以平菇菌渣為主復(fù)合基質(zhì)栽培鐵皮石斛的試驗(yàn)研究

譚善財(cái) 譚長(zhǎng)金 鄔小蘭

摘要 [目的]研究平菇菌渣復(fù)合基質(zhì)對(duì)鐵皮石斛生長(zhǎng)特性和多糖含量的影響。[方法]高效液相色譜法檢測(cè)以棉籽殼為主原料平菇菌渣中棉酚，測(cè)定菌渣復(fù)合基質(zhì)孔隙度和蒸發(fā)速率，比較不同基質(zhì)對(duì)鐵皮石斛株高、鮮重、干重、干鮮比和多糖含量的影響。[結(jié)果]菌渣復(fù)合基質(zhì)未檢測(cè)出棉酚有毒成分，基質(zhì)大小孔隙比從大到小依次為JZ（菌渣）E1>E2>E3>SL，E2、E3有效保濕時(shí)間為3 d左右。[結(jié)論]菌渣復(fù)合基質(zhì)是鐵皮石斛栽培的高效保濕透氣基質(zhì)，同時(shí)揭示大小孔隙比與保濕時(shí)間、鐵皮石斛產(chǎn)量和質(zhì)量的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞 平菇菌渣;復(fù)合基質(zhì);大小孔隙比;鐵皮石斛;多糖

中圖分類號(hào) S 567.23+9? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2022）12-0149-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.038

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Experimental Study on Cultivation of Dendrobium officinale with P.ostreatus Residue as Main Composite Substrate

TAN Shan-cai1，2，TAN Chang-jin3，WU Xiao-lan1

（1.Tongren Polytechnic College，Tongren，Guizhou 554300;2.Key Open Laboratory of Traditional Chinese Veterinnary Medicine，Tongren，Guizhou 554300;3.Xinjiang Medical University，Urumqi，Xinjiang 830000）

Abstract [Objective]To study the effects of compound substrate mainly made up by P.ostreatus residue on growth characteristics and polysaccharide content of Dendrobium officinale.[Method] The content of the gossypol of P.ostreatus residue mainly made up by cottonseed hull was determinated by HPLC.The porosity and evaporation rate of the bacterial residue composite matrix were determined，and the effects of different matrices on the plant height，fresh weight，dry weight，dry-fresh ratio and polysaccharide content of Dendrobium officinale were compared.[Result]No toxic components of gossypol in P.ostreatus residue were detected.The matrix size void ratio from large to small was JZ（P.ostreatus residue）< 1（P.ostreatus residue∶pine bark∶gravel = 8∶1∶1，V/V/V）E1>E2>E3>SL，and the effective moisturizing time of E2 and E3 was about 3 d.[Conclusion]The compound substrate mainly made up by P.ostreatus residue is an efficient moisture-retention and breathable substrate for Dendrobium officinale cultivation.Simultaneously，it was suggested that there was a correlation between the size of the void ratio and the lasting time of the available moisture，and yield and quality of Dendrobium officinale.FE6BD4D9-2104-4C2D-8DAD-1025C6B00BC8

Key words P.ostreatus residues;Compound substrate;Void ratio;Dendrobium officinale;Polysaccharide

鐵皮石斛（Dendrobium officinale）為蘭科石斛蘭屬多年生草本植物，適宜在涼爽、濕潤(rùn)、通氣、利水、半陰半陽(yáng)的環(huán)境生長(zhǎng)，通常生長(zhǎng)于海拔達(dá)1 000 m以上的山地巖石、樹(shù)皮粗糙長(zhǎng)有苔蘚樹(shù)木及林下腐殖土中[1]。林下中藥材種植是充分利用土地資源發(fā)展仿野生種植、生態(tài)種植的有效策略[2]。貴州省大力發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)，實(shí)施鐵皮石斛、黃精、天麻等中藥材林下規(guī)?；N植，規(guī)劃2025年種植規(guī)模達(dá)16.67萬(wàn)hm2[3]。

我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，成為世界上食用菌第一生產(chǎn)大國(guó)，每年至少產(chǎn)生1 000萬(wàn)t菌渣[4]。食用菌產(chǎn)業(yè)為貴州省一項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè)和農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，2021年食用菌規(guī)模突破5億棒，產(chǎn)量突破160萬(wàn)t，產(chǎn)生上百萬(wàn)噸菌渣[5]。菌渣是由棉籽殼、麥麩、玉米芯、稻草秸、木屑等原料栽培食用菌后廢棄的固體物質(zhì)，含豐富的粗蛋白、粗纖維、氨基酸以及氮、磷、鉀等元素，廣泛應(yīng)用于有機(jī)肥料、菌糠飼料、二次種菌栽培料、生態(tài)修復(fù)材料、燃料、養(yǎng)殖墊料等[6]。

食用菌菌渣疏松，總孔隙和持水孔隙大，蒸發(fā)慢，相對(duì)松樹(shù)皮、碎石，保水性較強(qiáng)[7-10]。栽培鐵皮石斛基質(zhì)的主要原料為松鱗、木屑和碎石，通氣及利水較好，但保水性差。規(guī)?；脑耘嘈枰罅康乃慎[，必然造成人為地破壞植被，浪費(fèi)植物資源，影響生態(tài)環(huán)境。該研究以栽培平菇的菌渣為原料，添加一定量松鱗和碎石栽培鐵皮石斛，旨在大規(guī)模的林下栽培鐵皮石斛中高效利用菌渣資源，尋找一種高效保濕利水透氣的種植基質(zhì)，提高菌渣利用度、拓展其綜合利用途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試材。

鐵皮石斛幼苗（1年生）和松鱗（3～4 cm）購(gòu)買(mǎi)于貴州健神農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司;平菇菌渣和碎石（2～3 cm）由銅仁市梵凈山食用菌菌種繁育工程技術(shù)研究中心提供，菌渣由棉籽殼、麥麩、木屑（7∶2∶1）的原料栽培平菇后廢棄固體物質(zhì)。

1.1.2 試劑。棉酚對(duì)照品（上海源葉生物科技有限公司，批號(hào)B20869，純度≥97% ）;D-葡萄糖對(duì)照品（上海源葉生物科技有限公司，批號(hào)Y19F11J108781，純度 ≥ 98% ）;乙腈（色譜純，Tedia Company，Inc.）;苯酚、硫酸、甲醇、乙醇，化學(xué)純，貴州銅仁市科儀化玻站;超純水自制。

1.1.3 儀器。

Agilent1260高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司）;色譜柱Eclipse Plus C18 （4.6 mm×150 mm，5 μm）;LDZF-75L-I立體式高壓蒸汽滅菌器（上海申安醫(yī)療器械廠）;T-10紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司）;CPA225D電子天平（賽多利斯斯泰迪有限公司）;TDZ5-WS低速離心機(jī)（東旺化玻儀器有限公司）;超純水儀New Human Power Ⅰ （Human Corporation）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌渣中棉酚的提取與測(cè)定。

平菇菌渣中主要成分是棉籽殼，棉籽中含有游離棉酚，對(duì)生物心臟、肝臟、生殖系統(tǒng)和免疫等具有一定的危害[11-12]。棉籽殼或棉籽粕中可能具有一定的棉酚，因此利用菌渣復(fù)合基質(zhì)栽培鐵皮石斛前，利用高效液相色譜檢測(cè)確定其是否含有棉酚。

1.2.1.1 棉酚對(duì)照品溶液的配制。精密稱取棉酚對(duì)照品5.104 mg于25 mL容量瓶，甲醇溶解，定容至刻度，得0.204 mg/mL 棉酚對(duì)照品溶液。

1.2.1.2 樣品溶液的制備。精密稱取5.001 g菌渣3份，分別置于250 mL具塞錐形瓶中，按料液比1∶15加入70%丙酮，在40 ℃下超聲提取2次，每次50 min（功率250 W，頻率50 Hz）[13]，合并濾液，50 ℃下旋干，甲醇溶解，轉(zhuǎn)入10 mL容量瓶，定容至刻度，冷藏，待測(cè)。

1.2.1.3 色譜條件。色譜柱Eclipse Plus C18 （4.6 mm×150 mm，5 μm），流動(dòng)相為甲醇-0.2%磷酸溶液（85∶15），流速1.0 mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)235 nm，柱溫25 ℃，進(jìn)樣量10 μL[14]。

1.2.2 以菌渣為主復(fù)合基質(zhì)孔隙度的測(cè)定。試驗(yàn)設(shè)計(jì)5組：菌渣組（JZ）;松鱗組（SL）;試驗(yàn)組中各組分按體積配比，菌渣∶松鱗∶碎石（8∶1∶1，E1）、菌渣∶松鱗∶碎石（6∶2∶2，E2）、菌渣∶松鱗∶碎石（4∶3∶3，E3）。

基質(zhì)總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定[15]。將環(huán)刀底部用不帶孔的底蓋扣緊，裝滿基質(zhì)，然后扣上帶孔的頂蓋，稱重（m1），填裝基質(zhì)緊實(shí)度接近栽培鐵皮石斛基質(zhì)緊實(shí)度;帶孔的頂蓋居上，將環(huán)刀浸泡在水中24 h后，取出環(huán)刀，用吸水紙吸干其表面的水，稱重（m2），將環(huán)刀帶孔的頂蓋朝下，倒置在鋪有濾紙的漏斗上，靜置至沒(méi)有水滲出為止，稱環(huán)刀、基質(zhì)及其中持有水的重（m3）。重復(fù)3次?；|(zhì)總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度分別按以下公式計(jì)算：

TP=m2-m1V×100%（1）

AP=m2-m3V×100%（2）

WP=（TP-AP）×100%（3）

式中，TP為基質(zhì)總孔隙度（%）;m1為環(huán)刀和基質(zhì)質(zhì)量（g）;m2為充分吸水后，環(huán)刀、基質(zhì)和水的質(zhì)量（g）;V為環(huán)刀的容積（cm3）;AP為基質(zhì)通氣孔隙度（%）;m3為環(huán)刀倒置排水后，環(huán)刀、基質(zhì)及其中持有水的質(zhì)量（g）;WP為基質(zhì)持水孔隙度（%）。

1.2.3 以菌渣為主復(fù)合基質(zhì)蒸發(fā)速率的測(cè)定。

基質(zhì)最大持水量的測(cè)定方法參考李志剛等[15]報(bào)道的環(huán)刀法，略有改動(dòng)。將高11 cm、外口徑16.5 cm 花盆底部?jī)?nèi)表面（有3個(gè)大小相等的圓形小孔）蓋上3層醫(yī)用紗布，分別裝入等體積高度為10 cm的基質(zhì)（JZ、SL、E1、E2、E3），緊實(shí)度與栽培鐵皮石斛的基質(zhì)接近，稱重m1;用托盤(pán)蓋住花盆上端，在托盤(pán)上表面加石頭，托盤(pán)與基質(zhì)上表面相距1 cm，將花盆2/3體積浸在水中24 h后，取出靜置，花盆底部沒(méi)有水流出時(shí)，去掉石頭和托盤(pán)，稱重（m2）;放入人工大棚中，使其自然蒸發(fā)，每隔1 d稱重1次，連續(xù)測(cè)5次。分別計(jì)算各基質(zhì)的含水率，用每天基質(zhì)失水率代表蒸發(fā)速率，重復(fù)3次。2019年8月測(cè)各基質(zhì)蒸發(fā)速率，每隔1 d測(cè)1次，每次13：00測(cè)，溫度平均（37.8±0.56）℃。基質(zhì)蒸發(fā)速率（v）按以下公式計(jì)算：FE6BD4D9-2104-4C2D-8DAD-1025C6B00BC8

v=m3m2-m1×100%（4）

式中，v為基質(zhì)蒸發(fā)速率（%）;m1為浸水之前花盆和基質(zhì)質(zhì)量（g）;m2為浸水之后花盆和基質(zhì)質(zhì)量（g）;m3為每隔1 d基質(zhì)水蒸發(fā)量（g）。

1.2.4 不同栽培基質(zhì)的鐵皮石斛高度和質(zhì)量的測(cè)定。將5種基質(zhì)分別裝入花盆中，基質(zhì)高度為9 cm，將重量和高度無(wú)顯著差異的一年生鐵皮石斛苗種入花盆中，深度約為3 cm，每盆一叢3株，保留5根須根，置于人工大棚，每組試驗(yàn)各3盆。當(dāng)年10月—次年4月，每隔4 d灑水一次;5—9月，每隔3 d灑水一次。幼苗于2020年4月17日在銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院大棚種植，2022年2月17日測(cè)定每株鐵皮石斛的地上部分高度，剪下地上部分植株，稱重。

1.2.5 不同栽培基質(zhì)的鐵皮石斛樣品多糖的測(cè)定[16]。

每組每叢剪下地上部分植株，在50 ℃下干燥，粉碎，粉末過(guò)40目藥篩，精密稱取粉末0.3 g，置于500 mL圓底燒瓶，加入水200 mL，熱回流提取2 h，放冷至常溫，轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，定容至刻度，搖勻，濾過(guò)，精密量取續(xù)濾液2 mL于離心管中，按1∶5（V/V）加入無(wú)水乙醇，搖勻，4 ℃下冷藏1 h后，離心20 min（4 000 r/min），除去無(wú)水乙醇，在鼓風(fēng)干燥箱揮干沉淀，加50 ℃熱水溶解，冷卻后定容至25 mL，冷藏備用。

分別精密量取95 μg/mL葡萄糖對(duì)照品溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于10 mL具塞試管，加水補(bǔ)足1 mL， 以苯酚-硫酸法測(cè)定不同濃度對(duì)照品溶液的吸光度，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定不同基質(zhì)栽培鐵皮石斛植株多糖含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)重復(fù)3次，利用軟件 SPSS 23.0對(duì)不同基質(zhì)栽培的鐵皮石斛高度、重量、多糖含量的數(shù)據(jù)進(jìn)行組間差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌渣中棉酚的含量 基于“1.2.1.3” HPLC色譜條件，對(duì)比棉酚對(duì)照品和菌渣樣品溶液色譜峰的保留時(shí)間，在該試驗(yàn)條件及儀器的檢測(cè)范圍下，未檢測(cè)出菌渣樣品溶液含棉酚化學(xué)成分（圖1）?？梢?jiàn)，以棉籽殼為主要原料的平菇菌渣應(yīng)用于鐵皮石斛栽培，基質(zhì)中未含棉酚有毒物質(zhì)。

2.2 不同栽培基質(zhì)的孔隙度 從表1可以看出，不同栽培基質(zhì)總孔隙度從大到小依次為JZ > E1 > SL> E2 > E3，通氣孔隙度從大到小依次為SL > E3 > E2 > E1 > JZ，持水孔隙度從大到小依次為JZ > E1 > E2 > E3 > SL。可見(jiàn)，平菇菌渣總孔隙度和持水孔隙度（小空隙）最多，通氣孔隙度（大孔隙）最少;松鱗通氣孔隙度最多，持水孔隙度最少，說(shuō)明平菇菌渣小空隙多，持水量大;松鱗大孔隙多，通氣性能最好，滲透性強(qiáng)。在試驗(yàn)組E1、E2、E3復(fù)合基質(zhì)中，利用平菇菌渣持水量大、松鱗通氣性能好和滲透性強(qiáng)，將菌渣、松鱗和碎石按不同體積比混合，尋找適合鐵皮石斛栽培的保濕通氣利水的復(fù)合基質(zhì)。

大孔隙是指基質(zhì)中空氣占據(jù)的空間，即通氣孔隙;小孔隙是指基質(zhì)中水分所能占據(jù)的空間，即持水孔隙，又稱為毛細(xì)孔隙度，這些孔隙會(huì)利用毛細(xì)管作用將水分吸持在基質(zhì)中。通氣孔隙度與持水孔隙度的比值稱為大小孔隙比，它能夠反映出基質(zhì)中水、氣之間的狀況[17]。從表1可以看出，不同栽培基質(zhì)大小孔隙比從小到大依次為JZ

2.3 不同栽培基質(zhì)的蒸發(fā)速率 從圖2可以看出，不同栽培基質(zhì)蒸發(fā)速率從小到大依次為JZ < E1< E2 < E3 < SL，表現(xiàn)出與基質(zhì)持水孔隙度（小空隙）呈負(fù)向的關(guān)系，即基質(zhì)持水孔隙度越多，蒸發(fā)速率越慢。以JZ（菌渣）、SL（松鱗）、E1（V菌渣∶V松鱗∶V碎石 =8∶1∶1）、E2（V菌渣∶V松鱗∶V碎石=6∶2∶2）和E3（V菌渣∶V松鱗∶V碎石=4∶3∶3）為栽培基質(zhì)，在第4～6天基質(zhì)蒸發(fā)率分別為28.21% ～ 41.38%、44.11% ～ 62.33%、29.59% ～ 45.17%、30.59% ～ 47.74%和36.89% ～ 50.11%?？椎聴澋萚18]報(bào)道了光照較強(qiáng)和栽培基質(zhì)含水量70%、光照較弱和栽培基質(zhì)含水量40%時(shí)，植株生長(zhǎng)較好，可溶性糖含量較高?？梢?jiàn)，光照強(qiáng)度和基質(zhì)含水量的交互作用對(duì)鐵皮石斛的生長(zhǎng)和含糖量有顯著的影響，在光照較強(qiáng)、溫度較高時(shí)，要保持基質(zhì)充足的含水量。根據(jù)不同的基質(zhì)蒸發(fā)率不同，保濕時(shí)間不同，有效保濕時(shí)間JZ>E1>E2>E3>SL;在該試驗(yàn)平均溫度較高的環(huán)境中，JZ、E1、E2可以3 ～ 4 d噴灌1次，E3可以2～3 d 噴灌1次，SL（松鱗）1 ～ 2 d噴灌1次，能夠滿足鐵皮石斛生長(zhǎng)對(duì)水分的需求。

2.4 葡萄糖對(duì)照品標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

根據(jù)苯酚-硫酸法測(cè)定多糖，以葡萄糖對(duì)照品質(zhì)量濃度x（μg/mL）為橫坐標(biāo)、不同濃度對(duì)應(yīng)的紫外吸光度y為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖3），得出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.055 8x+0.139 7（R2 = 0.999 5），表明葡萄糖對(duì)照品濃度在2.71～13.57 μg/mL線性關(guān)系良好。

2.5 不同栽培基質(zhì)對(duì)鐵皮石斛株生長(zhǎng)特性和多糖含量的影響

從表2可以看出，不同栽培基質(zhì)對(duì)鐵皮石斛株高、鮮重、干重、干鮮比和多糖含量有較大的影響。株高從高到低依次為E2 > E3 > JZ > E1 > SL，與E1、JZ組分別比較，E2、E3和SL組株高表現(xiàn)顯著差異（P<0.05），E1與JZ組差異不顯著（P>0.05）;干鮮比從小到大依次為E20.05）;多糖含量從大到小依次為E2 > E3 > SL > E1 > JZ，組間顯著差異性與干鮮比表現(xiàn)相似的規(guī)律。FE6BD4D9-2104-4C2D-8DAD-1025C6B00BC8

水分和空氣是影響鐵皮石斛生長(zhǎng)和物質(zhì)代謝的重要環(huán)境因子。不同的栽培基質(zhì)大小孔隙比不同，直接影響鐵皮石斛對(duì)水分和空氣的吸收。由菌渣、松鱗和碎石組成的復(fù)合基質(zhì)E2、E3，在株高、鮮重、干重、干鮮比和多糖含量方面較E1、SL和JZ基質(zhì)有明顯的優(yōu)勢(shì)，這與復(fù)合基質(zhì)相應(yīng)的大小孔隙比容納適宜的水分和空氣狀況相關(guān)。

3 結(jié)論

棉籽殼及棉粕經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)或生物的方法處理后，降解棉酚降低其毒性，才能再次利用。利用高效液相色譜法檢測(cè)以棉籽殼為主要原料平菇菌渣中棉酚，未檢測(cè)出菌渣樣品溶液含棉酚化學(xué)成分，因此，該平菇菌渣可應(yīng)用于鐵皮石斛的栽培。

大小孔隙比（通氣孔隙度/持水孔隙度）反映了栽培基質(zhì)的通氣狀況和持水量，影響植物的長(zhǎng)勢(shì)和有效成分的含量。該研究以JZ（平菇菌渣）、SL（松鱗）、E1（V菌渣∶V松鱗∶V碎石 = 8∶1∶1）、E2（V菌渣∶V松鱗∶V碎石 = 6∶2∶2）和E3（V菌渣∶V松鱗∶V碎石 = 4∶3∶3）為鐵皮石斛栽培基質(zhì)，大小空隙比分別為1∶1.8、1∶0.6、1∶1.5、1∶1.1和1∶0.8，復(fù)合基質(zhì)E2、E3在株高、鮮重、干重、干鮮比和多糖含量方面較E1、SL和JZ基質(zhì)有明顯的優(yōu)勢(shì)?？梢?jiàn)，鐵皮石斛株生長(zhǎng)特性和多糖含量與栽培基質(zhì)大小孔隙比有一定的相關(guān)性，大小孔隙比在1∶0.8～1∶1.1，長(zhǎng)勢(shì)好，多糖含量高;隨著持水量的增加，即大小孔隙比在1∶1.5～1∶1.8，鐵皮石斛干重、干鮮比和多糖含量不斷下降;松鱗大小孔隙比為1∶0.6，即持水孔隙度小，持水量低，也影響鐵皮石斛干重、干鮮比和多糖含量。

平菇菌渣、松鱗和復(fù)合基質(zhì)的蒸發(fā)速率為灌溉的間隔時(shí)間提供了參考。在溫度較高時(shí)， JZ、E1、E2可以3 ～ 4 d噴灌1次， E3可以2～3 d噴灌1次，SL可以1 ～ 2 d噴灌1次，能夠滿足鐵皮石斛生長(zhǎng)對(duì)水分的需求。該結(jié)果為大規(guī)模的林下或大棚人工栽培鐵皮石斛高效利用菌渣資源提供參考。

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