菌菇渣和番茄秸稈還田對青椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

王敏 王圣健 趙征宇 翟曉靈 朱丕生 劉樹堂 李祥云

摘要：本試驗以青椒品種蕭新19號為材料，采用雙因素裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為S1、S2、S3共3個水平即菌菇渣和番茄秸稈混合比例分別為3∶7、2∶3和1∶1，總量為30t/hm2;副區(qū)為A1、A2、A3共3個水平即腐熟劑添加量分別為75、105、135kg/hm2;另設(shè)空白（CK，不施肥料）和常規(guī)施用化肥處理，研究菌菇渣、番茄秸稈配以腐熟劑共同還田對青椒產(chǎn)量、坐果數(shù)、平均單果重、秸稈產(chǎn)量4個產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)及VC、可溶性糖、亞硝酸鹽含量3個品質(zhì)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，秸稈還田處理青椒產(chǎn)量、坐果數(shù)、平均單果重和秸稈產(chǎn)量均明顯高于常規(guī)施用化肥處理，增幅分別為8.54% ～28.55%、5.34% ～16.53%、3.02% ～12.83%和2.97% ～26.41%。秸稈還田處理中果實VC、可溶性糖含量最高的分別是S2A1和S3A2，比常規(guī)施用化肥處理分別增加14.23%和33.33%。亞硝酸鹽含量最低的處理是S2A3，比常規(guī)施用化肥減少46.92%。S1、S2、S3三種不同的菌菇渣和番茄秸稈搭配比例及A1、A2、A3三種不同腐熟劑用量下，秸稈還田處理青椒產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施用化肥（P<0.05），坐果數(shù)、平均單果重、秸稈產(chǎn)量與常規(guī)施用化肥處理相比差異不明顯，品質(zhì)指標(biāo)中果實VC含量和亞硝酸鹽含量低于常規(guī)施用化肥處理，可溶性糖含量則略高，但差異不顯著。用CRITIC法綜合評價，秸稈還田處理得分均高于常規(guī)施用化肥和空白（CK），說明采用菌菇渣、番茄秸稈配以腐熟劑還田其效果優(yōu)于常規(guī)施用化肥;不同秸稈還田處理中，菌菇渣12t/hm2、番茄秸稈18t/hm2配以腐熟劑75kg/hm2處理（S2A1）綜合得分最高，對于種植青椒而言為最優(yōu)處理。

關(guān)鍵詞：菌菇渣;秸稈還田;腐熟劑;青椒;產(chǎn)量;品質(zhì);CRITIC法;綜合評價

中圖分類號：S641.301：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2021）12-0050-08

作物秸稈是農(nóng)作物生產(chǎn)過程中的主要副產(chǎn)品，不僅含有多種氨基酸、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)，還含有豐富的植物生長所需的氮磷鉀等礦質(zhì)營養(yǎng)元素[1-3]。目前，秸稈還田已成為秸稈綜合利用的主要途徑，能通過改善土壤理化性質(zhì)、增強(qiáng)滲透保水能力來提高土壤肥力和作物產(chǎn)量，在農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用和促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)方面發(fā)揮了重要作用[4-7]。據(jù)統(tǒng)計，我國秸稈年產(chǎn)生量約10億t，玉米、水稻和小麥三大農(nóng)作物秸稈是秸稈還田的主要物料來源[8，9]，而占農(nóng)作物秸稈總量9.09%的蔬菜秸稈其利用率遠(yuǎn)低于三大糧食作物秸稈[10]。蔬菜秸稈含有較多的營養(yǎng)元素，與常用的天然有機(jī)肥含量相近，這部分營養(yǎng)元素不能歸還給土壤會造成資源浪費乃至土壤肥力減退[10，11]。

我國是世界第一大食用菌生產(chǎn)國，據(jù)食用菌協(xié)會統(tǒng)計，2018年我國食用菌總產(chǎn)量3789萬t，菌渣產(chǎn)生量達(dá)9472萬t，而菌渣利用率僅約33%[12]。大量殘株、藤蔓等蔬菜秸稈和菌菇渣作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)固體廢棄物被隨意堆放丟棄，嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，還為病蟲害繁殖和傳播提供了條件[13，14]。如何高效無害化、資源化利用蔬菜秸稈和菌菇渣對解決農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物污染、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展都有重要意義。

近年來，關(guān)于農(nóng)作物秸稈和菌菇渣還田的相關(guān)研究逐漸開展。楊冬艷等[15]研究發(fā)現(xiàn)番茄秸稈直接還田能促進(jìn)番茄植株生長，顯著提升果實品質(zhì)，提高土壤全碳、全氮含量。王繼濤[16]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈反應(yīng)堆能夠改善番茄果實品質(zhì)，單產(chǎn)比對照增加8.6%。菌菇渣還田不僅降低土壤容重、提高pH值，還顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量，增加土壤微生物群落及土壤酶活性，有利于減輕連作障礙，改善土壤質(zhì)量[17]。但有關(guān)蔬菜秸稈和菌菇渣配施還田的相關(guān)研究還較少。未經(jīng)完全腐熟分解的蔬菜秸稈和菌菇渣施入土壤后可能會腐解緩慢，秸稈還田初期土壤微生物會與其競爭土壤氮素，而加入腐熟劑以及配合施用化肥可能為加速秸稈腐解提供較好的解決方案。為此，本試驗以蕭新19號為材料，研究不同腐熟劑用量下不同番茄秸稈與菌菇渣搭配比例各組合處理對青椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為實現(xiàn)蔬菜秸稈和菌菇渣等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的高效還田和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試土壤

試驗于2020年在青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院（36°9′4″N，120°25′45″E）院內(nèi)獨立水泥池（面積：3m2）中進(jìn)行。該地屬暖溫帶亞濕潤季風(fēng)氣候，降水多集中在夏季，年均降水量650～800mm，年均氣溫12℃左右。試驗土壤為潮土，初次試驗開始前將各處理池內(nèi)土壤充分混勻再回填，其有機(jī)質(zhì)含量為1.42g/kg、堿解氮118.80mg/kg、速效磷170.02mg/kg、速效鉀150.13mg/kg，pH值為6.7。

供試青椒品種為蕭新19號。

1.2 試驗設(shè)計

選取曬干后的菌菇渣和番茄秸稈作為秸稈還田原料，番茄秸稈切成5～10cm長小段，菌菇渣敲碎。以菌菇渣、番茄秸稈、腐熟劑為材料共組合設(shè)置9個處理（以下統(tǒng)一簡稱為秸稈還田處理），其中菌菇渣和番茄秸稈混合比例分別為3∶7（S1，菌菇渣9t/hm2+番茄秸稈21t/hm2）、2∶3（S2，菌菇渣12t/hm2+番茄秸稈18t/hm2）和1∶1（S3，菌菇渣15t/hm2+番茄秸稈15t/hm2），腐熟劑添加量分別為75kg/hm2（A1）、105kg/hm2（A2）和130kg/hm2（A3），此外，以不施肥為空白對照，并設(shè)常規(guī)施肥處理1個（表1）。秸稈還田所有處理在填埋秸稈時均添加尿素300kg/hm2。

秸稈還田于幼苗移栽前14d左右進(jìn)行。秸稈混勻后直接填埋于事先挖好的溝槽（深約20～30cm）中，并將腐熟劑均勻撒在秸稈上，用鐵锨拍振后起土回填，澆水濕透秸稈。2～3d后起壟，秸稈上土層厚度保持15～20cm左右。最后用粗鋼筋在每行間打孔，穿透秸稈層，孔穴保持通氣以促進(jìn)秸稈腐熟。于5月3日選擇生長旺盛、個體相似秧苗（4～6葉）移栽到秸稈處理池內(nèi)，每池移栽青椒12株。水分和其它農(nóng)業(yè)管理措施統(tǒng)一進(jìn)行。

1.3 測定指標(biāo)及方法

青椒進(jìn)入收獲期后分12次摘取，測定記錄青椒個數(shù)和重量，完全收獲后稱取青椒秸稈產(chǎn)量。

在第5次收獲時每處理選取相同部位3個果實，取其中部果肉研磨混合用于品質(zhì)指標(biāo)測定。VC含量采用2，6-二氯酚靛酚比色法測定（GB6195—86），可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定（GB5009.7—2016），亞硝酸鹽含量采用比色法測定（GB/T15401—94）。

1.4 綜合指標(biāo)評價

選取青椒產(chǎn)量（kg/池）、坐果數(shù)（個/池）、平均單果重（g）、秸稈產(chǎn)量4個產(chǎn)量指標(biāo)和VC、可溶性糖、亞硝酸鹽含量3個品質(zhì)指標(biāo)作為評價指標(biāo)。采用CRITIC法進(jìn)行多指標(biāo)綜合評價。CRITIC法作為一種客觀評價賦權(quán)方法，它以評價指標(biāo)的對比強(qiáng)度和指標(biāo)間的沖突性來綜合衡量確定指標(biāo)的客觀權(quán)數(shù)。其中對比強(qiáng)度以標(biāo)準(zhǔn)差的形式來表現(xiàn);評價指標(biāo)間的沖突性以指標(biāo)之間的相關(guān)性為基礎(chǔ)，如兩個指標(biāo)之間呈較強(qiáng)的正相關(guān)，說明兩個指標(biāo)沖突性較低。為消除量綱不同對評價結(jié)果的影響，采用極差變化法對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將青椒產(chǎn)量、坐果數(shù)、平均單果重、秸稈產(chǎn)量、VC和可溶性糖含量6個指標(biāo)進(jìn)行正向化處理，將亞硝酸鹽含量進(jìn)行逆向化處理。公式如下：

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用SPSS24軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，Origin軟件制圖，用Duncan’s法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈還田處理對青椒產(chǎn)量的影響

所有處理中，對照（CK）青椒產(chǎn)量、坐果數(shù)、平均單果重及秸稈產(chǎn)量均最低，其次是常規(guī)施肥處理，秸稈還田處理4個產(chǎn)量指標(biāo)均高于二者（表2）。秸稈還田處理中，S1A2產(chǎn)量最高，達(dá)30.57kg/池，S1A1處理產(chǎn)量最低，為25.81kg/池，比常規(guī)施肥增產(chǎn)8.54% ～28.55%。除S1A1和S3A1外，其它秸稈還田處理產(chǎn)量均顯著高于常規(guī)施肥（P<0.05），秸稈還田和常規(guī)施肥處理產(chǎn)量均顯著高于CK（P<0.05）。

各秸稈還田處理中，S1A2平均坐果數(shù)最多，為232.67個/池，S1A1和S3A1最少，比常規(guī)施肥增加5.34% ～16.53%。各秸稈還田處理間坐果數(shù)差異不顯著，但均顯著高于CK（P<0.05），除S1A2外，與常規(guī)施肥處理相比差異均不顯著。

各秸稈還田處理中，S1A3平均單果重最大，為134.38g，S2A2最小，為122.70g，比常規(guī)施肥增加3.02% ～12.83%。秸稈還田處理與常規(guī)施肥間平均單果重差異不顯著，除S1A3外，與CK差異也均不顯著。

秸稈還田處理中，S3A1秸稈產(chǎn)量最高，為8.95kg/池，S2A3處理最低，為7.29kg/池，比常規(guī)施肥增加2.97% ～26.41%。各秸稈還田處理間秸稈產(chǎn)量差異不顯著，與常規(guī)施肥處理相比差異也不顯著。

按照菌菇渣和番茄秸稈配比不同劃分為S1、S2和S3三類處理。由圖1可知，三種不同配比處理下，青椒產(chǎn)量、坐果數(shù)、平均單果重和秸稈產(chǎn)量均無顯著差異。各處理青椒產(chǎn)量顯著高于CK（P<0.05）。不同秸稈還田配比處理下平均單果重、秸稈產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理相比均無顯著差異，青椒產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥（P<0.05），除S2外，S1、S3處理坐果數(shù)與常規(guī)施肥差異不顯著。

按照腐熟劑用量不同劃分為A1、A2和A3三類處理。由圖2可知，腐熟劑三種用量下各處理間青椒產(chǎn)量、坐果數(shù)、平均單果重、秸稈產(chǎn)量均無顯著差異;除平均單果重外其它3個產(chǎn)量性狀指標(biāo)均顯著高于CK（P<0.05）。A1、A2、A3處理青椒產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥（P<0.05），秸稈產(chǎn)量與其無顯著差異，坐果數(shù)除A2外與其無顯著差異，平均單果重除A3外與其無顯著差異。

2.2 不同秸稈還田處理對青椒品質(zhì)的影響

所有處理中，對照（CK）100g果實VC含量和果實亞硝酸鹽含量最高，分別為19.27mg和36.59mg/kg（表3）。秸稈還田處理中，VC含量最高的是S2A1，達(dá)15.73mg，比常規(guī)施肥增加14.23%，最低的是S1A2，只有9.55mg，除S2A1外其它秸稈還田處理VC含量均低于常規(guī)施肥?？扇苄蕴呛孔罡叩氖荢3A2處理，為1.68%，比常規(guī)施肥增加33.33%，最低的是S2A2，為1.09%，除S1A1、S2A2、S1A3和S3A3外，其它秸稈還田處理果實可溶性糖含量均高于常規(guī)施肥和CK。

秸稈還田處理中，果實亞硝酸鹽含量最低的處理是S2A3，為14.64mg/kg，比常規(guī)施肥減少46.92%，最高的是S3A2，達(dá)32.69mg/kg，除S3A2和S3A3外其它秸稈還田處理果實亞硝酸鹽含量均低于常規(guī)施肥。

圖3顯示，菌菇渣、番茄秸稈不同配比處理下，S2處理100g果實VC含量為12.88mg，顯著高于其它兩個配比處理（P<0.05），略低于常規(guī)施肥處理，但兩者差異不顯著。各處理果實VC含量均顯著低于CK（P<0.05）?？扇苄蕴呛扛魈幚黹g差異不顯著，除S1外其它處理可溶性糖含量均略高于常規(guī)施肥和CK。S1、S2、S3處理亞硝酸鹽含量均低于常規(guī)施肥，但差異不顯著;秸稈還田處理中S2平均亞硝酸鹽含量最低，為22.37mg/kg，S3最高，為26.32mg/kg。各處理亞硝酸鹽含量均顯著低于CK（P<0.05）。

由圖4可知，腐熟劑三種用量下青椒果實VC含量差異不顯著，A1處理100g果實VC含量略高，為12.03mg;A2、A3處理VC含量均顯著低于CK和常規(guī)施肥（P<0.05）。A2處理可溶性糖含量為1.41%，略高于其它處理，但所有處理與CK差異均不顯著。A1處理亞硝酸鹽含量最低，為19.62mg/kg，顯著低于CK和常規(guī)施肥（P<0.05），A2、A3處理與常規(guī)施肥差異不顯著。

2.3 青椒產(chǎn)量和品質(zhì)綜合評價

2.3.1 青椒產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化 用4個青椒產(chǎn)量指標(biāo)和3個品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，利用極差變換法對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理后數(shù)據(jù)均介于0～1之間，結(jié)果見表4。

2.3.2 CRITIC法對不同處理青椒產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行綜合評價 根據(jù)公式（3）和（4）計算得到各評價指標(biāo)的權(quán)重（表4），再根據(jù)各評價指標(biāo)權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)計算得到各處理綜合得分。由表5可以看出，不同秸稈還田處理綜合評價得分均高于常規(guī)施肥和CK。這說明采用菌菇渣、蔬菜秸稈配以腐熟劑還田其效果優(yōu)于常規(guī)施用化肥，不同秸稈還田處理中菌菇渣12t/hm2、番茄秸稈18t/hm2配以腐熟劑75kg/hm2處理（S2A1）綜合得分最高，對于種植青椒而言為最優(yōu)處理。

3 討論與結(jié)論

蔬菜秸稈在土壤中腐熟可增加土壤有機(jī)質(zhì)和其它養(yǎng)分元素含量，改善土壤容重和孔隙結(jié)構(gòu)狀況，增強(qiáng)土壤持水能力，改變土壤微環(huán)境以促進(jìn)植物生長[10，18]。菌菇渣本身含有大量有機(jī)營養(yǎng)成分、次級代謝產(chǎn)物及微量元素，因其疏松多孔的特性也能起到改良土壤結(jié)構(gòu)的作用，此外，菌絲體分泌的相關(guān)酶也能促進(jìn)植物吸收菌菇渣的營養(yǎng)成分[14，19]。有研究指出，用醪糟和菌菇渣改良土壤，與CK相比，黃瓜植株地上部干重增加2.45% ～40.28%，果實增產(chǎn)19.81%[20]。劉中良等[21]研究發(fā)現(xiàn)，菌菇渣和麥秸配比還田比空白處理番茄增加6.5%，增產(chǎn)效果優(yōu)于兩者單一還田。本研究利用番茄秸稈和菌菇渣搭配還田并配以腐熟劑，與常規(guī)施用化肥處理相比青椒總產(chǎn)量、坐果數(shù)、平均單果重和秸稈產(chǎn)量均明顯提高，增幅分別達(dá)8.54% ～28.55%、5.34% ～16.53%、3.02% ～12.83%和2.97% ～26.41%。S1、S2、S3三種不同的菌菇渣與番茄秸稈搭配比例及A1、A2、A3三種不同腐熟劑用量作用下，秸稈還田處理青椒產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施用化肥處理（P<0.05），坐果數(shù)、平均單果重、秸稈產(chǎn)量與常規(guī)施用肥處理相比差異不顯著。蔬菜秸稈的再利用通常采取堆肥進(jìn)行腐熟化處理，本研究于池內(nèi)土壤開溝進(jìn)行番茄秸稈和菌菇渣集中深還，再表面覆土使秸稈在腐解時產(chǎn)生的熱量得以保存，形成一條自然的秸稈堆腐帶。秸稈和菌菇渣本身含有豐富的微生物群落，腐熟劑的加入又能加速腐熟進(jìn)程，添加化肥也有助于解決微生物對土壤氮素的固定，從而提高土壤有機(jī)質(zhì)含量并促進(jìn)青椒產(chǎn)量提高。

對青椒品質(zhì)指標(biāo)的分析顯示，本研究中秸稈還田處理VC、可溶性糖含量最高的分別是S2A1和S3A2，比常規(guī)施肥處理分別增加14.23%和33.33%，S2A3處理亞硝酸鹽含量最低，比常規(guī)施肥處理減少46.92%。S1、S2、S3三種不同的菌菇渣與番茄秸稈配比及A1、A2、A3三種不同腐熟劑用量作用下，青椒VC、亞硝酸鹽含量低于常規(guī)施肥處理，可溶性糖含量則略高，但差異不顯著。與常規(guī)施肥相比，秸稈還田處理果實可溶性糖含量的增加能夠改善青椒的風(fēng)味，亞硝酸鹽含量的下降能減少蔬菜中對人體有害的物質(zhì)，均在一定程度上提升青椒品質(zhì)。但與前人研究結(jié)果不同的是，秸稈還田后青椒果實VC含量有所下降。馮連杰[22]研究發(fā)現(xiàn)，行底鋪設(shè)秸稈可使甜椒VC含量在中、后期分別提高20.5%、24.4%，番茄VC含量在中、后期分別提高10.7%、4.9%。李波[23]等研究發(fā)現(xiàn)，番茄VC含量跟秸稈還田年限有關(guān)。王景華[24]對番茄施以不同氮素營養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，在較高氮素濃度下番茄果實VC含量下降，達(dá)到一定水平后再增加氮肥對番茄生長起到抑制作用。秸稈還田添加腐熟劑并配施化肥促進(jìn)了微生物對秸稈等有機(jī)物質(zhì)的分解，土壤氮素含量明顯增加，從而導(dǎo)致果實VC含量下降，關(guān)于此結(jié)果后續(xù)還需進(jìn)行驗證。

采用CRITIC法對本試驗各處理進(jìn)行綜合評價，其中秸稈還田處理得分均高于常規(guī)施肥和對照，說明總體來看番茄秸稈、菌菇渣并配以腐熟劑還田其效果優(yōu)于常規(guī)施用化肥。不同秸稈還田處理中，菌菇渣12t/hm2、番茄秸稈18t/hm2配以腐熟劑75kg/hm2處理（S2A1）綜合得分最高，對于種植青椒而言為最優(yōu)處理。