黃土丘陵區溫室香菇生長適宜環境因子分析研究

吳婧云 劉 靜 馬理輝，3* 何自立 馮 浩，3 李鳴雷，3

（1西北農林科技大學水土保持研究所，陜西 咸陽 712100；2西安思源學院理工學院，陜西 西安 710038；3中國科學院水利部水土保持研究所，陜西 咸陽 712100；4 西北農林科技大學水利與建筑工程學院，陜西 咸陽 712100）

香菇Lentinus edodes，又稱花菇、香信、香蕈，是世界著名食用菌之一，同時也是世界產量第二大菇[1-3]。香菇具有很高的營養價值，富含維生素D、香菇素、蛋白質和脂肪等多種營養成分[4-5]，并具備一定的藥用價值[6-7]。黃土丘陵區光照充足，氣候溫和，晝夜溫差大[8]，是我國食用菌產業“南菇北移”的理想地區，當地農戶主要以拱棚和溫室栽培香菇，完全依靠人工控制溫室內環境因子[9]，容易導致香菇菌棒發霉、香菇畸形，產量和質量很難得到顯著提高。研究主要環境因子（溫度、濕度、CO2濃度與光照強度）與香菇子實體發育的相關性，可為香菇栽培提供科學化管理依據，實現香菇栽培環境智能化調控，保證香菇的品質和產量[10]。

環境溫度會直接影響香菇發育進程，影響香菇的呼吸速率[11]。一般來說，香菇子實體的較適生長溫度為15～20 ℃[12]。香菇子實體分化需要溫室的相對濕度處于合適范圍，出菇期溫室內的適宜相對濕度為80%～90%[13-15]。在香菇子實體發育的過程中，控制溫室內CO2濃度可以在一定程度上調節其菌蓋直徑與菌柄長度的比例[16]。定量的散射光照能有效促進香菇子實體分化及菌蓋的生長、色變。常規的香菇栽培技術因地域、氣候、香菇菌株（品種）等存在差異，并不適用于所有地區。

筆者以黃土丘陵區香菇栽培為研究對象，用傳感器采集溫室內環境因子變化數據，分析香菇出菇期環境因子變化規律及對子實體性狀影響，以期總結黃土丘陵區溫室香菇栽培出菇期環境因子的適宜范圍，推動該地區香菇栽培的科學化、規范化和標準化，為保障該區香菇優產、高產、高效提供科學依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗區概況

試驗區位于陜西省延安市寶塔區河莊坪鎮溝谷平地的溫室（北緯36°11′～37°09′，東經109°21′～110°03′）。該地氣候干燥冷涼，光熱資源充足，晝夜溫差較大。

1.1.2 供試香菇菌株

試驗香菇菌株為“七河九號”。該菌株屬于廣溫型，特點是抗逆能力強、耐高溫能力強、不爆出、越夏安全；菇形圓正、菌柄短、產量高、容易出花菇。

培養料配方：雜木屑78%，麩皮20%，石膏1%，糖1%，料含水量為55%～60%。

1.1.3 儀器及設施設備

（1）溫室主要設施

溫室長60 m，寬8 m，高2.5 m，入口朝西，呈東西走向，頂部和通風口外覆蓋塑料膜。每日8：00揭開塑料膜通風，即揭苫管理，16：00 停止揭苫，以避免溫室內溫度過低。溫室內南北兩側分別擺放菇架，南側為陽面，北側為陰面。菇架高1.5 m，共五層，冠層和近地層間隔1.5 m。

（2）傳感器安裝位置

從表1可以看出，利用不同維度的數據分別建模預測，預測結果的小誤差概率都達到了一級，但隨著維度的不同，均方差比值有所不同。通過分析預測結果得知，各序列模型的后驗差比值從左邊端點開始，隨著序列的增長而增大，這也同時說明了灰色模型并不需要太多的數據序列就可以達到較好的預測結果，所以在進行灰色模型預測時，盡量選擇離端點較近的數據序列來建模，預測效果更為理想。

如圖1 所示，選取溫室內的典型位置安裝環境因子傳感器。編號4、5為光照強度傳感器；編號6、7為CO2濃度傳感器，編號8—17 為溫濕度傳感器；其中，編號4—7、14—17傳感器安裝于菇架冠層上方，編號8—13傳感器安裝于菇架近地層上方。

圖1 傳感器安裝位置示意圖

（3）傳感器型號

傳感器由山東仁科測控技術有限公司生產，溫濕度測量選取具有標準DIN35 導軌安裝卡的RSWS-N01-8型扁卡軌變送器（485）型溫濕度傳感器，主要技術參數見表1；CO2濃度測量選取采用紅外檢定技術的型號為RS-CO2WS-N01的傳感器，主要技術參數見表2；光照強度測量選取型號為RSGZWS-N01的傳感器，主要技術參數見表3。

表1 RS-WS-N01-8型溫濕度傳感器技術參數

表2 RS-CO2WS-N01型CO2濃度傳感器技術參數表

表3 RS-GZWS-N01型光照強度傳感器技術參數表

1.2 子實體經濟性狀測定

試驗觀測期為2021年5月1日至2021年9月13日，即溫室香菇出菇期，共采收三潮菇。測定香菇子實體菌蓋直徑、菌柄長度，統計香菇產量。在傳感器的對應位置下，分別選取六個菌棒作為一個試驗小區。采收時用游標卡尺（精度為0.02 mm，上海九量五金工具有限公司）測量子實體的菌蓋直徑和菌柄長度（mm），用電子天平（CP114，奧豪斯儀器有限公司）稱量每試驗小區鮮菇產量（g）。

5 月1 日開始進行香菇經濟性狀測定，5 月8 日第一次注水，此后，在每次測定完成后一周，進行菌棒注水，以保障菌棒內水分充足。

1.3 數據分析

環境因子傳感器從2021年5月1日開始記錄數據，直至2021 年9 月中旬。對監測到的環境因子數據進行全天實時記錄，每10 min 采集一次數據，遠程傳輸到手機終端保存。采用Excel 2019 匯總數據、SPSS 24.0 進行數理統計分析、Origin 2021 制作圖表。

經濟性狀檢驗數據采用LSD（least-significant difference）法進行單因素方差分析，相關性分析采用雙變量皮爾遜法，數據均用平均值±標準差來表示。

出菇期溫室內溫度、相對濕度、CO2濃度、光照強度變化指相應時段內傳感器每小時記錄的平均值。

2 結果與分析

2.1 出菇期溫室環境因子變化規律

2.1.1 溫度

試驗地地處陜北黃土丘陵區，早晚溫差較大，溫室內溫度主要隨陽光照射的變化而變化。圖2是整個出菇期溫室不同位置的日均溫度變化曲線。由圖2 可知，溫室內最低溫度為12 ℃左右，最高溫度為30 ℃左右。陽面和陰面的溫度變化趨勢基本一致。冠層溫度比近地層早1 h 到最高值，陽面最高溫度比陰面最高溫度高10 ℃左右。溫室內0：00—7：00無光照，溫度較低，呈下降趨勢；7：00開始受陽光照射，溫度上升，但溫室頂部覆蓋遮陽網，近地層位置的溫度上升幅度較小，在15：00 左右溫室內溫度達最高值；15：00—24：00，溫度緩慢下降。

圖2 出菇期溫室不同位置日均溫度變化

由圖3 可知，第一潮出菇期的最高溫度為25 ℃，最低溫度為15 ℃；第二潮出菇期的最高溫度為30 ℃，最低溫度為18 ℃；第三潮出菇期的最高溫度為30 ℃，最低溫度為20 ℃。在試驗條件下每潮出菇期內溫度變化趨勢基本一致，呈正弦曲線狀。在12：00—16：00，由于當地氣候多變，溫度偶有異常出現，其中14：00—16：00 溫度變幅最大，其他時段內多日溫度變化趨勢穩定。

圖3 各潮出菇期溫室溫度變化

2.1.2 相對濕度

受到氣溫變化影響，溫室內每天會定時利用微噴設施對菌棒均勻噴水，降低溫室內溫度，提高空氣相對濕度，為香菇提供良好的生長環境。整個出菇期溫室內不同位置日均相對濕度變化規律（圖4）：0：00—8：00未揭苫管理，相對濕度較高且較穩定，為80%左右；8：00開始揭苫，溫室空氣流通、溫度升高，相對濕度迅速下降，至12：00穩定；12：00—16：00 日光照射最全面，氣溫最高，相對濕度最低；16：00 停止揭苫，相對濕度迅速上升，至24：00 上升至初始水平并趨于穩定。不同監測位置的最低相對濕度差異較大，冠層距離溫室頂部近，相對濕度較低，約為30%；近地層受上方菇架遮擋，受光率低，相對濕度比冠層高約10%。

圖4 出菇期溫室不同位置日均相對濕度變化

由圖5 可知，第一潮溫室內出菇期相對濕度最高為80%，14：00 下降至最低40%；第二潮出菇期相對濕度最高為82%，14：00 下降至最低40%；第三潮出菇期相對濕度最高為80%，15：00 下降至最低40%。不同潮出菇期的溫室內相對濕度變化無明顯差異，說明溫室內不同位置的相對濕度變化對香菇子實體生長的影響可能更大。

圖5 各潮出菇期溫室相對濕度變化

2.1.3 CO2濃度

香菇生長環境中的CO2濃度會直接影響香菇菌絲發育及子實體生長[16]，在香菇出菇期需每日通風換氣，以提高空氣質量。整個出菇期溫室不同位置CO2濃度日均變化規律（圖6）：CO2濃度在10：00 下降至最低500 μmol/mol，20：00達最高1 900 μmol/mol。0：00—9：00 香菇呼吸作用持續進行，溫室內O2含量減少，CO2排放量緩慢下降，CO2濃度呈下降趨勢；9：00—16：00 氣溫升高，通風換氣降溫，CO2濃度穩定在較低水平；16：00—20：00 溫度下降，通風結束，由于溫室內O2和CO2濃度總量持動態平衡，香菇呼吸作用使得O2含量減少，CO2濃度驟增；20：00 后香菇呼吸作用減弱，CO2濃度下降。溫室內陽面、陰面的CO2濃度基本無差異，變化趨勢也保持一致。

圖6 出菇期溫室內不同位置日均CO2濃度變化

由圖7 可知，第一潮出菇期溫室內CO2濃度最高約為700 μmol/mol，最低約為450 μmol/mol；第二潮出菇期CO2濃度最高約為600 μmol/mol，最低約為450 μmol/mol；第三潮出菇期CO2濃度最高約為550 μmol/mol，最低約為450 μmol/mol。溫室內CO2濃度變化主要受揭苫管理影響，8：00 揭苫導致CO2濃度下降，20：00停止揭苫后CO2濃度回升。不同出菇潮次的CO2濃度變化趨勢無明顯差異。

2.1.4 光照強度

光照是影響食用菌生長發育的重要因素，可影響子實體產量和品質[17]。過強的光照會抑制菌絲生長，甚至導致菌絲死亡[18]，使子實體品質低下，產量下降。整個出菇期溫室不同位置光照強度日均變化規律（圖8）：0：00—6：00太陽未升起，光照強度為零；6：00—15：00 隨著太陽升起，光照強度上升；15：00—20：00，太陽落山，光照強度逐漸減弱；20：00—24：00 無光照，光照強度為零。溫室內陽面、陰面的光照強度變化差異明顯，主要表現為15：00 陽面光照強度達最大3 000 lx，14：00 陰面光照強度達最大2 000 lx，陽面光照強度最大值比陰面高約50%，但最高值出現晚1 h。

圖8 出菇期溫室不同位置日均光照強度變化

由圖9 可知，第一潮出菇期15：00 光照強度達最大1 700 lx；第二潮出菇期12：00 光照強度達最大3 000 lx；第三潮出菇期12：00 光照強度達最大4 000 lx。溫室內不同出菇潮次的光照強度變化趨勢基本一致，但試驗地氣候陰晴不定，所以各個時間段光照強度誤差較大，異常值較多，特別是10：00—14：00光照強度變幅最大。

圖9 各潮出菇期溫室光照強度變化

2.2 不同潮次香菇子實體經濟性狀及與環境因子相關性分析

2.2.1 香菇子實體經濟性狀

由表4可知，受環境因子變化影響，不同位置的香菇子實體經濟性狀總體有顯著差異，前兩潮菇較第三潮菇品質更好。這是由于隨著出菇潮次的增加，菌棒營養逐漸被吸收，提供的養分越來越少[18]，因此第三潮菇的產量及品質有較大幅度的下降。三潮菇中陽面近地層產量最高、菌蓋直徑最大、菌柄長度最長，與其他位置相比差異顯著。

表4 不同潮次不同位置的香菇產量及子實體性狀

2.2.2 相關性分析

由表5 可知，各監測位置的溫度與香菇的子實體生長無顯著相關性，但空氣相對濕度、光照強度與香菇菌蓋直徑、菌柄長度之間存在顯著相關性，主要表現：陽面近地層相對濕度與菌蓋直徑相關系數為0.844（P=0.035＜0.05），陰面近地層相對濕度與菌蓋直徑相關系數為0.845（P=0.034＜0.05），光照強度與菌柄長度相關系數為0.819（P=0.046＜0.05），菌蓋直徑與香菇產量相關系數為0.904（P=0.013＜0.05）。結果表明，試驗期間溫室的溫度控制基本滿足香菇正常生產的要求；溫室內空氣相對濕度和光照強度對香菇子實體生長影響較大，應當采取措施加強對溫室內相對濕度及光照強度的調控。

表5 香菇子實體性狀與環境因子間的相關性分析

3 小結與討論

香菇子實體生長期間，環境因子的變化直接影響其產量和品質[20-23]。該研究系統地分析溫室內出菇期三個潮次不同位置的環境因子變化規律和香菇子實體的經濟性狀指標，并對二者進行相關性分析。

（1）冠層溫度大于近地層，陽面和陰面溫度變化趨勢無明顯差異；出菇期溫度為15～30 ℃，14：00—16：00 變化不穩定，差異性較大；溫室內溫度略高，夏季高溫時應降溫，控制溫度在15～25 ℃。（2）相對濕度為40%～82%，近地層相對濕度比冠層高約10%，12：00—16：00 相對濕度處于最低；溫室內相對濕度過低，可采用微噴設備每日定時噴水以提高相對濕度，控制在80%～90%。（3）不同位置CO2濃度變化基本一致，出菇期內CO2濃度在揭苫前保持相對穩定水平，揭苫后開始下降，停止揭苫后又回升至初始水平，平均600 μmol/mol。（4）光照強度變化受到天氣影響，在12：00—14：00 變化不穩定，最高為3 500 lx；出菇期光照強度為0～4 000 lx，光照強度過高[24]，可采用增加遮陽網層數等方法來降低光照強度，控制在500～1 000 lx。（5）陽面近地層的子實體各項指標優于相同時期其他位置的子實體，表明該位置更適合香菇生長。相對濕度和光照強度對香菇子實體生長存在顯著影響，而溫度與香菇生長無顯著相關性，因此黃土丘陵區香菇栽培應側重于水分和光照管理。

試驗為黃土丘陵區香菇栽培以及出菇期香菇生長的主要影響因素提供一定的參考。供試菌株具有單一性和局限性，還可選擇其他品種進行試驗。目前黃土丘陵區香菇栽培多采用傳統溫室和大棚，后續可采用溫室環境因子自動化控制系統，遠程智能調控環境因子參數，以提高生產力，增加效益。