增氧水和磁化水对平菇生长发育的影响

　　食用菌是一种具有重要营养价值和药用价值的真菌，富含蛋白质、维生素、微量元素、多糖以及人体必需的8种氨基酸，是一种高蛋白、低脂肪的营养食品，被誉为“植物蛋白的顶峰”,还具有提高人体免疫力、降糖降脂降压、抗癌、抗肿瘤、抗衰老、抗氧化、增强体质等功效[1,2]。因此食用菌是一种营养丰富、功效广泛、保健美容的绿色食品，同时食用菌肉质肥嫩、风味独特、味道鲜美，被人们视为食品中的珍品，冠以山珍佳肴、上帝食品的美称。近年来，随着人们生活水平的提高和养生保健意识的增强，具有有机、营养、保健等特点的食用菌越来越受到广大消费者的欢迎，且生产食用菌所用的原材料大多是工农业副产品，来源广泛、成本低廉，因此，发展食用菌产业，不仅可以满足人们的需求，而且可以保护环境、促进生态农业的发展[3]。同时，由于国内外对食用菌的需求量与日俱增，亟需寻求新的技术手段以降低食用菌生产成本、提高食用菌产量。

增氧水和磁化水对平菇生长发育的影响

　　增氧水和磁化水是通过物理技术对水处理后得到的活化水，水经活化后，理化性质发生改变，如水分子偶极矩增大，电性增强，活性增加，接触角变小，粘滞系数、表面张力降低，渗透压、溶解度增大，电导率、pH升高，溶解氧含量增加等[4,5],使用活化水灌溉能改善土壤环境、促进作物生长、提高作物产量和品质，还不会对作物、土壤、土壤微生物等产生毒害作用，也不会带来任何化学残留和污染，同时具有处理过程快速、仪器设备简便易操作、效果明显等优势[6]。自19世纪起，活化水技术已经应用于农业生产领域。BHATTARAI等[7]使用增氧水对大豆、鹰嘴豆、南瓜进行处理，发现增氧水处理分别较对照增产43%、11%、15%。ABUARAB等[8]研究发现增氧水灌溉玉米可增加玉米单株叶面积，提高根系分布状况、茎粗、株高和穗粒数，显着提高玉米产量和水分利用效率。CHEN等[9]使用增氧水灌溉作物后发现，作物根区氧浓度提高了2.4%～32.6%,小麦、棉花、菠萝产量分别提高了8%、14%、17%。GREWAL等[10]使用磁化水浸泡雪豌豆和鹰嘴豆种子，发现磁化水浸种可增强种子活性，促进种子萌发，提高种子的发芽率和发芽势。GHANATI等[11]研究表明磁化水处理显着增加了玉米叶绿素、花青素和类黄酮含量，促进了植株的生长和代谢，玉米产量较对照提高了117%,同时显着提高了玉米籽粒的总铁蛋白、糖、铁、钙含量。YUSUF等[12]使用磁化水灌溉番茄，发现磁化水处理后番茄生长速度显着高于对照，产量也较对照提高了40%～69%。

　　活化水技术已广泛应用于小麦、水稻、玉米、大豆、豌豆、番茄、黄瓜、向日葵、辣椒、棉花等作物的研究上，但在食用菌研究方面鲜有报道，因此该研究选用平菇为对象开展研究，以验证活化水技术在食用菌上应用的效果。拟采用增氧水和磁化水对平菇进行处理，研究增氧水和磁化水对平菇生长发育、产量和储藏特性的影响，以期为增氧水和磁化水在平菇生产上的应用提供参考依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验材料

　　供试平菇品种为“平菇615”,由陕西西安欣苗食用菌生态开发专业合作社提供，培养料配料包括棉籽壳、木屑、石灰、麸皮、硫酸镁、磷酸二氢钾等;磁化水是将15 L自来水通过3 000 Gs磁强的磁场循环磁化20 min所得，增氧水是将15 L自来水通过ZJC-NM系列微纳米气泡发生器循环增氧20 min所得。

　　1.2 试验方法

　　试验于2020年7—10月在中国科学院水利部水土保持研究所人工气候室进行，室内温度设置为白天18 ℃、夜间25 ℃,空气相对湿度85%±5%。将购置的菌棒放入室内，待菌丝长满袋后，解开袋口，分别用自来水、增氧水、磁化水对平菇进行喷水处理，其中以自来水处理为对照，共计3个处理，每处理重复24次，每天喷水2次。观察并记录平菇子实体生长发育情况，包括现蕾时间、采收时间等，待子实体菌盖边缘稍内卷，未弹射孢子时及时采收。

　　1.3 项目测定

　　采收后，记录平菇子实体的形态和颜色，测量子实体菌柄长度、菌柄直径、菌盖厚度、菌盖大小、平均产量等农艺指标，计算生物学效率。选取不同处理的样品各3份(每3份为一次重复),保证每份形状大小相近，装入保鲜盒放于4 ℃的冰箱内储藏，每隔1 d称质量，计算各处理的失重率。生物学效率(%)=子实体鲜质量/培养料干质量×100;失重率(%)=(储藏前质量-储藏后质量)/储藏前质量×100。

　　1.4 数据分析

　　使用SPSS 20和Excel 2016软件对数据整理和分析，不同处理之间的差异采用单因素方差分析，使用Origin 2018软件绘图。

　　2 结果与分析

　　2.1 增氧水和磁化水对平菇出菇时间的影响

　　增氧水和磁化水处理均提前了平菇的平均出菇时间(图1),其中在第一潮菇和第三潮菇，增氧水和磁化水处理对出菇时间的影响较大，分别较自来水提前了0.2、1.3 d和1.9、2.1 d。同时，增氧水处理缩短了平菇出菇时间段，增加了同一潮菇的出菇整齐度，在第二潮菇尤为明显。

　　2.2 增氧水和磁化水对平菇产量的影响

　　由图2可知，与自来水相比，增氧水和磁化水处理显着促进了平菇总产量的提高(P<0.05)。自来水、增氧水、磁化水处理的平菇总产量分别为366.8、404.5、398.2 g·袋-1,增氧水、磁化水处理分别较自来水提高了10.3%、8.6%。增氧水和磁化水处理的各潮平菇产量较自来水均有增加，但在第一潮菇和第三潮菇上差异均未达显着水平，在第二潮菇，增氧水和磁化水处理显着高于自来水(P<0.05),增产19.5%。

　　2.3 增氧水和磁化水对平菇生物学效率的影响

　　由图3可知，增氧水处理的平菇生物学效率最高，达73.5%,与自来水处理(66.7%)相比呈显着性差异(P<0.05),磁化水处理的平菇生物学效率为72.4%,略低于增氧水处理，较自来水处理提高了10.3%。

　　3 讨论与结论

　　增氧水和磁化水技术是农业生产上一种新型的活化水技术，其中增氧水技术是从2000年起美国开始研究的一种农业技术，它是通过向普通水中通入空气或者氧气以提高水中溶解氧含量，目前应用较多的有机械增氧和化学增氧2种增氧方式[6]。机械增氧是通过物理方法(微纳米气泡发生器、文丘里空气射流器、增氧泵、曝气等)向水中增加氧气，化学增氧是在水中加入过氧化氢或其它含氧物质以实现增氧，因过氧化氢属强氧化剂，浓度过高会对根系造成损伤，同时也有研究表明化学增氧对作物品质有一定的负面影响[13],因此在一定程度上限制了化学增氧在农业上的应用，文丘里空气射流器、增氧泵和曝气增氧均具有溶解氧含量增加、降低快速的特点，通常停止加氧后，水中溶解氧含量会在15～30 min内降低到初始值，相比微纳米气泡发生器增氧可使水中溶解氧浓度增至36.9 mg·L-1以上，是普通水的4～6倍，甚至可达过饱和状态，且产生的微纳米气泡细小均匀，能长时间存留在水中，溶解氧含量降低缓慢，至少需要6 h才能恢复至初始值[14,15],同时微纳米气泡发生器市场价几千到万元，具有成本低、操作简单、处理过程快速、高效、对生态环境友好等特点[16]。磁化水技术是一种新型物理技术，是使普通水以一定流速沿磁力线垂直方向流经固定磁场而形成[6],一般磁化水的制备由管道、泵、磁水器等组成，磁水器按磁场形式分为永磁式和电磁式2种[17],因此磁化水技术具有磁化设备简便、易操作、投入少、安全、无毒无害无污染、无生理损伤等优点[18]。

　　3.1 增氧水和磁化水对平菇出菇时间的影响

　　食用菌的出菇时间是影响食用菌市场价格的重要因素，生产上一般根据当地习俗、国家重大节假日等情况，使食用菌的生产适应于对其需求量大、价格高的时段，以提高食用菌种植利润，目前常通过控制环境条件(氧气浓度、二氧化碳浓度、温度、光照)和喷施生长素等方式来提早或推迟食用菌的出菇和上市。该研究使用活化水处理平菇，发现可提前平菇出菇时间，缩短出菇时间段，也缩短了平菇整个栽培周期，特别是对于增氧水处理，在第二潮菇显着缩短了出菇时间段，增加了出菇整齐度，有利于对平菇的集中采收和销售，从而减少平菇种植的人工成本、增加种植的利润。JAMIL等[19]使用不同磁场强度、不同磁化时间的磁场对平菇菌种进行处理，发现经磁场处理的平菇菌丝生长更均匀快速，发菌时间和菇蕾形成时间分别较未处理快1.3 d和6.0 d, 这与该研究结果一致。磁化水促进食用菌生长的原因可能与磁化水容易进入菌株细胞参与细胞内生物化学反应，增强菌株胞外酶活性，加速菌株对培养料中纤维素、半纤维素、木质素等的利用有关[20]。

　　活化水对作物也表现出了类似的作用，可使种子萌发提前、出苗更均匀、果实早熟等。蒋程瑶等[14]使用微纳米气泡发生器对纯净水进行充氧，充氧后水中溶解氧达45 mg·L-1,是普通水的5～6倍，然后比较了充氧气泡水和普通水对小白菜和生菜种子发芽的影响，结果表明充氧气泡水促进了种子萌发、缩短了2种叶菜的发芽周期并提高了发芽品质，充氧气泡水的促进作用可能是由于溶液中氧气增多有利于促进种子有氧呼吸产生更多能量，供给主动运输，促进离子进入细胞内合成其它代谢所需的物质，从而加速种子萌发。GREWAL等[10]对雪豌豆和鹰嘴豆进行磁化种子和磁化水灌溉处理，均发现磁化种子和磁化水灌溉处理较对照提前了种子的萌发，提高了种子出苗速度，以致更早覆盖裸露地面，有效控制杂草的生长，也达到了高效利用水分养分的目的。苗锦山等[21]使用磁化水浸泡大葱种子4 h发现在低温条件下可使种子出苗提前36 h。YUSUF等[12]使用磁化水对番茄植株进行处理，发现磁化水处理植株较非磁化水处理生长快速、茎粗更粗、番茄也成熟得更早。MAHMOOD等[22]采用235 mT的磁场对4种水(自来水、咸水、运河水、污水)进行磁化处理，也观察到了使用磁化水灌溉可使作物早熟2～3 d这一现象。HAQ等[23]研究磁化水对萝卜种子发芽的结果表明，经过磁化水处理的种子出苗更均匀，发芽率更高。磁化水对种子出苗速度的影响可能是由于水经磁化后显着改变了水的pH和电导率，浸泡种子后增强了种子生物活性、增加了种子吸水率，从而影响幼苗出苗速度。也有研究认为幼苗出苗速度的提高是由于磁化水处理激活了有关种子萌发的酶和激素，促进了营养物质向胚轴的运输[22]。

　　3.2 增氧水和磁化水对平菇产量的影响

　　平菇属好氧型真菌，生长过程中需要充足的氧气，氧气供应不足会使平菇形成畸形菇或者死亡，严重影响平菇的产量，目前常采用通风的方式增加平菇栽培房的氧气含量，但通风会造成室内湿度下降，这与平菇生长所需高湿度环境相悖，加之平菇菌袋透气性差，更容易造成菌袋内缺氧。该研究采用增氧水对平菇进行处理，显着提高了平菇产量和生物学效率，这与大多数研究发现增氧水处理能使作物增产的结果相似[7,24,25]。增氧水灌溉作物可增加根区氧气含量，缓解根区缺氧环境，增强土壤和根系的呼吸作用，促进土壤微生物对有机质的氧化分解，影响土壤养分的转化、根系对水分养分的吸收和运输，从而有利于植株生长，提高作物产量、品质和水分利用效率[26,27]。但过高的氧气含量也会导致氧气充满土壤孔隙，影响水分进入土壤孔隙，降低了根系的水分利用率，从而阻碍植物根系和地上部分的生长[28]。

　　该研究发现磁化水处理平菇也显着提高了平菇的总产量和生物学效率，其中磁化水较对照总产量提高了8.6%,第二潮菇产量提高了12.3%,这与使用磁化水处理食用菌可使食用菌增产10%～50%的结果一致[29],磁化水对食用菌的增产作用可能是由于水经过磁化后，大分子水变小分子水，水的活性增加，使用其处理食用菌可增加食用菌基质中纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等酶的活性，从而促进纤维素、脂肪、淀粉等养分的分解，提高食用菌对养分的利用效率。前人关于磁化水对植物方面的研究较多[10,11,30],大部分研究表明磁化水灌溉能促进作物种子萌发和植株生长发育，提高光合性能，增强植株抗逆性，缓解植株在胁迫条件下的生长，提高作物产量和品质，磁化水对作物的积极作用一方面可能是因为磁化水灌溉改变了土壤微环境，促进了土壤养分的转化和积累，改善了土壤养分状况，另一方面可能是磁化水处理促进了根系的生长发育，增强了根系活性，促进根系对水分养分的吸收，从而提高作物产量和品质。同时，还有一部分研究表明磁化水对植物生长无明显的生物学效应或存在负效应，如邱念伟等[31]使用磁化水处理小麦，发现磁化水对小麦种子萌发、幼苗生长、叶片光合作用均无显着影响，原因是该试验磁化所用水为去离子水，去离子水为逆磁体，电导率很小，故不能被磁化，何媛等[32]使用磁化水灌溉苜蓿发现，磁化水灌溉显着抑制了根瘤菌在根际土壤中的生长繁殖，减少了苜蓿单株结瘤数，降低了根瘤菌的固氮率和固氮量，原因可能是此研究采用2 000 mT恒定磁场切割处理磁化水，强度过大对细胞造成刺激损伤，从而对相关生理反应产生了不利影响。因而，磁化水的效果受水质、磁化设备、磁场强度、磁化时间、水流速度、磁化后放置时间、作物类型等因素的限制。

　　综上，增氧水和磁化水处理提前了平菇的平均出菇时间，增氧水处理缩短了平菇出菇时间段，增加了同一潮菇的出菇整齐度，增氧水和磁化水处理明显提高了平菇总产量和生物学效率，其中总产量分别较自来水提高了10.3%和8.6%,且可在一定程度上增加平菇的储藏时间，同时增氧水和磁化水制备方法简便，成本低，效率高，无污染，有利于保护生态环境。

　　参考文献

　　[1] WAN MAHARI W A,PENG W X,NAM W L,et al.A review on valorization of oyster mushroom and waste generated in the mushroom cultivation industry[J].Journal of Hazardous Materials, 2020, 400:123156.

　　[2] ASHRAF J.ALI M A,AHMAD W,et al. Effect of different substrate supplements on oyster mushroom (Pleurotus spp.) production[J].Food Science and Technology,2013,1(3):44-51.

　　《增氧水和磁化水对平菇生长发育的影响》来源：《北方园艺》，作者：杨学亭; 樊军; 盖佳敏

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