菌渣有機(jī)肥對設(shè)施土壤微生物、酶活性及黃瓜品質(zhì)和產(chǎn)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(chǎn)大國，產(chǎn)量居世界首位，而每年產(chǎn)生的菌渣數(shù)量也非常大。菌渣含有大量的菌絲殘?bào)w、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素及豐富的氨基酸、多糖等營養(yǎng)元素。目前，由于對菌渣資源認(rèn)識不足和技術(shù)落后而導(dǎo)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(huán)境，還造成資源浪費(fèi)。因而，研究菌渣發(fā)酵作為有機(jī)肥還田，不僅可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用，還能改善土壤質(zhì)量、增加土壤養(yǎng)分和提高作物品質(zhì)及產(chǎn)量，具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。有研究表明，菌渣不僅可以緩解土壤板結(jié)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，還能增加土壤團(tuán)聚體數(shù)目和提高土壤養(yǎng)分含量。溫廣蟬等研究發(fā)現(xiàn)，菌渣有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累，可提高土壤有效磷含量和速效鉀含量，對土壤養(yǎng)分和作物生長具有促進(jìn)作用。張澤等研究發(fā)現(xiàn)，菌渣能夠擴(kuò)大土壤中微生物群落的規(guī)模，有利于土壤質(zhì)量的改善，同時(shí)還增強(qiáng)了土壤的抗病能力。黃春研究發(fā)現(xiàn)，菌渣對土壤脲酶活性、過氧化氫酶活性、轉(zhuǎn)化酶活性、磷酸酶活性以及作物產(chǎn)量都有顯著的提升。近年來，我國設(shè)施蔬菜栽培面積大，經(jīng)濟(jì)效益可觀。然而，由于設(shè)施內(nèi)長期過量施用化肥，導(dǎo)致蔬菜品質(zhì)下降、土壤板結(jié)、水質(zhì)污染等問題層出不窮，而菌渣可培肥地力、改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、提高蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量。因此，菌渣用于設(shè)施內(nèi)蔬菜生產(chǎn)有著重要意義。目前，菌渣直接還田的研究較多，而發(fā)酵后制成商品有機(jī)肥在生產(chǎn)中的應(yīng)用研究還鮮見報(bào)道，因此，筆者以商品菌渣有機(jī)肥為研究對象，以施用氮、磷、鉀三元復(fù)合肥為CK，以黃瓜為試材，設(shè)置不同菌渣有機(jī)肥作為基肥，研究對土壤微生物、土壤酶活性及黃瓜品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，以期為商品菌渣有機(jī)肥在設(shè)施蔬菜栽培中的合理利用提供理論依據(jù)和技術(shù)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(jī)肥是以平菇菌渣為主要原料添加輔料和發(fā)酵菌發(fā)酵而成的有機(jī)肥，由鶴壁市禾盛生物科技有限公司生產(chǎn)，主要養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)含量（，下同）56.38%（以烘干基計(jì)）、總氮含量（N）4.35%、磷含量（PO）2.87%、鉀含量（KO）2.04%?；蕿閺?fù)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(tuán)有限公司生產(chǎn)。

1.2 方法

菌渣有機(jī)肥腐熟方法：平菇充分出菇后的菌棒，脫袋粉碎，添加適量發(fā)酵菌、紅糖和尿素，控制含水量為50%～60%，混合均勻，堆置發(fā)酵，發(fā)酵過程中翻堆4～6 次，使堆內(nèi)溫度不超過60 ℃。當(dāng)菌渣料色均勻轉(zhuǎn)深、質(zhì)地變輕、聞不到異味時(shí)為發(fā)酵成功。

黃瓜栽培試驗(yàn)于2020 年3 月15 日至7 月3日在鄭州市蔬菜研究發(fā)展中心鋼構(gòu)塑料大棚內(nèi)進(jìn)行，0～20 cm 土壤基本理化性質(zhì)如下：土壤容重為1.40 g·cm，總孔隙度45.92%，pH 值6.78，電導(dǎo)率1010 μS·cm，有機(jī)質(zhì)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(jù)菌渣有機(jī)肥養(yǎng)分含量和多年栽培經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)置4 個(gè)施肥水平，CK 為施用復(fù)合肥40 kg·667 m；3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為12 m。4 個(gè)菌渣有機(jī)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(jī)肥和CK 復(fù)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(qū)定植40 株。常規(guī)田間管理，各小區(qū)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(dá)8～10 cm 時(shí)開始追肥，每7～10 d 追肥1 次，分5～6 次追完。

表1 試驗(yàn)處理

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤微生物數(shù)量和酶活性測定 在黃瓜結(jié)果中期（5 月10 日）采集0～20 cm 土層土樣，每小區(qū)隨機(jī)取5 個(gè)樣點(diǎn)，混合成1 個(gè)試樣裝袋帶回試驗(yàn)室，過2 mm 篩，置于4 ℃冰箱冷藏保存，進(jìn)行土壤微生物計(jì)數(shù)、酶活性的測定。采用稀釋平板法測定微生物數(shù)量，采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)細(xì)菌，采用改良高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌，采用孟加拉紅-馬丁培養(yǎng)基培養(yǎng)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(biāo)測定 黃瓜定植20 d 后，每小區(qū)選擇長勢一致的黃瓜10 株，測量并記錄每株的株高、莖粗、節(jié)間長和葉面積，莖粗和節(jié)間長的測量取植株頂端向下數(shù)第4 節(jié)間處，采用便攜式葉面積儀（YMJ-B）測量葉面積。

1.3.3 黃瓜產(chǎn)量指標(biāo)測定 對每小區(qū)選定的10 株黃瓜進(jìn)行單株產(chǎn)量測定，自第1 次采摘開始，記錄單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量。667 m產(chǎn)量=小區(qū)株數(shù)×667 m×單株產(chǎn)量/小區(qū)面積。

1.3.4 黃瓜品質(zhì)指標(biāo)測定 于黃瓜結(jié)果中期取樣，每小區(qū)隨機(jī)選取樣品2.5 kg，將樣品送至河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究中心進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)檢測。采用手持糖度計(jì)（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(shù)據(jù)分析

采用DPS 17.10 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用Tukey 法進(jìn)行多重比較和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌渣有機(jī)肥處理對土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量的影響

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

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

2.2 不同菌渣有機(jī)肥處理對土壤酶活性的影響

由表3 可知，隨著菌渣有機(jī)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(qiáng)，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(dá)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(jī)肥處理對土壤酶活性的影響

2.3 不同菌渣有機(jī)肥處理對黃瓜生長的影響

由表4 可知，不同菌渣有機(jī)肥處理的黃瓜株高、莖粗、節(jié)間長和葉面積均高于CK。隨著菌渣有機(jī)肥施肥量的增加，莖粗和葉面積均呈現(xiàn)增加的趨勢，T2、T3 和T4 處理4 個(gè)生長指標(biāo)均與CK 差異顯著。其中，T3 和T4 綜合表現(xiàn)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(jié) 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(xiàn)由好到差依次為T4＞T3＞T2＞T1＞CK。

表4 不同菌渣有機(jī)肥處理對黃瓜生長的影響

2.4 不同菌渣有機(jī)肥處理對黃瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

由表5 可知，T2、T3 和T4 處理黃瓜果實(shí)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(gè)指標(biāo)與CK 差異均不顯著。隨著菌渣有機(jī)肥施入量的增加，黃瓜果實(shí)中可溶性固形物含量和可溶性糖含量逐漸增高，到達(dá)一定水平后趨于平緩或不再增加，維生素C 含量也呈現(xiàn)增高趨勢，T3達(dá)到最高，T4 略有下降。

表5 不同菌渣有機(jī)肥處理對黃瓜品質(zhì)的影響

2.5 不同菌渣有機(jī)肥處理對黃瓜產(chǎn)量的影響

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

表6 不同菌渣有機(jī)肥處理對黃瓜產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

土壤微生物在土壤碳、氮、磷循環(huán)過程中起著重要作用，是評價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。細(xì)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(jī)質(zhì)分解和腐殖質(zhì)形成起著重要作用。本研究結(jié)果表明，施入菌渣可提高土壤微生物數(shù)量，其原因可能是菌渣有機(jī)肥中含有大量的有機(jī)質(zhì)，能夠?yàn)橥寥牢⑸锏纳L和繁殖提供充足的碳源和氮源，從而提高土壤中微生物數(shù)量；另外，菌渣有機(jī)肥還可促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成、增加土壤孔隙度、降低土壤容重、調(diào)節(jié)土壤含水量和透氣狀況，優(yōu)化土壤pH 值和EC 值，能夠進(jìn)一步促進(jìn)土壤微生物的生長和繁殖。在本試驗(yàn)中，隨著菌渣有機(jī)肥使用量的增加，土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量逐漸增加，其中，菌渣有機(jī)肥對土壤可培養(yǎng)細(xì)菌和放線菌數(shù)量的影響較大，對3 種微生物數(shù)量增幅大小為細(xì)菌＞放線菌＞真菌，這與徐江兵等、滕青等、郭宏敏等的研究結(jié)果一致。

土壤中的酶主要來源于土壤微生物代謝、土壤動(dòng)植物殘?bào)w分解、植物根系分泌等，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，可催化土壤中的生物化學(xué)反應(yīng)。本研究結(jié)果表明，施入菌渣可提高土壤酶活性，原因可能是菌渣有機(jī)肥中含有大量的纖維素、木質(zhì)素及菌體蛋白，降解后可提供微生物生命活動(dòng)所需的碳、氮和營養(yǎng)元素，促進(jìn)土壤微生物的生長繁殖，提高土壤中微生物的數(shù)量，從而增加土壤酶活性；菌渣有機(jī)肥可提高土壤肥力，改善土壤通氣狀況，促進(jìn)作物根系生長，使作物根際微生物數(shù)量增加，從而增強(qiáng)土壤酶活性。這與張澤等、黃春的研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)中，隨著菌渣有機(jī)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(qiáng)，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(zhuǎn)化土壤肥力不可缺少的活性物質(zhì)，在維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、土壤養(yǎng)分分解、抗逆性等方面占據(jù)主導(dǎo)地位，并控制著土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵過程。長期施用菌渣有機(jī)肥對設(shè)施土壤肥力的影響尚需進(jìn)一步研究。

菌渣可促進(jìn)作物生長，本研究結(jié)果表明，菌渣有機(jī)肥可有效促進(jìn)黃瓜的生長發(fā)育，顯著提高了黃瓜株高、莖粗和葉面積。根據(jù)莖粗和葉面積指標(biāo)，其生長情況由好到差的順序?yàn)門4＞T3＞T2＞T1＞CK。菌渣有機(jī)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(zhì)和口感的化學(xué)物質(zhì)含量，這與趙自超等、張洪勇等的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中，667 m施入800～1600 kg的菌渣有機(jī)肥均可顯著改善黃瓜的品質(zhì)和口感。

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

綜上所述，施用菌渣有機(jī)肥可促進(jìn)黃瓜生長發(fā)育，有效改善果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，顯著提高產(chǎn)量，其適宜的用量為1200～1600 kg·667 m。