菇渣替代泥炭配制水稻育苗基质育秧效果研究

2022-10-14刘学方赵海涛

现代农业科技 2022年19期

刘学方高强赵海涛*

（1扬州市职业大学资源与环境工程学院，江苏扬州 225126；2扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州 225127）

水稻是我国的主要粮食作物。据统计，我国每年的稻谷产量占全国粮食总产量的40%以上[1-2]。在我国现代农业发展体系背景下，水稻种植逐渐向着集约化方向发展，基质育秧移栽成为主要的栽培方式[3]。20世纪70年代，美国康奈尔大学在育苗基质研究中发现了具有良好育苗效果的泥炭，其作为在厌氧湿润条件下未充分分解氧化的沼泽植物残体，具有适合植物幼苗生长的理化生物特性[4-5]。随着大量泥炭资源被开采作为育苗基质原料使用，全球泥炭资源储量大幅下降[6]。我国可供开采的泥炭资源有限[7]，多分布在东北、云南和内蒙古等地区，目前我国的泥炭主要依靠进口，在配制基质过程中增加了成本。随着我国食用菌产业的不断发展、规模日益扩大，产生了大量菇渣[8]，菇渣中的菌丝体有机养分含量较高[9]，实现这部分资源的高效利用对于生态农业发展具有重要意义。本研究将基质配制中的泥炭按照不同体积使用菇渣替代，对比不同配方基质育秧条件下水稻秧苗综合素质，探究菇渣替代泥炭作为原料配制基质的育秧效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

基质配制材料主要包括泥炭、菌菇渣、蚯蚓粪、蛭石、田间耕层土壤等。泥炭为白俄罗斯生产，主要是藓类泥炭或苔草泥炭。菌菇渣来源于江苏省宿迁市某菌菇生产公司，为种植双孢蘑菇产生的残渣，主要成分为秸秆、豆粕和牛粪。蛭石为“尚洋”牌园艺蛭石，粒径为3～5 mm。蚯蚓粪来自江苏省扬州市农业环境安全技术服务中心有机固废生物消解池，为大平二号蚯蚓消解牛粪产生。土壤采自扬州大学油菜试验田，土壤结构良好。水稻品种为江苏省农业科学院培育的南粳9108。供试成品基质为江苏常州某企业生产的以草炭土为主要成分的水稻育秧成品基质。供试基质及配制原料基本养分特征如表1所示。

表1 基质配制材料基本养分特征

1.2 试验设计

试验共设计5个处理，各个处理所添加的蛭石、土壤、蚯蚓粪为定量，控制所添加的泥炭和菌菇渣体积占比，基质配方设计如表2所示，以市售基质作对照（CK）。每个处理设置3次重复，育苗盘为50穴标准规格（高8 cm，底面宽 5 cm、长5 cm）。2017年4月在扬州大学沙头蔬菜试验基地进行试验，水稻播种量为130 g/盘。当水稻幼苗长至3叶1心时，进行秧苗素质考察。

表2 各处理育秧基质配方设计

1.3 测定项目及方法

全氮含量采用凯氏定氮仪测定，全磷采用HClO4-H2SO4消煮法测定，全钾采用NaOH熔融—火焰光度法测定，有机质采用K2CrO7—外加热法测定，pH值采用酸度计直接测定，含水率采用烘干法测定，容重及孔隙度采用环刀法测定，叶绿素含量采用SPAD-502叶绿素仪直接测定，株高、茎宽采用游标卡尺测量。计算公式如下：

1.4 数据分析

采用Excel对试验数据进行统计和整理，采用SPSS 19.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同配方育秧基质处理养分特征及其基础理化性质

与市售基质（CK）相比，各配方基质均显著降低了容重，提高了pH值，其中处理 T1（未添加菌菇渣的育苗基质）容重最低（0.37 g/cm3），pH值较大（5.76）。各处理总孔隙度差异不显著，但是随着菌菇渣替代泥炭体积的增加，基质通气孔隙度随之增加，其中处理T4（菌菇渣完全替代泥炭配制育秧基质时）通气孔隙度最大，达到10.47%。处理T2、T3（泥炭和菌菇渣按照不同比例混合配制基质时）持水孔隙度出现下降的变化趋势。

表3 不同配方基质基础理化性质

均衡的养分特征是育秧基质保证水稻正常出苗、壮苗的重要基础。从图1、图2可以看出，CK有机质、全氮、全磷含量最高，但是其全钾含量较低（5.12 g/kg）。处理T1（以泥炭为主要添加物料的育秧基质）除有机质含量较高外，氮、磷、钾养分含量较为匮乏。同时发现，处理T4（菌菇渣完全替代泥炭的配方基质）的有机质含量与其他处理相比最低，仅为80.26 g/kg。处理 T2、T3（菌菇渣替代部分泥炭，与泥炭进行复配的育秧基质）表现出较为均衡的养分特征。

图1 不同配方育秧基质氮、磷、钾含量

图2 不同配方育秧基质有机质含量

2.2 不同配方育秧基质处理对水稻秧苗综合素质的影响

处理T1水稻茎粗（1.76 cm）显著低于其他处理。各处理水稻株高在11.2～13.6 cm之间，未出现明显差异。处理T2水稻叶宽及地上部百株鲜重大于其他配方基质，而处理T3叶长及地上部百株干重则显著大于其他处理。在育秧基质中添加菌菇渣处理均提升了水稻叶片中的叶绿素含量，其中处理T4（菌菇渣完全取代泥炭的育秧基质）所育水稻秧苗叶片叶绿素含量最高。综合来看，使用菇渣替代部分泥炭配制育秧基质可以明显提升水稻秧苗茎粗等地上部农艺指标，增强水稻光合作用。

根系作为植物与外界环境作用的临界面，不但起到支撑固定植物的作用，而且根系周边发生的生物化学过程均会对作物正常生长产生显著影响。从表5可以看出，处理T2水稻根系各项指标均要优于其他处理，同时处理T3也显示出较为理想的育苗效果。综合来看，不同处理促进水稻根系生长的效果具体表现为处理 T2＞处理 T3＞处理 T4＞CK＞处理 T1。

壮苗指数及根冠比是衡量水稻秧苗综合素质的重要指标。从图3可以看出，处理T1、T4、CK之间壮苗指数和根冠比差异不显著，但显著低于处理T2、T3（这2种配方基质育苗效果较优）。

表4 不同配方基质处理水稻秧苗地上部农艺性状

表5 不同配方基质处理水稻秧苗地下部农艺性状

图3 不同配方基质育秧水稻壮苗特征

2.3 不同配方基质育秧后养分特征

从表6可以看出，处理T2、T3（菌菇渣与泥炭复配育秧基质）与处理T1（未添加菌菇渣的育苗基质）、CK相比，大致提高了基质有效磷、全氮、全磷、全钾及有机质等养分含量，降低了硝态氮含量。此外，与处理 T1相比，处理 T2、T3、T4的 pH 值相对较高，表明菌菇渣的添加在一定程度上可以改变水稻育秧基质酸碱环境。总体而言，以泥炭为主要成分的育秧基质与市售基质相比，未体现出更好的矿质养分特征，而适当添加菌菇渣与泥炭进行复配的育秧基质则体现出较为明显的养分优势。

表6 不同配方基质育秧后养分特征

将表征水稻秧苗综合质量的壮苗指数及根冠比与育秧结束后的各个配方基质相关理化性质进行Person相关性分析。结果显示，有效磷、全氮、全磷及有机质是正向影响秧苗素质的关键因子，而基质的pH值和硝态氮含量则对水稻秧苗的正常生长产生负向影响效应。

3 结论与讨论

育苗基质作为水稻幼苗生长的重要介质，对水稻起到支撑固定作用的同时，还能够协调基质对植物生长过程中水分、氧气、养分的供应[10]。目前，对于育秧基质应该具备的理化特性尚无明确的通用标准，一般认为基质容重应该保持在0.8 g/cm3以下，pH值应维持在弱酸性至中性，总孔隙度＞50%[11-13]。同时，对于育苗基质质量优劣的评定还应该结合考虑特定作物的生长特性[14]。我国食用菌产能占世界的3/4以上[15]，研究菇渣的育苗基质化利用对菇渣资源化利用及标准化处理具有重要意义[16]。在食用菌种植过程中，基质中的物质经过充分分解，结构组分趋于稳定[17]。对于菇渣基质化的研究已有报道[18-19]，与本研究结果相似，认为菇渣质地较轻，育秧基质中添加部分菇渣可以显著降低基质容重。壮苗指数及根冠比是衡量水稻秧苗素质的直观量化指标，本研究中菇渣替代20%～30%泥炭进行育秧基质复配与市售基质及以泥炭为主要成分的基质相比可以显著改善水稻秧苗农艺性状，但是菇渣完全取代泥炭进行配制的育秧基质所育水稻秧苗综合素质出现下降的趋势，这是因为菇渣粒径相对于泥炭要大[20]，基质中大量添加菇渣不利于基质保肥能力的提升。叶绿素是参与植物光合作用的重要色素分子，参与了光合过程中光能的转化、传递以及吸收，影响了植株的干物质积累。菇渣替代基质中的泥炭有利于水稻植株叶绿素含量的提高，将菇渣资源化利用到育秧基质配制生产实践中完全可行，但是需要与其他辅料进行复配处理。研究还发现，水稻壮苗指数和根冠比与育秧完成的基质有效磷、全氮、全磷等养分含量成显著正相关关系，而与基质pH值成负相关关系，说明在水稻育秧过程中适当补充部分养分及添加适量酸碱调节剂是必要的[21]。