婁軍山 劉勇 馬履一 李國雷 賈忠奎 胡嘉偉 王琰 萬芳芳

(省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室(北京林業(yè)大學)，北京，100083)

責任編輯:程 紅。

基質(zhì)是影響容器苗質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，苗木根系通過基質(zhì)獲得營養(yǎng)和水分。研究認為，泥炭與蛭石的混合物是容器育苗的理想基質(zhì)，這種基質(zhì)質(zhì)量輕，具有良好的持水性、透氣性和整體密度，有利于根聚體的形成，陽離子交換能力強，有較低的含鹽量［1］。但是，沼澤泥炭土可以固定空氣中的CO2，大量開采泥炭土會使大氣CO2體積分數(shù)升高，使地球變暖［2］。同時，世界各國對泥炭大量使用，泥炭資源迅速減少，價格也迅速上漲。因此，研究新的替代基質(zhì)是我國和世界其他國家急需解決的問題。

近年來，利用有機廢棄物制作育苗基質(zhì)的相關(guān)研究增長迅速，在眾多基質(zhì)原料中，城市垃圾和農(nóng)林廢棄物研究最為廣泛和深入［3－5］。Tsakaldimi用洋麻核和稻殼作為基質(zhì)原料栽培地中海松(Pinus halepensis)［6］。Bustamante用葡萄酒渣制作育苗基質(zhì)［7］。與外國一樣，我國各地利用多種易得材料來制作基質(zhì)以取代泥炭，比如木材工業(yè)的剩余物樹皮、木屑，食品工業(yè)產(chǎn)生的廢料豆渣、油粕、酒渣、醋渣、果渣、甘蔗渣［8］，養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的雞糞、豬糞、牛糞，種植業(yè)產(chǎn)生的椰子殼、稻殼、玉米芯、棉籽殼，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉煤灰等。

蘑菇渣是通過圓菇等食用菌蘑菇大棚生產(chǎn)后產(chǎn)生的廢料，蘑菇渣中添加微生物制劑，經(jīng)高溫好氧發(fā)酵后制成的有機基質(zhì)材料。菇渣的理化性質(zhì)接近于草炭基質(zhì)，富含有機質(zhì)與氮、磷、鉀養(yǎng)分，還具有數(shù)量龐大的微生物群落，作為草炭替代基質(zhì)研究的原料具有顯著的優(yōu)越性［9］。目前關(guān)于蘑菇渣堆肥用作育苗基質(zhì)的研究較少，部分試驗也主要是在黃瓜、番茄等蔬菜的研究中［10］，有關(guān)用蘑菇渣用作華北落葉松(Larix principis-rupprechtii)育苗更是少見報道。本試驗以蘑菇渣堆肥、草炭、珍珠巖為基質(zhì)材料，研究添加不同比例的蘑菇渣堆肥對華北落葉松苗木生長的影響，探討蘑菇渣堆肥能否作為一種新的育苗基質(zhì)，為華北落葉松容器苗基質(zhì)研究提供理論和實踐基礎。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

試驗地位于河北省承德市平泉縣黃土梁子鎮(zhèn)蘇達營子苗圃溫室內(nèi)。華北落葉松種子來源于河北省承德市圍場縣林木種苗站，種子質(zhì)量為5．61 mg/粒。育苗容器(型號:SC10 Super，材料:ABS，Stuewe＆Sons公司)上口直徑3．8 cm、高21 cm，內(nèi)表面均勻分布4條凸起的導根肋，底部有4個小孔以利于排水和空氣修根，單個容器體積164 cm3，每49個容器置于一個育苗架內(nèi)。育苗基質(zhì)采用草炭、珍珠巖以及蘑菇渣堆肥(蘑菇渣堆肥來源于當?shù)胤N蘑菇廠，經(jīng)堆漚1 a后使用)，按不同的比例組成6種配方(表1)。肥料為奧綠控釋肥料(北京大漢園景集團，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=14∶13∶13，肥效5～6個月)，按照每株華北落葉松容器苗施氮量100 mg計算［11］，加入肥料，混合均勻。

表1 蘑菇渣堆肥基質(zhì)成分 %

1．2 研究方法

試驗設計:采用完全隨機設計，共6個基質(zhì)配方，重復4次，每個重復49株苗。

種子處理:將華北落葉松種子置于0．5%的高錳酸鉀溶液浸泡2 h，然后用清水沖洗干凈，再與含水量60%的細沙混合，置于溫度為20℃的培養(yǎng)箱中催芽一周左右。

基質(zhì)處理:將蘑菇渣堆肥過1 cm篩后與珍珠巖、草炭土分別按比例混合，使用3%的工業(yè)用硫酸亞鐵進行基質(zhì)消毒(25 kg·m－3)，將消毒完成的基質(zhì)分別裝杯。

播種:催芽后的種子有1/3裂嘴即可進行播種，播種前一天灌足底水。播種時，每個容器播4～5粒，播后均勻覆土0．5 cm。

苗期管理:播后到幼苗出土每天噴水2次，使基質(zhì)保持濕潤。出苗一個月后進行間苗，每個容器保留1株健壯苗木。幼苗期保持基質(zhì)含水量達到飽和含水量80%以上，每隔一周噴施一次多菌靈防治病害。速生期保持基質(zhì)飽和含水量70%以上。生長后期灌水每隔3～4 d灌水一次。苗木從幼苗出齊開始補光，補光時間為19:00到22:00，光照強度600 lx左右。

測定方法:用環(huán)刀法測定基質(zhì)物理性質(zhì)［12］，采用1∶10浸提法(m(基質(zhì))∶V(水)=1 g∶10 mL)［13］，用雷磁pHS－2F型pH計測定基質(zhì)pH值，用DDS－307A型電導率儀測定電導率。每個處理每個重復隨機選取8株苗木，測定苗高、地徑，破壞取樣后，將苗木根系洗凈后采用EPSON V750 Pro根系掃描儀對根系進行掃描，Win RHIZO分析儀對根系累計長度、表面積和體積指標進行分析［14］，根系形態(tài)的分級確定為0 mm﹤根系直徑(D)≤0．2 mm為第1徑級;0．2 mm＜D≤0．5 mm為第2徑級;0．5 mm＜D≤1．0 mm為第3徑級;1．0 mm＜D≤2．0 mm為第4徑級;D＞2．0 mm為第5徑級。用烘干法測定根、莖生物量。

數(shù)據(jù)分析:利用SPSS18．0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，如處理間差異顯著，用Duncan法在0．05水平上進行多重比較，利用Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

2 結(jié)果與分析

2．1 蘑菇渣堆肥比例對基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

由表2可知，添加不同比例蘑菇渣堆肥的基質(zhì)密度差異顯著，密度隨著蘑菇渣堆肥添加比例增大而逐漸增大。總孔隙度包括通氣孔隙度和持水孔隙度，各處理間總孔隙度和持水孔隙度無顯著差異，通氣孔隙度方面，A3、A4處理大于其他處理。

添加不同比例蘑菇渣堆肥的基質(zhì)的pH值、EC值存在顯著差異，隨著蘑菇渣堆肥比例的增加，基質(zhì)的pH值、EC值逐漸增大，從處理A3開始，基質(zhì)開始呈現(xiàn)堿性，達到7．29。

表2 蘑菇渣堆肥基質(zhì)的理化性質(zhì)

2．2 蘑菇渣堆肥比例對苗木合格率的影響

隨著混合基質(zhì)中蘑菇渣堆肥比例的增加，苗木合格率呈逐漸下降趨勢，當蘑菇渣堆肥所占比例小于20%時，合格苗占90%以上，尤其是處理A1達到100%，處理A2也達到90%以上;當蘑菇渣堆肥比例大于30%時，苗木合格率開始下降到國標以下，處理A4、A5僅為32．7%、25．5%，遠低于華北落葉松國標規(guī)定的90%的要求(表3)。

2．3 蘑菇渣堆肥比例對生物性狀的影響

由表4可以看出，隨著蘑菇渣堆肥比例的增加，華北落葉松容器苗的苗高、地徑及高徑比呈逐漸下降的趨勢。方差分析表明，A1、A2與A0苗高、地徑以及高徑比均無顯著差異。從A3處理開始，苗高、地徑突然驟減，A3處理比A0的苗高、地徑分別下降36．9%、15．5%，A4、A5處理分別比A0的苗高、地徑下降了46．6%、25．1%以及60．5%、70．6%。從A3處理開始苗木高徑比也快速下降，A3、A4以及A5與A0高徑比呈現(xiàn)顯著差異。

表3 不同蘑菇渣堆肥配比處理下華北落葉松1年生容器苗苗木合格率

表4 不同蘑菇渣堆肥配比處理下華北落葉松1年生容器苗的生物性狀

隨著蘑菇渣堆肥比例的增加，苗木生物量呈逐漸減小的趨勢(表4)。A0處理根生物量最大，A1、A2與A0根生物量無顯著差異;A1處理莖生物量、單株生物量最大，A0、A2莖生物量、單株生物量無顯著差異。從A3處理開始，苗木生物量出現(xiàn)驟減，與對照A0相比，A3根生物量、莖生物量與單株生物量比A0分別下降54．8%、37．7%、45．6%，A4分別下降69．6%、56．0%、61．9%，A5分別下降75．6%、67．3%、71．1%。當蘑菇渣堆肥替代草炭比例超過30%時，苗木根生物量、莖生物量與單株生物量顯著下降。

隨著基質(zhì)蘑菇渣堆肥比例的增加，苗木總根長、根表面積、根體積呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。6個處理中，A0在總根長、根表面積以及根體積都達到最大。多重比較結(jié)果表明，A1、A2與A0的總根長、根表面積及根體積均無顯著差異，從A3開始，苗木總根長、根表面積與根體積都與A0差異顯著。與對照A0相比，A3總根長、根表面積、根體積分別下降37．2%、28．8%、19．3%，A4分別下降60．7%、54．0%、46．1%，A5分別下降65．8%、56．6%、55．7%。苗木總根長、根表面積、根體積在蘑菇渣堆肥替代草炭比例超過30%時開始顯著下降(表4)。

2．4 不同蘑菇渣堆肥比例對苗木根系的影響

根據(jù)根系直徑由小到大，將其分為1～5個等級，分別測定其根系累計長度、累計表面積和累計體積。結(jié)果表明:苗木根系累計長度隨著徑級增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，第1到第2徑級根系累計長度逐漸增大，其中第2徑級根系累計長度最大，第2到第4徑級根系累計長度迅速減小，第4到第5徑級根系累計長度趨于穩(wěn)定(表5)。A1、A2在細根(第1徑級+第2徑級)方面與A0差異不顯著，3個處理細根都占總根長的78%以上，A3、A4以及A5與A0在細根方面差異顯著，A3、A4以及A5細根分別占總根長的68%、66%、55%，比A0分別下降了10%、12%、23%。

苗木根系累計表面積隨徑級增大總體呈現(xiàn)迅速增大后驟然減小的趨勢(表5)。處理A1、A2與A0在第1和第2徑級根系累計表面積差異不顯著，根系累計表面積在第2徑級達到最大值，細根占根系總表面積的52%～59%;A3、A4以及A5與A0在第1和第2徑級根系累計表面積有顯著差異，根系累計表面積在第3徑級達到峰值，細根占根系總表面積的31%～42%，比A0下降了17%～28%。

苗木根系累計體積隨徑級增大呈現(xiàn)先增大后減小再增大的趨勢，根系累計體積在第3徑級達到峰值(表5)，徑級較大的根系累計體積占根系總體積70%～88%。A0在各個徑級根系累計體積為最大，A1、A2與A0在第1和第2徑級根系累計體積差異不顯著，A1、A3與A0在第3、第4徑級根系累計體積差異不顯著。處理A4、A5各徑級根系累計體積顯著小于A0。

表5 不同蘑菇渣堆肥配比處理對華北落葉松1年生容器苗根系的影響

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)是容器育苗的關(guān)鍵因素，良好的育苗基質(zhì)應該起到固定支撐植物的作用，具有良好的固相、液相、氣相結(jié)構(gòu)，酸堿度適宜，緩沖性良好，有吸水、保水和吸肥、保肥能力，又要有較好的滲水性［15］。在基質(zhì)中添加堆肥，除了增加有機質(zhì)之外，還可以增加基質(zhì)有益的微生物，促進基質(zhì)－作物系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)，進而改善基質(zhì)質(zhì)量［16－17］。由于堆肥富含植物生長所需的養(yǎng)分和植物有益微生物，因此被越來越多的研究者作為草炭替代基質(zhì)［18－19］。

添加不同比例的蘑菇渣堆肥影基質(zhì)的電導率、有機質(zhì)含量和營養(yǎng)元素含量［9］。本試驗添加不同比例的蘑菇渣堆肥，對基質(zhì)的總孔隙度、持水孔隙度影響較小，對基質(zhì)的密度、通氣孔隙度有一定影響，但都在育苗基質(zhì)適宜范圍內(nèi)［20－22］?；|(zhì)的EC值是指基質(zhì)未加入營養(yǎng)液之前，本身具有的電導率，它表明基質(zhì)內(nèi)部已電離鹽類的溶液濃度，反映基質(zhì)中原來帶有的可溶性鹽分的多少，直接影響營養(yǎng)液的平衡。一般栽培基質(zhì)EC值應保持在0．50～1．25mS·cm－1，當基質(zhì)的EC值超過1．25mS·cm－1，便需要淋洗鹽分，以免對植物根系構(gòu)成滲透逆境［23］。本試驗各處理EC值為0．66～1．13mS·cm－1，屬于苗木合適生長范圍。

本研究表明，隨著蘑菇渣堆肥比例的增大，苗木苗高、地徑和生物量以及根系長度、表面積和體積都呈現(xiàn)下降趨勢。當蘑菇渣堆肥替代草炭在0～20%范圍內(nèi)，苗木苗高、地徑和生物量以及根系長度、表面積和體積都與對照差異不大，尤其細根與對照差異不大。細根的吸收能力強于粗根，一般細根所占比例越大，根系吸收能力越強，大量的須根利于形成根團［24－25］。試驗還發(fā)現(xiàn)，當蘑菇渣堆肥替代草炭超過30%之后，苗木形態(tài)指標以及根系形態(tài)結(jié)構(gòu)指標都有一個顯著下降的過程，這可能與基質(zhì)pH值過高有關(guān)。pH值影響?zhàn)B分的形態(tài)、有效含量，大量元素在pH為6．0時有效量最大，Cu、Fe、Zn、Mn在pH為5．0～6．0，Mo在pH為6．0～7．0的有效態(tài)最高，pH在7．0以上時易出現(xiàn)缺鐵癥狀，pH在8．0以上時易出現(xiàn)缺錳、缺磷癥狀，pH＞7時，40%以上的磷元素成為的形式［26］。因而，對苗木來說，栽培基質(zhì)的pH值應保持相對穩(wěn)定，最好呈中性或微酸性狀態(tài)。試驗處理A0、A1以及A2的pH值小于7，都顯酸性，苗木生長良好;從處理A3開始，pH呈堿性，苗木質(zhì)量顯著下降，當pH值大于7．29，苗木生長狀況已顯著不良。這也與華北落葉松幼苗適合生長在偏酸性環(huán)境相符合。

綜上所述，草炭中添加一定比例的蘑菇渣堆肥，對基質(zhì)的總孔隙度、持水孔隙度影響較小，對基質(zhì)的密度、通氣孔隙度、EC值有一定影響，但都在育苗基質(zhì)適宜范圍內(nèi)。當基質(zhì)中蘑菇渣堆肥體積小于20%時，華北落葉松苗木形態(tài)指標及苗木根系形態(tài)結(jié)構(gòu)與對照無顯著差異，適合華北落葉松苗木生長。當基質(zhì)中蘑菇渣堆肥體積大于30%時，對基質(zhì)的pH值影響較大，基質(zhì)已明顯偏堿性，苗木生長受到不利影響，苗木質(zhì)量顯著下降，但通過調(diào)整pH值能否解決這一問題有待進一步研究。

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