菌渣有機肥對菠菜生長與土壤肥力的影響研究

摘要：為了高效利用菌渣，并促進菌渣有機肥的推廣使用。采用盆栽試驗的方法對施用菌渣有機肥后土壤理化特性、酶活以及菠菜生長的變化特征進行了研究。試驗設置5個處理，分別為CK（0）、CL1（0.25%）、CL2（0.5%）、CL3（1%）、CL4（1.5%），開展為期70d的菌渣有機肥應用盆栽試驗。結果表明，相較于CK，施用不同濃度（CL1、CL2、CL3、CL4）菌渣有機肥處理的土壤堿解氮平均含量分別增加了8.55mg/kg、35.22mg/kg、30.32mg/kg、78.69mg/kg，速效磷分別增加2.43mg/kg、11.64mg/kg、17.23mg/kg、22.78mg/kg，速效鉀和有機質平均含量分別增加了7.18mg/kg、14.7mg/kg、12.03mg/kg、24.44mg/kg和0.2%、1%、1.5%、1.9%；土壤脲酶和過氧化氫酶平均活性分別提高了36.2%、57.8%、96.5%、116.4%和17.8%、34.2%、40.9%、55.9%，但對酸性磷酸酶活性無顯著影響；菠菜鮮重分別提升了6.3%、60.7%、71.4%、84%；干重分別提升了3.6%、7.2%、11.6%、21%；單株葉面積分別提升了18%、25.2%、42.8%、62.6%；株幅分別提升了2%、3%、8.3%、10%。施肥劑量在0.25%～1.5%之間，菌渣有機肥有增加土壤養分，促進菠菜生長的效果，且隨著施用劑量的提高效果增強。

關鍵詞：菌渣；有機肥；菠菜；土壤理化

中圖分類號：S646

文獻標識碼：A

文章編號：1008－0457（2023）04－0078－05

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2023.04.013

中國是世界上最大的食用菌生產國之一，根據中國食用菌協會統計，2016年全國食用菌產量達3600萬t，產值約為2700億元［1］。貴州主要食用菌有22科72屬268種，野生食用菌種類占全國的80%以上。主要特色品種有香菇、美味牛肝菌、蜜環菌、桑黃菌、金耳、木耳、銀耳、雞油菌、猴頭、馬勃等。食用菌產業已成為貴州省十二大優勢產業之一，不少縣市將其作為“億元級”產業，加大扶持發展力度，并作為脫貧摘帽后持續鞏固脫貧攻堅成果，為貴州鄉村振興戰略實施作出貢獻。2018年貴州省食用菌總產量為89.6萬t，菌渣產量高達35.84萬t［2］。目前，貴州省食用菌產業規模已達35億棒，發展勢頭迅猛。由于食用菌產業鏈有多個環節產生大量的廢菌渣，如何對它們進行資源化利用，避免環境污染，成為該產業發展的重要制約因素，關系到該產業可持續健康發展。

食用菌菌渣是收獲食用菌后殘留的培育基質，其中含有大量殘留真菌孢子、木質纖維素和蛋白質等有機質，此外，食用菌菌渣還含有許多殘留的蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、漆酶等活性酶［3］。如果食用菌菌渣不能及時無害化處理，不僅浪費資源，還會腐爛發霉造成環境污染［4-5］。目前，食用菌菌渣的資源化利用已有相關研究，Lin等［6］使用食用菌菌渣、秸稈、園林廢棄物進行混合厭氧消化，累積甲烷產量可達269L/kg；Ma等［7］利用食用菌菌渣熱解制造生物活性炭等，但這些利用方法往往工藝復雜，成本較高。而堆肥是一種廣泛使用的有機廢物資源利用方式，可以實現農業和工業的清潔生產和可持續性［8］。

菌渣有機肥對土壤肥力特性以及生物環境的影響，我們知之甚少，這制約了菌渣有機肥的推廣使用。因此，本研究使用食用菌菌渣制備生物有機肥，并以菠菜作為代表植物進行為期70d的盆栽試驗，探討菌渣有機肥對土壤肥力、菠菜生長的影響。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗所需菌渣生物有機肥的制備借助貴州世農肥業有限公司的生產車間完成。具體步驟如下：將食用菌渣、牛糞、油枯分別破碎后按質量比5∶3∶2進行混合，并控制含水率為60%左右，按2%用量添加金正大有機肥發酵菌劑，然后將混合物料置于車間進行堆垛發酵，定時檢測堆體溫度，當發酵溫度達到65℃時進行翻堆，反復多次直至堆體溫度不再升高，徹底腐熟。發酵完成后再進行破碎篩分，得到菌渣有機肥。經檢測，菌渣有機肥的理化性質為：有機質為33%、總氮為1.7%、總磷為2.3%、總鉀為2.9%、含水率為12%、pH為6.4，符合《有機肥料》NY/T525-2021標準［9］。

供試土壤采自貴州省黔西南州興義市某農田，采集深度為15～20cm的土壤，挑出其中較大的石塊和植物殘體，在室內陰涼通風處攤平自然風干，將風干后的土壤砸碎混勻后進行檢測與后續的盆栽種植。經檢測，供試土壤的理化性質具體如下：pH為6.48、電導率為152.3μs/cm、有機質為4.4%、堿解氮為20.8mg/kg、速效磷為10.21mg/kg、速效鉀為17.59mg/kg。

供試菠菜種子采購于興義市黔農匯農產品營銷有限公司，菠菜品種為‘荷蘭668’。

1.2盆栽試驗

試驗設置5個處理，菌渣有機肥施用量分別為土壤重量（以風干重量計）的0%（不施肥）、0.25%（微量施肥）、0.5%（低量施肥）、1%（常量施肥）和1.5%（過量施肥），分別記為CK、CL1、CL2、CL3和CL4，每個梯度設置3組平行，共15個處理。分別稱取2.5kg土壤放入塑料花盆內（口徑為16.8cm，高為15.5cm）。依次添加不同比例的菌渣有機肥，充分混勻，播種10～15粒菠菜種子，采用重量法［10］用純水進行澆灌，培養過程中保持適當的含水率。分別于7、14、21、35、50和70d取土樣進行分析，每個處理3次重復，采集的土壤樣品自然風干，挑選出雜物后過100目篩進行理化性質與酶活分析。待菠菜出苗后的第7天進行間苗處理，每個處理留3株生長情況相似的菠菜，在第70天收獲菠菜，用自來水洗滌3次后，再用去離子水沖洗3次，用濾紙快速擦干水分后，進行菠菜農藝指標的測量。

1.3測定項目與方法

土壤速效鉀采用中性乙酸銨溶液浸提后，使用上海元析AA-3300F型原子吸收分光光度計測量；有效磷經碳酸氫鈉溶液浸提后采用鉬銻抗比色法進行測量；堿解氮采用堿解擴散法進行測定；有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法進行測定。土壤脲酶活性、過氧化氫酶活性、酸性磷酸酶活性均使用上海紀寧實業有限公司生產的ELISA試劑盒測定，具體操作按照試劑盒說明書進行。

菠菜的農藝指標用電子天平、卷尺、坐標紙進行測量。

1.4數據處理與分析

用Excel2020統計和處理數據，運用Origin2018軟件繪圖，采用SPSS22軟件進行相關性和單因素方差分析（Plt;0.05）。

2結果與分析

2.1菌渣有機肥對土壤理化性質的影響

如圖1所示，施用菌渣有機肥后，CL1、CL2、CL3、CL4處理較CK的土壤堿解氮平均含量分別提高了8.55mg/kg、35.22mg/kg、30.32mg/kg、78.69mg/kg，速效磷平均含量分別提高了2.43mg/kg、11.64mg/kg、17.23mg/kg、22.78mg/kg，速效鉀平均含量分別提高7.18mg/kg、14.7mg/kg、12.03mg/kg、24.44mg/kg，有機質平均含量分別提高0.2%、1%、1.5%、1.9%。各處理土壤堿解氮含量均呈現先上升后下降的趨勢，其中CL4處理堿解氮下降幅度較小，且土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質的促進效果均表現為CL4效果最佳?？傮w表明，施用菌渣有機肥可有效提高土壤肥力，且隨著施用劑量增大，促進效果提高。

2.2菌渣有機肥對土壤酶活性的影響

如圖2所示，菌渣有機肥可以顯著增強土壤中脲酶、過氧化氫酶的活性，但對酸性磷酸酶活性無顯著影響。與CK相比，施用菌渣有機肥的各處理脲酶活性均值分別提高了36.2%、57.8%、96.5%、116.4%，土壤脲酶活性可以反映土壤氮素的轉化，說明菌渣有機肥的施用加強了土壤氮素的循環；過氧化氫酶活性均值分別提高了17.8%、34.2%、40.9%、55.9%，土壤過氧化氫酶活性反映了土壤中微生物的生化反應強弱，菌渣有機肥的施入顯著加強了土壤微生物的生物活性。

2.3菌渣有機肥對菠菜農藝指標的影響

施用不同劑量的菌渣有機肥，菠菜的農藝指標存在一定差異，如表1所示。各處理菠菜農藝性狀整體表現為CKlt;CL1lt;CL2lt;CL3lt;CL4，鮮重、干重、葉數、單株葉面積、株幅均表現為CL4處理效果最好，CL1、CL2、CL3、CL4處理與CK相比，菠菜鮮重分別提高了6.3%、60.7%、71.4%、84%，菠菜干重分別提高了3.6%、7.2%、11.6%、21%，單株葉面積分別提高了18%、25.2%、42.8%、62.6%，株幅分別提高了2%、3%、8.3%、10%；CL2、CL3、CL4處理相較CK平均葉片數增加了1～2片，但均無顯著差異?？傮w上看，CL1處理對菠菜生長的促進效果不顯著，CL2、CL3、CL4處理均顯著增加了菠菜的重量與葉面積，但對株幅的影響不顯著。說明菌渣有機肥的施用可有效促進菠菜生長，增加菠菜葉面積，從而提高菠菜產量。

3結論與討論

菌渣有機肥相較傳統化肥有機質含量高，國家標準規定［9］，合格的有機肥有機質含量需大于30%，正確施用有機肥可以顯著提高土壤有機質含量。陳芬等［11］研究了不同施用量的中藥渣有機肥對土壤肥力的影響，發現施用中藥渣劑量與土壤有機質含量成正向線性關系，有機肥施用量每增加1%，土壤有機質含量平均增加2.93g/kg；關文義等［12］研究發現有機肥的施用明顯增加了土壤有機質，并能緩解土壤酸化。有研究表明，有機肥的施入可以提高土壤離子交換位點，提高對營養元素的吸附能力，使營養元素向速效態轉化，從而促進植物的吸收［13］。本研究中菌渣有機肥的施入增加了土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質含量，整個培養過程中，土壤堿解氮的含量均呈現先增加后減少的趨勢，與前人的研究結果相同［14-16］，這可能是由于培育初期菌渣有機肥能夠加速土壤氮循環，促進土壤氮素向堿解氮轉換。隨著培育的時間延長，土壤堿解氮在14～35d含量逐漸降低，這是菠菜在發芽生長期高效利用土壤堿解氮導致的。但CL4（過量施肥）處理堿解氮下降幅度較小，說明1.5%施肥量有利于土壤堿解氮含量的保持。

土壤酶是由土壤動植物、微生物的生命活動分泌的活性物質，是土壤生態環境中一個重要的組成部分，對土壤物質循環起關鍵作用。土壤酶能夠促進土壤有機質分解，釋放植物能高效利用的養分［17］。酶促反應是土壤中最主要的生化反應，土壤中酶的活性反應了土壤中微生物活動的強度，同樣也是土壤肥力的評價標準之一［18］。閻佩云等［19］研究了不同施肥方式對生菜土壤根際脲酶、酸性磷酸酶以及過氧化氫酶活性的影響，結果表明增施有機肥可以使土壤脲酶、過氧化氫酶活性提高，其中有機肥處理的土壤相較不施肥處理脲酶活性提高了47.9%～56.1%，而對酸性磷酸酶活性沒有顯著影響，這與本次研究結果相同。菌渣有機肥對土壤養分的促進效果總體上呈現隨施用劑量增大而提高的趨勢。

本次研究中，除CL1（微量施肥）處理外，施用菌渣有機肥后菠菜的鮮重、干重和葉面積明顯高于空白處理。已有研究表明，微量或過量施用有機肥都會影響農作物的產量［20］，但在本次試驗中并沒有出現隨有機肥劑量增加，菠菜產量減少的情況，在0.25%～1.5%施肥區間內隨施用劑量的加大，對菠菜的生長促進效果越好。

綜上，施肥劑量在0.25%～1.5%區間內，菌渣有機肥可以有效地增加土壤養分，促進菠菜的生長，增加菠菜產量，效果隨著施用劑量的提高而提高。本次研究結果表明，堆肥處理是實現菌渣資源化的一個有效途徑，且菌渣有機肥在促進農作物生產、改善土壤環境方面有較好的實際應用前景，為貴州食用菌菌渣資源化提供了思路。但本研究仍留有許多待深入研究之處，后續可對農作物進行營養物質含量的檢測，探討菌渣有機肥對農產品質量的提升效果，另一方面，本研究只在室內進行盆栽試驗，后續可選擇不同農作物與土壤類型進行田間試驗，擴大試驗范圍，進一步探索菌渣有機肥在自然條件下對不同農作物品質和產量的影響。

（責任編輯：胡吉鳳）

參考文獻：

[1]黃琪惠.食用菌價格波動特征及其影響因素研究［D］.泰安：山東農業大學，2018.

［2］羅杰，李艷華，胡佳，等.食用菌菌渣生物處理與資源化利用研究概況［J］.食用菌，2020，42（3）：4-6.

［3］ZhuHJ，SunLF，ZhangYF，etal.Conversionofspentmushroomsubstratetobiofertilizerusingastress-tolerantphosphatesolubilizingPichiafarinoseFL7［J］.BioresourceTechnology，2012，111：410-416.

［4］林忠寧，陳敏健，劉明香，等.真姬菇菇腳和菌糠氨基酸含量測定及營養評價［J］.中國食用菌，2012，31（2）：44-46.

［5］周亞紅，郝剛立，陳康.食用菌菌渣基礎特性分析［J］.湖北農業科學，2014，53（9）：2009-2012.

［6］LinYQ，GeXM，LiYB.Solid-stateanaerobicco-digestionofspentmushroomsubstratewithyardtrimmingsandwheatstrawforbiogasproduction［J］.BioresourceTechnology，2014，169：468-474.

［7］MaYH，WangQH，SunXH，etal.Astudyonrecyclingofspentmushroomsubstratetopreparecharsandactivatedcarbon［J］.Bioresources，2014，9（3）：3939-3954.

［8］YuvarajA，ThangarajR，RavindranB，etal.Centralityofcattlesolidwastesinvermicompostingtechnology－acleanerresourcerecoveryandbiowasterecyclingoptionforagriculturalandenvironmentalsustainability［J］.EnvironmentalPollution，2021，268（A）：115688.

［9］NY/T525-2021.有機肥料［S］.北京：中華人民共和國農業農村部，2021.

［10］王貴彥，史秀捧，張建恒，等.TDR法、中子法、重量法測定土壤含水量的比較研究［J］.河北農業大學學報，2000，23（3）：23-26.

［11］陳芬，余高，張紅麗，等.中藥渣生物有機肥對Hg-Cd復合污染土壤重金屬、微生物量碳氮含量及酶活性的影響［J］.河南農業科學，2021，50（7）：66-75.

［12］關文義，曹士旭，廉夢云，等.廚余有機肥替代化肥對小麥/玉米產量及土壤肥力的影響［J］.中國資源綜合利用，2022，40（12）：8-10.

［13］ZikeliS，DeilL，MllerK.Thechallengeofimbalancednutrientflowsinorganicfarmingsystems：astudyoforganicgreenhousesinSouthernGermany［J］.Agriculture，Ecosystemsamp;Environment，2017，244：1-13.

［14］LuHJ，HeHB，ZhaoJS，etal.Dynamicsoffertilizer-derivedorganicnitrogenfractionsinanarablesoilduringagrowingseason［J］.PlantandSoil，2013，373：595-607.

［15］羅湄宏，段建軍，黃鶯.施用竹炭有機肥對植煙土壤理化性質的影響［J］.南方農業，2021，15（24）：16-18.

［16］陳浩，肖慶亮，李治模，等.蚯蚓對植煙黃壤長期種植施肥模式和土壤肥力變化的響應［J］.山地農業生物學報，2023，42（1）：1-7.

［17］周永學，陳靜，李遠，等.棉稈還田對咸水滴灌棉田土壤酶活性和細菌群落結構多樣性的影響［J］.環境科學，2022，43（4）：2192-2203.

［18］羅興錄，岑忠用，謝和霞，等.生物有機肥對土壤理化、生物性狀和木薯生長的影響［J］.西北農業學報，2008（1）：167-173.

［19］閻佩云，吳月，賈小衛.不同施肥處理對春季生菜土壤酶活性的影響［J］.陜西農業科學，2022，68（8）：76-79.

［20］韓建，尹興，郭景麗，等.有機肥施用對紅地球葡萄產量、品質及土壤環境的影響［J］.植物營養與肥料學報，2020，26（1）：131-142.