菌渣有機肥對設施土壤微生物、酶活性及黃瓜品質和產量的影響

李建欣，葛桂民，申愛民

（鄭州市蔬菜研究所 鄭州 450015）

我國是食用菌生產大國，產量居世界首位，而每年產生的菌渣數量也非常大。菌渣含有大量的菌絲殘體、纖維素、半纖維素和木質素及豐富的氨基酸、多糖等營養元素。目前，由于對菌渣資源認識不足和技術落后而導致其有效利用率較低。菌棒一般作為燃料焚燒或拋棄，不但孳生蚊蟲、污染環境，還造成資源浪費。因而，研究菌渣發酵作為有機肥還田，不僅可以促進農業廢棄物資源化利用，還能改善土壤質量、增加土壤養分和提高作物品質及產量，具有重要的理論意義和實踐意義。有研究表明，菌渣不僅可以緩解土壤板結，增加土壤有機質含量，還能增加土壤團聚體數目和提高土壤養分含量。溫廣蟬等研究發現，菌渣有利于土壤有機質的積累，可提高土壤有效磷含量和速效鉀含量，對土壤養分和作物生長具有促進作用。張澤等研究發現，菌渣能夠擴大土壤中微生物群落的規模，有利于土壤質量的改善，同時還增強了土壤的抗病能力。黃春研究發現，菌渣對土壤脲酶活性、過氧化氫酶活性、轉化酶活性、磷酸酶活性以及作物產量都有顯著的提升。近年來，我國設施蔬菜栽培面積大，經濟效益可觀。然而，由于設施內長期過量施用化肥，導致蔬菜品質下降、土壤板結、水質污染等問題層出不窮，而菌渣可培肥地力、改善土壤團粒結構、提高蔬菜品質和產量。因此，菌渣用于設施內蔬菜生產有著重要意義。目前，菌渣直接還田的研究較多，而發酵后制成商品有機肥在生產中的應用研究還鮮見報道，因此，筆者以商品菌渣有機肥為研究對象，以施用氮、磷、鉀三元復合肥為CK，以黃瓜為試材，設置不同菌渣有機肥作為基肥，研究對土壤微生物、土壤酶活性及黃瓜品質和產量的影響，以期為商品菌渣有機肥在設施蔬菜栽培中的合理利用提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試黃瓜品種為傳奇68，由鄭州市鄭研種苗科技有限公司提供。菌渣有機肥是以平菇菌渣為主要原料添加輔料和發酵菌發酵而成的有機肥，由鶴壁市禾盛生物科技有限公司生產，主要養分含量為：有機質含量（，下同）56.38%（以烘干基計）、總氮含量（N）4.35%、磷含量（PO）2.87%、鉀含量（KO）2.04%。化肥為復合肥（18-18-18），主要成分為硫酸鉀（含KO 54%）、磷酸二胺（含N 18%、PO46%），由河南心連心化工集團有限公司生產。

1.2 方法

菌渣有機肥腐熟方法：平菇充分出菇后的菌棒，脫袋粉碎，添加適量發酵菌、紅糖和尿素，控制含水量為50%～60%，混合均勻，堆置發酵，發酵過程中翻堆4～6 次，使堆內溫度不超過60 ℃。當菌渣料色均勻轉深、質地變輕、聞不到異味時為發酵成功。

黃瓜栽培試驗于2020 年3 月15 日至7 月3日在鄭州市蔬菜研究發展中心鋼構塑料大棚內進行，0～20 cm 土壤基本理化性質如下：土壤容重為1.40 g·cm，總孔隙度45.92%，pH 值6.78，電導率1010 μS·cm，有機質含量7.19 g·kg，堿解氮含量74.63 mg·kg，速效磷含量24.71 mg·kg，速效鉀含量102.52 mg·kg。根據菌渣有機肥養分含量和多年栽培經驗，試驗設置4 個施肥水平，CK 為施用復合肥40 kg·667 m；3 次重復，隨機區組設計，共15個小區，每個小區面積為12 m。4 個菌渣有機肥的施肥量分別為400、800、1200、1600 kg·667 m。各處理具體施肥種類和用量見表1。定植前，將不同處理的有機肥和CK 復合肥作為基肥一次性均勻撒入土壤，翻耕、整平、起壟。黃瓜采用壟上雙行定植，壟寬120 cm，株距40 cm，行距60 cm，壟間距30 cm，每小區定植40 株。常規田間管理，各小區追肥均為化肥，總追肥量為硫酸鉀10 kg·667 m、磷酸二胺15 kg·667 m，自第一批果長達8～10 cm 時開始追肥，每7～10 d 追肥1 次，分5～6 次追完。

表1 試驗處理

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤微生物數量和酶活性測定 在黃瓜結果中期（5 月10 日）采集0～20 cm 土層土樣，每小區隨機取5 個樣點，混合成1 個試樣裝袋帶回試驗室，過2 mm 篩，置于4 ℃冰箱冷藏保存，進行土壤微生物計數、酶活性的測定。采用稀釋平板法測定微生物數量，采用牛肉膏蛋白胨培養細菌，采用改良高氏一號培養基培養放線菌，采用孟加拉紅-馬丁培養基培養真菌。參照周禮愷的方法測定土壤酶活性。采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性，采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定脲酶活性，采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性。

1.3.2 黃瓜生長指標測定 黃瓜定植20 d 后，每小區選擇長勢一致的黃瓜10 株，測量并記錄每株的株高、莖粗、節間長和葉面積，莖粗和節間長的測量取植株頂端向下數第4 節間處，采用便攜式葉面積儀（YMJ-B）測量葉面積。

1.3.3 黃瓜產量指標測定 對每小區選定的10 株黃瓜進行單株產量測定，自第1 次采摘開始，記錄單株產量和小區產量。667 m產量=小區株數×667 m×單株產量/小區面積。

1.3.4 黃瓜品質指標測定 于黃瓜結果中期取樣，每小區隨機選取樣品2.5 kg，將樣品送至河南省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究中心進行品質指標檢測。采用手持糖度計（PAL-1）測定可溶性固形物含量，采用蒽酮比色法測定可溶性總糖含量，采用2，6-二氯靛酚滴定法測定抗壞血酸含量。

1.4 數據分析

采用DPS 17.10 軟件對試驗數據進行處理，采用Tukey 法進行多重比較和顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同菌渣有機肥處理對土壤可培養微生物數量的影響

從表2 可以看出，土壤中細菌數量占比最大，其次是放線菌，最少的是真菌。土壤中可培養細菌、放線菌和真菌的數量均隨菌渣有機肥的施用量增加而增加。不同菌渣有機肥處理土壤中細菌和放線菌數量均顯著高于CK，T2、T3 和T4 處理之間細菌數量差異不顯著，但均顯著高于T1；T2、T3 處理放線菌數量均與T1、T4 處理差異不顯著，但T4 顯著高于T1；T3 和T4 處理土壤中真菌數量均顯著高于CK，T1 和T2 處理土壤中真菌數量與CK差異不顯著，4 個處理間真菌數量差異不顯著。T1、T2、T3 和T4 細菌數量分別比CK 增加56.18%、98.35%、106.80%、112.70%；放線菌數量比CK 增加44.59%、64.36%、76.52%、90.54%；真菌數量比CK增加12.77%、21.28%、25.53%、29.79%。隨著菌渣有機肥施用量的增加，細菌數量增加幅度最大，其次是放線菌，真菌數量增加幅度最小。

表2 不同菌渣有機肥處理對土壤可培養微生物數量的影響（×105 cfu·g-1）

2.2 不同菌渣有機肥處理對土壤酶活性的影響

由表3 可知，隨著菌渣有機肥施用量的增加，土壤過氧化氫酶活性、蔗糖酶活性和脲酶活性逐漸增強，T3 和T4 處理的3 種酶活性均顯著高于CK，T1 和T2 處理與CK 相比均未達到差異顯著水平。與CK 相比，T1、T2、T3、T4 處理過氧化氫酶活性分別增加了22.98%、41.53%、63.51%、104.64%，蔗糖酶活性分別增加了24.74%、42.27%、97.94%、110.31%，脲酶活性分別增加了29.63%、33.86%、56.08%、88.89%。

表3 不同菌渣有機肥處理對土壤酶活性的影響

2.3 不同菌渣有機肥處理對黃瓜生長的影響

由表4 可知，不同菌渣有機肥處理的黃瓜株高、莖粗、節間長和葉面積均高于CK。隨著菌渣有機肥施肥量的增加，莖粗和葉面積均呈現增加的趨勢，T2、T3 和T4 處理4 個生長指標均與CK 差異顯著。其中，T3 和T4 綜合表現較好，其株高分別比CK 提高了13.55%、15.47%；莖粗分別比CK 提高 了17.65% 、21.57% ；節 間 長 比CK 提 高 了11.41% 、10.51；葉 面 積 比CK 提 高 了9.31% 、11.20%。綜合莖粗和葉面積大小，各處理的生長表現由好到差依次為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。

表4 不同菌渣有機肥處理對黃瓜生長的影響

2.4 不同菌渣有機肥處理對黃瓜果實品質的影響

由表5 可知，T2、T3 和T4 處理黃瓜果實中可溶性固形物含量、可溶性總糖含量和維生素C 含量均顯著高于CK，但此三者之間的差異不顯著。T1處理的3 個指標與CK 差異均不顯著。隨著菌渣有機肥施入量的增加，黃瓜果實中可溶性固形物含量和可溶性糖含量逐漸增高，到達一定水平后趨于平緩或不再增加，維生素C 含量也呈現增高趨勢，T3達到最高，T4 略有下降。

表5 不同菌渣有機肥處理對黃瓜品質的影響

2.5 不同菌渣有機肥處理對黃瓜產量的影響

由表6 可知，隨著菌渣有機肥施入量的增加，黃瓜單株結果數、單株產量和667 m產量逐漸增加，達到一定水平時增產幅度趨于平緩。T2、T3 和T4 處理單株結果數和667 m產量均顯著高于CK，T4 處理單株結果數和產量最高。T3 和T4 處理比CK 增產18.87%、19.81%，比T1 增產13.00%、13.90%，比T2 增產4.56%、5.39%。因此，權衡施肥增加的支出和增產帶來的收益，T3 和T4 處理的施肥量在生產上均可采納。

表6 不同菌渣有機肥處理對黃瓜產量的影響

3 討論與結論

土壤微生物在土壤碳、氮、磷循環過程中起著重要作用，是評價土壤質量的重要指標之一。細菌、真菌和放線菌是土壤微生物的主要組成部分，對土壤中有機質分解和腐殖質形成起著重要作用。本研究結果表明，施入菌渣可提高土壤微生物數量，其原因可能是菌渣有機肥中含有大量的有機質，能夠為土壤微生物的生長和繁殖提供充足的碳源和氮源，從而提高土壤中微生物數量；另外，菌渣有機肥還可促進土壤團粒結構的形成、增加土壤孔隙度、降低土壤容重、調節土壤含水量和透氣狀況，優化土壤pH 值和EC 值，能夠進一步促進土壤微生物的生長和繁殖。在本試驗中，隨著菌渣有機肥使用量的增加，土壤中細菌、放線菌和真菌的數量逐漸增加，其中，菌渣有機肥對土壤可培養細菌和放線菌數量的影響較大，對3 種微生物數量增幅大小為細菌＞放線菌＞真菌，這與徐江兵等、滕青等、郭宏敏等的研究結果一致。

土壤中的酶主要來源于土壤微生物代謝、土壤動植物殘體分解、植物根系分泌等，在土壤生態系統中起著關鍵作用，可催化土壤中的生物化學反應。本研究結果表明，施入菌渣可提高土壤酶活性，原因可能是菌渣有機肥中含有大量的纖維素、木質素及菌體蛋白，降解后可提供微生物生命活動所需的碳、氮和營養元素，促進土壤微生物的生長繁殖，提高土壤中微生物的數量，從而增加土壤酶活性；菌渣有機肥可提高土壤肥力，改善土壤通氣狀況，促進作物根系生長，使作物根際微生物數量增加，從而增強土壤酶活性。這與張澤等、黃春的研究結果一致。在本試驗中，隨著菌渣有機肥施用量的增加，過氧化氫酶活性、蔗糖酶活性和脲酶活性逐漸增強，比CK 的過氧化氫酶活性提高了22.98%～104.64%、蔗糖酶活性提高了24.74%～110.31%、脲酶活性提高了29.63%～88.89%。

土壤微生物和土壤酶是轉化土壤肥力不可缺少的活性物質，在維持土壤生態系統的穩定性、土壤養分分解、抗逆性等方面占據主導地位，并控制著土壤生態系統功能的關鍵過程。長期施用菌渣有機肥對設施土壤肥力的影響尚需進一步研究。

菌渣可促進作物生長，本研究結果表明，菌渣有機肥可有效促進黃瓜的生長發育，顯著提高了黃瓜株高、莖粗和葉面積。根據莖粗和葉面積指標，其生長情況由好到差的順序為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。菌渣有機肥可顯著提高黃瓜的可溶性固形物含量、可溶性糖含量、維生素C 含量等決定品質和口感的化學物質含量，這與趙自超等、張洪勇等的研究結果一致。本試驗中，667 m施入800～1600 kg的菌渣有機肥均可顯著改善黃瓜的品質和口感。

菌渣可提高作物產量，有研究表明，在一定范圍內，隨著施肥量的增加，產量呈上升趨勢；若再增加施肥量，產量會有不同程度的下降。與化肥相比，施入適量的有機肥能提高作物產量，但過量施入有機肥也會使產量下降。本試驗結果表明，隨菌渣有機肥施肥量的增加，黃瓜產量逐漸增加，達到一定水平時，增產緩慢甚至停滯，但并未下降，這與張國紅、孫利萍等的研究結果不完全相同，可能是因為糞肥或菌渣沒有充分腐熟，過量施入會使植株受損，從而導致減產，而本試驗中充分腐熟的商品菌渣有機肥不存在使作物減產的情況。適宜用量的菌渣有機肥可充分提供作物生長發育所需的營養，并使產量達到最高，而超出的施肥量不會危害作物生長，但品質和產量也不會無限提高，而是達到一定水平時不再增加。

綜上所述，施用菌渣有機肥可促進黃瓜生長發育，有效改善果實風味品質和營養品質，顯著提高產量，其適宜的用量為1200～1600 kg·667 m。