木耳菌糠的5種前處理對(duì)水稻育苗基質(zhì)性質(zhì)及稻苗生長(zhǎng)的影響

劉 斌，韓亞男，袁旭峰，朱萬(wàn)斌，王小芬，崔宗均

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，北京 100193）

木耳菌糠的5種前處理對(duì)水稻育苗基質(zhì)性質(zhì)及稻苗生長(zhǎng)的影響

劉 斌，韓亞男，袁旭峰，朱萬(wàn)斌，王小芬，崔宗均

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，北京 100193）

【目的】以未經(jīng)處理的木耳菌糠作水稻育秧基質(zhì)存在腐熟度嚴(yán)重不足的問(wèn)題，采用5種不同的前處理，探明針對(duì)基質(zhì)性質(zhì)和秧苗生長(zhǎng)情況最優(yōu)的處理方式，為農(nóng)業(yè)廢棄物作水稻育秧基質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用提供參考?！痉椒ā坎捎镁飞牧希═1）、堆腐發(fā)酵（T2）、加10%豬糞堆腐發(fā)酵（T3）、蒸汽滅菌（T4）、干熱滅菌（T5）等5種處理方式，以土壤為對(duì)照，并模擬東北地區(qū)春季氣候條件，進(jìn)行溫室水稻育秧試驗(yàn)。綜合分析各處理基質(zhì)容重、孔隙度（總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度）、養(yǎng)分（總氮、總磷、總鉀、有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮、速效磷、速效鉀）、苗期立枯病發(fā)生情況（離乳期的發(fā)病面積和病斑數(shù)量）和稻苗生長(zhǎng)狀況（苗齡30 d后，水稻秧苗的農(nóng)藝性狀，包括葉齡、單株根數(shù)、株高、莖粗、SPAD值、百株干鮮重）等指標(biāo)，并采用單位容積營(yíng)養(yǎng)元素含量的計(jì)算方法替代傳統(tǒng)的質(zhì)量比，來(lái)比較5種處理間差異?！窘Y(jié)果】經(jīng)處理后，基質(zhì)的容重均達(dá)到理想基質(zhì)要求；與生材料T1相比，T2和T3總孔隙和持水孔隙度均明顯上升，T4和T5孔隙度有所下降。單位容積營(yíng)養(yǎng)元素含量，全氮以T3最高（3.0 ×10-3g·cm-3），其他處理全氮為1.6×10-3—1.8×10-3g·cm-3；全磷為4.0×10-4—6.0×10-4g·cm-3，全鉀含量以T2最高（1.4×10-3g·cm-3），其他處理全鉀為7.0×10-4—9.0×10-4g·cm-3；總有機(jī)質(zhì)含量均為6.6×10-2—8.0×10-2g·cm-3；堿解氮含量以T3最高（2.1×10-4g·cm-3），其他處理為0.9×10-4—1.2×10-4g·cm-3；速效磷含量均為3.3×10-5—5.0×10-5g·cm-3；速效鉀含量均為0.6×10-4—1.2×10-4g·cm-3；另外，通過(guò)計(jì)算不同處理育秧基質(zhì)的C/N顯示，僅添加豬糞發(fā)酵的T3處理在20以下。水稻立枯病發(fā)生情況，綜合分析離乳期病斑數(shù)目和發(fā)病面積，得出T1發(fā)病率為30.53%，T5發(fā)病率為3.27%，T2和T4發(fā)病率均為1.09%，而T3未出現(xiàn)立枯病。30 d齡稻苗，株高在12—14 cm，莖粗在0.21—0.23 cm，三葉期葉片總SPAD值為25—35，T3處理在此三方面均表現(xiàn)最好；百株鮮重范圍在14.50—16.00 g，百株干重為3.15—3.75 g，最大為T2和T3處理；根冠比最大值為T2和T3（0.30），最小值為T5（0.22），5組處理全株干鮮比均在0.20—0.23?！窘Y(jié)論】前處理并不顯著影響木耳菌糠等材料的養(yǎng)分含量，其主要由構(gòu)成基質(zhì)材料的本身性質(zhì)決定；堆制腐熟發(fā)酵的前處理方式在基質(zhì)性質(zhì)和秧苗生長(zhǎng)情況上都表現(xiàn)很好，且減輕立枯病的效果明顯，尤其是添加 10%豬糞堆腐發(fā)酵表現(xiàn)最優(yōu)，是今后利用農(nóng)業(yè)廢棄物開(kāi)發(fā)水稻無(wú)土育秧基質(zhì)值得推廣的前處理手段。

菌糠；水稻；堆肥腐熟；前處理；無(wú)土栽培基質(zhì)；水稻立枯病

0　引言

【研究意義】中國(guó)水稻種植面積占全世界的19%，水稻作為中國(guó)種植面積最大、單產(chǎn)最高、總產(chǎn)最多的糧食作物，作為65%人口的主食，在中國(guó)糧食安全保障體系和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位［1］。水稻旱育壯秧—機(jī)械插秧是保障水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主宰栽培技術(shù)。水稻機(jī)插秧技術(shù)不僅節(jié)約成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，而且可加快水稻生產(chǎn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)的進(jìn)程［2-3］，旱育秧相對(duì)水育秧在稻苗生長(zhǎng)及發(fā)育上表現(xiàn)出的明顯優(yōu)勢(shì)可更好的滿足機(jī)插秧的需求［4-5］。但同時(shí)肥沃的床土是旱育秧過(guò)程中必不可少的材料。過(guò)去，解決育苗床土主要依靠挖取山上腐殖土、河床淤泥等方法，而近年來(lái)，隨著旱育秧面積的急劇增加，以及腐殖土資源的消耗殆盡，中國(guó)有相當(dāng)一部分的地區(qū)，為保障育苗的質(zhì)量開(kāi)始挖取旱田耕層表土來(lái)解決育苗床土［6-7］，造成耕層土壤的流失。以中國(guó)重要的優(yōu)質(zhì)水稻商品糧基地東北為例，2013年?yáng)|北三省水稻播種面積達(dá)542萬(wàn)hm2，據(jù)測(cè)算，挖取1 hm2旱田土可解決500 hm2水稻田的育苗，即每年要破壞耕地超過(guò)1萬(wàn)hm2。這不僅嚴(yán)重威脅著“黑土地”的質(zhì)量，也影響水稻生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，中國(guó)每年產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈7億t，其中2億t因?yàn)闆](méi)有恰當(dāng)?shù)睦猛緩蕉鴱U棄［8-9］，作為食用菌產(chǎn)量最大的國(guó)家，每年菌糠的產(chǎn)生量不少于700萬(wàn)t［10-11］，這本可以作為農(nóng)作物栽培基質(zhì)寶貴的原料資源，卻因?yàn)槿狈τ行У奶幚硗緩?，成為?yán)重的環(huán)境污染源。近年來(lái)，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和無(wú)土栽培行業(yè)的發(fā)展，菌糠作為重要的育秧基質(zhì)原料，逐步的被人們重視起來(lái)。因此，對(duì)菌糠等農(nóng)業(yè)廢棄物再利用作為水稻育秧基質(zhì)意義重大?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外各種新型無(wú)土育秧基質(zhì)及配套技術(shù)不斷出現(xiàn)。國(guó)外方面，日本從20世紀(jì) 90年代開(kāi)始研發(fā)以稻殼為主的熱壓成型育秧毯工藝及配套機(jī)插秧技術(shù)，2003年稻殼育秧毯產(chǎn)量已超過(guò) 15萬(wàn)張［12］，目前已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化精密播種與自動(dòng)化調(diào)節(jié)相結(jié)合的工廠化育秧［13］，韓國(guó)目前主要采用多擱層無(wú)土工廠化育秧方式，且整個(gè)育秧過(guò)程機(jī)械化，從播種到插秧僅需20 d，極大的提高了育秧效率；國(guó)內(nèi)方面，周青等［14］研究了不同基質(zhì)組合對(duì)水稻機(jī)插秧秧苗素質(zhì)的影響，指出有機(jī)基質(zhì)培育出的秧苗在多個(gè)性狀方面都表現(xiàn)出較好的素質(zhì)；孫華亮等［15］利用農(nóng)作物秸稈等原料，經(jīng)微生物發(fā)酵，添加各種肥料后生產(chǎn)出的配方基質(zhì)，不僅可提高秸稈的綜合利用率，而且有利于實(shí)現(xiàn)水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；劉雙等［16］采用稻殼、菌糠、混合（菌糠和稻殼同體積）、土壤（對(duì)照）等4種育秧基質(zhì)，測(cè)定水稻秧苗在不同生長(zhǎng)期、不同基質(zhì)的秧苗素質(zhì)，通過(guò)育秧基質(zhì)與對(duì)照相比較，秧苗的株高、莖粗等性狀等均無(wú)顯著差異，其中混合基質(zhì)中秧苗的綜合素質(zhì)最佳，說(shuō)明稻殼和菌糠等可作為育秧基質(zhì)代替普通土壤，并且能夠有效地節(jié)約生態(tài)資源?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】農(nóng)業(yè)廢棄物菌糠等直接用作育秧基質(zhì)，會(huì)對(duì)稻苗生長(zhǎng)造成不利影響，像未腐熟的基質(zhì)不僅含有對(duì)植物有害的物質(zhì)，同時(shí)在應(yīng)用的過(guò)程中，由于自身不斷腐熟會(huì)與幼苗根系競(jìng)爭(zhēng)氧氣，阻礙其生長(zhǎng)［17］。前人的研究中多存在基質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定、評(píng)價(jià)指標(biāo)不系統(tǒng)等問(wèn)題，且鮮有關(guān)于苗期立枯病發(fā)生情況的描述?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究采用堆制發(fā)酵等5種前處理，針對(duì)水稻育秧期間存在立枯病高發(fā)的情況，通過(guò)評(píng)價(jià)基質(zhì)的容重、孔隙度、養(yǎng)分和秧苗生長(zhǎng)情況等指標(biāo)，以期獲得在生產(chǎn)實(shí)踐中最為可行的前處理方式。

1　材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料：育秧基質(zhì)主要包括菌糠、稻殼，以土壤為對(duì)照。木耳菌糠：取自黑龍江省東寧縣三岔口鎮(zhèn)，夏季、秋季2次收木耳后10月份廢棄；稻殼：取自黑龍江省雞東縣雞林鄉(xiāng)進(jìn)興村，品種長(zhǎng)粒香；豬糞：取自北京海淀區(qū)圓明園西路2號(hào)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)西區(qū)科學(xué)園動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室；塑料育秧盤：為專用的薄塑料盤，規(guī)格為60 cm×30 cm×4 cm；土壤采自北京市海淀區(qū)上莊鄉(xiāng)（北緯39°53′—40°09′，東經(jīng)116°03′—116°23′）的中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)站大棚內(nèi)表層土，土壤類型為褐土，質(zhì)地為砂質(zhì)壤土。

1.2 試驗(yàn)方案

對(duì)無(wú)土育秧基質(zhì)進(jìn)行前處理，共設(shè)5種處理方法：（1）生菌糠與稻殼等體積 1∶1混合（T1）；（2）菌糠與稻殼1∶1混合后堆積發(fā)酵30 d（T2）；（3）菌糠與稻殼1∶1混合，再添加10%豬糞堆積發(fā)酵30 d（T3）；（4）菌糠和稻殼 1∶1混合后，120℃蒸汽滅菌20 min（T4）；（5）菌糠和稻殼1∶1混合后140℃干熱滅菌20 min（T5），以中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊實(shí)驗(yàn)站大棚內(nèi)表土為對(duì)照（T6），各處理設(shè) 3個(gè)重復(fù)。育秧基質(zhì)材料處理完后，分別選取均勻混合的各處理材料分析其理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量，同時(shí)測(cè)定對(duì)照土壤的相關(guān)性質(zhì)。

將 5個(gè)處理的材料取同體積，均勻鋪于長(zhǎng)寬高60 cm×30 cm×4 cm的專用薄塑料盤中，基質(zhì)厚度約3 cm，輕度鎮(zhèn)壓后澆透pH5.5的硫酸水，每盤播種100 g（干重計(jì)）發(fā)芽水稻種子，覆表土0.5 cm厚，溫室育苗30 d，溫度模擬東北春季條件，白天25℃，夜間10—15℃。期間以2.5葉期為標(biāo)準(zhǔn)，觀察并記錄水稻立枯病發(fā)生情況，并于30 d后測(cè)定水稻秧苗的生長(zhǎng)狀況。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測(cè)定 pH采用便攜式 Twin pH計(jì)（日本 HORIBA 公司，B-212）測(cè)定；基質(zhì)容重、孔隙度等的測(cè)定及計(jì)算方法參照《土壤肥料學(xué)通論》（沈其榮，2002）。

1.3.2 基質(zhì)養(yǎng)分含量的測(cè)定 基質(zhì)材料樣品經(jīng)濃H2SO4-H2O2消煮處理后，全氮含量的測(cè)定采用凱氏定氮法，全磷含量采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定，全鉀含量的測(cè)定采用火焰光度法，有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法；對(duì)樣品采用0.5mol·L-1NaHCO3溶液浸提處理，浸提出的有效磷液采用鉬銻抗試劑比色法，用流動(dòng)分析儀測(cè)定，速效鉀的測(cè)定為采用1 mol·L-1NH4OAc溶液浸提后用火焰光度法測(cè)定，堿解氮的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法［18］。各指標(biāo)設(shè)定3個(gè)重復(fù)。

1.3.3 立枯病發(fā)生情況的記錄 在葉齡為2.5葉時(shí)，觀察各基質(zhì)立枯病發(fā)生情況，并實(shí)地測(cè)算各育秧盤中水稻立枯病發(fā)生面積，病斑數(shù)量，拍照留存記錄。

1.3.4 秧苗生長(zhǎng)量的測(cè)定 苗齡30 d后，在不同前處理的基質(zhì)上，采用五點(diǎn)取樣法，分別選取20株秧苗測(cè)定其農(nóng)藝性狀，包括葉齡，單株根數(shù)、株高、莖粗、SPAD值、地上部百株干鮮重、地下部百株干鮮重［19］。

用直尺測(cè)定秧苗株高；游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗；地上部和地下部干重測(cè)定時(shí)，放入105℃烘箱殺青30 min后，調(diào)至80℃烘干至恒重，稱重；SPAD值使用日本柯尼卡美能達(dá)SPAD-502葉綠素儀測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理及方法

采集各階段的原始數(shù)據(jù)，采用Excel 2010對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算各重復(fù)得到均值和標(biāo)準(zhǔn)差，采用SPSS軟件進(jìn)行顯著性分析，對(duì)處理后的數(shù)據(jù)繪制成表格和柱狀圖，分析各處理的差異。

容重及孔隙度的測(cè)定方法：取已知體積（V）的鋁盒，稱重 W，待裝滿待測(cè)基質(zhì)（烘干）后稱重為W1（為保證測(cè)定的容重能反應(yīng)實(shí)際育秧盤中容重情況，裝滿后自然狀態(tài)下輕度鎮(zhèn)壓且盡量保障力度相同），然后加水至飽和狀態(tài)，放置24 h后稱重W2，將鋁盒頂端用已知重量的2層潤(rùn)濕后的紗布W3包裹，鋁盒倒置于吸水紙上，讓水分流出，直至無(wú)滲出為止，稱重W4，按如下公式計(jì)算容重和孔隙度：

容重（g·cm-3）=（W1-W）/V

總孔隙度（%）=（W2-W1）/V×100

通氣孔隙（%）=（W2+W3-W4）/V×100

持水孔隙（%）=（W4-W3-W1）/V×100

因育秧盤中材料以同體積作基質(zhì)并與土壤比較，所以計(jì)算單位容積的養(yǎng)分含量在本研究中是更為合理的方法，即養(yǎng)分含量的表示方式為單位容積營(yíng)養(yǎng)元素含量，單位為g·cm-3。

2　結(jié)果

2.1 5種前處理對(duì)育苗基質(zhì)容重及孔隙度的影響

2.1.1 對(duì)基質(zhì)容重的影響 如表1所示，經(jīng)過(guò)前處理后，水稻育秧基質(zhì)的容重范圍為0.20—0.27 g·cm-3，最大值為加豬糞發(fā)酵處理T3，最小為干熱滅菌處理T5，5組處理之間差異不大，土樣對(duì)照T6為1.33 g·cm-3。5組處理相比于土壤，容重均較小。

表1　5種前處理水稻育秧基質(zhì)和土壤對(duì)照的基本理化性質(zhì)Table 1 Physico-chemical properties in treatments

2.1.2 對(duì)基質(zhì)孔隙度的影響 表1所示，總孔隙度和持水孔隙度上，相對(duì)于 T1生材料的總孔隙度來(lái)說(shuō)，經(jīng)發(fā)酵后的T2、T3總孔隙度明顯提高，分別為70.60% 和72.08%，而T2、T3總孔隙度提高的主要原因是持水孔隙度的提高，分別從T1的58.06%提升至64.23% 和65.65%；而蒸汽處理T4、干熱處理T5的總孔隙度相對(duì)T1而言有所下降，分別降低了9%和2%，持水孔隙度相對(duì)T1而言，T4降低了9%，T5未變化，說(shuō)明蒸汽處理孔隙度的降低是因?yàn)槌炙紫抖鹊慕档?，而干熱處理為通氣孔隙度的降低；整體來(lái)看，5組處理中，總孔隙度和持水孔隙為經(jīng)過(guò)發(fā)酵的 T3最高，蒸汽滅菌處理T4最低，土壤對(duì)照為40.14%和35.79%，在持水孔隙上5組處理比較土壤對(duì)照來(lái)說(shuō)，都明顯較高。

2.2 5種前處理對(duì)育苗基質(zhì)養(yǎng)分含量的影響

如圖1所示，5組處理中，單位容積全氮含量以加豬糞發(fā)酵處理T3最高（3.0×10-3g·cm-3），其他氮含量都在1.6×10-3—1.8×10-3g·cm-3范圍內(nèi)，所選的土壤對(duì)照T6中含量低于各基質(zhì)，為1.5×10-3g·cm-3；5組處理中單位容積全磷含量均在 4.0×10-4—6.0×10-4g·cm-3范圍，對(duì)照組土壤 T6含量為2.2×10-3g·cm-3，高于各育秧基質(zhì)；5組處理中，全鉀含量以無(wú)豬糞發(fā)酵的T2處理最高（1.4×10-3g·cm-3），其他鉀含量在7.0×10-4—9.0×10-4g·cm-3范圍，對(duì)照組土壤T6含量為7.5×10-3g·cm-3；總有機(jī)質(zhì)容積比含量在6.6×10-2—8.0×10-2g·cm-3范圍內(nèi)，明顯高于對(duì)照組土壤 T6（1.6×10-2g·cm-3）；堿解氮含量以 T3最高（2.1×10-4g·cm-3），其他處理在 0.9×10-4—1.2×10-4g·cm-3；速效磷含量在3.3×10-5—5.0×10-5g·cm-3；速效鉀含量在0.6×10-4—1.2×10-4g·cm-3。

圖1　5種前處理基質(zhì)和土壤對(duì)照的養(yǎng)分含量Fig. 1 Nutritive contents in treatments

另外，通過(guò)計(jì)算不同處理育秧基質(zhì)的C/N顯示，T1、T2、T4、T5處理的C/N均為24左右，而加豬糞發(fā)酵的T3處理C/N為15。

2.3 5種前處理育苗基質(zhì)對(duì)稻苗立枯病發(fā)生率的影響

通過(guò)對(duì)稻苗立枯病發(fā)病率的統(tǒng)計(jì)（表 2），生材料T1發(fā)病最為嚴(yán)重，在苗2.5葉期出現(xiàn)7個(gè)直徑約10 cm黃枯病斑，發(fā)病率高達(dá)30.53%，干熱滅菌T5出現(xiàn)3個(gè)直徑約5 cm黃枯病斑，發(fā)病率為3.27%，T2 和T4各出現(xiàn)1個(gè)直徑約5 cm黃枯病斑，發(fā)病率為1.09%，而加入豬糞的發(fā)酵處理T3未出現(xiàn)立枯病現(xiàn)象，對(duì)照組土壤T6出現(xiàn)4個(gè)直徑約5 cm的黃枯病斑，發(fā)病率為4.36%，均高于T2、T3、T4、T5處理組，而此4組經(jīng)過(guò)不同前處理后，從立枯病的發(fā)生情況來(lái)看，都較T1有了明顯的改善。

圖2　5種前處理基質(zhì)和土壤對(duì)照的稻苗生長(zhǎng)狀況Fig. 2 Growth of rice seedlings in treatments

2.4 5種前處理育苗基質(zhì)對(duì)稻苗生長(zhǎng)量的影響

選取苗齡為30 d的不同處理基質(zhì)的水稻秧苗測(cè)定生長(zhǎng)發(fā)育狀況（圖 2-A），在水稻秧苗株高方面，5個(gè)處理株高表現(xiàn)出T3＞T2＞T5＞T1＞T4的規(guī)律，株高范圍在 12—14 cm，其中最高豬糞發(fā)酵處理 T3（13.81 cm），最低蒸汽處理 T4（12.61 cm），對(duì)照組土壤T6（12.24 cm）。5個(gè)處理水稻秧苗莖粗表現(xiàn)出T3＞T2＞T1＞T5＞T4的規(guī)律（圖2-B），莖粗范圍在0.21 —0.23 cm，其中最大為豬糞發(fā)酵處理T3（0.232 cm），最小為蒸汽處理T4（0.216 cm），對(duì)照組土壤（0.208 cm），小于各基質(zhì)處理組。以幼苗三葉期前葉片的SPAD值作為葉綠素含量指標(biāo)（圖 2-C），該值表現(xiàn)出的規(guī)律為T3＞T2＞T5＞T1＞T4，范圍在25—35，最大值為加豬糞發(fā)酵處理T3（33.2），最小值為蒸汽處理T4（25.4），對(duì)照組土壤（23.0）小于育秧基質(zhì)組。葉齡方面表現(xiàn)出T3＞T2＞T1＞T5＞T4的規(guī)律（表3），均處在3葉期左右。

表2　5種前處理基質(zhì)和土壤對(duì)照水稻立枯病發(fā)生情況Table 2 The incidence rates of rice seedling blight in treatments

由以上數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理的育秧基質(zhì)T2、T3，尤其是添加10%豬糞發(fā)酵的 T3，在株高、莖粗、SPAD值、葉齡等方面的表現(xiàn)均于優(yōu)于其他組別，而各方面表現(xiàn)最差的是蒸汽處理T4。5個(gè)處理間單株根數(shù)差別不明顯，范圍在 9—11。百株鮮重范圍在14.50—16.00 g，最大為T2和T3處理，土壤對(duì)照T6也在此范圍內(nèi)，百株干重范圍在3.15—3.75 g，土壤對(duì)照組T6（3.02 g）小于此范圍；地上部百株干重、根部百株干重，均以 T3最大，可見(jiàn)加入豬糞發(fā)酵在秧苗干物質(zhì)積累方面優(yōu)勢(shì)突出。根冠比最大值為 T2 和T3（0.30），最小值為T5（0.22），5組處理全株干鮮比范圍均在0.20—0.23（表3）。

表3　5種前處理基質(zhì)和土壤對(duì)照的稻苗生長(zhǎng)狀況Table 3 Growth of rice seedlings in treatments

3　討論

容重是反映育苗基質(zhì)緊實(shí)程度的重要指標(biāo)，基質(zhì)的容重在0.1—0.8 g·cm-3范圍內(nèi)栽培作物具有較好的效果［20］，既能固定幼苗的根系，又可滿足機(jī)械化插秧需求，本研究中5組處理均滿足此范圍，相對(duì)于土壤對(duì)照，其容重較小的特點(diǎn)可降低大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)、運(yùn)輸育秧基質(zhì)的成本，從經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)說(shuō)更值得市場(chǎng)化推廣；孔隙度作為基質(zhì)重要的性質(zhì)，可決定基質(zhì)的通氣、吸水、保水等性能，總孔隙度主要由較大的通氣孔隙和較小的持水孔隙構(gòu)成，一般要求基質(zhì)的總孔隙度在70%—80%［21］，在此最佳的狀況下，可同時(shí)提供20%的空氣和30%的可利用水，經(jīng)發(fā)酵后的T2、T3總孔隙度明顯提高，且均滿足上述所說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)酵處理后總孔隙度提高主要是由于持水孔隙度的提高，反映了在發(fā)酵過(guò)程中隨著有機(jī)基質(zhì)的分解和大顆粒物的破碎增大了基質(zhì)的比表面積，將大顆粒的通氣孔隙轉(zhuǎn)化為小顆粒的持水孔隙，同時(shí)也降低了基質(zhì)表面蠟質(zhì)含量［22］，從一定程度上說(shuō)明發(fā)酵后的基質(zhì)，尤其是添加豬糞發(fā)酵處理T3，在吸水、保水潛力上具有優(yōu)勢(shì)，這有利于在實(shí)際的生產(chǎn)中，通過(guò)育秧基質(zhì)鎖住足夠水稻秧苗生長(zhǎng)需要的水分供給；水稻生長(zhǎng)發(fā)育所必須的三大營(yíng)養(yǎng)元素氮磷鉀，在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用。氮素過(guò)多或不足都會(huì)影響苗期生長(zhǎng)發(fā)育［23］，適量磷素的供應(yīng)，對(duì)促進(jìn)水稻早期根系的形成，提高水稻適應(yīng)外界環(huán)境條件能力具有重要意義［24］，鉀素影響植物的光合作用和呼吸作用，對(duì)水稻植株的抗逆性有顯著影響，同時(shí)有機(jī)質(zhì)含量是評(píng)價(jià)土壤肥力高低的一個(gè)重要指標(biāo)［25］，堆制發(fā)酵后的有機(jī)質(zhì)大多經(jīng)過(guò)生物降解，對(duì)提高基質(zhì)的陽(yáng)離子交換量CEC，改善酸堿緩沖能力，提高吸附活性具有重要意義。本研究數(shù)據(jù)表明，在全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀等方面5組處理差異不明顯，但均有別于土壤對(duì)照，說(shuō)明前處理并不能顯著影響材料的養(yǎng)分含量，其主要由構(gòu)成基質(zhì)的材料本身性質(zhì)決定，而從5組處理秧苗的生長(zhǎng)情況上來(lái)分析，說(shuō)明以菌糠和稻殼為材料做育秧基質(zhì)可基本滿足水稻育秧期間秧苗所需氮磷鉀等方面的全部營(yíng)養(yǎng)，此外，綜合分析養(yǎng)分含量和秧苗生長(zhǎng)狀況的數(shù)據(jù)可以看出，堆制發(fā)酵處理T2和T3基質(zhì)養(yǎng)分含量都高于其他處理，同時(shí)生長(zhǎng)情況上也表現(xiàn)更優(yōu)，推測(cè)是因?yàn)槎阎瓢l(fā)酵處理在孔隙度和養(yǎng)分含量上的提高，使得實(shí)際生產(chǎn)中水稻秧苗素質(zhì)有了更好的表現(xiàn)，這有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)論證。

另外，有學(xué)者認(rèn)為對(duì)于菌糠材料來(lái)說(shuō)（C/N約30），當(dāng)堆制發(fā)酵C/N降低到20以下可認(rèn)為具有較高的腐熟度［26］，從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)添加豬糞發(fā)酵的 T3處理具有更為理想的碳氮比，對(duì)水稻育秧來(lái)說(shuō)是更為理想的基質(zhì)材料。

水稻立枯病是旱育秧過(guò)程中常發(fā)生的毀滅性病害，主要發(fā)生在2—3葉期，嚴(yán)重影響秧苗質(zhì)量和育苗過(guò)程，對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成了巨大的威脅，也對(duì)旱育壯秧--機(jī)械插秧技術(shù)的推廣起到了阻礙作用［27-28］，本研究表明堆制發(fā)酵的高溫腐熟階段可殺滅大量立枯病致病菌，如：鐮刀菌、立枯絲核菌和伯克霍爾德氏菌等［29-31］，可作為預(yù)防立枯病發(fā)生的有效手段在實(shí)際生產(chǎn)中推廣。

從對(duì)秧苗生長(zhǎng)量的影響情況上來(lái)看，5種處理株高范圍在 12—14 cm，均符合機(jī)插秧標(biāo)準(zhǔn) 12—17 cm［32］；通過(guò)計(jì)算根冠比表明經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理的育秧基質(zhì)，在根系發(fā)達(dá)程度上表現(xiàn)較好，這對(duì)于苗期水稻生長(zhǎng)和植株抵抗立枯病是尤為重要的，計(jì)算全株干鮮比表明在含水量方面各組處理差別不大［33-34］。

4　結(jié)論

4.1 5種處理的基質(zhì)容重雖小于土壤，但均已滿足理想作物栽培基質(zhì)的指標(biāo)范圍；孔隙度方面，發(fā)酵處理有明顯提升，尤其是添加10%豬糞發(fā)酵的T3處理在基質(zhì)吸水保水性能上具有優(yōu)勢(shì)。

4.2 只有添加豬糞發(fā)酵處理的 C/N表明具有理想的腐熟度；各處理及土壤對(duì)照的營(yíng)養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)含量說(shuō)明前處理并不能顯著影響其變化，其主要由材料本身性質(zhì)決定。

4.3 立枯病發(fā)生情況上，經(jīng)前處理后都有減輕立枯病的作用，其中堆腐發(fā)酵，尤其是添加豬糞的發(fā)酵處理，可完全預(yù)防立枯病的發(fā)生。

4.4 秧苗生長(zhǎng)情況上，三葉期后，在株高、莖粗、SPAD值、葉齡、根冠比和干鮮重方面，發(fā)酵處理都表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)，加入豬糞發(fā)酵處理表現(xiàn)最好。

綜上可知，5種前處理中，堆制發(fā)酵，尤其是在添加10%豬糞后堆腐發(fā)酵是以木耳菌糠為原料生產(chǎn)水稻育秧基質(zhì)時(shí)最具優(yōu)勢(shì)的前處理技術(shù)。

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（責(zé)任編輯 李莉）

Effects of Five Fungal Chaff Pretreatment Methods on Substrate Properties and Growth of Rice Seedlings

LIU Bin， HAN Ya-nan， YUAN Xu-feng， ZHU Wan-bin， WANG Xiao-fen， CUI Zong-jun
（College of Agriculture， China Agricultural University， Beijing 100193）

【Objective】 Fungal chaff is a practical choice for rice seedling substrate technology. However， it can cause poor growth， seedling blight， and prevent maturation without pretreatment. Therefore， this study used five different pretreatments to explore optimal growth substrate properties and seedling growth to utilize agricultural wastes as rice seedling substrates.【Method】An experiment for raising rice seedlings carried out in a green house， pretreated substrates with 5methods were used a mix of raw fungal chaff material （T1）， fermented compost （T2）， adding 10% volume pig manure to ferment compost （T3）， steam sterilization （T4）， and hot-air sterilization （T5）. Soil was used as a control group and spring climate conditions of northeast China were simulated. A comprehensive evaluation was carried out on the bulk density of the substrate， porosity （total porosity， air filled porosity， and water holding porosity）， nutrients （total nitrogen content， total phosphorus content， total potassium content， total organic matter content，available K content， available P content and alkaline soluble N content）， severity of rice seedling blight （blight areas and spots in weaning stage）， and growth of seedlings for each pretreatment （after 30 days， agronomic traits of rice seedlings included leaf age，roots， stem diameters， SPAD values， weights of hundred seedlings）， and a calculation method was applied per volume of nutritive element contents rather than a traditional weight ratio， in order to compare differences of treatments.【Result】The results after the pretreatment showed that the bulk densities were within a reasonable range. T1， T2， and T3 significantly improved total porosity and water-holding porosity， whereas T4 and T5 decreased these aspects compared to those of T1. The highest total nitrogen content per volume of nutritive element contents was detected in T3 （3.0×10-3g·cm-3）， and the other treatments were 1.6×10-3-1.8×10-3g·cm-3；total phosphorus content was 4.0×10-4-6.0×10-4g·cm-3. The highest total potassium content was detected in T2 （1.4×10-3g·cm-3）， and the other treatments were 7.0×10-4-9.0×10-4g·cm-3. Total organic matter content was 6.6×10-2-8.0×10-2g·cm-3. The highest alkaline soluble N content was observed in T3 （2.1×10-4g·cm-3）， and the other treatments were 0.9×10-4-1.2×10-4g·cm-3. Available P content was 3.3×10-5-5.0×10-5g·cm-3， and available K content was 0.6×10-4-1.2×10-4g·cm-3. In addition， by calculating with C/N ratio of treatments， results showed that only T3 could reach a value below 20. The incidence rates of rice seedling blight in T1， T5， T2， and T4 were 30.53%， 3.27%， 1.09% and 1.09%， whereas none of the seedlings exposed to T3 developed blight during stage of weaning. Plant heights were 12-14 cm， stem diameters were 0.21-0.23 cm， and total SPAD values at the three-leaf stage were 25-35 in 30-day seedlings， and T3 resulted in the best values for these parameters. Fresh weight per 100 seedlings was 14.50-16.00 g， and dry weight per 100 seedlings was 3.15-3.75 g； the maximum values were observed in seedlings exposed to T2 and T3； the maximum root-top ratio was 0.30 （T2 and T3）， the minimum value was 0.22 （T5）， fresh-dry ratio of whole plant in all treatments was 0.20-0.23. 【Conclusion】The pretreatments did not significantly affect the nutrients in fungal chaff， as their content was mainly determined by the original composition of the substrate material. Fermenting compost resulted in better substrate properties and seedling growth，suggesting that this could be an effective way to control rice seedling blight， particularly if 10% volume pig manure is co-composted. This method could be developed to use agricultural wastes as a rice seedling substrate.

fungus chaff； rice； composting； pretreatment； soilless substrate； rice seedling blight

2016-03-07；接受日期：2016-05-16

國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201503137、201303080-7）

聯(lián)系方式：劉斌，E-mail：agri_liubin@cau.edu.cn。通信作者崔宗均，Tel：010-62733437；E-mail：acuizj@cau.edu.cn