菌糠復(fù)合劑對土壤化學(xué)性狀的影響

陳 花，王建軍，王建武，相微微，趙 敏

（1.榆林學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，陜西榆林719000；2.榆林學(xué)院能源工程學(xué)院，陜西榆林719000）

榆林地處黃土高原和毛烏素沙地交界處，獨特 的地理位置使得榆林地區(qū)的土壤主要以沙土為主，相對貧瘠的土壤導(dǎo)致該地區(qū)化肥使用量較高。據(jù)統(tǒng)計，2013年榆林市農(nóng)用化肥施用量為4 612萬t，農(nóng)藥使用量為471.8 t。在榆林地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥被大量使用，以及人類不科學(xué)的活動，使得榆林地區(qū)土壤在原有基礎(chǔ)上愈加貧瘠，且土壤質(zhì)量急劇下降。因此，改良榆林市周邊地區(qū)的土壤問題迫在眉睫，一方面要加強農(nóng)民群眾對防治土壤污染的意識；另一方面要加強污染監(jiān)控，提高土壤質(zhì)量[1]。

食用菌菌糠是栽培各種菌類后的剩余廢物，含有豐富的有機質(zhì)和礦物質(zhì)，還含有大量的菌絲體，素有“菌體蛋白”之稱[2]。為了保證出菇效率和成本，生產(chǎn)者常常把生產(chǎn)食用菌后廢棄的菌糠隨意丟棄，從而造成環(huán)境污染[3]。如果能夠通過資源化方式處置廢棄的菌糠，不僅能避免其對環(huán)境造成的污染，同時也可實現(xiàn)食用菌產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。大量研究表明，食用菌菌糠作為土壤改良劑，不僅能降低土壤容重，還能提高土壤微生物的活性、增加土壤孔隙度、提高土壤保水保肥能力，對土壤改良具有很好的作用[4-6]。王栩等[7]以菌糠為底肥種植番茄，結(jié)果改善了土壤容重、增加了土壤透水透氣性，為作物根系吸收養(yǎng)分和水分提供了較好的土壤環(huán)境。胡勤秀等[8]以腐熟的菌渣作為有機肥施入稻田，結(jié)果表明，加入腐熟菌渣的產(chǎn)量比施普通肥料高20% ，比不施肥高50% ，增產(chǎn)效果明顯，由此可見，腐熟菌渣對改善土壤肥力、提高作物產(chǎn)量效果顯著。田波等[9]以腐熟菇渣為材料，通過覆蓋、混合以及覆蓋＋混合方式改良土壤，結(jié)果表明，土壤含水率、滲透性、孔隙度均表現(xiàn)出明顯的改善作用，說明菌渣具有很好的土壤改良能力，并且改良具有持久性。李維等[10]將食用菌經(jīng)過好氧堆肥后施入土壤中，結(jié)果顯示，土壤肥力明顯上升。綜上所述，食用菌菌糠作為土壤改良劑，不僅處理了大量堆積的廢棄菌糠，同時也提高了土壤肥力，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)資源的高效利用。

本試驗以菌糠為研究對象，通過改良配方，測定改良后配方的各項土壤養(yǎng)分指標(biāo)，以明確不同配方對土壤改良的影響，篩選出科學(xué)配比方案，為榆林風(fēng)沙土科學(xué)改良方案提供可靠依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試土壤采自陜西省榆林市榆陽區(qū)某農(nóng)田，土壤類型為沙質(zhì)土。

供試菌糠來源于陜西省榆林市榆陽區(qū)草溝村種植大棚內(nèi)的平菇廢棄物。其主要原料為棉籽殼、麩皮和生石灰。采后的菌糠分2種方式處理，一種為新鮮菌糠，直接晾曬后粉碎，過0.25 mm篩，重復(fù)2遍后存入自封袋備用；另一種為發(fā)酵后菌糠，晾曬后粉碎，過0.25 mm篩，重復(fù)2遍后存入自封袋備用。

供試化肥購自陜西洲譽農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司。

1.2 試驗方法

試驗用土壤均為1.5 kg，共設(shè)置9個處理（表1），每個處理3次重復(fù)。

表1不同處理土壤配方

所有配方土壤一次性裝入外部直徑為8 cm、高度為9 cm的花盆，澆水至底部有水滲出為止。將花盆一次性移入20℃恒溫箱，10 d后采集土樣；將土樣風(fēng)干，過1 mm篩處理后進行指標(biāo)測定。

1.3 測定指標(biāo)及方法

土壤有機質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀法-水合熱法[11]；土壤酸堿度的測定采用電位計法[12]；土壤速效鉀含量的測定采用火焰光度法[13]；土壤有效磷含量的測定采用紫外可見分光光度計法[14]；土壤堿解氮含量的測定采用堿解擴散法[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行統(tǒng)計分析并繪圖；利用SPSS 22.0軟件進行方差分析，統(tǒng)計學(xué)顯著性檢驗水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌糠復(fù)合劑對土壤有機質(zhì)含量的影響

由圖1可知，與CK相比，化學(xué)肥料的加入（處理2）并未顯著增加土壤有機質(zhì)含量；其他處理組有機質(zhì)含量較CK均有不同程度提高，且均達到了顯著水平（P＜0.05）。與CK相比，施加37.5 g菌糠時，處理4、7的土壤有機質(zhì)含量分別增加了50% 、100% ；施加75.0 g菌糠時，處理5、8的土壤有機質(zhì)含量分別提高了50% 、150% ；施加112.5 g菌糠時，處理6、9的土壤有機質(zhì)含量分別提高了200% 、250% ；75.0 g菌糠（處理5、8）的土壤有機質(zhì)含量顯著高于75.0 g酵解雞糞（處理3）的有機質(zhì)含量。結(jié)果表明，土壤中有機質(zhì)含量隨菌糠施用量增加而增加，但在施加相同量的菌糠時，發(fā)酵菌糠中土壤有機質(zhì)含量顯著高于新鮮菌糠和酵解雞糞（P＜0.05）。

2.2 菌糠復(fù)合劑對土壤pH的影響

由圖2可知，試驗所取土壤是沙質(zhì)土，呈堿性，不同量的菌糠加入后，土壤的pH并沒有得到明顯改善，與CK相比，處理2、5、6、7、8、9差異均不顯著；酵解雞糞的施入（處理3）反而造成了土壤的pH值繼續(xù)升高，可能是由養(yǎng)殖場利用強堿性的消毒物質(zhì)處理雞排泄物所致。

2.3 菌糠復(fù)合劑對土壤速效鉀含量的影響

由圖3可知，與CK相比，各處理組的土壤速效鉀含量均顯著升高（P＜0.05），其中，雞糞75.0 g＋化學(xué)肥料1.0 g的處理3土壤速效鉀含量增長幅度最大，達到了264.2% ；其次是新鮮菌糠112.5 g＋化學(xué)肥料1.0 g的處理6和發(fā)酵菌糠112.5 g＋化學(xué)肥料1.0 g的處理9，分別較CK增長了188.6% 和190.9% ；增長幅度最小的是僅施入化學(xué)肥料1.0 g的處理2，僅較CK增長了15.8% 。結(jié)果表明，不管是發(fā)酵菌糠還是新鮮菌糠，隨著施入量的增加速效鉀含量在上升；且在相同施入量條件下，發(fā)酵菌糠處理的速效鉀含量要高于新鮮菌糠處理，但差異多不顯著。

2.4 菌糠復(fù)合劑對土壤有效磷含量的影響

從圖4可以看出，與CK相比，雞糞75.0 g＋化學(xué)肥料1.0 g處理3土壤有效磷含量增加73.7% ；化學(xué)肥料1.0 g的處理2土壤有效磷含量增加50% ；加入新鮮菌糠的處理下，含有112.5 g新鮮菌糠的有效磷含量最高，較CK增加154.9% ；加入發(fā)酵菌糠的處理下，同樣是施加112.5 g發(fā)酵菌糠的處理9有效磷含量最高，較CK增加176.2% 。結(jié)果表明，相同量的新鮮菌糠和發(fā)酵菌糠有效磷含量間差異不顯著（P＞0.05）；75.0 g菌糠的處理有效磷含量均顯著高于等量的酵解雞糞處理組，因此，菌糠處理下的有效磷增加效果優(yōu)于酵解雞糞。

2.5 菌糠復(fù)合劑對土壤堿解氮含量的影響

從圖5可以看出，與CK相比，在加入化學(xué)肥料、酵解雞糞、新鮮菌糠和發(fā)酵菌糠后土壤中的堿解氮含量均有不同程度的提升，且均顯著高于CK（P＜0.05），其中，雞糞75.0 g＋化學(xué)肥料1.0 g的處理3土壤堿解氮含量最高，達135.1 mg/kg，較CK增加了96.9% ；僅施1.0 g化學(xué)肥料的處理2土壤堿解氮含量較CK增加了47.6% ；施加不同量新鮮菌糠的土壤中，112.5 g新鮮菌糠（處理6）效果最為顯著，相比CK，其堿解氮含量增加了76.5% ；施加不同量發(fā)酵菌糠的土壤中，同樣是112.5 g的發(fā)酵菌糠（處理9）效果最為顯著，較CK增加了90.1% 。可以看出，新鮮菌糠和發(fā)酵菌糠施用量的增加使得土壤中堿解氮含量也隨之增加，而且在施加相同量的菌糠時，發(fā)酵菌糠中土壤堿解氮含量高于新鮮菌糠，但差異均不顯著（P＞0.05）。

3 結(jié)論與討論

有機質(zhì)是土壤養(yǎng)分中的重要組成部分，其含量是衡量土壤肥力的一項重要指標(biāo)。一般認(rèn)為，土壤有機質(zhì)含量越高，其肥力就越好。本試驗結(jié)果表明，土壤中施入一定量的酵解雞糞和菌糠均可以顯著增加土壤有機質(zhì)含量，且在菌糠施入量為75.0 g時，新鮮菌糠和發(fā)酵菌糠有機質(zhì)含量均顯著高于75.0 g酵解雞糞處理組。可能是因為菌糠里含有大量死亡解體的食用菌菌絲殘體，導(dǎo)致其含有較高的氨基酸、蛋白質(zhì)、多糖和礦物質(zhì)等成分，從而導(dǎo)致菌糠有機質(zhì)含量極高。

pH是衡量土壤酸堿性的重要指標(biāo)，而土壤pH值在6.5左右時各種營養(yǎng)元素的吸收利用率最高，對作物的生長發(fā)育最為有益。榆林地處毛烏素沙漠地帶，土壤以沙壤土居多，且沙壤土的pH值一般大于8，呈堿性，不利于作物生長。本試驗結(jié)果表明，土壤中加入菌糠可以降低土壤的pH值，可能是因為食用菌在生長過程中菌絲分泌的一些酸性次生代謝產(chǎn)物中和了部分堿性物質(zhì)，但效果不顯著；土壤中加入雞糞，土壤pH值顯著升高，可能是由于雞場一般使用強堿性物質(zhì)消毒雞糞，如果長期使用雞糞作為有機肥，就會使土壤的堿性愈來愈強，不利于作物生長。因此，在堿性土壤中施加菌糠在某種程度上可以調(diào)節(jié)土壤。

鉀肥是作物生長所必需的營養(yǎng)元素，對提高植物品質(zhì)具有十分明顯的作用[16]，而植物通過根系從土壤中選擇性地吸收土壤中的水溶態(tài)鉀離子（水溶態(tài)鉀離子屬于土壤中速效鉀的一種形式）[17]。本研究結(jié)果表明，化學(xué)肥料、酵解雞糞和菌糠配方均增加了土壤速效鉀含量，其中，75.0 g雞糞處理組中速效鉀含量最高，為435.63 mg/kg，顯著高于其他處理組，因為雞糞本身鉀元素含量極為豐富。菌糠處理組的速效鉀含量顯著低于雞糞處理組，但從土壤長期的改良效果出發(fā)，雞糞存在重金屬或激素污染隱患，菌糠更安全。

磷元素一般在土壤中的含量較少，但對作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量至關(guān)重要，因此，通過使用有機肥提高土壤磷素養(yǎng)分十分重要。本研究結(jié)果表明，化學(xué)肥料、酵解雞糞和菌糠配方均增加了土壤有效磷含量，菌糠效果優(yōu)于雞糞，其中，112.5 g發(fā)酵菌糠＋1.0 g化學(xué)肥料的處理土壤有效磷含量最高，為149.78 mg/kg；等量發(fā)酵菌糠的處理速效磷含量大于新鮮菌糠，但差異不顯著（P＞0.05），可能是由于土壤放置時間太短的原因，因為發(fā)酵菌糠中含有的微生物可以通過釋放有機酸來活化有機磷，也可通過釋放堿性磷酸酶促進根際土壤有機磷的釋放[18]。因此，發(fā)酵菌糠更有益于提高土壤的有效磷含量。

氮是增加作物產(chǎn)量的一個核心元素，一般增加氮素的施用量，作物的產(chǎn)量會隨之增加。本研究結(jié)果表明，與CK相比，各處理均能顯著增加土壤堿解氮含量（P＜0.05）。在酵解雞糞的影響下，土壤堿解氮含量最高，為135.1 mg/kg；其次是發(fā)酵菌糠施入量為112.5 g的處理，其堿解氮含量接近75.0 g的雞糞處理組，且差異不顯著（P＞0.05）；其他菌糠處理均顯著低于酵解雞糞處理（P＜0.05），可能是由于食用菌在生長發(fā)育過程中消耗了培養(yǎng)基中大量的有機氮，從而導(dǎo)致菌糠堿解氮含量較低。

本研究表明，化學(xué)肥料、酵解雞糞和菌糠均可以提高土壤肥力，但化學(xué)肥料長期使用會造成土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)失調(diào)、物理性狀變差等問題；施用量相當(dāng)?shù)那闆r下，酵解雞糞在改善土壤速效鉀和堿解氮方面優(yōu)于菌糠，但雞糞的長期使用會造成土壤pH值升高和土壤安全隱患，不利于作物生長；發(fā)酵菌糠和新鮮菌糠相比，施入量相同的條件下，發(fā)酵菌糠的效果優(yōu)于新鮮菌糠，且發(fā)酵菌糠由于進行了微生物發(fā)酵，可以殺死菌糠里的細(xì)菌、真菌和寄生蟲卵，降低土壤污染概率。因此，發(fā)酵菌糠作為土壤改良劑具有廣闊的應(yīng)用前景。