2. 云南省农业科学院经济作物研究所, 云南 昆明 650205;
3. 云南香格里拉县建塘镇农业综合服务中心, 云南 迪庆 674400
2. Cash Crops Institute, Yunnan Academy of Agricultural Science, Kunming, Yunnan 650205, China;
3. Jiantan Town Agricultural Comprehensive Cervice Center, Shangrilacounty, Diqing, Yunnan 674400, China
食用菌生产后所剩下的固体废弃物统称为菌渣,或菌糠、菇渣[1]。目前,针对菌渣的合理开发利用,国内外学者进行了大量的探索,研究表明,菌渣可以用作食用菌再生产配料、饲料、肥料、生物农药、栽培基质,生态环境修复材料等[2]。我国是食用菌生产大国,每年有大量食用菌菌渣残留[3]。生产实践表明:100 kg培养料,收获100 kg鲜菇后,还可以得到60 kg菌渣废物[4, 5]。目前,处理这些菌渣的传统方法是焚烧或丢弃,不仅造成农业有机资源的浪费,而且还导致霉菌有害孢子和害虫的滋生,对环境造成极大污染[6, 7, 8, 9]。
栽培食用菌原料主要由作物秸秆、阔叶树木屑、棉籽壳、麦麸等组成,其中含有大量的木质素、纤维素、半纤维素、蛋白质、胺类等碳素和氮素营养成分,这些大分子养分一般很难被作物直接吸收利用[10, 11]。在食用菌菌丝生长过程中,这些大分子养分被有效地分解,栽培余料中虽然有大部分养分已被菌丝吸收利用,但菌渣中不仅含有部分养料可供作物吸收利用,而且还含有植物生长所必需的微量元素,这些微量元素是酶、维生素、激素的重要组成部分,直接参与机体的代谢过程,在作物正常生长中不可缺少[12]。仅2014年,云南省菌渣废弃物达19.14万 t,并且处理这些菌渣的方法都是以丢弃为主,因此,合理开发利用食用菌菌渣,使其资源化高效利用,可以解决环境污染问题,还可以变废为宝,进一步促进食用菌产业的可持续发展。本研究以平菇生产后的菇渣为试验材料,经堆制发酵后制成有机肥,在大白菜上进行田间小区应用试验,为菇渣资源化利用提供技术依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料大白菜品种选用‘抗大3号’(云南省农业科学院园艺研究所十字花科课题组自育新品种)。施用无机肥底肥,其中氮肥为尿素(含N 46.4%)、磷肥为过磷酸钙(含P2O514%) 、钾肥为氯化钾(含K2O 60%)。菌渣为从当地菇农家购买的平菇菌渣,经测定菌渣中含有机质55.4%,总氮2.2%,总磷1.8%,总钾1.1%。
供试土壤为红沙壤土,其理化性状为: 有机质10.87 g·kg-1、全氮1.47 g·kg-1、全磷1.24 g·kg-1、碱解氮48.3 mg·kg-1、速效磷9.2 mg·kg-1、速效钾41.2 mg·kg-1、pH值8.01。
1.2 试验方法 1.2.1 菌渣堆制菌渣经晒干、粉碎后,加清水调节含水量至65%,覆盖塑料薄膜保温保湿。当料堆中心温度达65℃以上时,翻堆1次,5 d后料堆中心温度达50℃,再最后翻堆1次,然后继续堆制3个月。发酵料由浅黄色转变为黑褐色,发酵堆制结束。
1.2.2 试验设计试验地点位于昆明市嵩明县小街镇(云南省农科院试验基地钢架大棚内),每小区15 m2,株行距30 cm×40 cm,试验施菌渣量设7.5、15 、22.5 、30(t·hm-2)4个处理,分别为处理1~4,以单施无机肥为对照(CK),每处理设3次重复,随机区组排列。
1.2.3 施肥方法所有处理,均施无机肥作底肥,在无机肥施用量相同条件下,除(CK)外,4个试验处理,逐渐增加菌渣有机肥施用量,以试验菌渣不同施用量对大白菜产量和品质的影响。无机肥为尿素300 kg·hm-2,磷肥750 kg·hm-2,钾肥225 kg·hm-2,60%尿素与其他菌渣有机肥料一次性作为基肥散施入地,剩余尿素20%在莲座期追肥,20%在接球期追肥。追肥方法为兑水施肥。于2013年4月15日堆肥,2014年8月11日育苗,9月12日移栽,11月15日采收,收获时测定各小区总产量,计算每公顷平均产量,同时每处理随机抽取5株测定株高,取5株平均值作为最终结果。
1.3 测定项目与方法平菇菌渣有机质、总氮、总磷、总钾测定方法按有机肥料标准(NY 525-2002) 方法检测[13],其中有机质采用重铬酸钾法测定,总氮采用H2SO4-H2O2消煮法,总磷采用H2SO4-HNO3-钒钼黄比色法,总磷采用H2SO4-HNO3-火焰光度法测定,土壤有机质采用重铬酸钾容量法,叶绿素含量用乙醇丙酮法测定,Vc含量用2,4-二硝基苯肼比色法测定,可溶性糖含量用硫酸蒽酮法测定,硝酸盐含量用镉粉还原比色法测定。
1.4 数据分析试验结果采用Duncan新复极差检测方法进行差异显著性检验。
2 结果与分析 2.1 不同菌渣施用量对大白菜产量的影响从表 1看出,在无机肥施用量相同条件下,大白菜产量随菌渣肥施用量的增加显著提高,当菌渣肥施用量为30 t·hm-2时,大白菜产量最高,为97 350.0 kg·hm-2,比对照增产29 500 kg·hm-2,增产率为43.5%。方差分析显示,各处理与对照均存在显著差异,表明菌渣和无机肥混合施用,能显著提高大白菜产量。菌渣施用量为22.5 t·hm-2和菌渣施用量为30 t·hm-2时,2个处理在大白菜产量上无显著差异,表明菌渣施用到一定量,过多菌渣对大白菜产量,提高作用不明显,菌渣施用量以22.5 t·hm-2为最科学合理。
从表 2可知,株高以菌渣施用量为30 t·hm-2最高,为38.6 cm,比对照高3.4 cm,菌渣施用量为22.5 t·hm-2和菌渣施用量为30 t·hm-2时,2个处理的株高无明显差异,而其他各处理与对照均存在显著差异。株高是作物长势强弱的重要指标,株高与大白菜的产量呈正比例关系,植株越高大白菜产量也相应提高,表明菌渣与无机肥混合施用能有效增加大白菜株高,大白菜产量也相应提高。
从表 3可知,叶绿素含量以菌渣施用量为22.5 t·hm-2最高,为1.39 mg·kg-1,比CK高0.3 mg·kg-1,菌渣施用量在22.5、30 t·hm-2时,2个处理无明显差异,表明菌渣施用量高于22.5 t·hm-2后,施用过多菌渣,对叶绿素含量提高作用不明显。分析显示,各处理与CK均存在显著差异。叶绿素含量多少,在一定程度上反映了作物光合作用的强弱。在栽培大白菜上,适宜比例施用菌渣有机肥,能显著增加大白菜叶绿素含量,增强光合作用,增加其光合产物。
维生素C含量是评价叶菜类作物品质的重要指标。从表 3可知,菌渣施用量为30 t·hm-2时,维生素含量最高,为279.6 mg·kg-1,比CK高37.5 mg·kg-1,其他各处理与CK均存在显著差异。菌渣施用量7.5、22.5、30 t·hm-2,3个处理的维生素C含量分别比CK提高16.3、25.2、35.4 mg·kg-1。表明随菌渣施用量增加,维生素C含量也明显增加,品质也相应得到提升。
2.2.3 不同菌渣施用量对大白菜可溶性糖含量的影响从表 3可知,可溶性糖含量随菌渣施用量的增加而增加,当菌渣施用量高于22.5 t·hm-2,大白菜可溶性糖含量增加不明显。分析表明,菌渣施用量为15、22.5、30 t·hm-2,3个处理在可溶性糖含量上无明显差异,但与菌渣施用量为7.5 t·hm-2处理、CK间存在显著差异,说明菌渣施用量大于15 kg·hm-2后,过多菌渣对大白菜可溶性糖含量提高作用不明显。菌渣施用量为30 t·hm-2的处理,可溶性糖含量最高,达1.27%,比对照高0.22%,说明菌渣作有机肥,可明显增加大白菜可溶性糖含量,改善大白菜营养品质。
2.2.4 菌渣施用量对大白菜硝酸盐含量的影响硝酸盐含量是评价蔬菜安全品质的重要指标。从表 3可知,各处理间硝酸盐含量均存在显著差异,CK最高,达1 120 mg·kg-1,菌渣施用量达30 t·hm-2的处理,大白菜硝酸盐含量最低,为849 mg·kg-1,CK硝酸盐含量是菌渣施用量为30 t·hm-2处理的1.3倍;CK比菌渣施用量为30 t·hm-2处理硝酸盐含量平均高271 mg·kg-1。CK硝酸盐含量极显著高于施用菌渣的各处理,说明无机肥的施用,会导致硝酸盐在作物体内大量聚集,但从菌渣施用量为7.5、15、22.5、30 t·hm-24个处理看,在无机肥施用量相同的情况下,随菌渣有机肥施用量的增加,硝酸盐含量显著降低,说明菌渣作有机肥在大白菜上施用,能显著降低硝酸盐在作物体内大量聚集,能有效提升蔬菜安全品质。
3 讨 论 3.1 不同菌渣施用量对大白菜产量和品质的影响菌渣作为栽培基质的应用比较广泛。有研究者以土壤为对照,采用不同配比菌渣复合基质种植番茄,发现菌渣复合基质有利于株高生长和茎干增粗,且收获的番茄单果重和单株平均产量均高于土壤栽培,这可能是由于菌渣复合基质基本偏酸性,而多数蔬菜喜微酸性根际环境所致[14]。本研究在无机肥施量相同条件下,增施菌渣有机肥,研究不同菌渣处理对大白菜产量和品质的影响,结果表明:菌渣施用量达30 t·hm-2时,白菜产量、株高、叶绿素、维生素C、可溶性糖含量分别比对照提高43.5%、9.7%、26.7%、15.5%和21%,这与熊小兴等[15]菇渣发酵有机肥在小白菜上的应用试验结论相一致。说明菌渣施用能有效提高大白菜营养品质。
3.2 菌渣施用对大白菜安全品质的影响近年来,人们对食品安全品质的关注度越来越高,因此在保证蔬菜高产的前提下,科研工作者致力于追求生产出安全放心的蔬菜。衡量蔬菜安全品质主要是确定蔬菜中硝酸盐、重金属含量是否符合蔬菜安全标准。蔬菜容易富集硝酸盐,硝酸盐的积累无害于作物本身,但硝酸盐在人体内易转化为亚硝酸盐,在此基础上产生的亚硝酸胺会对人体健康构成潜在威胁,比如容易引起孕妇流产、诱发癌症等[16, 17]。本试验表明硝酸盐含量以对照最高,为1 120 mg·kg-1,说明单施无机肥将导致硝酸盐在作物体内大量聚集。除对照外,其余各处理都施用了菌渣有机肥,且硝酸盐含量随菌渣添加量增加显著降低,表明适宜比例的无机肥与菌渣配施,能显著降低硝酸盐在作物体内聚集,能有效提升大白菜安全品质。至于施用菌渣对蔬菜体内重金属含量的影响,李静等[18]研究中指出,采用菌渣复合基质生产的莴笋,其重金属含量随菌渣比例的增加有降低的趋势,这可能是由于菌渣中某些有机物与基质中重金属离子形成螯合物,降低了重金属离子的活性;或因改变了基质的结构状况,增大了基质对重金属离子的吸附能力,从而减轻其对作物的危害。本试验对重金属含量没有作测试,有待今后进一步探索研究。
3.3 菌渣代替鸡粪肥的优势虽然食用菌在栽培过程中培养基必须经过严格消毒灭菌,理论上使菌渣成为一种带病、带虫相对较少的新型农业有机肥料,但在堆制菌肥时,不可避免造成污染,使堆制好的菌肥同时也带病、带虫,应用菌渣代替鸡粪肥、圈肥,对作物土传染病害的防控和防治是否有明显优势,此方面的研究,有待今后进一步试验。
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