菌糠復合劑對土壤化學性狀的影響

陳 花，王建軍，王建武，相微微，趙 敏

（1.榆林學院生命科學學院，陜西榆林719000；2.榆林學院能源工程學院，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，相對貧瘠的土壤導致該地區(qū)化肥使用量較高。據(jù)統(tǒng)計，2013年榆林市農用化肥施用量為4 612萬t，農藥使用量為471.8 t。在榆林地區(qū)的農業(yè)生產中化肥被大量使用，以及人類不科學的活動，使得榆林地區(qū)土壤在原有基礎上愈加貧瘠，且土壤質量急劇下降。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，含有豐富的有機質和礦物質，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，生產者常常把生產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，結果表明，加入腐熟菌渣的產量比施普通肥料高20% ，比不施肥高50% ，增產效果明顯，由此可見，腐熟菌渣對改善土壤肥力、提高作物產量效果顯著。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]將食用菌經過好氧堆肥后施入土壤中，結果顯示，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，以明確不同配方對土壤改良的影響，篩選出科學配比方案，為榆林風沙土科學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)某農田，土壤類型為沙質土。

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2遍后存入自封袋備用。

供試化肥購自陜西洲譽農業(yè)發(fā)展有限公司。

1.2 試驗方法

試驗用土壤均為1.5 kg，共設置9個處理（表1），每個處理3次重復。

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；將土樣風干，過1 mm篩處理后進行指標測定。

1.3 測定指標及方法

土壤有機質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)計學顯著性檢驗水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 菌糠復合劑對土壤有機質含量的影響

由圖1可知，與CK相比，化學肥料的加入（處理2）并未顯著增加土壤有機質含量；其他處理組有機質含量較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的土壤有機質含量分別提高了200% 、250% ；75.0 g菌糠（處理5、8）的土壤有機質含量顯著高于75.0 g酵解雞糞（處理3）的有機質含量。結果表明，土壤中有機質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含量顯著高于新鮮菌糠和酵解雞糞（P＜0.05）。

2.2 菌糠復合劑對土壤pH的影響

由圖2可知，試驗所取土壤是沙質土，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處理雞排泄物所致。

2.3 菌糠復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＋化學肥料1.0 g的處理6和發(fā)酵菌糠112.5 g＋化學肥料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肥料1.0 g的處理2，僅較CK增長了15.8% 。結果表明，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＋化學肥料1.0 g處理3土壤有效磷含量增加73.7% ；化學肥料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 結論與討論

有機質是土壤養(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。一般認為，土壤有機質含量越高，其肥力就越好。本試驗結果表明，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)酵菌糠有機質含量均顯著高于75.0 g酵解雞糞處理組?？赡苁且驗榫防锖写罅克劳鼋怏w的食用菌菌絲殘體，導致其含有較高的氨基酸、蛋白質、多糖和礦物質等成分，從而導致菌糠有機質含量極高。

pH是衡量土壤酸堿性的重要指標，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物中和了部分堿性物質，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]。本研究結果表明，化學肥料、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)育及產量至關重要，因此，通過使用有機肥提高土壤磷素養(yǎng)分十分重要。本研究結果表明，化學肥料、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。

氮是增加作物產量的一個核心元素，一般增加氮素的施用量，作物的產量會隨之增加。本研究結果表明，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，從而導致菌糠堿解氮含量較低。

本研究表明，化學肥料、酵解雞糞和菌糠均可以提高土壤肥力，但化學肥料長期使用會造成土壤養(yǎng)分結構失調、物理性狀變差等問題；施用量相當?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用前景。