不同硫磺粉用量對菇渣基質培黃瓜生長的影響

諸葛祥謙，程 斐，李 群，楊延杰，陳 寧

（1.蔬菜栽培生理實驗室·青島農業大學園藝學院 山東青島 266109；2.青島綠色硅谷科技有限公司 山東青島 266000）

我國食用菌產業從20世紀90年代以來，一直保持較高的增長速度，隨著生產規模的不斷擴大，我國每年食用菌生產所產生的蘑菇渣大約在400萬t以上[1]，如何處理這些殘渣顯得越來越必要。目前，廢棄的菇渣在有些地區已經開始循環利用，主要作為食用菌再生產的配料或者作為牲畜的飼料。但是長時間堆放的菇渣因其營養豐富容易發霉，不能重新回到上述2種循環途徑中[2]，因此，可以將廢棄的菇渣堆熟后作為有機栽培基質[3]。

無土栽培基質酸堿度是基質化學性質的一個重要指標，酸堿度的高低影響著基質中微生物的活動以及作物對營養物質的吸收[4]。基質酸堿度過高或過低都會導致基質發生酸化或堿化，從而影響植物的生長發育[5-6]。目前國內針對栽培基質酸堿度調節的研究較少，大部分研究主要將重點放在栽培前基質酸堿度的調節，忽略了栽培過程中酸堿度的變化。王清奎等[7]在使用白云石石粉調節育苗基質酸堿度時認為，石粉顆粒大小影響其對栽培基質酸堿度的調節，且隨著白云石粉用量的增加，基質酸堿度不斷升高。黃科等[8]在探究使用硫磺粉調節基質酸堿度對藍莓幼苗生長的影響時，發現使用硫磺粉可以將基質的酸堿度在一定時間內穩定在一定的范圍內，從而滿足藍莓幼苗生長的需求。也有一些栽培管理者使用石灰粉調節基質酸堿度，但是用量掌握不好，結果抑制了植物生長的需求[9]。因此，在針對有機無土栽培基質酸堿度調節時，需要一種既能在一定時間內保持基質酸堿度穩定，又能有合理用量作為參考的研究作為依靠。筆者主要針對利用硫磺粉調節菇渣基質酸堿度并應用于黃瓜栽培生產中進行研究。探究硫磺粉調節菇渣基質酸堿度滿足黃瓜生長的適宜用量。為實際生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2017年4—6月在青島市城陽區上馬生態園塑料拱棚內進行，供試黃瓜為碩豐源公司提供的‘密刺一’黃瓜嫁接苗，砧木為南瓜。所用菇渣為上馬生態園堆熟3個月以上的腐熟香菇渣，裝盆前過4目分樣篩，去除較大顆粒[10]。菇渣初始pH為 7.41，EC 值為 2.1 mS·cm-1，容重為 0.47 g·cm-3，總孔隙度53.3%、通氣孔隙度23.2%、持水孔隙度30.1%。有機質含量（w，下同）為56.79g·kg-1，全氮含量為 16.39 g·kg-1，全磷含量為 11.29 g·kg-1，全鉀含量為 20.88 g·kg-1，速效氮含量為 332.00 mg·kg-1，速效磷含量為 472.0 mg·kg-1，速效鉀含量為 850.0 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗設置5個處理，每處理3次重復，每重復3盆。選用外徑34 cm的385型花盆。在用美國Spectrum土壤原位pH計和便攜式鹽分儀測定其酸堿度和EC初始值后，每盆中裝入風干菇渣約6.4 kg，T1～T5 處理每盆添加硫磺粉 3、6、9、12、15 g，添加后與菇渣混勻，對照為純菇渣。4月25日挑選子葉完好，2片真葉完全展平且植株健壯的黃瓜幼苗進行定植，每盆栽1株。定植后進行黃瓜日常栽培管理，保證其水肥以及環境條件一致。5月28日采第3條瓜進行果實品質指標測定，5月29日，以第5功能葉片進行葉片光合以及葉綠素熒光的測定。5月25日—6月15日期采集瓜條計算產量。

1.3 測定指標及方法

菇渣基質酸堿度用美國Spectrum土壤原位pH計測定，EC值用美國Spectrum便攜式鹽分儀測定。基質的容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度參照《土壤農化分析》進行測定[11]；全氮用凱氏定氮法測定[12]；全磷用硝酸-次氯酸消煮釩鉬黃比色法測定[12]；全鉀用TAS-990原子吸收分光光度計測定[12]；速效氮用堿解氮擴散法測定，速效磷用碳酸氫鈉浸提和鉬銻抗比色法測定[12]；速效鉀用火焰光度計法測定[12]；黃瓜葉片葉綠素含量SPAD-502葉綠素儀測定；葉片光合氣體交換參數用CIRAS-3型光合儀測定；葉片葉綠素熒光參數用FMS-2型熒光儀測定；黃瓜果實可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[13]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定[14]；維生素C含量用分光光度計法測定[14]；黃瓜產量采用稱重法測定。

1.4 試驗數據處理

試驗數據用WPS Excel進行處理，Document Processing System(DPS)軟件進行統計分析，差異顯著性比較采用最小顯著極差法（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 不同硫磺粉用量對基質酸堿度的影響

隨著硫磺粉用量的增加，基質的酸堿度下降幅度越大，從圖1中可以看出，基質處理的前兩周，基質酸堿度下降最快，之后趨于平緩，可以長時間保持相對較低的水平。硫磺粉用量為6 g時，基質酸堿度降低后，pH能夠保持在6.5水平左右，對黃瓜來講，是相對適宜的基質酸堿度。

2.2 不同硫磺粉用量對植株形態指標的影響

2.2.1 不同硫磺粉用量對黃瓜株高的影響 在15 d測量植株株高時，T4和T2處理差異不顯著，但相對其他處理，在株高方面，比其他處理具有一定的優勢，差異較為顯著。在25 d時，T2處理的植株長勢明顯優于其他處理，但增長量從表1中可以看出并不是最大的，相對其他處理具有一定的性差異。在15 d時，T2處理的株高在15 d和25 d分別較對照提升23.87%和40.78%。從株高增長速度上看，T2處理要明顯高于其他處理。

圖1 不同硫磺粉用量對菇渣基質pH的影響

2.2.2 不同硫磺粉用量對黃瓜莖粗的影響 施用硫磺粉調節基質酸堿度，在莖粗方面差異表現并不是特別顯著，從表1中可以看出在定植15 d和25 d時，T2處理在莖粗方面數據上略微高于其他處理及對照。這說明在黃瓜莖的粗壯程度上，T2處理好于其他處理。

2.2.3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉面積的影響 在定植15 d時，從表1中仍可以看出T2處理效果優于其余處理，相對對照差異顯著。在定植25 d后，除T5處理外，其余均相對于對照組具有顯著性差異，其中T2處理葉面積最大。綜上，T2處理在葉片展幅上要大于其他處理及對照，這有利于植株的光合作用。

表1 不同硫磺粉用量對黃瓜植株形態指標的影響

2.3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片光合作用的影響

2.3.1 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素含量的影響 在合理的酸堿度范圍內，葉綠素的含量會有所提升，如圖2所示隨著硫磺粉用量的增加，葉綠素含量出現先升高后降低的趨勢，但變化量不明顯。葉綠素相對含量最大值出現在T2處理，T1處理葉綠素相對含量最低，2個處理間差異顯著。且所有處理的葉綠素含量相對對照均有所提升。

圖2 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素含量的影響

2.3.2 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片光合氣體交換參數的影響 光合氣體交換參數是反應植物生長狀況以及光合代謝強弱的一項重要指標。如表2所示，植株的光合速率隨著各個處理硫磺粉用量的增加而出現先增加后降低的趨勢，其中最高值出現在T2處理，也就是T2處理的光合速率最高，與其他處理及對照差異顯著；氣孔導度也就是氣孔張開程度，所有處理較對照氣孔導度都有所升高，也就是氣體交換速度加快了，有利于光合作用進行，T1、T5與對照差異不顯著，T2較其他處理均有顯著性差異；綜合各項參數指標T2處理的光合強度要強于其他處理以及對照；一般情況下胞間二氧化碳濃度直接影響光合速率的高低，因此胞間二氧化碳濃度也隨著各處理酸堿度的降低，胞間二氧化碳濃度呈現先升高，后降低的趨勢，最大值出現在T2處理與其他處理及對照具有顯著性差異；由于水分利用效率與光合速率以及蒸騰速率有關，所以T2處理光合參數較高，以及氣孔導度和蒸騰速率都較高，就導致了T2處理的水分利用效率在一定程度上有所降低。

2.3.3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素熒光參數的影響 葉綠素熒光參數是一組用于描述植物光合功能的變量或常數值，反映了植物“內在性”的特點，可以作為研究植物光合作用與環境關系的重要指標。如表3所示，在非脅迫條件下變化不是很明顯，所以在最大光化學效率方面，各個處理以及對照差異并不顯著；在最大天線轉化效率方面，它反映的是開放的PSⅡ反應中心原初光能捕獲效率，T2處理與硫磺粉用量較高的處理差異顯著，也就是說T2處理葉片PSⅡ反應中心原初光能補獲效率要高；在實際光化學效率方面，各處理間差異較為顯著，T2處理的實際光化學效率仍然較高；在光化學猝滅系數方面，只有較高硫磺粉用量的T4和T5處理之間差異不顯著，其余均有差異，從數值上看，T2處理的光化學淬滅系數較高與其他處理以及對照具有顯著性差異；在非光化學猝滅系數方面，T1處理顯著高于其他處理，對照和T2處理差異不明顯。

表2 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片光合氣體交換參數的影響

表3 不同硫磺粉用量對黃瓜葉片葉綠素熒光參數的影響

2.4 不同硫磺粉用量對黃瓜果實品質的影響

2.4.1 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性蛋白含量的影響 不同劑量硫磺粉降低菇渣基質酸堿度，均促進了黃瓜果實中的可溶性蛋白含量的增加。從圖3中可以看出隨著硫磺粉用量的增加，可溶性蛋白含量呈現先增加后降低的趨勢，在T2處理中硫磺粉用量為6 g時，黃瓜果實的可溶性蛋白含量最高達到了2.33 mg·g-1。相對對照可溶性蛋白含量增加了71.43%，具有極顯著差異。

圖3 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性蛋白含量的影響

2.4.2 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性糖含量的影響 黃瓜果實的可溶性糖含量隨著硫磺粉的添加劑量增大出現一定的下降趨勢。如圖4所示，在各個處理中T2處理果實可溶性糖含量最高，達到8.36%，相對其他處理及對照差異顯著。T5處理可溶性糖含量最低，T2處理可溶性糖含量相對于對照組增加了16.60%。

圖4 不同硫磺粉用量對黃瓜果實可溶性糖含量的影響

2.4.3 不同硫磺粉用量對黃瓜果實維生素C含量的影響 黃瓜果實中維生素C含量隨著硫磺粉用量的增大，呈現先增高后降低的趨勢如圖5所示，維生素C最大值出現在硫磺粉用量為6 g時，即T2處理維生素C含量最高，達到29.02 mg·100 g-1，T5處理維生素C含量最低，只有5.61 mg·100 g-1。相對T2處理降低了80.67%。T2處理相對其他處理及對照組，具有極顯著差異。

圖5 不同硫磺粉用量對黃瓜果實維生素C含量的影響

2.5 不同硫磺粉用量對黃瓜產量的影響

基質酸堿度合適與否會直接影響到黃瓜的產量，如表4所示，平均單果質量隨著硫磺粉用量的增加，呈現先增高后降低的趨勢，在T2處理添加量時，平均單果質量達到最大為241.48 g。折合產量在T2處理也達到最大為2.89 kg·m-2。除T5處理以外，其他處理在產量方面相較對照均有所增長，增幅在 4.86%～33.65%，增幅最高在T2處理為33.65%，只有T5處理負增長為-7.09%。

表4 不同硫磺粉用量對黃瓜產量的影響

3 討論與結論

適宜黃瓜栽培的基質酸堿度范圍為5.7～7.2，屬于中性偏酸[12]。在基質中添加硫磺粉，可以在一定程度上降低菇渣基質酸堿度，并在一定時間范圍內基質的酸堿度可以保持相對恒定[15]。筆者所選用菇渣酸堿度為堿性，因此需要添加外源成分調節其酸堿度。有研究表明，在基質中添加硫磺粉能夠在一定程度上降低基質酸堿度，且對基質有一定的殺菌消毒作用[15]。從本試驗硫磺粉調節菇渣基質酸堿度效果來看，T1～T4處理的酸堿度均在適宜黃瓜生長的范圍內。筆者通過對整個栽培過程中基質酸堿度的監測發現，在將硫磺粉添加到基質中2周后，基質酸堿度基本處于平穩狀態，沒有較大的上下浮動，這是由于硫磺粉被添加到基質中后，基質中的硫細菌將硫磺氧化成硫酸酐，再由硫酸酐轉化成硫酸調節基質酸堿度，這一變化過程以生物過程為主化學過程為輔，因此能夠在較長一段時間內保證基質酸堿度相對穩定[16]。但隨著基質中所添加硫磺粉的量的增加，基質酸堿度越小，因此在針對不同的作物應選擇不同的硫磺粉添加量。

從黃瓜生長的角度來講，雖然T1～T4處理均在合理酸堿度范圍之內，但是在生理指標方面還存在一定的差異，例如T2處理的植株在光合速率以及果實營養指標方面顯著優于其他處理，且隨著各個處理硫磺粉添加量的增大，植株的光合速率以及營養指標等方面均出現先升高后降低的趨勢，最高點均出現在T2處理，這就說明，T2處理所達到的基質酸堿度最能滿足黃瓜生長的要求，在產量方面T2處理也是最高的，相較對照組提高了33.65%。

綜上所述，利用菇渣進行黃瓜基質培的過程中，調節基質酸堿度按照0.09%的質量比添加硫磺粉能夠使黃瓜達到較好的光合效果以及較高的營養標準。因此在黃瓜生產上可以選用硫磺粉調節菇渣基質酸堿度來進行生產，從而降低以草炭等為代表的不可再生資源的消耗。