菌渣基質配方對設施番茄生長、光合特性和品質的影響

焦娟+谷端銀+劉中良+張艷艷+高俊杰

摘要：為選出適宜設施番茄優質高產的基質配方和探索菌渣的循環利用途徑，本研究采用槽栽+水肥一體化滴灌栽培模式，將菌渣、稻殼等農業廢棄物進行不同配比，以土壤栽培為對照（CK），探討不同菌渣基質配比對設施番茄生長、光合特性和品質的影響。結果顯示，與CK相比，A、B和C處理降低了番茄株高，并顯著增加番茄植株的莖粗；A、B、C、D處理均可增加番茄單果重和產量，以B處理增加最為顯著，C處理次之；A和E處理顯著降低了番茄植株凈光合速率；A、B、C、D、E處理均可提高番茄果實中可溶性糖、可溶性蛋白、可溶性固形物，降低有機酸含量，同時也提高了NO-3含量；不同配比基質配方處理不同程度影響番茄的產量、光合特性及果實品質。綜合本研究各項指標來看，對于秋冬茬設施番茄來講，B處理栽培效果最佳，這對今后菌渣的有效利用具有重要的指導意義。

關鍵詞：菌渣；設施番茄；產量；光合特性；品質

中圖分類號：S641.2文獻標識號：A文章編號：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

設施蔬菜經濟收益可觀，隨著土地流轉制度的放活，越來越多的土地承包者參與到設施蔬菜種植行業中來。番茄作為設施蔬菜的主要作物，受到廣大種植者的青睞。但在一些地區因種植制度及管理技術的不完善，導致設施番茄出現土傳病害加重、品質下降和產量降低等連作障礙問題，嚴重影響番茄生產和菜農經濟效益。如何解決設施蔬菜連作障礙已成為科研人員和種植者關注的焦點。基質栽培不僅能在一定程度上克服連作障礙問題[1]，還具有經濟高效[2]等優點，近年來成為老棚區及高檔蔬菜產品提質增效的關鍵技術。

草炭是無土栽培常用基質，但鑒于其資源有限性和生態保護性[3]，各國科研人員早已從農業廢棄物方面入手開發新基質產品。我國是食用菌生產大國，據報道2014年我國食用菌生產總量為3 270萬噸，總產值超過2 258.1億元，其中國際市場占有率為65.37%[4]。食用菌的大量生產帶來了大量的食用菌廢料，據統計，每100 kg生產料生產100 kg鮮菇便可產生60 kg菌渣廢料。目前食用菌廢料多被隨意堆放或燒掉，缺乏有效利用，這不僅造成廢料中養分流失和浪費，還會污染環境。菌渣經合理開發利用，不僅可以用于食用菌配料二次生產[5]，亦可應用于動物飼料[6]、栽培基質、有機肥料[7]以及土壤改良劑等[8]，具有較高的利用價值。研究表明，菌渣中含有多種可溶性有機營養及生物活性成分[9]，這些生物活性物質不僅能夠分解復雜的有機物，抑制部分土傳性病害，還能促進植物生長[10]。另有研究表明，利用腐熟菌渣混配基質，可充分利用腐熟菌渣結構疏松、容重較小、有機質含量豐富和富含鉀元素等優點，提高栽培基質的有機質含量，改善根際環境，提高蔬菜品質[11，12]。endprint

為克服設施番茄連作障礙、合理利用農業廢棄物并實現輕簡高效栽培，本試驗以泰安地區農業廢棄物菌渣、稻殼為主要原料，通過添加部分牛糞和沙子進行組配處理，再結合水肥一體化種植模式，研究不同菌渣基質配方對設施番茄生長量、光合特性和品質的影響，以篩選出適宜設施番茄優質高效生產的基質配方，并實現對農業廢棄物的綜合開發及利用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年8月—2017年1月在泰安市農業科學研究院日光溫室內進行。供試番茄品種為‘喜臨門，由壽光南澳綠亨農業有限公司提供。

1.2 試驗處理

試驗所用菌渣、稻殼、牛糞及沙子于2016年7月在山東農業大學資源與環境學院試驗場進行發酵和混配。設基質配方組合A、B、C、D、E共5個處理，以土壤栽培為CK。

每處理設3個重復，共18個小區。基質栽培槽規格為：6 m×0.4 m×0.25 m，栽培槽為長方形，上下同寬。每個栽培小區面積為2.4 m2。番茄4葉1心時，選擇壯苗于8月24日定植。采用大小行平栽種植，大行行距1.2 m，小行行距0.2 m，株距0.3 m，槽距1.0 m，每個小區內種植番茄36株。每株番茄留5穗果摘頂，每穗果留4個果實。

采用水肥一體化供應系統：栽培槽內每行番茄鋪設1條滴灌管。滴灌與配套的施肥器相連，實現肥水一體化管理。滴頭間距30 cm，滴頭流量2 L/h，滴灌工作壓力0.3 MPa。追施肥料采用山東農業大學法根森水溶肥（泰安市根沃生物科技有限公司生產，N∶P2O5∶K2O比例為15∶8∶24+TE）。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 基質物理性狀測定 采用張德威等[13]的方法對基質的孔隙度、容重和pH等指標進行測定。

1.3.2 土壤養分測定 堿解氮采用堿解擴散法；速效磷采用堿溶液浸提法；速效鉀采用火焰光度計法[14]。

1.3.3 基質化學性狀測定 參考中華人民共和國農業行業標準《有機肥料》（2012-03-01發布）測定基質氮、磷、鉀及有機質含量。

1.3.4 番茄形態指標測定 在番茄定植后15、30、45、60 d每處理選9株進行調查，測定株高和莖粗。株高為從根莖部到生長點的實際高度，莖粗為主莖第 1 節位。

1.3.5 番茄光合特性測定 定植60 d后，用Li-6400 型光合速率測定儀（美國Li-Cor公司生產），于晴天上午9∶00—11∶00，測定見光一致的第4穗果下第1片葉，測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、細胞間隙CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。

1.3.6 番茄品質測定 采摘期采用趙世杰[15]的方法測定番茄的品質相關指標，可溶性糖含量采用蒽酮法測定；可滴定酸含量采用滴定法測定；VC含量采用滴定法測定；NO-3含量用水楊酸法測定；可溶性固形物用手持式糖度計測定。

1.3.7 番茄產量測定 成熟后分別統計單果重、果實個數并換算成單株產量和小區產量。

1.4 數據處理

數據采用Microsoft Excel 2003軟件進行做圖，利用DPS 7.05軟件進行統計分析，并運用LSD檢驗法進行差異顯著性比較（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同基質配方的基礎理化性狀

由表2可以看出，A～E各基質配方容重分別為0.67、0.64、0.52、0.51、0.40 g/cm3，基質配方中隨著稻殼比例的增加，基質容重呈下降趨勢。總孔隙度的變化規律與容重變化規律相反，總孔隙度隨著稻殼比例的增加而逐步增大，但各基質配方的總孔隙度均在理想總孔隙度（60%～90%）范圍之內。A～E各基質配方，隨稻殼比例的增加pH值逐步降低，但均偏堿性，而對照（CK）的pH值為6.65，偏酸性；各基質配方電導率變化趨勢與pH值變化趨勢相反。各處理有機質含量均在20%以上，以A配方最高，達30.63%，CK僅為1.35%。不同基質配方，速效氮和速效磷含量存在著顯著差異（P<0.05），隨著基質配方中稻殼比例的增加，兩者含量均呈逐步增加趨勢，配方E中的速效氮和速效磷含量分別是配方A的3.28倍和1.84倍，而速效鉀含量則隨著配方中稻殼比例的增加呈下降趨勢。CK的速效氮、速效磷和速效鉀含量與各基質配方含量差異顯著（P<0.05）。

2.2 不同處理對設施番茄株高和莖粗的影響

由表3可以看出，在定植后15、30、45、60 d，各處理番茄株高、莖粗均呈逐步增加趨勢。在定植后60 d，CK與各基質配方栽培處理番茄株高分別為183.87、169.87、173.37、179.30、186.63、194.67 cm，A、B和C處理降低番茄株高，而D和E處理增加番茄株高，分別比CK增加1.5%和5.9%；CK與各基質配方處理的番茄莖粗分別為1.27、1.37、1.36、1.36、1.31、1.29 cm，各基質配方處理均能增加番茄莖粗，其中以A處理增加最顯著，比CK增加7.87%。

2.3 不同處理對設施番茄單果重和產量的影響

由表4可以看出，與CK相比較， E處理降低了番茄單果重和產量，分別降低1.57%和1.61%。而采用其它基質配方栽培的番茄單果重和產量均得到不同程度增加，其中以B處理增加最為顯著，番茄單果重和產量分別比CK增加11.03%和10.97%（P<0.05），其次為C處理，番茄單果重和產量分別比CK增加7.68%和7.62%（P<0.05）。

2.4 不同處理對設施番茄光合特性的影響

光合作用作為植物體內重要的代謝過程，它的強弱對于植物生長、產量及其抗逆性具有十分重要的影響，因此光合作用可作為判斷植物生長勢強弱的重要指標。由圖1可以看出，與CK相比，B、C和D處理的凈光合速率高于對照但差異不顯著，A和E處理顯著降低凈光合速率（Pn）；與CK相比，A處理顯著降低番茄葉片的氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr），以B處理番茄植株的Gs、Ci和Tr最高，C處理次之。endprint

2.5 不同處理對設施番茄品質的影響

2.5.1 對果實可溶性蛋白和NO-3含量的影響 果實中硝酸鹽含量過多會危害人類健康，美國衛生組織建議番茄中不得檢出NO-3。通過圖2可以看出，與CK相比，不同基質配方處理對番茄果實中的可溶性蛋白含量和NO-3含量具有顯著影響。E處理的可溶性蛋白含量最高，為3.37 mg/g，顯著高于A、B和CK處理，而與C和D處理之間差異不顯著；各基質配方下番茄果實中NO-3與可溶性蛋白的含量有著相同的變化規律，E處理的NO-3含量12.56 mg/g，亦為最高且比CK高出37.5%，差異顯著（P<0.05），B、C和D處理之間差異不顯著。

2.5.2 對果實可溶性糖和有機酸含量的影響 可溶性糖和有機酸含量是影響番茄口感的重要指標，合適的糖酸比可使番茄生食口感風味佳。從圖3可以看出，各基質配方（E配方除外）處理可溶性糖含量均顯著高于CK，其中以A處理最高，為45.92 mg/g，高于CK 29.18%，差異顯著（P<0.05），其次為B>C>D，但B、C、D處理之間差異不顯著。番茄果實有機酸含量以CK最高，為0.7%，A處理最低，低于CK 38.57%，其它處理之間差異不顯著。

2.5.3 對果實VC和可溶性固形物含量的影響 通過圖4可知，與CK相比，各基質配方處理均可提高番茄果實VC含量，且以B處理最高，A處理次之，二者分別比CK增加34.91%和37.27%（P<0.05），其它處理之間差異不顯著。各基質配方處理與CK相比均可提高番茄果實可溶性固形物含量，其中以A處理最高，B處理次之，分別比CK增加16.12%和14.86%（P<0.05），C、D和E三個處理之間差異不顯著。

3 討論與結論

菌渣發酵后作為基質使用，不僅能夠解決食用菌菌棒隨意堆放造成的環境污染問題，并能實現循環利用，降低基質生產成本，具有顯著生態效益和經濟效益。前人研究栽培基質容重在0.1～0.8 g/cm3之間效果較好[16]，本試驗混配的5種栽培基質容重均在理想范圍值之內，且容重和pH值隨基質配方中菌渣比例的減少而降低，EC值隨菌渣比例的減少而增加。菌渣中不僅含有植物生長所必需的大量元素，還含有植物可直接吸收利用的有機質，在農業生產上具有很高的利用價值[17]。從本研究可以看出，菌渣中含有豐富的氮、磷、鉀和有機質，隨著配方中菌渣比例的下降，稻殼比例的增加，氮、磷含量呈逐步增加趨勢，而鉀和有機質含量呈逐步下降趨勢。徐文俊[18]通過調節栽培基質中稻殼、菇渣的配比，發現各處理速效磷、速效鉀遠遠高于草炭∶珍珠巖（2∶1）處理，稻殼、菇渣一定程度上提高了番茄生長環境中磷、鉀的供應能力，有利于提高番茄的正常生長發育，本研究與其較一致，即各基質中氮、磷、鉀含量豐富，顯著高于土壤。

研究表明，菌渣、化肥配施可顯著提高水稻灌漿期間功能葉片的葉綠素含量和光合速率，延緩后期劍葉的衰老，從而提高水稻產量[19]。本研究發現，通過與CK比較，B、C、D處理提高了凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和胞間CO2濃度。產生這種差異的主要原因可能在于基質中含有較高的氮、鉀元素，因為在一定范圍內，作物的光合速率與葉片含氮量呈正相關[20]，另外鉀具有調節氣孔運動，在提高光合作用、促進糖分積累、增加產量上發揮著重要作用[21，22]。與CK相比，A和E處理雖然氮、鉀元素含量較高，但卻降低了凈光合速率，這可能是因為A處理pH值較高和E處理EC值較高，均不利于番茄植株的生長發育，且E處理的容重較小，不利于水分的保持。

本研究發現在同一水肥條件下，隨著菌渣基質中含氮量的增加，菌渣基質配方處理（A處理除外）的果實單果重降低，果實中可溶性糖含量、可溶性固形物降低但仍高于CK，且果實中可溶性蛋白、NO-3和有機酸含量增加，VC含量先升高后降低但仍高于CK。這與前人研究，即適量的氮肥能夠促進番茄根系發育，增加氮磷鉀養分吸收量和增加產量，而過量施用氮肥則有相反的效果[23]；氮肥施用量偏高，果形較小且裂果嚴重[24]結果較一致。而菌渣基質中含豐富的鉀元素可能是提高番茄品質的重要原因，并且適當增施鉀肥可以改善番茄品質，提高果實中可溶性固形物、番茄紅素、 VC和可溶性糖含量 [25-27]。

通過以上討論可知，對于秋冬茬設施栽培番茄，與土壤栽培相比較，基質栽培可以顯著提高番茄品質。這5種基質配方從番茄產量和各方面品質綜合看來，以B基質配方最優。影響基質栽培番茄產量和品質的原因還與基質的保水能力有一定關系，這在今后的試驗中將做進一步研究。而且不同食用菌的培養料組成不同，即使培養同一菌類，由于各地資源情況不一樣，培養料配方也不一樣，這就導致菌渣的理化性質存在著一定差異。因此，如何實現菌渣的綜合開發和應用，探明菌渣在農業中安全環保的循環再利用途徑，還需進一步深入研究。

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