以废弃羽毛、菌渣为主的基质及其应用效果

摘    要：为促进废弃羽毛、菌渣的资源化利用，寻找草炭的适宜替代原料，用发酵完全的羽毛、菌渣联合发酵物去替代草炭，添加蛭石、珍珠岩配制成不同比例的基质，研究其对上海青、番茄、辣椒的出苗率、基质理化性质及辣椒生长发育和产量的影响。结果表明，与草炭基质（CK）相比，用25%、50%、75%和100%的羽毛、菌渣联合发酵物替代草炭，上海青种子出苗率随羽毛、菌渣联合发酵物增加而降低，当替代量为50%时，上述种子出苗率与CK间无显著差异，而当替代量为75%时，上海青种子出苗率则较CK降低44.79%。从基质理化性质来看，用羽毛、菌渣联合发酵物去替代草炭，基质的pH值、EC值、容重较CK显著提高。对于辣椒生长发育及产量而言，当羽毛、菌渣联合发酵物替代量为50%时，辣椒株高、茎粗、叶长、叶面积、叶绿素含量和植株鲜质量较CK显著增加，单果质量和单株产量分别较CK显著增加36.33%和118.95%。综上，用发酵完全的羽毛、菌渣联合发酵物替代草炭能提高基质的pH值、EC值和容重，促进辣椒生长，提高植株鲜质量，从而提高辣椒单果质量和单株产量，但用作种苗培育时，羽毛、菌渣联合发酵物的替代量应控制在50%以下，否则会影响蔬菜种子出苗。

关键词：废弃羽毛；菌渣；栽培基质；种苗培育

中图分类号：S646 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）06-119-07

Study on the application effect of waste feather and mushroom residue as main substrates

XIE Xiaolin1， 2， LI Chengjiang1， 2， ZHOU Lian1，2， CHEN Meng1， 3， LIU Yumin1， 2， WANG Yong2， LI Yanxuan1， YAO Qing3， ZHU Honghui1

（1. State Key Laboratory of Applied Microbiology Southern China/Key Laboratory of Agricultural Microbiomics and Precision Application（MARA）/Key Laboratory of Agricultural Microbiome（MARA）/Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application/Institute of Microbiology， Guangdong Academy of Sciences， Guangzhou 510070， Guangdong， China; 2. Guangdong Bowote Biotechnology Co.， Ltd.， Shaoguan 512000， Guangdong， China; 3. College of Horticulture， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， Guangdong， China）

Abstract： In order to improve the resource utilization of waste feathers and mushroom residue， and to find suitable substitute raw materials for peat， fully fermented feathers and mushroom residues combined with fermented products were used to replace peat. Different proportions of substrates were prepared by adding vermiculite and perlite and their effects on the seedling emergence rate of Shanghai green， tomato， and pepper， physical and chemical properties of the substrates， the growth and yield of pepper. The results show that compared with CK， when 25%， 50%， 75% and 100% feather-residue combined fermentation were used the seed emergence rate showed a trend of first increase and then decrease. When the replacement amount was 50%， there was no significant difference between the seed emergence rate and CK. However， when the replacement amount was 75%， the seed emergence rate of Shanghai green seeds decreased by 44.79%. From the physical and chemical properties of the substrates， the pH， EC and bulk mass of the substrates were significantly increased when feathers and mushroom residue combined with fermentation were used to replace the peat. For the growth， development and yield of pepper， plant height， stem diameter， leaf length， leaf area， chlorophyll content and fresh plant mass of pepper were significantly increased when the replacement amount of feather and mushroom residue combined with fermentation was 50%， and the single fruit mass and yield per plant were increased by 36.33% and 118.95%， respectively. To sum up， the use of fully fermented feathers， mushroom residue combined fermentation to replace peat can improve the pH， EC and bulk density of the substrates， promote the growth of pepper， promote plant fresh mass， thereby increasing the single fruit mass of pepper and single plant yield. However， when used for seedling cultivation， the replacement amount of feathers and mushroom residue combined fermentation should be controlled below 50%， otherwise it will affect the emergence of vegetable seeds.

Key words： Waste feather; Mushroom residue; Cultivation medium; Seedlings cultivation

随着人们生活水平的提高，我国蔬菜产业迅猛发展，截至2022年12月，我国蔬菜种植面积达2 246.67万hm2，产量达8亿t[1]。随着产业的发展，我国对蔬菜无土栽培基质的需求不断扩大，同时对无土栽培基质的品质提出了更高的要求[2-3]。蔬菜栽培基质是蔬菜幼苗生长发育的载体，不仅影响着蔬菜幼苗的生长速度及品质，还影响蔬菜定植后的成活率及缓苗时间，进而影响产量及品质[4-7]。草炭被认为是蔬菜无土栽培的理想基质，但因价格高且属于不可再生资源，长期开采会破坏生态环境等[8-9]。因此，寻找来源广泛、价格低廉又便于规模化生产的新型无土栽培基质成为当前设施蔬菜领域的研究热点。

近年来，以农林有机废弃物为主的无土栽培基质引起国内外学者的广泛关注，同时也研发出以秸秆、家禽粪便、椰糠、稻壳炭、菌渣、锯木屑、厨余垃圾、中药渣等为主的无土栽培基质[6，10-14]。这些栽培基质不仅材料来源广泛、价格低廉，而且能避免农林废弃物的二次污染。我国每年产出约150万t家禽羽毛废弃物，但大部分作为垃圾丢弃[15]。有研究发现，羽毛通过微生物降解后能释放出17种氨基酸，可以作为肥料应用到农业生产中[16-17]，但尚未见其在无土栽培基质中应用的报道。我国食用菌渣产量也超过200万t[18]，菌渣中的菌体蛋白及未被利用的氮、磷、钾等元素能为幼苗生长提供营养，是一种理想的有机基质。若能将废弃羽毛、菌渣经微生物发酵后用于蔬菜无土栽培基质以替代草炭基质，不仅可以培育壮苗、降低蔬菜栽培成本，而且可以实现废弃羽毛和菌渣的资源化利用，实现经济效益和生态效益的双重提高。笔者以发酵完全的废弃羽毛、菌渣联合发酵物替代草炭，添加蛭石、珍珠岩配制成不同比例的基质，研究其对上海青、番茄、辣椒种子出苗率（安全性评估）、基质理化性质和辣椒生长发育、产量的影响，旨在寻找草炭替代原料的同时实现废弃羽毛和菌渣的资源化利用。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2020年4－9月在广东省科学院微生物研究所实验室和温室大棚进行。供试上海青（品种为上海抗热605）、番茄（品种为新金丰一号）、辣椒（品种为朝天椒王子）种子均购买自广州长合种子有限公司，盆栽用辣椒苗由实验室育苗，培养至3叶1心时备用。供试肥料为霍格兰营养液，具体配制方法参考柳嘉怡等[19]的报道。供试对照栽培基质为V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1。供试草炭、蛭石（3～6 mm）、珍珠岩（3～6 mm）均为市场购买。

1.2 方法

1.2.1 羽毛、菌渣联合发酵 按C/N比（25～30）∶1将菌渣和废弃羽毛混合均匀，向混合料中加入2%的解淀粉芽孢杆菌和潮湿纤维单胞菌混合发酵液，调节混合物料的含水量至60%～70%，进行堆肥发酵。当堆体温度上升至55～65 ℃时进行翻堆、补水处理，以后每7 d翻堆、补水1次，直到物料完全腐熟。具体发酵方法见专利[20]。

1.2.2 羽毛、菌渣联合发酵物最适替代量筛选 为保证基质的安全性并探究其羽毛、菌渣联合发酵物的最适替代量，以上海青为研究对象，设置羽毛、菌渣联合发酵物替代草炭的量为0、25%、50%、75%和100%，分别标记为CK、T1、T2、T3、T4，具体基质配比见表1。试验步骤为：将各基质原料按比例混匀，用喷壶将基质洒湿（湿润程度以握之成团，散之成沙为宜），然后将基质装入培养皿中（直径9 cm），每皿装20 g，将50粒大小一致的上海青种子均匀播撒到装有基质的培养皿中，每个处理4次重复，用基质将种子盖住，用喷壶将基质表面喷湿，放入27 ℃生化培养箱中黑暗培养，之后每天观察1次种子出苗情况并用喷壶将基质表面喷湿，4 d后统计上海青种子出苗率。

根据上海青的出苗结果，筛选出羽毛、菌渣联合发酵物的最适替代量，并与蛭石、珍珠岩按体积比2∶1∶1混合，进一步研究其对番茄、辣椒种子出苗率的影响。方法同上。

1.2.3 辣椒盆栽试验 盆栽试验共设3个处理，分别记作CK、D1和D2（具体配方见表2），每个处理15次重复，随机排列。具体试验步骤为：辣椒种子催芽后播种于装有育苗基质的32孔穴盘中，待辣椒苗长至3叶1心时移栽。将基质装入上口直径5 cm，下口直径3.5 cm，高4.7 cm的花盆中，每盆装200 g，并定植1株辣椒苗。定植成活后每5 d浇1次霍格兰营养液，其他管理按辣椒正常栽培管理进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 基质理化性质测定 参照《NY/T 2118—2012蔬菜育苗基质》方法测定基质总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、pH值、EC值、容重，每个处理测定3次。

1.3.2 种子出苗率测定 上海青种子培养4 d，番茄、辣椒种子培养7 d，培养结束后统计各蔬菜种子的出苗率。种子出苗率/%=种子出苗数/供试种子数×100。

1.3.3 辣椒农艺性状及产量测定 定植后30 d，每个处理选取7株调查辣椒株高、茎粗、叶长、叶宽和叶面积，选取3株调查叶绿素含量及植株鲜干质量。其中，用直尺测定株高、叶长和叶宽，叶面积=叶长×叶宽×叶面积系数，用游标卡尺测定茎粗，用分光光度法测定[21]叶绿素含量，用称重法和烘干法测定[22]地上部和地下部鲜干质量。定植后80 d开始选取5株统计辣椒的结果数、单果质量、单株产量，其中单株产量=单果质量×结果数。

1.4 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2019和SPSS 23.0软件统计、绘图和分析，采用Duncan法进行数据差异性检验。

2 结果与分析

2.1 以羽毛、菌渣联合发酵物为主的基质对上海青出苗率的影响