一種雙孢菇覆土材料物理性質(zhì)檢測裝置及其應(yīng)用效果試驗

吳春瑞，從日升，陳天祥，郭思遠，忻龍祚，鄭志新

（河北北方學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，河北張家口 075000）

雙孢菇[Agaricus bisporus（Large）Sing.]，別名蘑菇、洋蘑菇、白蘑菇等，屬于草腐生食用菌，是世界上栽培最廣、產(chǎn)量和消費量最高的食用菌之一，具有“世界菇”的美譽。雙孢菇含有19 種氨基酸、多種維生素、核苷酸等，營養(yǎng)價值豐富，具有提神、消食、平肝陽等藥用功能[1]，深受世界各國消費者的青睞。研究發(fā)現(xiàn)，當雙孢菇菌絲形成時若上方無覆土，一般無法形成子實體；若有覆土層，則菌絲扭結(jié)，形成子實體原基，原基不斷生長發(fā)育形成可以采收的蘑菇[2-3]，可見覆土是雙孢菇由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)化為生殖生長的關(guān)鍵步驟[4]?，F(xiàn)有試驗結(jié)果表明，密度小、吸水快、干濕體積變化小、透氣好、保水性好的覆土材料，更有利于雙孢菇菌絲生長、子實體形成，其后期的雙孢菇產(chǎn)量和品質(zhì)也最好[5-7]，研究表明是覆土層降低了雙孢菇菌床溫度增加了濕度的原因?qū)е隆Ｄ壳半m然認識到了覆土的重要性，但對其形成機理還不清楚，更沒有形成判定其物理性質(zhì)的量化標準[8]。種植戶單純依靠自身經(jīng)驗選擇覆土材料，既沒有理論依據(jù)，也沒有科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，在實際生產(chǎn)中很難科學(xué)地就地取材選擇低成本覆土材料，這也是限制我國雙孢菇大面積推廣的主要原因。針對上述問題，作者研發(fā)了一種新型的雙孢菇覆土材料物理性質(zhì)檢測裝置，并從覆土材料的選擇、搭配、配制、物理性質(zhì)測定等方面進行研究，以期幫助種植戶在降低雙孢菇種植成本的同時增加產(chǎn)量和收益，為我國推廣種植雙孢菇提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

河北北方學(xué)院食用菌實驗室提供試驗場地、雙孢菇菌種（A15）和培養(yǎng)料。培養(yǎng)料配方如下：按照每100 m2配制玉米芯2 200 kg、干牛糞1 800 kg、尿素25 kg、石膏30 kg、磷肥17.5 kg、石灰75 kg 培養(yǎng)料。河北北方學(xué)院南校區(qū)農(nóng)場提供覆土材料。

1.2 試驗裝置

1.2.1 雙孢菇覆土材料理化性狀檢測裝置結(jié)構(gòu)

雙孢菇覆土材料理化性狀檢測裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該裝置包括裝料桶、抽氣筒（帶刻度）、進氣筒（帶刻度）、第一濾網(wǎng)、第二濾網(wǎng)、第三濾網(wǎng)、抽氣活塞和進氣活塞。裝料桶的內(nèi)部具有貫通上下裝料腔，裝料腔上端口為裝料口和裝料桶蓋，下端口為排水口，內(nèi)部含有第一阻隔板、第二阻隔板，第一濾網(wǎng)完全覆蓋裝料桶的排水口。裝料桶桶身中段設(shè)有抽氣孔和進氣孔，抽氣筒一端固定連接于裝料桶的抽氣孔處，第二濾網(wǎng)完全覆蓋抽氣孔；進氣筒一端固定連接于裝料桶的進氣孔處，第三濾網(wǎng)完全覆蓋進氣孔。抽氣活塞從抽氣筒的另一端插入抽氣，并且與抽氣筒的內(nèi)壁滑動配合；進氣活塞從進氣筒的另一端插入進氣腔，并且與進氣筒的內(nèi)壁滑動配合。裝料桶兩端底座有外置螺紋與圓柱狀回旋蓋體結(jié)合，可與裝料腔形成穩(wěn)定的密閉空間。

圖1 檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖和剖面圖

1.2.2 檢測裝置工作原理

裝料腔內(nèi)部的空間體積恒定，可利用密度公式，計算出覆土材料的密度。第一濾網(wǎng)完全覆蓋在裝料桶的排水口，可使裝料桶內(nèi)形成一端開口、一端有濾網(wǎng)的圓柱體空間，把覆土材料均勻裝入裝料桶內(nèi)，輕輕震動料桶使覆土材料自然充實，不采取任何人為壓實措施，裝覆土材料于桶口齊平并稱重，然后在桶口均勻淋水（水滴下不濺），當下口有水滲出時減慢淋水至底部（第一濾網(wǎng)）均勻可見滲水，垂直靜置10 min，待底部沒有水滴時稱重，可檢測覆土材料的飽和吸水時間、最大持水力，用配套覆土材料層厚度探測針測出覆土材料層厚度，測出干濕體積比。覆土材料達到飽和吸水狀態(tài)（再沒有水滴出）時，將裝料桶兩端與回旋蓋子旋緊處于密封狀態(tài)。抽氣活塞插入抽氣腔底部（0刻度線），進氣筒活塞插入到進氣腔最大刻度線處。在抽氣筒活塞處施加一定與活塞同向拉力，在一定時間內(nèi)，根據(jù)進氣筒活塞外移所致筒內(nèi)空間的體積變化，檢測其透氣性值。打開兩端蓋子讓覆土材料的水分自然散失，在固定的溫度與相對濕度空間放置24 h，通過秤量前后覆土材料質(zhì)量變化，檢測覆土材料的保水性數(shù)值。

1.3 試驗設(shè)計、處理

1.3.1 試驗設(shè)計

通過設(shè)計的這種雙孢菇覆土材料物理性狀檢測裝置對不同覆土材料的物理性質(zhì)進行檢測，測定開展后出菇情況，以檢驗雙孢菇覆土材料物理性質(zhì)檢測裝置的檢測結(jié)果與雙孢菇生長情況調(diào)查結(jié)果是否一致。試驗選擇菌渣土、草炭土和農(nóng)場園土，按照一定比例混合形成8種組合的覆土處理（見表1）。

表1 不同處理覆土材料的混合比例

1.3.2 試驗處理

覆土材料制備及消毒處理，按照覆土層厚度5 cm計算所需要的覆土材料總體積，根據(jù)表1 中的比例，計算出每種原始覆土材料的所需體積進行混合，均勻后進行消毒處理。所有覆土材料采取統(tǒng)一消毒標準，均利用40%的甲醛溶液稀釋后等量，噴灑在覆土材料上，塑料薄膜密閉48 h 后，揭開薄膜讓甲醛揮發(fā)，無刺激性氣味即可。消毒完成，每個處理均添加1%石灰和水混合均勻，保證每個覆土材料的pH 和含水量相同。每個處理留適量用于物理性質(zhì)測定，其余用于雙孢菇栽培覆土。

培養(yǎng)料的覆土及出菇期管理，當雙孢菇栽培筐長滿菌之后先進行搔菌，再次整平料面。將覆土材料均勻鋪于對應(yīng)的塑料筐和透明塑料杯內(nèi)（透明杯利于觀察）。使用木棍或木條，將覆土層整理平整，保證覆土厚度5 cm。按照雙孢菇常規(guī)栽培方法進行出菇期管理。

1.4 檢測指標及測定方法

用檢測裝置對不同處理覆土材料的物理性質(zhì)進行測定，具體測定指標及方法如下。

1.4.1 覆土密度及測定方法

覆土材料密度是衡定特定體積內(nèi)覆土材料質(zhì)量的度量?，F(xiàn)有文獻資料表明雙孢菇覆土層5 cm 效果最佳，此時覆土體積恒定[9]。測定方法如下：先對該雙孢菇覆土材料物理性狀的檢測裝置稱重，記為M1（kg）；測量雙孢菇覆土材料物理性狀的檢測裝置的裝料腔的體積，記為V1（cm3）。用需要檢測覆土材料均勻裝滿裝料腔，再次稱重，記為M2（kg）。裝料腔內(nèi)裝入的覆土材料的質(zhì)量，記為M3（kg）；覆土材料的密度，記為ρ（g·cm-3）。計算公式如下：

1.4.2 覆土材料飽和吸水時間

覆土材料飽和吸水時間為覆土材料水分含量達到最大時所需時間，用于衡量覆土材料的吸水速度。吸水時間太長或太短均不利于覆土材料透氣性的保持，也不利于菌絲和子實體的發(fā)育。測定方法如下：密度檢測之后，將抽氣活塞和進氣活塞分別插入抽氣筒和進氣筒底部，垂直放置雙孢菇覆土材料物理性質(zhì)檢測裝置（排水口位于下端），取足量的水，于裝料口均勻淋入（注意水滴不外濺），記錄時間h1（s），當有水滴均勻滴落時（此時排水口處料面均勻濕透），記錄時間h2（s），其持續(xù)時間即為飽和吸水時間。計算公式如下：

1.4.3 覆土材料干濕體積比

覆土材料干濕體積比指自然狀態(tài)下覆土材料與吸水飽和后的覆土材料的體積比，用于衡量覆土材料吸水能力強弱，用K表示覆土材料干濕體積比，K數(shù)值越小表示覆土材料飽和吸水后體積變化越小。因為覆土材料體積變化過大時，會使得覆土層的厚度減小明顯，達不到理想的覆土層進而影響到雙孢菇菌絲和子實體的形成，同時也有可能導(dǎo)致覆土層土壤板結(jié)影響到其余的理化性質(zhì)。測定方法如下：雙孢菇覆土材料物理性狀的檢測裝置裝料腔內(nèi)所裝覆土材料體積為V1（cm3），用配套的探測針測出裝置內(nèi)覆土材料此時厚度，計算后得覆土材料的體積為V2（cm3）。計算公式如下：

1.4.4 覆土材料飽和持水力

覆土材料飽和持水力用來描述覆土材料截留且阻止水分滲出的能力，用F表示，F(xiàn)越大越能鎖住更多水分，提供給雙孢菇的出菇最佳環(huán)境，可以保證雙孢菇產(chǎn)量。雙孢菇的出菇期間若持水力低，大量水分透過覆土層進入到培養(yǎng)料又不能及時蒸發(fā)，會造成培養(yǎng)料內(nèi)菌絲死亡使得中下層培養(yǎng)料與覆土層直接形成隔層也阻止了下方菌絲再次進入隔層生長，甚至導(dǎo)致絕收。測定方法如下：將檢測裝置靜置10 min，拔出抽氣筒活塞和進氣筒活塞，待檢測裝置排水口沒有水滴時取下檢測裝置進行稱重，質(zhì)量記為M4（kg）。由公式1 可知覆土材料和檢測裝置的總重量為M2（kg）。覆土材料所吸收水的質(zhì)量記為M5（kg），覆土材料飽和吸水后的質(zhì)量高性能為M6（kg）。計算公式如下：

1.4.5 覆土材料最大持水力透氣性

覆土材料最大持水力透氣性指的是覆蓋材料處于最大持水力時空氣穿透覆土材料能力的強弱，用Q表示[cm3·(n·s)-1]，其數(shù)值大小表現(xiàn)為對培養(yǎng)料內(nèi)菌絲及子實體原基的生長發(fā)育所需氧氣的供應(yīng)量大小，二者呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)。測定方法如下：先將抽氣筒（帶刻度）活塞插入底部，進氣筒（帶刻度）活塞插入到進氣筒最大刻度線處，此時需要將裝料桶與回旋蓋子擰緊處于密封狀態(tài)；接著在抽氣筒活塞尾部中心處固定一個羊眼螺絲，用繩子懸掛適當重物于螺絲上（繩子長度依據(jù)實際情況確定），檢測裝置通過在桌角或木板頂端安裝滑輪實現(xiàn)水平固定放置，要求抽氣筒活塞在重物產(chǎn)生的拉力作用下均勻緩慢移動到抽氣筒（帶刻度）最大刻度線處且不會脫落，也不會影響到重物的下落過程。此時拉力方向與作用點在柱塞軸心同一直線上，拉力為重物產(chǎn)生的重力，記為G（n）。在拉力作用下，進氣筒活塞開始移動，此時開始計時，當進氣筒活塞移動適當時間時，結(jié)束計時，記錄時間為h2（s），記錄進氣筒活塞移動體積為V3（cm3）。計算公式如下：

1.4.6 覆土材料24 h失水率

失水率是指覆土材料達到飽和持水量之后保持水分的能力，即24 h 失水率，用B表示。具體指覆土材料在溫度20 ℃、濕度80%條件下，24 h后水分散失質(zhì)量占飽和含水量的百分比，用來表征覆土材料的保水性強弱，其直接影響培養(yǎng)料內(nèi)部菌絲、原基和子實體的生長發(fā)育。測定方法如下：覆土材料透氣性檢測之后，打開裝料桶兩端蓋子，將裝有吸水飽和的覆土材料置于恒溫20 ℃、相對濕度在80%的環(huán)境中，使水分自然散失，24 h 后取出稱重，記錄重量為M7（kg）。由公式4 可知，飽和吸水后覆土材料和檢測裝置的總重量為M4（kg），覆土材料飽和吸水后的重量為M6（kg），失水重量為M8（kg）。計算公式如下：

1.4.7 雙孢菇生長情況測定

雙孢菇生長情況測定，生長指標包括雙孢菇的菌絲生長情況、單位產(chǎn)量及覆土后產(chǎn)出子實體的農(nóng)藝性狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理覆土材料的物理性質(zhì)比較

由表2可知，不同處理覆土材料的物理性質(zhì)不同，其中密度以T4 處理為最大，達到了0.92 g·cm-3，與其他處理之間存在顯著性差異；T2 與T8 之間無顯著性差異存在，T3、T7 數(shù)值相等，與T5 之間無顯著性差異；T6處理的密度最小，只有0.58 g·cm-3，與T2之間無顯著性差異。覆土處理T8的飽和吸水時間最長，達到了267.00 s；其次是T2處理，為243.22 s，二者之間無顯著性差異，與其他處理之間存在顯著性差異；T1、T3、T7 與T4、T5 之間無顯著性差異，與T6 之間差異顯著。干濕體積比以T4 處理最大，為1.32，與T2、T5、T3、T8 處理均無顯著性差異存在；T1、T6數(shù)值最小，為1.15，與T3、T8之間無顯著性差異。飽和持水力以T1處理數(shù)值最大，為66.55%，與T2、T5、T6 和T8 之間均無顯著性差異存在；T5、T6、T8 與T3、T4 處理之間也無顯著性差異存在。透氣性以T6處理最佳，為3.34 mL·(n·s)-1，與其余處理之間有顯著性差異，而其余處理之間無顯著差異。24 h 失水率顯示T6處理數(shù)值最大，為6.25%，與T1、T2、T5、T7和T8處理之間無差異性存在，T3處理與T2、T5、T7、T8 處理之間無顯著性差異，與T4 處理之間存在顯著性差異。良好的覆土材料應(yīng)該具備密度小、吸水快、干濕體積變化小、透氣好、保水性好等物理性狀。綜合上述指標，對8 個覆土材料優(yōu)異性進行排序：T6＞T1＞T5＞T7＞T3＞T8＞T2＞T4。

表2 不同處理覆土材料的物理性狀

2.2 不同覆土處理的雙孢菇菌絲生長情況比較

覆土材料對菌絲生長有重要影響，試驗結(jié)果見表3?？梢钥闯觯z濃密度在不同覆土材料下表現(xiàn)出明顯不同，以T6處理的密度最大，完全布滿覆土層且長勢旺盛；T1、T3、T5、T7處理的密度次之，基本布滿覆土層；T2 和T8 處理稍差，覆土層只有下部有菌絲體形成且密度較?。籘4最差，基本看不到菌絲體形成，密度很小。就菌絲生長速度看，T6處理生長最快，達到了4.67 mm·d-1，但與T3、T5、T7 之間都沒有顯著性差異，與其余4個處理之間存在顯著性差異。二者綜合考慮，可知T6 處理效果最好，其次是T7、T3、T5處理，以T4處理表現(xiàn)最差。

表3 不同覆土材料對菌絲生長的影響

2.3 不同覆土處理的雙孢菇子實體農(nóng)藝性狀比較

覆土材料不同，雙孢菇的農(nóng)藝性狀也會表現(xiàn)出不同。由表4 可知，就單菇重而言，不同覆土材料處理下存在顯著性差異，以T6 處理最重，達到了87.58 g；其次是T7處理，為80.56 g，兩個處理之間無顯著性差異存在；T1、T2 和T3 處理之間無顯著性差異，與其他處理之間存在顯著性差異；以T4 處理單菇重最小，為59.96 g。菌蓋直徑也以T6、T7 處理數(shù)值最大，分別為8.23、8.16 cm，與T1、T2、T3 之間不存在顯著性差異，與其他處理之間有顯著性差異存在；以T5處理數(shù)值最小，為6.71 cm。菌蓋厚度在不同處理之間均無顯著性差異，T6 處理的數(shù)值仍然最大，為2.32 cm；T4 處理最小，為1.97 cm。就菌柄生長情況看，菌柄直徑以T6 處理數(shù)值最大（3.24 cm），其次為T7（3.07 cm），與其余處理均存在顯著性差異；最小的是T5 處理（2.47 cm），與T8 處理無顯著性差異；T1、T2、T3、T4 處理之間無顯著性差異。菌柄長度T1、T2、T3、T4 處理之間無顯著性差異，T5、T6、T7、T8 之間也無顯著性差異，兩組之間存在顯著性差異，以T3 處理最長（5.37 cm），T5 處理最短（4.13 cm）。綜合雙孢菇的各項農(nóng)藝性狀，以T6處理表現(xiàn)最佳，其次是T7，最次是T4。

表4 不同覆土處理的雙孢菇農(nóng)藝性狀比較

2.4 不同覆土處理的雙孢菇單位面積產(chǎn)量比較

分析不同覆土材料對雙孢菇單位面積產(chǎn)量的影響，可知T6處理覆蓋的培養(yǎng)料，雙孢菇產(chǎn)量最大，達到了8.38 kg·m-2；其次是T8 處理，為8.30 kg·m-2，接下來為T1處理，為7.94 kg·m-2，三組覆蓋材料對雙孢菇單位面積產(chǎn)量沒有顯著影響；其余5 個處理的雙孢菇單位面積產(chǎn)量在7.29～7.57 kg·m-2，他們與T1 處理的差異不顯著。就雙孢菇單位面積產(chǎn)量來說，T6為最佳覆土材料，其次是T8，以T4最差。

3 小結(jié)

雙孢菇生產(chǎn)栽培過程中，出菇前覆土是雙孢菇由營養(yǎng)生長向生殖生長的必要條件，且雙孢菇的菌絲體、子實體、產(chǎn)量和品質(zhì)均與覆土材料的物理性質(zhì)有密切的關(guān)系[10]。實踐證明，良好的覆土材料應(yīng)該具備密度小、吸水快、干濕體積變化小、透氣好、保水性好等物理性狀，這與本次試驗結(jié)果基本相同。本試驗是對檢測裝置測定覆土材料相關(guān)物理性質(zhì)檢測能力及準確度的驗證試驗，結(jié)果表明T6處理覆土材料的物理性質(zhì)最佳，T4最次。這與最后的雙孢菇菌絲體、子實體、產(chǎn)量及品質(zhì)的試驗結(jié)果基本一致，同樣以T6處理最佳，T4最次，這就說明該覆土材料的物理性質(zhì)檢測裝置具有一定的適用性，可以應(yīng)用于覆土材料的幾個重要物理指標的快速檢測。但中間6 組覆土材料表現(xiàn)并不完全一致，這可能是由于物理性質(zhì)檢測過程中標準不統(tǒng)一、人為操作等多種原因造成，加上后期出菇試驗有短暫中斷等。應(yīng)繼續(xù)開展試驗，對檢測裝置進一步改進，提高其檢測準確度與工作效率。