張 兵 ，蘇淑釵 ，陳 鳳 ，陳志鋼 ，林 竹 ，楊曉輝

（1.北京林業(yè)大學林學院 省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083；2.平泉縣國有黃土梁子林場，河北 平泉 067506）

菌渣覆蓋對榛子園土壤酶活性及理化性質(zhì)的影響

張 兵1，蘇淑釵1，陳 鳳1，陳志鋼1，林 竹1，楊曉輝2

（1.北京林業(yè)大學林學院 省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083；2.平泉縣國有黃土梁子林場，河北 平泉 067506）

為了合理利用廢棄有機資源及了解覆蓋菌渣對土壤的改良效果，對比分析了不同覆蓋厚度處理下榛子園0～20 cm土層土壤酶活性及理化性質(zhì)的動態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果表明：①試驗期間，菌渣覆蓋10、20、30 cm處理土壤蔗糖酶活性分別比對照高3.28%、8.23%、6.10%，過氧化氫酶活性分別比對照高4.56%、19.24%、13.98%，而脲酶活性分別比對照低11.64%、3.81%、18.05%。各處理土壤脲酶活性變化趨勢均為先上升后下降，8月達到最大值；各處理土壤過氧化氫酶活性呈現(xiàn)“V”型變化趨勢，8月達到最低值；而土壤蔗糖酶活性表現(xiàn)出持續(xù)下降趨勢。②試驗期間，菌渣覆蓋起到穩(wěn)定土壤pH值的作用。③菌渣覆蓋能夠提高土壤有機質(zhì)含量9.68%～13.05%，提高速效鉀含量27.46%～31.47%，提高速效磷含量155.79%～194.82%。菌渣可以被作為覆蓋材料來改良土壤，改善土壤環(huán)境。

菌渣；土壤酶活性；土壤理化性質(zhì)；榛子園

榛子Corylaleae是我國北方重要的經(jīng)濟林樹種，榛仁風味獨特，營養(yǎng)豐富，是四大堅果之一，素有“堅果之王”的美稱[1]。榛子經(jīng)濟價值高，作為我國傳統(tǒng)的出口創(chuàng)匯暢銷商品，特別是近20年來成功選育出適合我國北方氣候的優(yōu)良平歐雜榛，為我國北方大力發(fā)展榛子提供了物質(zhì)基礎。榛子是多年生果樹，良好的土壤管理措施能夠改善土壤狀況，為豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)提供條件。有機物覆蓋是一項重要的果園地面管理措施，具有增加土壤含水量[2]、調(diào)節(jié)土壤溫度[3]、縮小地表溫差、改善土壤理化性質(zhì)[4-5]等效果，利用玉米秸稈、稻草、麥稈等材料的有機覆蓋技術早已在美國、日本、意大利等國家推廣實施[6]，我國近20年也有很大推廣面積[7]。

我國是世界第一食用菌生產(chǎn)國，每年在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的菌渣，但對菌渣的利用較少，利用菌渣作為覆蓋材料鮮有報道；當前對菌渣的處理大多是丟棄或燒掉，造成了不容忽視的環(huán)境問題，而且浪費資源[8]。前人研究表明，菌渣中富含有機質(zhì)、多種礦質(zhì)元素以及食用菌菌體蛋白、次生代謝產(chǎn)物等多種水溶性養(yǎng)分，可作為肥料施于農(nóng)田提高土壤肥力[9-10]。河北省平泉縣是我國著名的食用菌生產(chǎn)大縣，本研究中以當?shù)貜U棄菌渣為覆蓋材料，對榛子園進行地面覆蓋試驗，以不同覆蓋厚度為處理，研究了菌渣覆蓋對土壤理化性質(zhì)、酶活性的動態(tài)影響，以期了解菌渣作為覆蓋材料對土壤的改良效果。

1 試驗區(qū)概況

試驗于2013年3～10月在河北省平泉縣黃土梁子鎮(zhèn)蘇達營子村北京林業(yè)大學北方基地試驗站進行。該試驗站位于河北省東北部，海拔710 m，北緯41°13′18″、東經(jīng)118°40′46″，屬溫帶季風氣候，年平均氣溫7.5 ℃，年降水量542 mm，無霜期145 d。試驗區(qū)主栽品種為‘平歐雜榛82-11’，2012年定植，榛子株行距1 m×2 m，榛子園管理水平中等。試驗地土壤為沙壤土，土壤容重1.573 g/cm3，總孔隙度為42.04%，全氮含量0.554 g/kg，速效磷含量15.86 mg/kg，速效鉀含量114.75 mg/kg，有機質(zhì)含量11.83 g/kg，堿解氮含量27.13 mg/kg，pH值為6.35。

2 材料與方法

2.1 試驗設計

覆蓋材料為當?shù)厣a(chǎn)滑子菇后剩下的菌渣，菌渣主要成分是刺槐枝鋸末，該菌渣沒有經(jīng)過腐熟，pH值為5.24，全氮含量為35.284 g/kg，速效鉀含量為257.99 mg/kg，有機質(zhì)含量為442.94 g/kg。2013年3月15日，將菌渣覆蓋于試驗地。共設4個處理，覆蓋厚度分別為10 cm（處理Ⅰ）、20 cm（處理Ⅱ）、30 cm（處理Ⅲ）、0 cm（處理Ⅳ，即CK）。各處理重復3次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積8 m×5 m，每個小區(qū)土壤管理條件一致。

2.2 土樣采集與處理

2013年5～10月，每月3號各小區(qū)分別按“S”形布設5點，用不銹鋼土鉆取0～20 cm的土壤樣品，將土壤混合均勻，采用四分法留取1 kg左右，放在室內(nèi)通風處風干，分別過1.00、0.25 mm篩。過1 mm篩土壤用于測定土壤pH值、速效養(yǎng)分含量及酶活性；過0.25 mm篩土壤用于測定全效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量。

2.3 測定指標與方法

土壤理化性質(zhì)分析：土壤容重采用環(huán)刀法測定；土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；速效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉（pH值8.5）浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度計法測定；pH值采用電位法（1∶2.5土、水混合）測定[11]。

土壤酶活性測定：脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法。脲酶活性以24 h后1 g干土中NH3-N的質(zhì)量（mg）表示；蔗糖酶活性以24 h后1 g干土生成葡萄糖的質(zhì)量（mg）表示，過氧化氫酶活性以每g干土20 min內(nèi)消耗的0.1 mol/L KMnO4的體積（mL）表示[12]。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)計算及制作圖表，采用SPSS 19.0軟件進行顯著性和相關性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤酶活性的動態(tài)變化

3.1.1 土壤脲酶活性的動態(tài)變化

土壤脲酶活性變化趨勢如圖1所示。由圖1可以看出，覆蓋10 cm處理和覆蓋20 cm處理均呈先升后降的變化趨勢，覆蓋10 cm處理6月份達到最大值，覆蓋20 cm處理7月份達到最大值；覆蓋30 cm處理和對照均呈波浪式變化趨勢，且均在8月份達到最大值。由圖1還可知，試驗期間，對照處理脲酶活性5月、8月、9月、10月均高于其它處理，覆蓋30 cm處理脲酶活性始終低于對照；覆蓋10、20、30 cm處理5～10月脲酶活性平均值分別比對照低11.64%、3.81%、18.05%。由以上結(jié)果可以看出，菌渣覆蓋對土壤脲酶活性的影響具有階段性，且不同覆蓋厚度影響不同。

圖 1 土壤脲酶活性的變化動態(tài)Fig. 1 Dynamical changes of soil urease activity

3.1.2 土壤蔗糖酶活性的動態(tài)變化

土壤蔗糖酶活性變化趨勢如圖2所示。由圖2可以看出，不同處理土壤蔗糖酶活性總體呈現(xiàn)出下降的趨勢，各處理均在5月達到最大值，9～10月，各處理土壤蔗糖酶活性迅速降低，10月降到最低。5、6月份對照蔗糖酶活性高于其它處理，7～10月，覆蓋處理土壤蔗糖酶活性均高于對照。由圖2可知，5月份各處理按照土壤蔗糖酶活性由高到低排列依次為對照、覆蓋10 cm、覆蓋20 cm、覆蓋30 cm，這可能是5月份覆蓋越厚地溫回升越慢，造成土壤蔗糖酶活性隨著覆蓋厚度的增加而降低；6～9月，隨著地溫的回升，覆蓋處理的土壤蔗糖酶活性穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，其中，8、9月份覆蓋30 cm處理蔗糖酶活性均顯著高于對照；10月份，覆蓋30 cm處理蔗糖酶活性顯著高于覆蓋10 cm和對照。與對照相比，覆蓋10、20、30 cm均能不同程度地提高土壤蔗糖酶活性，5～10月土壤蔗糖酶活性平均值分別比對照提高3.28%、8.23%、6.10%，各處理按照提高土壤蔗糖酶活性效果由高到低排列依次為覆蓋20 cm、覆蓋30 cm、覆蓋10 cm、對照。

圖 2 土壤蔗糖酶活性的變化動態(tài)Fig. 2 Dynamical changes of soil sucrase activity

3.1.3 土壤過氧化氫酶活性的動態(tài)變化

各處理土壤過氧化氫酶活性變化規(guī)律如圖3所示。由圖3可以看出，試驗期間，各處理過氧化氫酶活性表現(xiàn)出相似的趨勢，變化趨勢似“V”型，各處理過氧化氫酶活性均在8月份降至最低，隨后迅速上升，10月達到最高。試驗期間，對照在6月份過氧化氫酶活性高于覆蓋10 cm處理，其它月份均低于覆蓋處理，說明覆蓋能夠有效提高土壤過氧化氫酶活性，提高土壤解毒能力。覆蓋10、20、30 cm處理試驗期間過氧化氫酶活性平均值分別為1.02、1.16、1.11 mL/g，分別比對照增加了4.56%、19.24%、13.98%，各處理按照提高土壤過氧化氫酶活性效果由高到低排列依次為覆蓋20 cm、覆蓋30 cm、覆蓋10 cm、對照。

圖 3 土壤過氧化氫酶活性動態(tài)變化Fig. 3 Dynamical changes of soil catalase activity

3.2 土壤理化性質(zhì)的動態(tài)變化

3.2.1 土壤pH值的動態(tài)變化

土壤pH值是土壤重要的物理性狀，適宜的土壤pH值是植物正常生長的保證。各處理土壤pH值動態(tài)變化如表1所示。由表1可以看出，覆蓋10 cm、覆蓋20 cm、覆蓋30 cm、對照的土壤pH值5～10月均呈波浪式變化；覆蓋10 cm、覆蓋20 cm、覆蓋30 cm處理的土壤pH值分別從5月份的6.53、6.78、6.88，經(jīng)過5個月的波動，10月份回到6.50、6.80、6.90，而對照從5月份的6.56上升到10月份的6.73，說明菌渣覆蓋對土壤pH值的影響很大程度上表現(xiàn)出一種緩沖作用，使土壤pH值穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。

3.2.2 土壤有機質(zhì)、全氮含量的動態(tài)變化

各處理土壤有機質(zhì)、全氮含量的動態(tài)變化如表2所示。由表2可以看出，各處理土壤有機質(zhì)變化趨勢均不相同，對照5～10月持續(xù)下降，覆蓋30 cm處理5～10月持續(xù)上升，而覆蓋10、20 cm處理呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，分別在7、9月達到最大值；試驗期間，覆蓋10、20、30 cm處理土壤有機質(zhì)含量平均值分別為14.56、14.70、15.01 g/kg，比對照提高了9.68%、10.75%、13.05%，表現(xiàn)出有機質(zhì)含量隨著覆蓋厚度的增加而增加的效果。由表2還可知，試驗期間，各處理土壤全氮含量在小范圍幅度內(nèi)變化，覆蓋10、20、30 cm處理土壤全氮含量平均值分別為0.723、0.727、0.752 g/kg，分別比對照高1.76%、2.25%、5.84%。

表 1 土壤pH值的動態(tài)變化?Table 1 Dynamical changes of soil pH value

表 2 土壤有機質(zhì)、全氮含量的動態(tài)變化Table 2 Dynamical changes of soil organic matter content and total N content g/kg

3.2.3 土壤堿解氮、速效鉀、速效磷含量的動態(tài)變化

土壤堿解氮含量的動態(tài)變化如圖4所示。由圖4可以看出，試驗期間，各處理土壤堿解氮含量均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，土壤堿解氮平均含量以覆蓋20 cm處理最高，平均堿解氮含量為34.75 mg/kg，比對照（32.67 mg/kg）高7.23%；覆蓋10 cm和覆蓋30 cm分別比對照提高3.24%和3.87%。

圖 4 土壤堿解氮含量的動態(tài)變化Fig. 4 Dynamical changes of soil alkali-hydrolyze N content in soil

土壤速效鉀含量的動態(tài)變化如圖5所示。由圖5可以看出，覆蓋10 cm處理土壤速效鉀含量變化幅度較大，9月達到最大值，覆蓋20、30 cm處理變化趨勢相近，而對照處理土壤速效鉀含量始終低于覆蓋處理；覆蓋10、20、30 cm土壤速效鉀平均含量分別為131.61、129.25、133.32 mg/kg，分別比對照提高了29.79%、27.46%、31.47%；7月、9月、10月覆蓋處理均與對照達到顯著差異水平。

圖 5 土壤速效鉀含量的動態(tài)變化Fig. 5 Dynamical changes of soil available K content

土壤速效鉀含量的動態(tài)變化如圖6所示。由圖6可知，覆蓋處理速效磷含量均表現(xiàn)出“下降—上升—下降”的趨勢，均在9月份達到最大值，對照變化曲線始終位于覆蓋處理下方；試驗期內(nèi)，各處理按照土壤速效磷平均含量由高到低排列依次為覆蓋10 cm、覆蓋20 cm、覆蓋30 cm、對照，覆蓋10、20、30 cm分別比對照（8.39 mg/kg）提高194.82%、162.38%、155.79%，差異達到極顯著水平。

3.3 土壤酶活性與理化性質(zhì)的相關性

對土壤酶活性與理化性質(zhì)的相關性進行分析，結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，脲酶活性與pH值呈現(xiàn)顯著負相關；與有機質(zhì)、全氮含量呈現(xiàn)極顯著正相關，其相關系數(shù)分別為0.381、0.430（P＜0.01）；脲酶活性與堿解氮、速效鉀、速效磷含量相關性較差。由此可見，脲酶在土壤氮轉(zhuǎn)化過程中作用很大，參與土壤有機質(zhì)的分解和腐殖質(zhì)的形成。蔗糖酶活性與速效磷、堿解氮、有機質(zhì)、全氮含量均呈正相關，其中與速效磷含量達到顯著正相關，與堿解氮含量達到極顯著正相關（r＝0.622）。過氧化氫酶活性與pH值呈極顯著負相關（r＝－0.548），與土壤其它理化指標相關性不明顯。以上結(jié)果表明，土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)有一定的相關性，一定程度上，土壤酶活性可以作為土壤理化性質(zhì)的評價指標。

圖 6 土壤速效磷含量的動態(tài)變化Fig. 6 Dynamical changes of soil available P content

表 3 土壤酶活性與理化性質(zhì)的相關性?Table 3 Correlation between soil enzyme activities and soil physical-chemical properties

4 結(jié)論與討論

4.1 菌渣覆蓋對土壤酶活性的影響

近幾年，土壤酶種類和活性逐漸成為評價土壤質(zhì)量的重要指標，土壤酶活性能夠從側(cè)面反映土壤養(yǎng)分含量的高低、健康程度[13]。本研究中結(jié)果表明，菌渣覆蓋能夠明顯提高土壤蔗糖酶、過氧化氫酶活性，降低土壤脲酶活性。菌渣覆蓋能夠增加土壤酶活性，一方面是因為菌渣中含有大量豐富的酶，覆蓋果園土壤后，能夠進入土壤中；另一方面是因為菌渣覆蓋能夠提高表層土壤中微生物數(shù)量和養(yǎng)分含量，以及促進果樹根系生長，土壤酶分泌源增加[14]。通過酶活性與土壤理化性質(zhì)相關性分析發(fā)現(xiàn)，土壤蔗糖酶活性與有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷含量呈正相關，過氧化氫酶活性與pH值呈負相關，與有機質(zhì)呈正相關，這與前人研究結(jié)果一致[15-16]。本研究中也發(fā)現(xiàn)脲酶活性與土壤全氮含量呈極顯著正相關，菌渣覆蓋脲酶活性低于對照處理，可能是因為菌渣覆蓋時間較短，土壤全氮含量變化不大。

4.2 菌渣覆蓋對土壤pH值的影響

良好的土壤環(huán)境往往具有適宜植物生長的pH值，適宜的pH值能夠增加果樹根系附近的有益微生物，且利于礦物質(zhì)養(yǎng)分釋放，進而促進果樹生長發(fā)育[17]。本研究中結(jié)果表明，菌渣覆蓋對土壤pH值的影響不大，pH值維持在一定范圍，該結(jié)果與趙德英等[18-20]的研究結(jié)果相一致，他認為覆蓋通過增加土壤有機質(zhì)含量來增加土壤陽離子交換量，從而避免土壤pH值劇烈變化，而于強波等[6]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋2 a能夠降低土壤pH值。在本研究中覆蓋時間較短，長時間覆蓋是否會降低土壤pH值還有待研究。

4.3 菌渣覆蓋對土壤養(yǎng)分含量的影響

在果園養(yǎng)分管理中，目前主要通過施用化肥來提高土壤養(yǎng)分含量，作物秸稈、鋸末、園林廢棄物等有機物料本身含有各種營養(yǎng)元素，合理利用這些有機物料，不僅能使廢棄資源變廢為寶，還能減少使用化學肥料對環(huán)境的污染[21]。本文中研究結(jié)果表明，菌渣覆蓋能夠提高土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮含量，但增加幅度不大，速效磷和速效鉀含量增加幅度較大，該結(jié)果與前人研究結(jié)果相一致[6,20,22]?？赡苁且驗楸驹囼炛懈采w時間較短，土壤全氮、有機質(zhì)等的含量變化較小，而速效鉀、速效磷等速效養(yǎng)分易于從菌渣中釋放出來。本試驗中對短期數(shù)據(jù)進行分析得到的結(jié)果只能反映一定時間段內(nèi)土壤養(yǎng)分變化規(guī)律，今后還需要長期定點覆蓋試驗來進一步探索菌渣覆蓋對土壤養(yǎng)分含量的影響規(guī)律。

綜上所述，菌渣覆蓋能夠提高土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性，穩(wěn)定土壤pH值，能夠在一定程度上增加土壤有機質(zhì)和全氮含量，能夠顯著提高土壤速效磷和速效鉀含量。菌渣可以被作為覆蓋材料來改良土壤，改善土壤環(huán)境。

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Effects of mulch with mushroom residue on soil enzyme activities and soil physical-chemical property inCorylusorchard

ZHANG Bing1, SU Shu-chai1, CHEN Feng1, CHEN Zhi-gang1, LIN Zhu1, YANG Xiao-hui2
(1.The Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Education Ministry, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2.The Huangtu-Liangzi State-Owned Forest Farms of Pingquan County, Pingquan 067506, Hebei, China)

In order for rational utilization of organic waste resources and understanding of effects of mulch with mushroom residue on improving soil conditions, the dynamic change rules of enzyme activities and soil physicalchemical properties ofCorylusorchard soil at 0-20 cm depth were compared and analyzed under different mulch thickness. The results showed that： ① During the test, under mulch thickness of 10, 20, 30 cm, soil sucrase activities were increase by 3.28%, 8.23% and 6.10%, soil catalase activities were increased by 4.56%, 19.24% and 13.98%, soil urease activities were increased by 11.64%, 3.81% and 18.05%, respectively. In all of the treatments, dynamic change trends of soil urease activity were increased fi rstly and then decreased, and reached the maximum in August. In all of the treatments, change trends of soil catalase activity showed “V” type, and reached the minimum in August. In all of the treatments, changes of soil sucrase activities showed the steady decreased trends. ② During the test, mulch with mushroom residue could stabilize soil pH value. ③ Mulch with mushroom residue could increase soil organic matter content by 9.68%-13.05%, could increase soil available K content by 27.46%-31.47%, and could increase soil available P by 155.79%-194.82%. Mushroom residue could be used as mulch material to improve soil quality and soil environment.

mushroom residue; soil enzyme activity; soil physical-chemical property;Corylusorchard

S664.4；S626.2 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981(2015)01—0033—06

2014-06-15

國家林業(yè)局重點項目“榛子良種選育與栽培關鍵技術研究”（2011-03）。

張 兵，碩士研究生。

蘇淑釵，教授，博士。E-mail： sushuchai@sohu.com

張 兵,蘇淑釵,陳 鳳,等.菌渣覆蓋對榛子園土壤酶活性及理化性質(zhì)的影響[J].經(jīng)濟林研究,2015,33(1)：33－38.

[本文編校：聞 麗]