基于林下大球蓋菇種植的林業廢棄物資源化利用及菌渣返林對鹽堿土的改良效應

中圖分類號：S646 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006—6500.2025.08.005

Abstract：Inordertodevelopanewwayofresourceutlztionofforestrywaste，weusedforestrywasteasthemainsubstratematerial fortheundegrowthoftrophariarugosoanulata.Weanalyzedtheefectsofforestrywasteresourceutiztiononsoilchemicalproperties，mainenzymeactivies，ndtenumberofsoilculturablemicroorgaisms.TeresultsshowedthatpHandtotalsaltcotentin thesoilsampleofforestrywasteretuedtoforestafteruseofStrophariarugosonnulataplanted（GW）andthesoilsamplesofdirect return of forest wastes（FT）were significantly lower（ P lt;0.05） than those of the original control soil samples （YT），while soil organic matter，soil available potassium and soil ammonium nitrogen were significantly increased（ P lt;0.05）. Except for catalase，the activities of four soil enzymes were significantly increased （ P* lt;0.05）.The abundance of soil culturable microbial species increased in the soil sampleofforestryasteetudtoforstafteuseoftroriarugosoulataplanted（GW），withacteriaeingteighstfollodby actinomyetesandfungibeingtelowest.Comparedwithtecontrolsoil（T），thenumberofculturablebacteriainthesoilwaignificantlyincreased（P FT gt; YT. In conclusion，soilcemicalpropertisndectivitisweretized，ichidicatedtattheorestasteadaosiifect onsoilimprovemenafterbeing plantedintheudersideofthemushroom.Theresultsprovideanewwayfortheresourceutilizationof forestwastebased onthe cultivationof edible fungiunder the forest.

KeyWords：forestrywaste;resourceutilization; Strophariarugosoannulata;soilenzymeactivity;microbialpopulation

林業廢棄物主要指園林管理維護過程中產生的有機材料，包括樹葉、枝條等，隨著城市綠化面積的不斷擴大，我國這類廢棄物量連年增長-2]。對于林業廢棄物處理方式主要為填埋和焚燒處理，存在處理模式單一、處理成本高、工藝籠統、污染環境和再利用率低等問題3。林業廢棄物種類多種多樣，富含木質素、纖維素等有機物質3。林業廢棄物可用于生產生物炭、沼氣和生物乙醇，具有很大的發展潛能和生態效益，林業廢棄物還可作為有機覆蓋物應用于地表覆蓋，改善土壤理化性質，調節微生物系統，起到改良土壤的作用37。研究表明，林業廢棄物中富含木質素、纖維素和半纖維素等成分，是微生物生長所需的元素，在食用菌栽培的培養輔料中適當添加林業廢棄物的木屑，可以提高食用菌產量和品質8。大球蓋菇（Strophariarugosoannulata）是一種球蓋菇屬（Stropharia）的食用菌，屬于層菌綱（Hymenomycetes）傘菌目（Agaricales）球蓋菇科（Strophariaceae）。鹽堿土是天津主要的低產土壤類型之一，分布非常廣泛，主要集中在中東部和濱海地區。統計表明，鹽堿地在天津土地占比約 18.2% ，鹽分在春季干旱季節強烈向表層（ 0～5cm ）聚集，鹽分含量集中在 0.3%～2.0% ，pH值通常在7.0～8.5，鹽堿化嚴重制約了天津的農業生產和生態環境。

前期研究證明，天津地區鹽堿地可進行大球蓋菇林下種植，獲得了較高的產量和較好的質量[8-9]。為進一步探索林業廢棄物資源化利用與林下食用菌種植有效結合途徑，本研究將林業廢棄物用于大球蓋菇種植，并對返林整地后的土壤相關指標進行檢測，通過土壤理化性質、微生物種群的變化和土壤主要酶活性等指標的分析，評估園林植物廢棄枝條用于大球蓋菇種植后返林對土壤的改良效果。一方面，可以為林業廢棄物資源化利用提供指導；另一方面，可以在保證產量的前提下降低林下大球蓋菇種植成本，對林業健康生產和林下經濟發展具有良好的指導意義。

1材料與方法

1.1試驗地基本情況

天津地形復雜，絕大部分為洼地和平原，屬于暖溫帶半濕潤季風性氣候，臨近渤海灣，年平均氣溫約為 11.6^°C ，平均海拔約為 5m ，年平均降水為 571mm 無霜期為 184～203d ，本試驗地處于天津西部地區東校區內（ 117^°535^°N，39^°522^°5） ，林分為毛白楊人工林，土樣 pH 值為 7.00±0.17 ，含鹽量為 （0.30±0.02）% ，屬于典型的鹽堿土。

1.2試驗設計及土樣采集

本研究選用的大球蓋菇品種為古田赤松茸。林業廢棄物木屑為園林修剪后的各種廢棄枝條混合組成（主要樹種有國槐、楊樹、金枝槐、垂柳、竹柳、法桐、白蠟、海棠等），經過粗略的粉碎后，木屑呈5～50mm 大小不等，自然放置1年。林下栽培大球蓋菇選用的輔料配方成分體積配比為稻殼 45% ，玉米芯12% ，林業廢棄物木屑 42% ，石灰 1% 。在氣溫超過25^°C 的前提下，按照配方比例混合各種原料，攪拌均勻后，加清水至含水量超過 65% ，打通氣孔，用黑色塑料薄膜覆蓋進行發酵，當料堆溫度達到 55～60^°C 時， 24h 之后開始首次翻堆。根據相同的要求進行3次翻堆，發酵成功的標準是發酵料呈茶褐色，有大量白色高溫放線菌，無酸臭味，質地松軟。按 15kg?m^-2 的用量平鋪，大球蓋菇菌種使用量為 2.25kg?m^-2. 按照李夢秋等8的方法進行大球蓋菇栽培，播種采用穴播和點播相結合的方法。栽培順序為整地、輔料發酵、菌種播種、發菌期管理、出菇期管理、子實體采收，林下種植時間為2021年10月20日，于2022年5月完成采收，采收后將種植畦翻耕整平，完成種植材料返林，同年9月選取該地塊土樣作為林業廢棄物返林的土樣（簡稱廢棄物-菇土樣），樣品組標號GW。同一地塊于2021年10月20日只鋪輔料但不接種大球蓋菇菌種，2022年5月與種植大球蓋菇的地塊同時翻耕整地，同年9月取樣作為林業廢棄物土樣（簡稱廢棄物土樣），樣品組標號FT。同地塊中未經處理的土樣作為原土土樣（簡稱原土土樣，對照），樣品組標號YT。各處理樣地均為3塊寬 2m 、長 5m 的地塊。

在試驗地采用5點法采集土樣，采集表層下1.0～2.5cm 土層的土樣，每個地塊5點采集的土樣混合為一個樣本。將土樣分別于室溫條件下進行風干處理，除去土樣上的植物殘體，隨后將土樣在瓷研缽中進行充分研磨并過 1mm 篩（18目），將上述土樣過篩后，分別貼上標簽存放。將采集的土樣GW（GW1、GW2、GW3）、土樣YT（YT1、YT2、YT3）和土樣FT（FT1、FT2、FT3）進行土壤化學性質、土壤酶活可培養微生物種群數量測定。

1.3土壤理化性質測定方法

參考楊宗德吉等的方法，用TFW系列土壤分析儀進行土壤 pH 值、全鹽量、土壤有機質、土壤速效鉀和土壤銨態氮等指標測定。

用3，5-二硝基水楊酸比色法測量土壤中纖維素酶活性[，纖維素酶活性以 24h，1g 干土生成葡萄糖毫克數表示。用3，5-二硝基水楊酸比色法檢測土壤中蔗糖酶活性，蔗糖酶活性以 24h，1g 干土生成葡萄糖毫克數表示。用銅鹽比色法檢測土壤中蛋白酶活性[，蛋白酶活性以 24h，5g 干土水解產生的甘氨酸含量來表示。用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法檢測土壤中脲酶活性 [2]，脲酶的活性以 24h，5g 干土可以水解產生的銨來表示。用高錳酸鉀滴定法檢測土壤中過氧化氫酶活性，過氧化氫酶的活性以 1h，1g 干土需要的 0.1mol?L^-1 高錳酸鉀滴定計的體積數來表示。

1.4土壤可培養微生物種群數量測定

土壤學中可培養微生物種群數量測定一般采用活菌計數法4。細菌分離培養采用牛肉膏蛋白陳培養基結合平板涂抹法；放線菌分離培養采用高式1號培養結合平板涂抹法，在倒平板前，每 100mL 培養基加人 0.3mL3% 重鉻酸鉀，選擇性抑制細菌的生長；真菌分離培養采用馬丁氏孟加拉紅瓊脂培養基，倒平板前，加適量鏈霉素，抑制細菌生長。每種可培養微生物數量測定設置2個10倍遞增稀釋液（細菌： 10^-5 和 10^-6 ；放線菌： 10^-4 和 10^-5 ；真菌： 10^-3 和 10^-4 ）每次測定重復3次，在平板上得到可培養微生物菌落后計數，平板菌落數在適宜計數范圍內時，按照公式（1）計算：

式中， .N 為每 g 樣品中菌落數，單位 cfu?g^-1;ΣC 為平板菌落數之和； n1 為第一稀釋度平板個數； n2 為第二稀釋度平板個數;d為稀釋因子（第一稀釋度）。

可培養微生物辛普森多樣性指數按照公式（2）

計算：

D=1-Σ（P_i）2

式中， ?_，D 為辛普森多樣性指數； P_i 為物種 i 的個體占群落中總個體的比例。

1.5數據處理

本試驗處理和測定均進行了3個生物學重復，采用MicrosoftExcel2010和IBMSPSS23.0軟件對數據進行方差分析和繪圖，采用Duncan’s法進行多重比較（ （Plt;0.05） ，用Pearson法進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1不同土樣土壤理化性質對比分析

結果表明，與原土土樣相比GW和FT樣品的pH 值均有顯著下降，2個處理間無顯著差異，其中GW樣品降到 6.1±0.1 ，含鹽量降為（ 0.20±0.02?% ，FT樣品的 pH 值為 6.2±0.3 ，含鹽量下降為（ 0.20± 0.02% （表1）。對不同土樣的有機質、速效鉀和銨態氮等成分分析結果表明，GW和FT樣品中各有效成分均顯著提高了，與YT相比，土壤有機質分別提高到 122% 和 86% ，速效鉀含量分別提高了 24.5% 和15.4% ，銨態氮分別提高了 21.1% 和 68.2% （表1）。綜上所述，林業廢棄物返林后，土壤鹽漬化情況降低，在提高有機質含量的同時，有效地促進了土壤中鉀元素的釋放，并且林業廢棄物經大球蓋菇利用后返林提高土壤有機質含量的效果優于林業廢棄物直接返林的處理。

表1不同土樣的土壤理化性質對比分析

Tab.1 Comparative analysis of soil physicochemical properties of different soil samples

注：同列中不同小寫字母表示不同處理間差異顯著 （Plt;0.05 ）。下同。

2.2不同土樣中土壤酶活性比對分析

與YT樣品相比，林業廢棄物返林的土樣對土壤中的各種酶活性均有影響。由表2可知，FT和GW樣品的纖維素酶活性較原土的纖維素酶活性分別提高了 40.9% 和 54.5% ，蔗糖酶活性分別提高了34.3% 和 32.4% ，脈酶活性分別提高了 28.0% 和36.0% ，FT和GW樣品間無顯著性差異，與YT樣品相比差異顯著。3組樣品間蛋白酶活性差異顯著，FT和GW樣品的蛋白酶活性分別提高了 5.27% 和9.26% 。3組樣品間土壤過氧化氫酶活性雖無顯著差異，但FT和GW樣品的酶活略高于YT。這說明鹽堿土中有機碳分解能力弱，而園林廢棄物的添加可促進有機物的分解。脲酶活性與尿素轉化相關，園林廢棄物的添加可改善鹽堿環境對脲酶的抑制作用。

2.3不同土樣中可培養微生物數量比對分析

由表3可知，從不同菌種類型的土壤可培養微生物數量來看，GW樣品中可培養細菌數量最大，值為 YT樣品中可培養細菌數量最小，值為 87.41×10⁵cfu?g^-1 ，且GW與FT樣品中可培養細菌數量無顯著差異，但與YT樣品有顯著差異；

表2不同土樣的土壤主要酶活性對比分析Tab.2 Comparative analysis of main enzyme activities in different soil samples

GW 樣品中放線菌數量最大，值為 57.02×10⁵cfu?g^-1 YT樣品中放線菌數量最小，值為 30.33×10⁵cfu?g^-1 ：GW樣品中真菌數量最大，值為 0.74×10⁵cfu?g^-1 ，YT樣品中真菌數量最小，值為 0.27×10⁵cfu?g^-1Φ 各類可培養微生物數量最高的為細菌，放線菌次之，最低的為真菌類，細菌占可培養微生物總數的 70.07%～ 74.07% ，放線菌占可培養微生物總數的 25.7% 229.55% ，真菌占可培養微生物總數的 0.23% ，0.38% 。不同處理間各類微生物數量最多的為GW樣品，FT樣品次之，YT樣品最少。GW樣品中土壤可培養微生物辛普森生物多樣性指數為0.4217，FT樣品為0.4094，YT樣品為0.3853。這說明林業廢棄物返林后土壤中可培養微生物數量和豐富度明顯提高。

表3土壤可培養微生物數量及多樣性指數

Tab.3Quantity and diversity index of soil culturable microorganisms

2.4土壤相關各指標間的相關性分析

對3種土樣中各種可培養微生物的總和與土壤理化性質及酶活性等14個指標分別進行相關性分析，由圖1可以看出，土壤中可培養細菌數量與 pH 值呈顯著負相關，與有機質，蛋白酶活性和纖維素酶活性呈極顯著正相關，與脲酶活性呈顯著正相關，可培養放線菌數量與有機質含量和土壤蛋白酶活性呈極顯著正相關。

從土壤酶活性與各個指標相關性角度分析，纖維素酶活性與可培養微生物總量、可培養細菌數量、蔗糖酶活性、蛋白酶活性、脲酶活性 ?pH 值呈極顯著相關，與全鹽量、有機質含量、可培養微生物總量呈顯著相關；蔗糖酶活性與纖維素酶活性、pH值、全鹽量、速效鉀含量呈極顯著相關，與蛋白酶活性、脲酶活性、有機質和銨態氮含量呈顯著相關；蛋白酶活性與 pH 值、全鹽量、有機質含量、可培養微生物總量呈極顯著相關；脲酶活性與 pH 值、全鹽量、有機質含量呈極顯著相關；過氧化氫酶活性與脲酶活性呈顯著相關。

3討論與結論

3.1 討論

林業廢棄物主要由園林養護中修剪或掉落的枝條適當粉碎后組成，富含大量的有機質、氮、磷、鉀等營養成分。本研究發現，林業廢棄物返林后可有效降低 pH 值，提高有機物、土壤速效鉀、土壤銨態氮等指標，這與陳彤等[5研究結果一致，說明林業廢棄物可用于土壤改良[16-17]。食用菌菌渣作為土壤改良劑或植物栽培基質也有廣泛的研究[18-20]。將林業廢棄物用于食用菌大球蓋菇林下種植，食用菌產量和品質都得到了較好的提升效果。本研究將林下食用菌種植結束后的菌渣旋耕返林，測定分析土壤的各項生化指標，證明了林業廢棄物結合食用菌種植對鹽堿土的改良作用優于原土和廢棄物添加土。其原因是含有林業廢棄物的輔料中大孔徑顆粒較多，可以改善土壤的含水量和孔徑，食用菌菌絲大量生長后，加速了纖維素、木質素等物質的分解，林業廢棄物中有機質發酵后被大球蓋菇進一步轉化為土壤腐殖質，腐殖酸中多種活性基團可增強電子傳遞，提高土壤酶活性，從而促進多種有機質的生物降解并且食用菌菌體的粗蛋白、粗脂肪和其他營養成分可以為微生物提供良好的營養和生長環境，增加土壤中的微生物豐富度，有效提高土壤新陳代謝，增加土壤生產力9.2]。這也可以用于解釋本研究中林業廢棄物結合食用菌種植后，土壤中可培養微生物在數量和多樣性都高于未添加林業廢棄物的土樣。土壤微生物主要由放線菌、細菌和真菌組成，是有機質分解和王壤物質循環的重要參與者，土壤微生物群落組成是評價土壤質量的重要指標22-24。相關性分析結果也證明了土壤中可培養微生物總數量、細菌和放線菌與有機質含量呈顯著相關。

土壤酶是土壤的生物活性催化蛋白，其活性高低與土壤新陳代謝密切相關，可以反映土壤微生物活性，是土壤生物學活性和生產力評價的重要指標[25-26。本研究發現，在林業廢棄物用于大球蓋菇種植后，返林樣品中除過氧化氫酶外，其余4種土壤酶活性顯著高于原土對照。相關性分析結果表明，除過氧化氫酶外，其余4種酶活性均與土壤pH值、全鹽量和有機質含量存在顯著相關性。此外，蔗糖酶還與土壤銨態氮及速效鉀有不同程度的顯著相關性。大量研究表明，食用菌菌渣返田后，土壤中各類酶活性明顯提高，土壤酶活性受土壤中酸堿度、濕度、溫度、養分和土壤微生物群落結構等眾多因素的調控。其中，纖維素酶和蛋白酶與土壤有機質含量密切相關；蔗糖酶與土壤中有機碳、氮含量、磷含量密切相關，反映土壤熟化程度；脲酶主要由土壤中的一些細菌和真菌產生，參與土壤有機氮的有效轉化，可水解尿素，影響土壤氮代謝；過氧化物酶則負責降解多酚化合物，穩定土壤理化性質和微生態環境[23-26。因此，林業廢棄物發酵并用于大球蓋菇種植，可改善土壤理化性質，降低 pH 值，增加土壤通氣狀況，從而增強土壤酶活性。另外，土壤中增加了大量的纖維素、木質素及菌體蛋白，可為土壤微生物提供豐富的碳、氮、磷等營養元素，促進其生長繁殖，從而增加土壤酶活性。陳啟亮等[27證明，梨樹枝條作為覆蓋物可顯著提高土壤中微生物的生物量、氮含量和碳含量，并對土壤微生物群落組成產生顯著影響。土壤酶和土壤微生物在有機質轉化、物質循環和土壤生態系統穩定等方面起到關鍵性作用，是評價土壤質量的重要指標，而且二者之間存在緊密聯系[23-27]。王國兵等[28證明了枯落物可有效提高楊樹林土壤微生物數量，與土壤中蔗糖酶活性的提高呈正相關。段子恒等2將青霉素菌渣肥施用于西紅柿種植中，結果表明，王壤酶活性與土壤微生物數量呈正相關。本研究結果也證明了林業廢棄物用于大球蓋菇種植并就地返林后，土壤各類酶活性均有不同程度的提高。相關性分析結果進一步表明，土壤中可培養細菌數量與土壤纖維素酶活性以及蛋白酶活性呈極顯著正相關，與脲酶活性呈顯著相關，蛋白酶活性與可培養放線菌數量呈極顯著正相關，并且可培養微生物總數量與蛋白酶活性呈極顯著正相關，與土壤脲酶活性及纖維素酶活性呈顯著正相關。此外，林業廢棄物用于大球蓋菇種植并就地返林后，蔗糖酶活性顯著增強，但與各類可培養微生物數量無顯著相關性，原因可能是本研究中使用的林業廢棄物顆粒較大（5～50mm） ，在大球蓋菇種植輔料中占比較大 42% ），雖不影響大球蓋菇林下種植的產量和質量[12]，但是在短期內較難完全降解，土壤有機質不能完全熟化，造成蔗糖酶體系不穩定，從而影響了酶活與微生物之間的相關性。

3.2 結論

前期研究證明了將林業廢棄物按一定配比運用到林下大球蓋菇種植，可獲得較高的生物學效率，能夠保證較高的大球蓋菇的產量和品質[]。本研究將林業廢棄物運用于林下食用菌栽培并就地返林，證明了林業廢棄物運用于林下食用菌栽培并就地返林后，土壤理化性質和營養成分都有明顯提高，并且土壤微生物數量與土壤酶活性均有不同程度的提高。各指標間相關性分析結果揭示了林業廢棄物運用于林下食用菌栽培并就地返林對土壤改良作用的機理，本研究為林業廢棄物資的源利用開發了新途徑，又為林下食用菌種植及林下土壤改良提供了有效指導。

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