候，年均降水量400 mm，多集中在7、8月份。该基地共有30个大棚，每个大棚占地约0.07 hm2。

1.2 试验材料与设计

(1)供试材料及作物。供试保水剂粒径为2 mm，自来水吸水倍率为110倍，颜色为灰黄色。供试作物为平菇，于呼和浩特市玉泉区白庙镇曙光村蔬菜温室平菇栽培基地进行栽培，种植密度为30 万棒/hm2。本次试验在2017年2-7月进行，养菌期约20 d，出菇期5个月。

(2)试验设计。采用单因素试验设计，设置4个保水剂添加比例处理，即T1(0.1%)、T2(0.2%)、T3(0.3%)、T4(0.5%)，以不添加保水剂为对照；每个处理使用8个菌棒，3次重复，共24个菌棒；整个试验合计使用120个菌棒，每个菌棒的质量为1 kg。栽培采用常规袋装技术，总计配置干料120 kg。培养料干料由96%玉米芯、2%麸皮以及2%石灰粉组成，另外施用多菌灵0.1%，按照料水比1∶1.4添加水分，按常规方法拌匀。然后对每一种处理按上述添加比例分别称取保水剂，与水混合均匀，使其充分吸水膨胀，成为凝胶状，之后加入基料中充分搅拌至均匀。每个处理单独配料，分别装入栽培袋中。全部菌袋一同进行常规灭菌，然后放置在具有相同适宜环境条件下的试验大棚内进行栽培，通过喷水方式控制大棚内湿度，使其保持生育期适宜湿度，整个试验过程保持其他非试验因素完全一致。

(3)测定项目及方法。在平菇整个生长期，及时采摘并记录采摘时间。从每个处理中选取5棒长势具有代表性的菌棒进行标记，每次采摘标记菌棒，然后用电子天平进行产量测定，最后进行产量汇总，最终产量按种植密度进行折合计算。水分利用效率为产量与耗水量比值，由于平菇生长过程中未进行补水，且生长环境大棚内湿度适宜，水分蒸发忽略不计，因而平菇耗水量为培养料拌和用水量与保水剂持水量之和，而保水剂持水量依据保水剂吸水倍率计算在理想条件下的最大吸水量。试验数据采用EXCEL 2007进行制图、制表，利用SPSS 17.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同添加比例对平菇生长的影响

2.1.1 不同处理对平菇采摘次数的影响

菌棒采摘次数是影响平菇产量的重要因素之一。保水剂不同添加比例平菇菌棒采摘次数见图1。可看出，随着保水剂添加比例的增大，平菇菌棒采摘次数呈增大趋势。其中T4处理生育期采摘次数最多，为4.2次，增长率最高，为16.67%，与CK相比，差异达到显著水平(P<0.05)；T1处理生育期采摘次数最少，为3.96次，增长率最低，为10%，与CK相比，差异达到显著水平(P<0.05)。因此，平菇生育期菌棒采摘次数随着保水剂添加比例的增大而相应增加，T4处理效果最佳。分析原因由于保水剂添加比例增加，保水剂具有的保水、保肥特性为菌棒提供了良好的水肥环境，加快了平菇生育期菌丝体的生长，促进了平菇子实体的成熟，进而增加采摘次数。

图1 保水剂不同添加比例平菇菌棒采摘次数

2.1.2 不同处理对平菇生育期单棒产量的影响

保水剂不同添加比例平菇生育期产量分布见图2。从图2中可看出，总体上3月份平菇产菇量最大，各处理产菇量随采摘月份推进呈逐渐降低趋势。与CK相比，添加不同比例保水剂促进了各生育期平菇产量的增加，其中，T3或T4处理在各月份中产量最大。T3处理在前期的增产效果较明显，尤其对产菇初期增产作用最大，T4处理在后期的增产效果较高。

图2 保水剂不同添加比例平菇生育期单棒产量分布

随着平菇生育期的推进，各处理各月产量均呈不同程度降低趋势。不同处理中生育期产量总体变化趋势相同，但保水剂添加比例不同平菇产量也不同。产菇初期3月份，T3处理产量最大，增产率最高，分别为442.4 g/棒和49.86%；T4处理产量最小，增产率最低，分别为364.0 g/棒和23.31%，与CK相比，差异达到显著水平(P<0.05)。4月份，同样T3处理产量最大，增产率最高；但T1处理产量最低，增产率最小，此后各月T1处理始终产量最低，增产率最小。5月份，T4处理产量最大，增产率最高。6月份T3处理产量最大，增产率最高。产菇末期7月份，各处理产量在整个生育期中最小，而不同处理中，T4处理产量最大，增产率最高，分别为32.4 g/棒和为88.37%，与CK相比，差异达到显著水平(P<0.05)；T1处理产量最小，增产率最低，分别为17.6 g/棒和2.33%。综合整个生育期，T3处理产量最高，增产率最大，前期和中期表现最好；T1处理产量最低，增产率最小，T2处理与T1处理的情况接近；T4处理在生育初期产量较低，在生育期中后期表现出较大生长优势。

分析原因，由于平菇生长初期，T3处理保水剂添加比例较适宜，其水分、养分环境及培养料的透气性对于促进平菇生长最为有利，因而其产菇初期产量最大。随着平菇生育期推进，采摘次数的增加，培养料中水分、养分不同程度逐渐被消耗，保水剂释放到培养料中的水分也所剩不多，因而T3处理产量逐渐降低；T4处理中由于保水剂添加比例高，使得生长初期培养料中水分含量过大，对平菇呼吸作用产生不利影响，不利于平菇子实体生长。到了生育期后期，培养料中的水分逐渐被消耗，而保水剂的水分仍不断向培养料释放，因而添加比例较高的保水剂有利于平菇生育后期的生长，因此T4处理末期的产量在各种处理中最大；T1、T2处理由于保水剂添加比例低，产菇初期保水剂可向培养料中释放一定水分，之后水分逐渐消耗，到了生育期末期，培养料内处于缺水状态，因而T1、T2处理在各处理中产量最小。综合整个生育期，保水剂添加比例低在平菇生育初期具有一定的增产优势，保水剂添加比例高在平菇生育后期具有较大增产优势，适宜的保水剂添加比例则在整个生育期均具有增产优势。相关学者的研究结论也证实了这点。董明东[13]等研究表明，过高或过低保水剂添加比例对于香菇菌筒成活率提高是不利的，进而也影响产量的增加。当保水剂的添加比例过小时，它的吸水和保水性能有限，不能显著吸收和保持住水分，增加了浇水次数，增大了菌筒被污染的风险；当保水剂添加比例过大时，对培养料的透气性产生影响，也不利于菌棒生长，进而也影响了产量的增加；马晓娣[2]等研究表明，适宜保水剂添加比例有利于培养料保持水分，促进菌丝生长。而当保水剂添加比例过大时，会造成菌袋积水，菌丝生长受到抑制。同时菌丝生长后期，对水分的需求量增加，相对较高的含水量促进了菌丝最终产量的增加。

2.2 不同处理对平菇总产量的影响

平菇总产量、增产率情况见图3。由图3可知，随着保水剂添加比例的增加，平菇总产量呈先增大后减小的变化趋势。T1～T4处理及CK总产量分别为187 392、202 809、260 121、250 440、172 339 kg/hm2，T1～T4处理总产量较CK分别提高8.73%、17.68%、50.94%、45.32%，差异均达到显著水平(P<0.05)。因此，T3处理平菇增产效果较佳。

图3 保水剂不同添加比例平菇总产量、增产率

可以看出，平菇总产量与保水剂添加比例并非呈单调线性关系，而是存在一个较优区间，保水剂添加比例过高和过低均会使增产率下降。分析原因是由于当保水剂添加比例较小时，对水分的吸收能力有限，不能显著吸收和保持水分，因而对其产量的增加影响较小；而当保水剂添加比例较大时，培养料湿度较大，则会对培养料的透气性产生不良影响，不利于空气中氧气进入培养料，从而影响平菇生长，导致产量相对下降；保水剂添加比例适宜时，能为平菇生长创造适宜的水、氧环境，因而能够更好地促进产量增加。

2.3 不同处理对平菇水分利用效率的影响

水分利用效率为总产量和耗水量比值，保水剂不同添加比例平菇水分利用效率见图4。从图4中可看出，保水剂的施用提高了T1～T4处理平菇水分利用效率，总体上各处理水分利用效率呈现先增加后减小的变化趋势。其中，T3处理最大，为333.92 kg/(mm·hm2)，T1处理最小，为275.58 kg/(mm·hm2)，大小关系表现为T3处理>T4处理>T2处理>T1处理>CK，与CK相比，仅T3、T4处理差异达到显著水平(P<0.05)。T1～T4处理水分利用效率较CK分别提高0.74%、1.70%、22.07%和4.27%。因此，保水剂的施用提高了平菇水分利用效率，不同处理效果各不相同，其中T3处理水分利用效率的提高效果较佳。

图4 保水剂不同添加比例平菇水分利用效率

分析原因由于菌棒所含水量由菌棒干料拌合水量与保水剂持水量组成，而各处理的菌棒干料拌合水量一致，故各处理的菌棒含水量差异主要是由于保水剂添加比例不同因而充分吸水后持水量不同所致。T1～T4处理中随着保水剂添加比例的增大含水量逐渐增大，耗水量逐渐增加。由2.2分析可知，T1、T2处理产量相差不大，且耗水量较为接近，因而水分利用效率也接近。尽管T3处理耗水量较T1、T2处理大，但由于其产量增幅显著高于T1、T2处理，即产量增加幅度大于耗水量的增加幅度，因而水分利用效率较高。又由于T4处理产量低于T3处理，但耗水量高于T3处理，因而其水分利用效率低于T3处理。

2.4 保水剂持水量与总产量的相关性分析

保水剂持水量在本试验中仅指保水剂与培养料拌合前在水中的最大吸水量，即依据保水剂吸水倍率计算在理想条件下的最大吸水量。保水剂持水量与平菇总产量的相关关系曲线见图5，由图5可知，保水剂持水量与平菇总产量呈先上升后下降变化趋势，且存在最优区间。平菇总产量随保水剂持水量的变化趋势拟合方程为y=-3×10-5x2+0.030 7x+16.471，且R2=0.846。通过求导可得，当保水剂持水量为500 g时，即保水剂添加比例为0.455%时，总产量达到最大。保水剂持水量与总产量拟合度较高，进而也说明两者间相关性较好。因此，保水剂所持水量对于平菇总产量增加具有重要作用。分析原因由于保水剂与培养料采用湿拌(拌合前先进行保水剂充分吸水后再拌和)的方式，提高了菌棒生育期总含水量。随着平菇生长，水分逐渐被消耗，从而培养料水分逐渐降低，由于保水剂缓慢释水特性使得菌棒生育期水分保持较适宜状态，从而更有利于总产量增加。

图5 保水剂持水量与总产量相关关系曲线

3 讨 论

平菇培养料中添加保水剂后，增加了培养料的保水、保肥性，从而实现了平菇产量、水分利用效率的增加。这与前人的研究成果相吻合[2-5]。如马晓娣[2]研究表明，当保水剂浓度为1%～2%时，平菇产量增加30%左右；李兴[4]通过不同菌种平菇试验研究表明，培养料中施入保水剂后，产量提高30.4%～40.8%；本研究结果表明，保水剂添加比例为0.1%～0.5%时，产量提高8.73%～50.94%。尽管本研究结果与前人研究有相同之处，但也存在差异。本研究通过保水剂持水量与总产量相关性分析可知，保水剂添加比例为0.455%时，总产量达到最大。本研究保水剂添加比例及增产方面不同于马晓娣等人的研究结果。分析原因，一方面可能由于所用保水剂产品不同，在保水性能方面有差异；另一方面可能由于试验设置中菌棒培养料成分及用量均有差异，不同的保水剂类型与不同的培养料配方共同作用，使其保水、保肥性存在差异，因而导致结果的差异。

由于时间有限，只进行了同种保水剂不同添加比例对平菇生长影响的试验研究，对于不同类型保水剂及其不同粒径、不同吸水倍率对平菇生长影响的试验有待于进一步研究，保水剂最佳添加比例的研究结论对于食用菌生产的指导意义也有待于进一步验证。

4 结 论

(1)保水剂的施用促进了平菇生长，增加了平菇菌棒采摘次数，提高了平菇的总产量和水分利用效率。当保水剂添加比例为0.1%、0.2%、0.3%、0.5%时，与CK相比，采摘次数增加率分别提高10%、11.11%、14.44%、16.67%，总产量分别提高8.73%、17.68%、50.94%、45.32%，水分利用效率分别提高0.74%、1.70%、22.07%、4.27%。

(2)在平菇培养料中添加不同比例的保水剂均可提高平菇产量，但不同添加比例保水剂对各生育期产量的影响程度不同。综合整个生育期，保水剂添加比例为0.3%时产量最高，增产率最大，尤其前期和中期表现最好；保水剂添加比例为0.1%时产量最低，增产率最小；保水剂添加比例为0.2%与保水剂添加比例为0.1%的情况接近；保水剂添加比例为0.5%时在生育初期产量较低，在生育期中后期表现出较大生长优势。这表明并非保水剂添加比例越高效果越好，而是存在一个较优区间。保水剂高添加比例(0.5%)只对平菇生育期后期有较好增产作用，保水剂低添加比例(0.1%和0.2%)也只在产菇初期有一定增产作用，而适宜的保水剂添加比例对整个生育期的增产效果显著(0.3%)。

(3)通过保水剂不同添加比例持水量与总产量相关分析可知，两者相关性较好，从而也说明保水剂持水量的大小对平菇总产量的增加具有重要作用。

(4)综合本项研究结果可知，当保水剂施用浓度为0.3%时，对于提高平菇的采摘次数、总产量以及水分利用效率等效果较佳。但通过保水剂持水量与总产量相关性分析可知，当保水剂添加比例为0.455%时，总产量达到最大。因此，在平菇种植中，建议保水剂施用比例为0.3%～0.455%。