大球蓋菇菌渣還林對土壤理化性狀的影響初探

陳 輝 郝海波 陳明杰 黃建春 張津京

（國家食用菌工程技術研究中心/農業農村部南方食用菌資源利用重點開放實驗室/上海市農業遺傳育種重點開發實驗室/上海市農業科學院食用菌研究所，上海奉賢 201403）

林下經濟模式越來越豐富，林下食用菌栽培是一種以林為主的農林復合共贏的林下經濟模式，主要是利用林蔭環境，營造適宜菌類生長的小環境，生產食用菌類產品，也是目前較為成功的林下經濟模式之一[1]。大球蓋菇因抗雜能力強，栽培管理粗放，經濟效益高，是林下栽培較為理想食用菌之一。但是，食用菌的大規模生產致使大量的菌渣產生，它們被隨地丟棄或燃燒，不僅造成資源的極大浪費，對水體生態和大氣也造成嚴重的污染[2?4]。另一方面，化肥的使用在增加糧食產量的同時也造成土壤質量下降、水體與環境污染等一系列問題[5]。

有研究報道栽培后遺棄的菌糠、菌渣富含大量菌體蛋白、木質素及各種營養元素，是良好的有機肥源和土壤改良劑[6?8]。將食用菌栽培廢料處理后作為有機肥使用，不僅提高土壤肥力，同時也變廢為寶，形成農業生態系統的良性循環，減少環境污染，降低食用菌栽培環境的雜菌基數，促進食用菌產業的健康可持續發展[9]。目前國內外已經研究菌渣還田對土壤理化性質的影響，也已證明，施加菌渣能夠提升土壤肥力及作物產量[10?14]。另外，土壤酶活性，有機質與氮、鉀、磷含量由于可以反映土壤肥力狀況[15]，所以將其作為研究的重要理化指標。

目前，食用菌菌渣多用于提升農作物和蔬菜栽培土壤的肥力，而對經濟林木土壤改良的研究報道較少。同時，大球蓋菇林下栽培的模式不僅產生可觀的經濟收益，而且菌渣就地還林避免了運輸成本。因此筆者研究大球蓋菇菌渣還林對林下土壤的酶活性，有機質含量，氮、磷、鉀養分吸收利用的影響，以期為大球蓋菇菌渣還林對土壤理化性質影響的研究和應用提供數據支持和參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗菌渣采自上海市崇明區建設鎮食用菌專業合作社，稻草為當年的稻草，栽培后的菌渣就地還林。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗地點與樣品采集

從2020年5月開始，選取土壤類型、栽培樹種及栽培管理較為一致的常綠林菌株栽培樣地，樣地郁閉度約為80%，樹間距約為2 m，排灌水系統良好。

試驗共設2個處理，分別為施加大球蓋菇菌渣（DQ）和不施加菌渣（對照CK）。試驗取樣參照常規土壤樣品采集方法（十字取樣法）。分別對剛剛栽培結束（T1）和栽培結束后6個月（T2）的原始土壤（CK）和施加大球蓋菇菌渣的土壤（DQ），采用對角線交叉法選取5個取樣點，分別在0~10 cm（Q）和10~20 cm（S）兩個土層采集土壤樣品，每個土壤樣品由5個取樣點的土壤樣品混合組成。

1.2.2 測定方法

取新鮮土樣自然風干或37℃烘箱風干，過篩，孔徑為0.3~0.6 mm。取30 g樣品放入250 mL培養瓶中加入60 mL蒸餾水，放入搖床，25℃，200 r/min培養30 min，用無紡布過濾充分溶解的樣品，取濾液10 mL，4℃，8 000 g離心20 min，獲得的上清液用于酶活性測定。所有酶活性測定的步驟參考測定試劑盒說明書，測定值均為3次生物學重復的平均值。

取新鮮土樣自然風干或37℃烘箱風干，過篩，孔徑為0.425 mm，篩到的超細粉用于氮、磷、鉀和有機質含量的測定。氮、磷、鉀和有機質含量的測定按照測定試劑盒說明書進行操作，每個處理3次生物學重復。

1.3 數據處理

所列結果為3次重復測定值的平均值，用Spss 16.0分析數據，Excel 2013作圖。

2 結果與分析

2.1 大球蓋菇菌渣還林對土壤酶活性的影響

由圖1可以看出，施加大球蓋菇菌渣處理（DQ）對不同酶活性的影響不同。剛剛栽培結束的0~10 cm深土壤（T1?Q）的施加大球蓋菇菌渣處理組的蔗糖酶活性和過氧化氫酶活性相較于未施加菌渣組（CK）高，且分別高26.2%和3.4%，而脲酶活性和多酚氧化酶活性則比未施加菌渣組低；剛剛栽培結束的10~20 cm深土壤（T1?S）的施加大球蓋菇菌渣處理組的蔗糖酶活性相較于未施加菌渣組高，且高52.4%。栽培結束6個月后的0~10 cm深土壤（T2?Q）的施加大球蓋菇菌渣處理組的蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性和脲酶活性均相較于未施加菌渣組高，且分別高52.8%、15.5%和11%；栽培結束6個月后的10~20 cm深土壤（T2?S）的施加大球蓋菇菌渣處理組的蔗糖酶活性和脲酶活性均相較于未施加菌渣組高，分別高127%和31.4%。

圖1 不同處理對土壤酶活性的影響

2.2 大球蓋菇菌渣還林對土壤有機質的影響

土壤有機質（SOM）是土壤肥力和基礎地力最重要的物質基礎，也是決定生態系統生產力及穩定性的土壤關鍵組分。有機物質進入土壤后在微生物的作用下轉化成土壤腐殖質，土壤腐殖質的組成和性質對土壤的物理、化學和生物學特性等都有重要影響，因此檢測土壤中與SOM相關的指標，可以說明土壤性狀的改變程度。由圖2可以看出，土壤中有機質在不同處理下的含量不同。施加大球蓋菇菌渣的土壤（DQ）在剛剛栽培結束后有機質含量分別比未施加菌渣組高出51.8%和39.2%，處理間有顯著性差異（P＜0.05）；施加大球蓋菇菌渣的土壤在栽培結束后6個月有機質含量分別比未施加菌渣組高出35.4%和15.2%，處理間有顯著性差異（P＜0.05）。

圖2 不同處理對土壤有機質含量的影響

2.3 大球蓋菇菌渣還林對土壤氮、磷、鉀養分含量的影響

從表1可以看出，施加大球蓋菇菌渣處理組對不同深度不同時間土壤氮、磷、鉀養分含量的影響不同。剛剛栽培結束時0~10 cm深土壤（T1?Q）養分含量相對于未施加菌渣組來說，高出幅度大小依次為速效鉀＞速效氮＞全磷＞全氮；其中，速效鉀、速效氮、全磷和全氮較未施加菌渣組分別高141%、60%、13%和11%。T1?S土壤養分含量相對于未施加菌渣組來說，高出幅度大小依次為速效鉀＞全磷＞速效氮＞全氮；其中，速效鉀、全磷和速效氮較未施加菌渣組分別高99.1%、27%和11.9%。栽培結束6個月后0~10 cm深土壤（T2?Q）養分含量相對于未施加菌渣組來說，高出幅度大小依次為速效鉀＞速效磷＞速效氮＞全氮＞全磷；其中，速效鉀、速效磷、速效氮和全氮較未施加菌渣組分別高408%、169.3%、34.9%和20%。T2?S深土壤養分含量相對于未施加菌渣組來說，高出幅度大小依次為速效磷＞全氮＞速效氮＞全磷＞速效鉀；其中，速效磷、全氮、速效氮、全磷和速效鉀較未施加菌渣組分別高96.3%、35.4%、26.8%、7.9%和7.8%。

表1 不同處理對土壤養分的影響

3 小結與討論

菌渣的隨意丟棄所造成的資源浪費與環境污染一直是有待解決的問題。同時，作為提升糧食產量重要功臣的肥料，由于不合理使用及自身缺陷對我國的土壤質量及生態環境的改善造成不良影響，因此解決此類問題意義重大。目前，國內外學者在菌渣利用上都做了大量工作，其中，香菇菌渣能改良土壤結構，提升微生物數量和酶活性，從而提高土壤肥力。平菇菌渣連續還田后，土壤含水量、土壤有機質、土壤呼吸強度、土壤全磷各項指標有顯著提升。在大球蓋菇菌渣還林的試驗中，土壤大多理化性質均有所增加。可見，大球蓋菇菌渣還林對土壤質量的改善具有積極意義。

試驗發現大球蓋菇菌渣還林后，土壤全氮、速效氮和全磷含量獲得顯著性增長，這與前人對菌渣還田應用效果研究結果相似[16?17]，原因可能是菌渣中的木質素含量十分豐富。木質素被大量降解后，含有大量的菌體蛋白，具有較小碳氮比，灰分和磷的含量也較高，用作肥料時可增加土壤中的氮、磷含量，增加土壤肥力。但隨著時間的增加，速效磷含量開始出現顯著性增長，全磷含量開始下降，該結果與早前潘明安等[18]報道相似。原因可能是由于微生物的分解作用，土壤中的全磷逐漸轉化為供給能力更強的速效磷。另外，剛剛栽培結束時，土壤全鉀含量顯著降低，而速效鉀含量增長顯著，這與謝放等[19]報道相似。由于時間的延長，微生物的分解作用就越充分，使得原本難以利用的鉀素轉化為易于利用的速效鉀。因此，速效鉀含量顯著增加。

試驗中有機質含量獲得顯著性增長，該結果與早前報道[20?21]相似，說明大球蓋菇菌渣可以改變土壤性狀，增加土壤肥力。另外，研究中大球蓋菇菌渣還林導致土壤中多種酶活性增加，且時間越長，增加越顯著。該結果與早前報道[22?23]相似。原因可能是菌渣中含有大量的菌體蛋白，具有微生物生命活動中所需的碳氮比。因此，將菌渣用作肥料時可提高土壤中微生物的數量，從而增加土壤酶活性。土壤脲酶活性反映土壤無效態氮向有效態氮轉化及供應無機態氮的能力。隨著時間的延長，土壤脲酶活性出現顯著性增加，這與土壤中氮素的增加保持一致。

采用大球蓋菇菌渣還林研究大球蓋菇菌渣還林對土壤的酶活性、有機質含量、氮磷鉀養分吸收利用的影響。結果發現，與未施加菌渣相比，施加大球蓋菇菌渣可以顯著增加土壤有機質含量，提高土壤多種酶活性，增強土壤對氮磷鉀養分的吸收，從而改善土壤理化性質。