菌糠复合剂对土壤化学性状的影响

陈 花，王建军，王建武，相微微，赵 敏

（1.榆林学院生命科学学院，陕西榆林719000；2.榆林学院能源工程学院，陕西榆林719000）

榆林地处黄土高原和毛乌素沙地交界处，独特 的地理位置使得榆林地区的土壤主要以沙土为主，相对贫瘠的土壤导致该地区化肥使用量较高。据统计，2013年榆林市农用化肥施用量为4 612万t，农药使用量为471.8 t。在榆林地区的农业生产中化肥被大量使用，以及人类不科学的活动，使得榆林地区土壤在原有基础上愈加贫瘠，且土壤质量急剧下降。因此，改良榆林市周边地区的土壤问题迫在眉睫，一方面要加强农民群众对防治土壤污染的意识；另一方面要加强污染监控，提高土壤质量[1]。

食用菌菌糠是栽培各种菌类后的剩余废物，含有丰富的有机质和矿物质，还含有大量的菌丝体，素有“菌体蛋白”之称[2]。为了保证出菇效率和成本，生产者常常把生产食用菌后废弃的菌糠随意丢弃，从而造成环境污染[3]。如果能够通过资源化方式处置废弃的菌糠，不仅能避免其对环境造成的污染，同时也可实现食用菌产业的可持续发展。大量研究表明，食用菌菌糠作为土壤改良剂，不仅能降低土壤容重，还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，对土壤改良具有很好的作用[4-6]。王栩等[7]以菌糠为底肥种植番茄，结果改善了土壤容重、增加了土壤透水透气性，为作物根系吸收养分和水分提供了较好的土壤环境。胡勤秀等[8]以腐熟的菌渣作为有机肥施入稻田，结果表明，加入腐熟菌渣的产量比施普通肥料高20% ，比不施肥高50% ，增产效果明显，由此可见，腐熟菌渣对改善土壤肥力、提高作物产量效果显著。田波等[9]以腐熟菇渣为材料，通过覆盖、混合以及覆盖＋混合方式改良土壤，结果表明，土壤含水率、渗透性、孔隙度均表现出明显的改善作用，说明菌渣具有很好的土壤改良能力，并且改良具有持久性。李维等[10]将食用菌经过好氧堆肥后施入土壤中，结果显示，土壤肥力明显上升。综上所述，食用菌菌糠作为土壤改良剂，不仅处理了大量堆积的废弃菌糠，同时也提高了土壤肥力，实现了农业资源的高效利用。

本试验以菌糠为研究对象，通过改良配方，测定改良后配方的各项土壤养分指标，以明确不同配方对土壤改良的影响，筛选出科学配比方案，为榆林风沙土科学改良方案提供可靠依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试土壤采自陕西省榆林市榆阳区某农田，土壤类型为沙质土。

供试菌糠来源于陕西省榆林市榆阳区草沟村种植大棚内的平菇废弃物。其主要原料为棉籽壳、麸皮和生石灰。采后的菌糠分2种方式处理，一种为新鲜菌糠，直接晾晒后粉碎，过0.25 mm筛，重复2遍后存入自封袋备用；另一种为发酵后菌糠，晾晒后粉碎，过0.25 mm筛，重复2遍后存入自封袋备用。

供试化肥购自陕西洲誉农业发展有限公司。

1.2 试验方法

试验用土壤均为1.5 kg，共设置9个处理（表1），每个处理3次重复。

表1不同处理土壤配方

所有配方土壤一次性装入外部直径为8 cm、高度为9 cm的花盆，浇水至底部有水渗出为止。将花盆一次性移入20℃恒温箱，10 d后采集土样；将土样风干，过1 mm筛处理后进行指标测定。

1.3 测定指标及方法

土壤有机质含量的测定采用重铬酸钾法-水合热法[11]；土壤酸碱度的测定采用电位计法[12]；土壤速效钾含量的测定采用火焰光度法[13]；土壤有效磷含量的测定采用紫外可见分光光度计法[14]；土壤碱解氮含量的测定采用碱解扩散法[15]。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2010进行统计分析并绘图；利用SPSS 22.0软件进行方差分析，统计学显著性检验水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 菌糠复合剂对土壤有机质含量的影响

由图1可知，与CK相比，化学肥料的加入（处理2）并未显著增加土壤有机质含量；其他处理组有机质含量较CK均有不同程度提高，且均达到了显著水平（P＜0.05）。与CK相比，施加37.5 g菌糠时，处理4、7的土壤有机质含量分别增加了50% 、100% ；施加75.0 g菌糠时，处理5、8的土壤有机质含量分别提高了50% 、150% ；施加112.5 g菌糠时，处理6、9的土壤有机质含量分别提高了200% 、250% ；75.0 g菌糠（处理5、8）的土壤有机质含量显著高于75.0 g酵解鸡粪（处理3）的有机质含量。结果表明，土壤中有机质含量随菌糠施用量增加而增加，但在施加相同量的菌糠时，发酵菌糠中土壤有机质含量显著高于新鲜菌糠和酵解鸡粪（P＜0.05）。

2.2 菌糠复合剂对土壤pH的影响

由图2可知，试验所取土壤是沙质土，呈碱性，不同量的菌糠加入后，土壤的pH并没有得到明显改善，与CK相比，处理2、5、6、7、8、9差异均不显著；酵解鸡粪的施入（处理3）反而造成了土壤的pH值继续升高，可能是由养殖场利用强碱性的消毒物质处理鸡排泄物所致。

2.3 菌糠复合剂对土壤速效钾含量的影响

由图3可知，与CK相比，各处理组的土壤速效钾含量均显著升高（P＜0.05），其中，鸡粪75.0 g＋化学肥料1.0 g的处理3土壤速效钾含量增长幅度最大，达到了264.2% ；其次是新鲜菌糠112.5 g＋化学肥料1.0 g的处理6和发酵菌糠112.5 g＋化学肥料1.0 g的处理9，分别较CK增长了188.6% 和190.9% ；增长幅度最小的是仅施入化学肥料1.0 g的处理2，仅较CK增长了15.8% 。结果表明，不管是发酵菌糠还是新鲜菌糠，随着施入量的增加速效钾含量在上升；且在相同施入量条件下，发酵菌糠处理的速效钾含量要高于新鲜菌糠处理，但差异多不显著。

2.4 菌糠复合剂对土壤有效磷含量的影响

从图4可以看出，与CK相比，鸡粪75.0 g＋化学肥料1.0 g处理3土壤有效磷含量增加73.7% ；化学肥料1.0 g的处理2土壤有效磷含量增加50% ；加入新鲜菌糠的处理下，含有112.5 g新鲜菌糠的有效磷含量最高，较CK增加154.9% ；加入发酵菌糠的处理下，同样是施加112.5 g发酵菌糠的处理9有效磷含量最高，较CK增加176.2% 。结果表明，相同量的新鲜菌糠和发酵菌糠有效磷含量间差异不显著（P＞0.05）；75.0 g菌糠的处理有效磷含量均显著高于等量的酵解鸡粪处理组，因此，菌糠处理下的有效磷增加效果优于酵解鸡粪。

2.5 菌糠复合剂对土壤碱解氮含量的影响

从图5可以看出，与CK相比，在加入化学肥料、酵解鸡粪、新鲜菌糠和发酵菌糠后土壤中的碱解氮含量均有不同程度的提升，且均显著高于CK（P＜0.05），其中，鸡粪75.0 g＋化学肥料1.0 g的处理3土壤碱解氮含量最高，达135.1 mg/kg，较CK增加了96.9% ；仅施1.0 g化学肥料的处理2土壤碱解氮含量较CK增加了47.6% ；施加不同量新鲜菌糠的土壤中，112.5 g新鲜菌糠（处理6）效果最为显著，相比CK，其碱解氮含量增加了76.5% ；施加不同量发酵菌糠的土壤中，同样是112.5 g的发酵菌糠（处理9）效果最为显著，较CK增加了90.1% 。可以看出，新鲜菌糠和发酵菌糠施用量的增加使得土壤中碱解氮含量也随之增加，而且在施加相同量的菌糠时，发酵菌糠中土壤碱解氮含量高于新鲜菌糠，但差异均不显著（P＞0.05）。

3 结论与讨论

有机质是土壤养分中的重要组成部分，其含量是衡量土壤肥力的一项重要指标。一般认为，土壤有机质含量越高，其肥力就越好。本试验结果表明，土壤中施入一定量的酵解鸡粪和菌糠均可以显著增加土壤有机质含量，且在菌糠施入量为75.0 g时，新鲜菌糠和发酵菌糠有机质含量均显著高于75.0 g酵解鸡粪处理组。可能是因为菌糠里含有大量死亡解体的食用菌菌丝残体，导致其含有较高的氨基酸、蛋白质、多糖和矿物质等成分，从而导致菌糠有机质含量极高。

pH是衡量土壤酸碱性的重要指标，而土壤pH值在6.5左右时各种营养元素的吸收利用率最高，对作物的生长发育最为有益。榆林地处毛乌素沙漠地带，土壤以沙壤土居多，且沙壤土的pH值一般大于8，呈碱性，不利于作物生长。本试验结果表明，土壤中加入菌糠可以降低土壤的pH值，可能是因为食用菌在生长过程中菌丝分泌的一些酸性次生代谢产物中和了部分碱性物质，但效果不显著；土壤中加入鸡粪，土壤pH值显著升高，可能是由于鸡场一般使用强碱性物质消毒鸡粪，如果长期使用鸡粪作为有机肥，就会使土壤的碱性愈来愈强，不利于作物生长。因此，在碱性土壤中施加菌糠在某种程度上可以调节土壤。

钾肥是作物生长所必需的营养元素，对提高植物品质具有十分明显的作用[16]，而植物通过根系从土壤中选择性地吸收土壤中的水溶态钾离子（水溶态钾离子属于土壤中速效钾的一种形式）[17]。本研究结果表明，化学肥料、酵解鸡粪和菌糠配方均增加了土壤速效钾含量，其中，75.0 g鸡粪处理组中速效钾含量最高，为435.63 mg/kg，显著高于其他处理组，因为鸡粪本身钾元素含量极为丰富。菌糠处理组的速效钾含量显著低于鸡粪处理组，但从土壤长期的改良效果出发，鸡粪存在重金属或激素污染隐患，菌糠更安全。

磷元素一般在土壤中的含量较少，但对作物的生长发育及产量至关重要，因此，通过使用有机肥提高土壤磷素养分十分重要。本研究结果表明，化学肥料、酵解鸡粪和菌糠配方均增加了土壤有效磷含量，菌糠效果优于鸡粪，其中，112.5 g发酵菌糠＋1.0 g化学肥料的处理土壤有效磷含量最高，为149.78 mg/kg；等量发酵菌糠的处理速效磷含量大于新鲜菌糠，但差异不显著（P＞0.05），可能是由于土壤放置时间太短的原因，因为发酵菌糠中含有的微生物可以通过释放有机酸来活化有机磷，也可通过释放碱性磷酸酶促进根际土壤有机磷的释放[18]。因此，发酵菌糠更有益于提高土壤的有效磷含量。

氮是增加作物产量的一个核心元素，一般增加氮素的施用量，作物的产量会随之增加。本研究结果表明，与CK相比，各处理均能显著增加土壤碱解氮含量（P＜0.05）。在酵解鸡粪的影响下，土壤碱解氮含量最高，为135.1 mg/kg；其次是发酵菌糠施入量为112.5 g的处理，其碱解氮含量接近75.0 g的鸡粪处理组，且差异不显著（P＞0.05）；其他菌糠处理均显著低于酵解鸡粪处理（P＜0.05），可能是由于食用菌在生长发育过程中消耗了培养基中大量的有机氮，从而导致菌糠碱解氮含量较低。

本研究表明，化学肥料、酵解鸡粪和菌糠均可以提高土壤肥力，但化学肥料长期使用会造成土壤养分结构失调、物理性状变差等问题；施用量相当的情况下，酵解鸡粪在改善土壤速效钾和碱解氮方面优于菌糠，但鸡粪的长期使用会造成土壤pH值升高和土壤安全隐患，不利于作物生长；发酵菌糠和新鲜菌糠相比，施入量相同的条件下，发酵菌糠的效果优于新鲜菌糠，且发酵菌糠由于进行了微生物发酵，可以杀死菌糠里的细菌、真菌和寄生虫卵，降低土壤污染概率。因此，发酵菌糠作为土壤改良剂具有广阔的应用前景。