胡嘉偉 劉 勇 王 琰 婁軍山 李國雷

(北京林業(yè)大學(xué)省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100083)

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蘑菇渣堆肥對油松容器苗生長及養(yǎng)分吸收的影響*

胡嘉偉 劉 勇 王 琰 婁軍山 李國雷

(北京林業(yè)大學(xué)省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100083)

【目的】 研究蘑菇渣堆肥對油松容器苗生長及養(yǎng)分吸收的影響，探究蘑菇渣堆肥替代草炭進(jìn)行容器育苗的可行性，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源的循環(huán)利用?！痉椒ā?以油松1年生播種容器苗為研究對象，通過維持混合基質(zhì)中珍珠巖比例不變，逐漸增加蘑菇渣堆肥的比例以替代草炭。試驗(yàn)設(shè)置堆肥添加比例0～75%組成8種基質(zhì)配方，研究不同基質(zhì)處理理化性質(zhì)及其對油松容器苗生長、根系形態(tài)及養(yǎng)分吸收的影響?！窘Y(jié)果】 當(dāng)蘑菇渣堆肥添加比例在30%以內(nèi)時(shí)，各基質(zhì)處理的出苗率能達(dá)到80%的生產(chǎn)指標(biāo)，且苗木高度、地徑、莖葉生物量以及莖根比等均與常用草炭處理(對照)無顯著差異，而根系各相關(guān)形態(tài)指標(biāo)(0

蘑菇渣堆肥； 油松； 根系形態(tài)； 養(yǎng)分吸收

近年來，國內(nèi)外輕基質(zhì)容器育苗技術(shù)不斷興起，作為優(yōu)良輕型基質(zhì)材料——草炭的使用量不斷增大(李曉強(qiáng)， 2006)。但草炭是一種短期內(nèi)不可再生資源，其儲量有限、地區(qū)分布不均、運(yùn)輸成本大，且過度開采易造成生態(tài)環(huán)境破壞(田赟， 2012)，因此，研發(fā)或篩選出可替代草炭的育苗基質(zhì)材料十分必要。來源廣泛、價(jià)格低廉的蘑菇渣逐漸被認(rèn)為是一種潛在良好的草炭替代品，其密度較小，結(jié)構(gòu)疏松多孔(刁清清等， 2012)，且營養(yǎng)物質(zhì)充足，應(yīng)用于有機(jī)肥料和土壤調(diào)節(jié)劑均有良好的效果(胡清秀等， 2011)。我國是食用菌生產(chǎn)大國，每年都會(huì)產(chǎn)生大量蘑菇渣廢料，這些廢料若不進(jìn)行有效處理不僅會(huì)造成極大浪費(fèi)，更會(huì)加劇環(huán)境負(fù)擔(dān)(馬海林等， 2010)。不少研究將蘑菇渣堆肥化處理后部分甚至全部替代草炭進(jìn)行育苗試驗(yàn)，并取得一定的進(jìn)展。劉方春等(2010)研究得出當(dāng)用腐熟蘑菇渣與草炭搭配進(jìn)行側(cè)柏(Platycladusorientalis)和黑松(Pinusthunbergii)容器苗培育時(shí)，所育苗木在出苗率、形態(tài)指標(biāo)上均與常用草炭基質(zhì)育苗的相應(yīng)指標(biāo)無顯著差異。采用蘑菇渣堆肥、蛭石、珍珠巖體積比為2∶1∶1的復(fù)合基質(zhì)培育桑樹 (Morusalba) 幼苗的生物量以及根系發(fā)育狀況顯著優(yōu)于相應(yīng)配比的草炭復(fù)合基質(zhì)(草炭∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1)(劉斌等， 2014)。

根系是苗木吸收和運(yùn)輸栽培基質(zhì)中水分及養(yǎng)分、合成與貯藏營養(yǎng)物質(zhì)的重要器官(馬獻(xiàn)發(fā)等， 2011)，根系形態(tài)對基質(zhì)中根域環(huán)境、營養(yǎng)條件等因素尤為敏感，不同基質(zhì)理化性質(zhì)，如保水通氣性(范偉國等， 2009)、養(yǎng)分狀況(郝龍飛等, 2014)等，對根系形態(tài)分布特征影響明顯。范偉國等(2009)研究認(rèn)為，當(dāng)苗木根系長期處于不適基質(zhì)環(huán)境脅迫下，苗木會(huì)通過改變根系形態(tài)來適應(yīng)根系環(huán)境的變化,其中細(xì)根形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化尤為值得關(guān)注(于立忠等， 2007)。大量研究也證實(shí)，不同根系形態(tài)分布將直接造成苗木對栽培基質(zhì)中養(yǎng)分與水分吸收的差異(Russell,1977； Yanetal., 1995； Burtonetal., 2000)，進(jìn)而影響苗木地上部分的生長及生態(tài)功能的發(fā)揮。根系生長狀況是通過根系形態(tài)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，基質(zhì)環(huán)境中苗木根系發(fā)育的好壞直接反映該栽培基質(zhì)的優(yōu)良與否(楊延杰等， 2013)。因此，研究不同基質(zhì)類型，特別是檢驗(yàn)一種新型基質(zhì)材料使用量對苗木根系形態(tài)特征的影響顯得尤為重要。

油松(Pinustabulaeformis)是我國西北、華北地區(qū)優(yōu)良的園林綠化及山地造林樹種，蘑菇渣堆肥作為基質(zhì)材料應(yīng)用于部分針葉樹種及園藝植物的可行性雖已得到驗(yàn)證(劉方春等，2010； 劉斌等， 2014)，但將其作為油松容器苗替代性基質(zhì)材料的相關(guān)研究還未見報(bào)道。為探究蘑菇渣堆肥材料的可行性，以常用草炭處理為對照，并在其中分別添加10%～75%的蘑菇渣堆肥，探究添加蘑菇渣堆肥對油松容器苗生長及根系發(fā)育的影響，以期為蘑菇渣堆肥在容器苗培育中的合理應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理 試驗(yàn)地位于河北省平泉縣北京林業(yè)大學(xué)北方基地(118°70′E，41°22′N)溫室大棚內(nèi)。油松種子來源于平泉縣，千粒質(zhì)量45.10 g,發(fā)芽率為87%。將種子除雜后用0.5%的高錳酸鉀溶液消毒1～2 h,然后用清水洗凈再放入50 ℃溫水浸泡24 h,第2天將種子撈出，放入含水率約60%的沙床中進(jìn)行層積催芽，催芽時(shí)間約為1周。2014年4月15日，將催芽后的種子播于高21 cm、上口徑3.8 cm的育苗容器(材料： ABS，型號： SC10 Super)內(nèi)，每容器播2粒。播種后大棚內(nèi)即采用65 W節(jié)能燈均勻地進(jìn)行補(bǔ)光，光照強(qiáng)度為600 lux, 每天日落后補(bǔ)光3 h。5月16日，待種子出苗穩(wěn)定后統(tǒng)計(jì)出苗率，之后進(jìn)行間苗，每個(gè)容器保留1株壯苗。育苗期間參考稱量法(Timmer,1989)判斷基質(zhì)水分缺失狀況并據(jù)此進(jìn)行適當(dāng)灌溉。每周定期移動(dòng)容器盤，以減少邊際效應(yīng)的影響。8月下旬開始減少灌水量并停止補(bǔ)光以促進(jìn)苗木木質(zhì)化，9月17日將苗木移置室外進(jìn)行鍛煉。

1.2 基質(zhì)處理及試驗(yàn)設(shè)計(jì) 育苗基質(zhì)材料采用丹麥進(jìn)口草炭土(纖維結(jié)構(gòu)長度0～10 mm)、珍珠巖(北京首創(chuàng)科技有限公司)及蘑菇渣堆肥。蘑菇渣堆肥為自行堆制而成，以當(dāng)?shù)啬⒐綇S的蘑菇菌渣廢料[簡稱“蘑菇渣”，主要原料為楊樹(Populus)木屑，種植菌菇后經(jīng)微生物發(fā)酵剩下的有機(jī)廢渣]及新鮮綠草[野莧菜(Amaranthustricolor)、馬唐(Digitariasanguinalis)等]為原料，粉碎后按體積比3∶1均勻混合，調(diào)節(jié)至含水量60%左右。于2013年8月初進(jìn)行室外好氧堆肥，腐解期間采用人工翻堆，堆體呈長堆形，堆肥歷時(shí)6個(gè)月。翌年堆肥完成后(即堆肥理化性質(zhì)穩(wěn)定后)攤開晾曬風(fēng)干，過10 mm篩，裝袋備用?；|(zhì)配方采用上述3種材料組成8種處理(表1)，其中以常用草炭處理(草炭∶珍珠巖=3∶1)為對照。配方中珍珠巖所占比例不變，處理T1～T8逐漸增加蘑菇渣堆肥的成分以替代草炭。

表1 油松基質(zhì)配方Tab.1 Medium components of P.tabulaeformis

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，8個(gè)配方處理，每個(gè)處理4次重復(fù)，共形成32個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)育49株苗。配方完成后用四分法對各初始配方取樣，重復(fù)3次。然后用3%硫酸亞鐵溶液對基質(zhì)進(jìn)行噴灑消毒，蓋膜放置2天后在各基質(zhì)均勻混入緩釋肥顆粒(N∶P∶K=14∶13∶13，北京大漢農(nóng)業(yè)科技有限公司)，考慮硫酸亞鐵及緩釋肥對基質(zhì)酸堿度和EC值的影響，此后再次對各基質(zhì)重復(fù)取樣以測定其酸堿度及EC值變化。最后將基質(zhì)等體積統(tǒng)一裝入育苗容器中，此時(shí)每容器基質(zhì)中施氮量約100 mg。

1.3 基質(zhì)理化性質(zhì)測定 對第1次采集的初始基質(zhì)配方樣品采用環(huán)刀法測定密度、持水孔隙、通氣孔隙、總孔隙度等物理性質(zhì)指標(biāo)?；|(zhì)pH、EC值分別用pH計(jì)(雷磁pHS-2F型)及DDS307雷磁電導(dǎo)率儀測定?；|(zhì)中全氮含量用H2SO4-H2O2消煮-凱氏定氮法測定，用堿解擴(kuò)散法測定堿解氮含量，0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷含量，乙酸銨浸提-火焰原子吸收法測定速效鉀含量。第2次采集的基質(zhì)樣品僅測定pH及EC值。

1.4 苗木取樣及指標(biāo)測定 2014年10月26日對苗木進(jìn)行破壞取樣。每小區(qū)取8株苗木，測量苗高、地徑。再將根系小心取出，洗凈，采用ESRON V750 Pro型根系掃描儀對根系進(jìn)行掃描，掃描所得圖片經(jīng)Photoshop 7.0軟件處理后，用Win RHIZO根系分析儀對根系平均直徑、累計(jì)長度、表面積以及體積等指標(biāo)進(jìn)行精確分析。根系形態(tài)分級確定為3個(gè)范圍： 0.02.0 mm為第3徑級，D為根系直徑。苗木形態(tài)指標(biāo)確定后，將每株苗木的根莖葉分開，分別混合每小區(qū)苗木根、莖、葉，裝入信封，在烘箱中68 ℃烘干(48 h)至恒質(zhì)量，分別稱量各組織生物量。最后粉碎過篩，用H2SO4-H2O2法消煮，用凱氏定氮法、鉬藍(lán)比色法和火焰光度計(jì)法分別測定樣品全氮、全磷和全鉀含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采集后應(yīng)用Excel 2003軟件進(jìn)行整理，再采用SPSS18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，如處理間差異顯著，則用Turkey法在0.05水平上進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)處理對油松容器苗出苗率、苗高、地徑以及生物量的影響 不同基質(zhì)處理間油松容器苗出苗率差異顯著(表2)，處理T1(對照)最高，達(dá)到95.00%，處理T2、T3、T4出苗率與對照差異不顯著，其他處理出苗率均低于80%，與對照差異顯著。當(dāng)蘑菇渣堆肥添加比例≤40%時(shí)，不同處理的苗高差異不顯著。對照的地徑最大，為3.50 mm,其他處理雖出現(xiàn)不同程度下降，但處理T2、T3、T4與對照差異不顯著。與地徑的生長表現(xiàn)相似，對照苗木各組織生物量處在較高水平。添加蘑菇渣堆肥后，各處理生物量基本呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，但處理T2、T3的根生物量，處理T2、T3、T4的莖生物量以及處理T2、T4的葉生物量,均與對照差異不顯著。各處理莖根比差異不顯著。

2.2 不同基質(zhì)處理對油松容器苗根系形態(tài)的影響 對各處理下根系形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行方差分析(表3)，苗木根系平均直徑在8種基質(zhì)處理間差異不顯著。處理T2～T5的根系總長度分別比對照高出18.47%，12.48%，27.07%和20.97%，但處理間差異不顯著； 所有處理中只有處理T8的總根長顯著低于對照(P<0.05)。就根表面積來說，處理T2～T4均與對照差異不顯著，處理T7、T8顯著小于對照。根體積分析結(jié)果與根表面積相似，也是在蘑菇渣堆肥添加比例≤50%時(shí)，各處理根體積與對照差異不顯著，對照的根體積最大，為2.07 cm3。

表2 不同基質(zhì)處理下出苗率、苗高、地徑及生物量①Tab.2 Seedling height, root-collar diameter and biomass in response to different medium treatments

① 表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同一項(xiàng)目的不同字母表示差異顯著(P< 0.05)。下同。Data are means ± standard error, different letters in the same item indicate significant difference at 0.05 level. The same below.

表3 不同基質(zhì)處理下油松容器苗根系平均直徑、總根長、根表面積及體積Tab.3 Root average diameter, root length,root surface area and root volume in response to different medium treatments

2.3 苗木根系徑級分布特征對不同基質(zhì)處理的響應(yīng) 由圖1可知，從處理T1～T8，第1徑級根系累計(jì)長度隨蘑菇渣堆肥添加比例的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，處理T4達(dá)到最大，為1 066.89 cm，顯著大于對照； 此徑級各處理苗木根系累計(jì)長度占總根長度的66.08%～76.85%。第2徑級處理T1～T6差異不顯著，而當(dāng)堆肥比例≥60%時(shí)，此徑級的根系累計(jì)長度出現(xiàn)顯著減小。各處理根系在第3徑級內(nèi)累計(jì)長度差異不顯著。由此可見蘑菇渣堆肥添加量對根系累計(jì)長度的影響主要集中在徑級較小的范圍內(nèi)。

與第1徑級根系累計(jì)長度變化趨勢相似，該徑級各處理根系累計(jì)表面積也隨蘑菇渣堆肥添加比例增大呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，處理T4最大，顯著高于對照； 僅處理T7、T8相對于對照出現(xiàn)顯著降幅，分別為39.87%和46.57%(P<0.05)。處理T1～T4間根系表面積差異不顯著，處理T7、T8顯著低于對照。第3徑級各處理根系累計(jì)表面積呈現(xiàn)略微下降趨勢，處理T1～T7差異不顯著，處理T8最小，顯著小于對照。

當(dāng)蘑菇渣堆肥添加比例≤30%時(shí)，不同處理根系累計(jì)體積在第1徑級內(nèi)呈逐漸遞增趨勢，當(dāng)堆肥量持續(xù)增加時(shí)，根系累計(jì)體積轉(zhuǎn)而漸小。此種變化趨勢與根系累計(jì)長度和累計(jì)表面積極為相似，可見在00.5 mm(第2徑級+第3徑級)時(shí)，根系累計(jì)體積有逐漸減小趨勢，但在第2徑級內(nèi)處理T1～T6差異不顯著，在第3徑級內(nèi)處理T1～T7差異不顯著。第2徑級內(nèi)各處理根系累計(jì)體積所占比例最大，達(dá)到47.71%～57.64%。

圖1 不同徑級根系分布特征對不同基質(zhì)處理的響應(yīng)Fig.1 Total root length, total root surface area and total root volume in response to different treatments圖中不同字母表示差異顯著(P <0.05)。下同。Data followed by different letters meant difference at 0.05 level in the figure. The same below.

圖 2 不同基質(zhì)處理根、莖、葉的N、P、K含量Fig.2 The content of N, P and K in root, shoot and foliar in response to different medium treatments

2.4 單株養(yǎng)分含量對不同基質(zhì)處理的響應(yīng) 由圖2可知，隨著蘑菇渣堆肥添加比例的不斷增大，苗木各組織內(nèi)不同的養(yǎng)分含量呈現(xiàn)不同的變化趨勢。各處理根氮含量均與對照無顯著差異。從處理T1～T8，苗木莖、葉氮含量基本呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，在處理T8達(dá)到最高，分別為1.61%和1.52%。其中莖氮含量在堆肥添加比例由50%開始均顯著高于對照，而葉氮含量在處理T4處即開始比對照顯著升高。這說明蘑菇渣堆肥的增加會(huì)促進(jìn)苗木莖、葉中氮的積累。不同基質(zhì)處理根、葉磷含量的變化亦出現(xiàn)略微上升的趨勢，然而莖磷含量卻隨蘑菇渣堆肥的添加先降低后升高。苗木根鉀含量在不同處理下無顯著差異，而地上部分莖、葉對鉀的積累卻隨蘑菇渣堆肥添加比例的增加而逐漸遞增。當(dāng)堆肥添加比例≥30%時(shí)，葉鉀含量顯著高于對照。

2.5 不同基質(zhì)配方理化性質(zhì)差異 隨著蘑菇渣堆肥添加比例的增大，各基質(zhì)密度顯著增大(表4)，最大為處理T8，達(dá)到0.27 g·cm-3。各處理通氣孔隙、持水孔隙以及總孔隙度均差異不顯著，總孔隙度范圍在69%～76%之間，可見添加堆肥后對基質(zhì)通氣持水性質(zhì)影響不大。從處理T1～T8，各基質(zhì)配方初始的pH和EC值逐漸增大(P<0.05)，pH范圍在6.02～9.08，EC值范圍在0.66～1.23 mS·cm-1。由酸變堿，說明蘑菇渣為堿性，而EC值的顯著增大說明蘑菇渣堆肥含較多的鹽分。均勻?yàn)⑷隖eSO4溶液后，各基質(zhì)pH均出現(xiàn)一致的降低，處理T8的pH降到7.98，而處理T5的pH降到6.97，靠近中性?；烊刖忈尫屎?，肥料釋放的部分養(yǎng)分使得各基質(zhì)EC值出現(xiàn)一致的升高，最高達(dá)到2.16 mS·cm-1。堆肥比例的逐漸增加，各基質(zhì)全氮、全磷、全鉀含量呈逐漸增大趨勢，且差異顯著； 各基質(zhì)處理有效態(tài)的營養(yǎng)水平亦逐漸增大(P<0.05)，其中堿解氮范圍為463.8～647.1 mg·kg-1，有效磷為38.45～58.36 mg·kg-1，速效鉀為78.5～201.1 mg·kg-1。

3 討論

苗木的生長狀況是判斷基質(zhì)是否合適的重要依據(jù)(林霞等， 2010)。很多研究嘗試在草炭中添加替代性堆肥材料進(jìn)行育苗試驗(yàn)，所培育的苗木在出苗率、形態(tài)指標(biāo)及生物量等方面均與常用草炭基質(zhì)存在一定的差異，而這些差異通常是不利的(Heiskanen， 2013； Wilsonetal., 2001)。草炭是較為理想的育苗基質(zhì)，草炭處理下培育的苗木質(zhì)量往往較高。本研究表明，添加不同比例蘑菇渣堆肥后，苗木在各指標(biāo)上出現(xiàn)不同程度的下降，這與前人的研究結(jié)論(Medinaetal., 2009)相似； 但當(dāng)蘑菇渣堆肥添加比例≤30%時(shí)，苗木在出苗率、苗高、地徑、莖葉生物量以及莖根比等方面與草炭處理無顯著差異，并且此處理范圍內(nèi)種子出苗率都達(dá)到80%以上，也符合容器苗生產(chǎn)的一般要求(吳雅婧， 2010)?？梢?，蘑菇渣堆肥添加比例在30%以內(nèi)時(shí)，對油松出苗及形態(tài)生長來說是適宜的。

表4 不同基質(zhì)的理化性質(zhì)Tab.4 Physical and chemical property of different mediums

盡管苗木根生物量在蘑菇渣堆肥添加比例達(dá)20%時(shí)即開始出現(xiàn)顯著下降，但堆肥對根系形態(tài)的影響卻未這樣顯著。試驗(yàn)中即使堆肥添加比例達(dá)到50%，苗木在根總長度、表面積以及根體積等方面均與對照無顯著差異，根系平均直徑更是在所有處理間差異不顯著。由于根系對苗木生長的重要性，近年來以根系結(jié)構(gòu)作為評價(jià)苗木質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究逐漸增多，很多研究顯示，根系形態(tài)指標(biāo),如根體積(Roseetal.,1991)、根長度(Chiatanteetal., 2002)等,與造林成活率或生長有較強(qiáng)的相關(guān)性，相比于根系其他指標(biāo)可更好地預(yù)測造林效果(李國雷等， 2011)。

關(guān)于細(xì)根的徑級劃分目前尚沒有確切的定義(程云環(huán)， 2004)，傳統(tǒng)研究常將直徑小于2 mm的根作為細(xì)根。Pregitzer等(2002)對北美8個(gè)樹種的細(xì)根研究發(fā)現(xiàn)，其中75%細(xì)根由直徑小于0.5 mm的根構(gòu)成，并指出細(xì)根的劃分要根據(jù)實(shí)際情況加以改進(jìn)； 而奚旺(2014)在研究不同水肥處理對華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtii)容器幼苗根系影響時(shí)就將直徑小于0.5 mm的根作為細(xì)根。本研究中根系指標(biāo)測試的對象僅是一個(gè)生長季的油松小苗，2 mm的直徑已接近苗木地徑，因此以D≤0.5 mm作為細(xì)根范圍劃分或許更能反映細(xì)根的生長狀態(tài)。許多研究顯示，細(xì)根雖僅占苗木根系總生物量不到30%，但卻是苗木吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，對苗木碳分配和養(yǎng)分循環(huán)起著極為關(guān)鍵的作用，同時(shí)對根際環(huán)境的變化具有重要指示意義(張小全等， 2001)。隨著蘑菇渣堆肥添加量的增加，各基質(zhì)對D>0.5 mm和00.5 mm的根系形態(tài)指標(biāo)(累計(jì)長度、表面積、體積)呈緩慢下降趨勢，這與苗木地上部分形態(tài)生長趨勢相類似； 在0

各處理基質(zhì)中蘑菇渣堆肥比例的不斷增大，促進(jìn)了苗木根中磷的積累，莖中氮、鉀的積累，同時(shí)也提高了葉中氮、磷、鉀的含量。苗木體內(nèi)養(yǎng)分含量的提高能顯著促進(jìn)苗木生長及增強(qiáng)抗逆性(李國雷等， 2011)。Joseph等(2004)研究顯示，云杉(Piceaasperata)苗木在北歐立地條件下造林13周后，體內(nèi)初始養(yǎng)分水平高的苗木能顯著提高苗木質(zhì)量和養(yǎng)分含量； Oliet等(2009)造林試驗(yàn)表明根磷含量與造林成活率相關(guān)性最為密切； 而富含鉀的苗木能提高苗木抗旱性，從而造林效果較好。因此筆者認(rèn)為，添加堆肥后的苗木部分組織內(nèi)高水平的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量可能有利于造林。

苗木的生長與栽培基質(zhì)理化性質(zhì)密切相關(guān)。國內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過大量研究，相對一致地認(rèn)為理想基質(zhì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為： 密度0.1～0.8 g·cm-3，總孔隙度54%～94%，且EC≤2.5 mS·cm-1，呈微酸性(儲雙雙等， 2014)。試驗(yàn)中處理T1～T8各基質(zhì)密度逐漸增大，但總體密度較小，處于合理范圍內(nèi)； 通氣持水孔隙及總孔隙度均與對照差異不顯著，說明各處理基質(zhì)保水透氣能力差別不大?？梢娀|(zhì)物理性質(zhì)對于育苗來說是適宜的，可能不是影響苗木質(zhì)量差異的主要因素。

逐漸增加蘑菇渣堆肥的比例后，各基質(zhì)pH顯著增大，這與李海燕等(2011)的研究結(jié)果一致。硫酸亞鐵具有基質(zhì)消毒及調(diào)節(jié)pH的雙重功效(周航等， 2014)，統(tǒng)一加入硫酸亞鐵溶液后，各基質(zhì)pH出現(xiàn)一致的下降，但顯著增值的趨勢未變。油松適合在微酸性基質(zhì)中生長(海曉明等， 2012)，當(dāng)堆肥添加比例達(dá)到40%及以上時(shí)，pH已接近中性并趨向于堿性，而此時(shí)，油松部分指標(biāo)包括出苗率、地徑、莖葉生物量等已開始顯著低于對照，苗木質(zhì)量顯著降低。有研究認(rèn)為，處于弱堿性環(huán)境中的苗木根系，其細(xì)胞膜的性質(zhì)和狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響對外界溶液中離子的吸收； 而且當(dāng)環(huán)境pH較高時(shí)，基質(zhì)溶液中Mn、Zn、Cu、P等礦質(zhì)元素易產(chǎn)生沉淀，這對苗木根系吸收礦質(zhì)元素較為不利(郭培國等， 2000)。因此，各基質(zhì)pH的變化可能是影響苗木質(zhì)量的重要因素之一。

苗木氮、磷、鉀的貯存量是基質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)與利用狀況的反應(yīng)(儲雙雙等， 2014)。堆肥的增加提高了基質(zhì)EC值，其中有效性的N、P、K元素也相應(yīng)顯著增多，這可能是導(dǎo)致苗木組織內(nèi)N、P、K養(yǎng)分積累的直接因素。盡管加入緩釋肥后，各基質(zhì)中最高的EC水平(處理T8為2.16 mS·cm-1)并未超過育苗的合理界限，但由于本試驗(yàn)以1年生油松的最佳施肥量為參考設(shè)置相對合理統(tǒng)一的緩釋肥施肥量，添加堆肥后基質(zhì)中營養(yǎng)水平進(jìn)一步增高，可能會(huì)對苗木產(chǎn)生毒害而不利于苗木生長(林平等， 2013)。細(xì)根受基質(zhì)養(yǎng)分環(huán)境的影響較大(郝龍飛等， 2014),其受養(yǎng)分有效性的影響相對于粗根更為敏感(于立忠等， 2007)。在蘑菇渣堆肥添加比例≤30%時(shí)，基質(zhì)物理性質(zhì)包括pH均相對適宜，在苗木體內(nèi)除養(yǎng)分含量外的其他指標(biāo)均與對照差異不大或者略低于對照時(shí)，細(xì)根相關(guān)指標(biāo)(累計(jì)長度、表面積、體積)卻逐漸增大，處理T4達(dá)到高峰。在堆肥比例≥40%時(shí)又逐漸降低，這可能是pH值由酸變堿所致，但也不排除可能由于基質(zhì)養(yǎng)分有效性低時(shí)(堆肥比例≤30%)，堆肥的增加提高了養(yǎng)分有效性而促進(jìn)了細(xì)根的生長(郝龍飛等， 2014)，而養(yǎng)分過高時(shí)(堆肥比例≥40%)又可能對其產(chǎn)生脅迫效應(yīng)，抑制細(xì)根生長(馬獻(xiàn)發(fā)等， 2011)。由于細(xì)根與基質(zhì)養(yǎng)分水平關(guān)聯(lián)度尤為密切，從細(xì)根生長的指示角度判斷基質(zhì)養(yǎng)分過高可能有一定的參考性。為此，基質(zhì)內(nèi)有效養(yǎng)分的升高也可能是影響苗木生長的另一個(gè)關(guān)鍵因素。

4 結(jié)論

通過對苗木生長及基質(zhì)指標(biāo)的綜合分析得出，當(dāng)蘑菇渣堆肥添加比例在30%以內(nèi)時(shí)，基質(zhì)理化性質(zhì)較為適宜，所育油松出苗率(>80%)、苗高、地徑、莖葉生物量、莖根比以及根系相關(guān)指標(biāo)(總長度、表面積、體積，0

本試驗(yàn)中，蘑菇渣原料從就近的蘑菇廠回收，算上運(yùn)費(fèi)及人工費(fèi)用，每立方米蘑菇渣堆肥成本在80元左右(大規(guī)模生產(chǎn)成本可能更低)； 而試驗(yàn)中的草炭為丹麥進(jìn)口，每立方米價(jià)格約為650元。若以蘑菇渣堆肥在配方中比例為30%計(jì)算，配制1 m3混合基質(zhì)相對于草炭配方能節(jié)約成本171元左右，明顯提升了經(jīng)濟(jì)效益。對蘑菇渣的資源化回收利用，能有效減少其因被隨意丟棄堆放而造成的病菌滋生、水體污染等環(huán)境問題，生態(tài)效益同樣較為顯著。

綜上所述，本試驗(yàn)的最佳基質(zhì)配方為草炭45%、珍珠巖25%、蘑菇渣堆肥30%。

程云環(huán). 2004.落葉松人工林細(xì)根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)及其與土壤資源有效性關(guān)系. 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.

(Cheng Y H. 2004.Timing and depth-related patterns of fine root biomass, production and turnover inLarixolgensisHenry plantation.Harbin:MS thesis of Northeast Forestry University.[in Chinese])

儲雙雙, 賴 燦, 魏曉華, 等.2014.污泥堆肥混合基質(zhì)對香彩雀生長開花的影響及植物適應(yīng)性評價(jià). 生態(tài)學(xué)雜志, 33(4):966-972.

(Chu S S, Lai C, Wei X H,etal.2014. Effect of sludge compost-based mixed substrates on growth and blossom ofAngeloniasalicariifoliaand evaluation of its suitability for plant growth.Chinese Journal of Ecology, 33(4):966-972. [in Chinese])

刁清清, 毛碧增. 2012.蘑菇渣處理現(xiàn)狀及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), (12):1710-1712.

(Diao Q Q, Mao B Z. 2012. The mushroom residue treatment situation and application in agricultural production.Journal of Zhejiang Agricultural Sciences,(12):1710-1712.[in Chinese])

范偉國, 楊洪強(qiáng). 2009. 不同基質(zhì)對平邑甜茶幼樹生長、根系形態(tài)與營養(yǎng)吸收的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 15(4):936-941.

(Fan W G, Yang H Q. 2009. Effects of different mediumon growth , root morphology and nutrients uptake ofMalushupehensis. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 15(4):936-941. [in Chinese])

郭培國, 陳建軍. 2000. pH值對烤煙根系活力及烤后煙葉化學(xué)成分的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 33(1): 39-45.

(Guo P G, Chen J J. 2000. PH value of flue-cured tobacco root activity and the impact of roast tobacco leaf chemical components.Scientia Agricultura Sinica,33(1): 39-45.[in Chinese])

海曉明, 王 鵬, 閆志軍. 2012.油松容器育苗技術(shù). 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, (18): 213-214.

(Hai X M, Wang P, Yan Z J.2012.Pinustabulaeformiscontainer seedling technique. Modern Agricultural Science and Technology, (18): 213-214.[in Chinese])

郝龍飛, 王慶成, 劉婷巖, 等. 2014. 指數(shù)施肥對斑葉稠李苗木生物量分配光合作用及根系形態(tài)的影響. 林業(yè)科學(xué), 50(11):175-181.

(Hao L F, Wang Q C, Liu T Y,etal.2014. Effect of exponential fertilization on biomass allocation，photosynthesis and root morphology ofPadusmaackiiseedlings. Scientia Silvae Sinicae,50(11):175-181. [in Chinese])

胡清秀, 衛(wèi)智濤, 王洪媛. 2011,雙孢蘑菇菌渣堆肥及其肥效的研究. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 30(9):1902-1909.

(Hu Q X, Wei Z T, Wang H Y. 2011.Agaricusbisporusresidue compost and its fertilizer efficiency.Journal of Agro-Environment Science, 30(9):1902-1909. [in Chinese])

李國雷, 劉 勇, 祝 燕, 等. 2011. 國外苗木質(zhì)量研究進(jìn)展. 世界林業(yè)研究, 24(2):27-35.

(Li G L, Liu Y, Zhu Y,etal.2011. A review of oversea studies of seedling quality.World Forestry Research, 24(2):27-35. [in Chinese])

李海燕, 李絮花, 王克安, 等. 2011. 蘑菇渣替代草炭的栽培基質(zhì)對番茄幼苗氮素狀況的影響. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 27(31):244-247.

(Li H Y, Li X H, Wang K A,etal.2014. Effects of mushroom compost replace peat on substrates formulaon N nutrition status of tomato seedlings. Chinese Agricultural Science Bulletin, 27(31):244-247.[in Chinese])

李曉強(qiáng). 2006.有機(jī)基質(zhì)菇渣在現(xiàn)代化大型溫室蔬菜無土栽培中的應(yīng)用研究. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.

(Li X Q, 2006. The application of mushroom residue as an organic substrate in vegetable soilless culture in modern greenhouse.Nanjing: MS thesis of Nanjing Agriculural University. [in Chinese])

林 平, 鄒尚慶, 李國雷, 等. 2013.油松容器苗生長和氮吸收對指數(shù)施肥的響應(yīng). 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 37(3):23-28.

(Lin P, Zhou S Q, Li G L,etal.2013.Response of growth and N uptake ofPinustabulaeformiscontainer seedlings to exponential fertilization. Journal of Nanjing Forestry University, 37(3):23-28.[in Chinese]

林 霞, 鄭 堅(jiān), 劉洪見, 等. 2010. 不同基質(zhì)對無柄小葉榕容器苗生長和葉片生理特性的影響. 林業(yè)科學(xué), 46(8):62-70.

(Lin X, Zheng J, Liu H J,etal.2010.Effects of different media on growth and leaf physiological characteristics ofFicusconcinnavar.subsessiliscontainer seedlings.Scientia Silvae Sinicae, 46(8):62-70. [in Chinese])

劉 斌, 郭 濤, 陳 瑞, 等. 2014. 用不同配方菇渣復(fù)合基質(zhì)培育桑樹容器苗的試驗(yàn). 蠶業(yè)科學(xué), 40(2):195-201.

(Liu B, Guo T, Chen R,etal. 2014.An experiment on raising mulberry seedlings in containers using mushroom residue composite media of different formulae.Scienceof Sericulture, 40(2):195-201. [in Chinese])

劉方春, 馬海林, 馬丙堯, 等. 2010.菇渣基質(zhì)對側(cè)柏和黑松播種出苗與幼苗生長的效應(yīng). 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 38(6): 11-14.

(Liu F C, Ma H L, Ma B Y,etal.2010.Effectsof mushroom residueon emergence and growth ofPinusthunbergiiandPlatycladusorientalisseedlings.Journal of Northeast Forestry University,38(6): 11-14. [in Chinese])

馬海林, 馬丙堯, 劉方春, 等. 2010.菇渣用作育苗基質(zhì)基礎(chǔ)材料的研究進(jìn)展. 山東林業(yè)科技, (3):110-113.

(Ma H L, Ma B Y, Liu F C,etal.2010. The research progress of mushroom residue used as the substrate base material.Shandong Forestry Science and Technology, (3):110-113. [in Chinese])

馬獻(xiàn)發(fā), 宋鳳斌, 張繼舟. 2011. 根系對土壤環(huán)境脅迫響應(yīng)的研究進(jìn)展. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 27(5):44-48.

(Ma X F, Song F B, Zhang W Z. 2011.Advances of research of roots responses to environmental stress on soil.Chinese Agricultural Science Bulletin, 27(5):44-48. [in Chinese])

馬曉東, 朱成剛, 李衛(wèi)紅. 2012. 多枝檉柳幼苗根系形態(tài)及生物量對不同灌溉處理的響應(yīng). 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 36(10):1024-1032.

(Ma X D, Zhu C G, Li W H. 2012. Response of root morphology and biomass ofTamarixramosissimaseedlings to different water irrigations. Chinese Journal of Plant Ecology, 36(10):1024-1032. [in Chinese])

田 赟. 2012.園林廢棄物堆肥化處理及其產(chǎn)品的應(yīng)用研究. 北京：北京林業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文.

(Tian Y, 2012. Green waste composting and the products as the peat substitutes in growth media.Beijing: PhD thesis of Beijing Forestry University. [in Chinese])

吳雅婧. 2010.三種闊葉樹容器苗基質(zhì)原料配比和制作研究. 北京：北京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.

(Wu Y J. 2010.Studieson media of containerized seedling production for three hardwood species.Beijing: MS thesis of Beijing Forestry University. [in Chinese])

奚 旺.2014. 基于底部滲灌技術(shù)的華北落葉松容器苗水肥效應(yīng)研究. 北京：北京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.

(Xi W. 2014.Coupling effects of water and fertilizer on containerized seedling quality ofLarixprincipis-rupprechtiiMayr on basis of sub-irrigation. Beijing: MS thesis of Beijing Forestry University. [in Chinese])

楊延杰, 趙 康, 陳 寧, 等. 2013. 不同基質(zhì)理化性狀對春季番茄幼苗生長及根系形態(tài)的影響. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 22(7): 125-131.

(Yang Y J, Zhao K, Chen N,etal.2013.Effect of different substrate physicochemical properties on growth and root morphology of tomato plug-seedlings in spring. Acta Arriculturae Boreali-occicdentalis Sinica, 22(7): 125-131. [in Chinese])

于立忠, 丁國泉, 史建偉, 等. 2007. 施肥對日本落葉松人工林細(xì)根直徑、根長和比根長的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 18(5):957-962.

(Yu L Z, Ding G Q, Shi J W,etal. 2007.Effects of fertilization on fine root diameter, root length and specific root length inLarixkaempferiplantation.Chinese Journal of Applied Ecology,18(5):957-962.[in Chinese])

張小全, 吳可紅. 2001. 森林細(xì)根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)研究. 林業(yè)科學(xué), 37(3):126-138.

(Zhang X Q, Wu K H. 2001. Fine-root production and turnover for forest ecosystems.Scientia Silvae Sinicae, 37(3):126-138. [in Chinese])

周 航, 曾 敏, 曾維愛, 等. 2014.硫酸亞鐵對偏堿煙田土壤及煙草養(yǎng)分吸收的影響. 土壤通報(bào), 45(4): 947-952.

(Zhou H, Zeng M, Zeng W A,etal.2014.The effects of FeSO4on slightly alkaline tobacco field soil and tobacco uptake nutrients. Chinese Journal of Soil Science, 45(4): 947-952.[in Chinese])

Burton A J, Pregitzer K S, Hendrick R L. 2000.Relationships between fine root dynamics and nitrogen availability in Michigan northern hardwood forests. Oecologia, 125(3):389-399.

ChiatanteD ,DiIorio A, Scippa G S,etal. 2002 .Improving vigour assessment of pine (PinusnigraArnold ).Plant Biosystems , 136(2) : 209-216.

Heiskanen J. 2013. Effects of compost additive in sphagnum peat growing medium on Norway spruce container seedlings. New Forests, 44(1): 101-118.

Joseph R，Boivin K，Salifu F，etal. 2004. Late-season fertilization ofPiceamarianaseedlings: intensive loading and out planting response on greenhouse bioassays．Annals of Forest Science，61(8) : 737-745.

Medina E,Paredes C,Perez-Murcia M D,etal.2009. Spent mushroom substrates as component of growing media for germination and growth of horticultural plants. Bioresour Technol, 100(18):27-32.

Oliet J A，Planelles R，Artero F，etal. 2009. Field performance ofPinushalepensisplanted in Mediterranean arid conditions: relative influence of seedling morphology and mineral nutrition．New Forests，37( 3):313-331.

Pregitzer K S, Deforest J L, Burton A J,etal. 2002. Fine root architecture of nine North American trees. Ecological Monographs, 72 (2):293-309.

Rose R , Gleason J, Sabin T. 1991. Grading ponderosa pine seedlings for outplanting according to their root volume.Western Journal of Applied Forestry, 6(1): 11-15.

Russell R S. 1977.Plant root system：Their function and interaction with soil. London：McGraw-Hill Book Company.

Timmer V R. 1989. Armstrong G. Growth and nutrition of containerizedPinusresinosaseedlings at varying moisture regimes. New Forests, 3(2): 171-180.

Wilson S B, Stoffella P J, Graetz D A. 2001. Use of compost as a media amendment for containerized production of two subtropical perennials. Journal of Environmental Horticulture, 19(1): 37-42.

Yan X，Lynch J P，Beebe S E. 1995. Genetic variation for phosphorus efficiency of common bean in contrasting soil types:I.Vegetative response. Crop Science，35(4)：1086-1093.

(責(zé)任編輯 王艷娜 郭廣榮)

Effects of Mushroom Residue Compost on Growth and Nutrient Uptake ofPinustabulaeformisContainer Seedlings

Hu Jiawei Liu Yong Wang Yan Lou Junshan Li Guolei

(KeyLaboratoryforSilvicultureandConservationofMinistryofEducation,BeijingForestryUniversityBeijing100083)

【Objective】 The agricultural waste—mushroom residue, which remains after the production of edible fungi, is widely available and cheap. And it is now gradually cognized as a potential alternative to the peat for seedling production. This study aimed to explore the mushroom residue compost as peat alternative substrate material for the feasibility of container seedlings and promote cyclic utilization of agricultural waste resources. 【Method】 This study was tested for feasibility as a component (0-75%) of a container medium for growing one-year-oldPinustabulaeformiscontainer seedlings in a greenhouse. The physical and chemical properties of different mediums and their effects on the growth of seedlings were studied. 【Result】 When the proportions of mushroom residue compost reaching to 30%, seedling germination percentage could achieve 80% production index requirements; seedling height, diameter, shoot biomass, and foliar biomass all did not exhibit significant changes compared with the peat treatment. Root morphology (except the fine root of 0

mushroom residue compost;Pinustabulaeformis; root morphology; nutrient uptake

10.11707/j.1001-7488.20170215

2015-04-17；

2016-11-28。

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201004021)； “948”計(jì)劃項(xiàng)目(2012-4-26)。

S723.133

A

1001-7488(2017)02-0129-09

* 劉勇為通訊作者。