張然　程紅艷　吳夢(mèng)欣　田野　董卿

摘要：通過(guò)采用盆栽試驗(yàn)，研究靈芝、猴頭菇、平菇菌糠經(jīng)過(guò)晾曬、腐熟和裂解為生物炭施入土壤后對(duì)油菜生長(zhǎng)狀況及土壤理化性質(zhì)的影響，結(jié)果表明：（1）不同處理菌糠都能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，且生物炭的促進(jìn)作用大于經(jīng)過(guò)晾曬和腐熟的菌糠，各個(gè)處理土壤酶活性均高于空白處理，且菌糠處理的酶活性均高于生物炭處理的酶活性。不同處理菌糠對(duì)葉綠素的提高不明顯。（2）施入菌糠的處理會(huì)降低土壤的pH，而施入生物炭的處理則會(huì)使pH升高。施入靈芝菌糠生物炭后的pH最大，比空白處理增加了1.59%，直接的靈芝菌糠處理后的pH最小，比空白處理減小了5.05%。不同處理菌糠均提高了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，直接的靈芝菌糠比空白處理增加了12.90%。陽(yáng)離子交換量的含量也呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)。（3）不同處理菌糠均促進(jìn)了土壤速效氮含量的提高，其中直接的靈芝菌糠處理對(duì)速N的增加作用最高，增加了62.8毫克/公斤。速效磷都比空白處理增加，除腐熟的平菇菌糠處理外，其余各個(gè)處理間差異不顯著。不同處理菌糠對(duì)土壤速效K的含量相對(duì)CK來(lái)說(shuō)，均有促進(jìn)作用，促進(jìn)作用最明顯的是靈芝菌糠，其次是猴頭菇菌糠，促進(jìn)作用較小的是平菇菌糠。

關(guān)鍵詞：菌糠；生物炭；作物生長(zhǎng)狀況；土壤理化性質(zhì)；酶活性

基金項(xiàng)目：山西省黃土高原食用菌提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目；山西省煤基重大科技攻關(guān)項(xiàng)目（FT2014-03）；山西省水利科技推廣項(xiàng)目（201412）

中圖分類(lèi)號(hào)： S664.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.04.016

食用菌是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較豐富的可食用的大型真菌的總稱(chēng)。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們對(duì)食品的種類(lèi)和品質(zhì)要求的不斷提高，食用菌的需求量也日漸增加，產(chǎn)量也隨之不斷提高。然而， 隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的不斷完善與發(fā)展，采收食用菌子實(shí)體后廢棄的固體培養(yǎng)基（即菌糠的數(shù)量也越來(lái)越多）。菌糠裂解生物炭的技術(shù)也在逐步地完善，合理開(kāi)發(fā)與利用食用菌菌糠使其資源化，高效利用化不僅可以解決一些環(huán)境的問(wèn)題，還能由廢變寶生產(chǎn)出其它有用的物質(zhì)，從而進(jìn)一步促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。作為土壤改良劑與修復(fù)劑，菌糠特有的理化特性與豐富的營(yíng)養(yǎng)元素可以有效地改善土壤的理化性質(zhì)和土壤微生物的生態(tài)環(huán)境，從而能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，改良作物的生長(zhǎng)狀況。

菌糠主要是以棉籽殼、木屑、稻草、玉米芯或者是多種農(nóng)作物的秸稈、工業(yè)廢棄料為原料，生產(chǎn)食用菌后廢棄的固體培養(yǎng)基[1]。研究發(fā)現(xiàn)，菌糠中所含有的食用菌菌體蛋白、微量元素等多種水溶性養(yǎng)分以及豐富的有機(jī)物質(zhì)，不僅能作為食用菌的栽培料再次利用，而且還有利于保持和培養(yǎng)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，是一種可以改良土壤功能的優(yōu)質(zhì)肥料[2]。菌糠中含有農(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的氮、磷、鉀等大量營(yíng)養(yǎng)元素，鈣、鎂、硫等中量營(yíng)養(yǎng)元素，銅、鋅、鐵、硼、鉬、錳等微量元素。這些微量元素是酶、維生素的重要組成部分，直接參與機(jī)體代謝的過(guò)程，能夠提高植物酶的活性，在作物的正常生長(zhǎng)中是不可缺少的，而在土壤中的含量又極其的低微，一旦缺少，生長(zhǎng)發(fā)育就會(huì)受到一定的抑制，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)的下降[3]。

生物炭是一種以生物質(zhì)（如木屑、作物秸稈、菌糠等）為原材料，在無(wú)氧或者是缺氧的條件下，經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤馍傻奈锘再|(zhì)的且含有大量碳元素的固態(tài)物質(zhì)[5]。生物炭具有以下這些性質(zhì)[4-11]：第一、生物炭富含有大量的碳元素，碳元素占70%左右，生物炭中的氮、磷、鉀的含量也很高。第二、生物炭一般情況呈堿性，且在一定的溫度范圍內(nèi)，制備生物炭時(shí)隨著熱解溫度的逐漸增高，生物炭的pH值也逐漸增高，一般在8以上。第三、在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著熱解時(shí)溫度的不斷增大，生物炭的比表面積呈增大的趨勢(shì)，這將有助于生物炭對(duì)土壤中重金屬的吸附。第四、生物炭有著較強(qiáng)的吸附能力以及陽(yáng)離子交換量（CEC）。因?yàn)橹苽渖锾康墓に?、原材料等各方面的差異，生物炭的pH值、持水性能、比表面積等性質(zhì)存在很大的差異。在目前看來(lái)，全球范圍內(nèi)的生物炭主要包括秸木炭、稈炭、稻殼炭、菌糠裂解形成的生物炭、竹炭等[12]。

作物生長(zhǎng)狀況指的是作物經(jīng)過(guò)一個(gè)生長(zhǎng)周期的生長(zhǎng)，在收獲時(shí)，通過(guò)對(duì)作物的產(chǎn)量，株高，根長(zhǎng)，鮮重，干重等進(jìn)行測(cè)量來(lái)反應(yīng)出作物的基本生長(zhǎng)狀況。

土壤的理化性質(zhì)指的是反應(yīng)土壤肥力的一些基本的物理化學(xué)的性質(zhì)，包括土壤的pH，電導(dǎo)率，全量N，有效態(tài)N，有效態(tài)P，有效態(tài)K，有機(jī)質(zhì)，陽(yáng)離子交換量等。

土壤酶主要指的是指土壤中具有一定的催化作用，在溫和的條件下，酶不能加速生物化學(xué)反應(yīng)，而且具有顯著的專(zhuān)一性[13]的由微生物、動(dòng)植物及其殘?bào)w產(chǎn)生的有機(jī)活性物質(zhì)。土壤中的生物化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)都與土壤酶有關(guān)，這些生物化學(xué)反應(yīng)與土壤中養(yǎng)分的貯存與釋放、腐殖質(zhì)的形成、土壤結(jié)構(gòu)和物理性狀都是緊密關(guān)聯(lián)的。如：脲酶是對(duì)尿素轉(zhuǎn)化起關(guān)鍵作用的一種酶，它的酶促反應(yīng)產(chǎn)物是可供植物利用的氮素來(lái)源，其活性可以反應(yīng)土壤氮素供應(yīng)的強(qiáng)度。土壤磷酸酶是植物根系與微生物的分泌產(chǎn)物。磷酸酶與土壤P素轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，可以加快有機(jī)磷化合物分解，是土壤P素肥力的指標(biāo)。過(guò)氧化氫酶是可以表示土壤腐殖化強(qiáng)度的指標(biāo)，土壤酶的活性與土壤的一些養(yǎng)分指標(biāo)（除速效磷外）相結(jié)合能夠作為綜合評(píng)價(jià)土壤肥力的指標(biāo)[14]。生物炭對(duì)土壤酶及土壤微生物的活性都有促進(jìn)的作用，而且能夠促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，也可以防治和減輕病蟲(chóng)的危害，增加作物的產(chǎn)量[15-16]。

1材料與方法

1.1供試材料

供試土壤采自山西省晉中市某農(nóng)田，土壤類(lèi)型為石灰性褐土，基本理化性質(zhì)為：pH：7.87，全N：1.96g/kg，速效N：71.9mg/kg，速效P：156.2mg/kg，速效K：140mg/kg，EC25：0.314ds/m，CEC：24.7cmol/kg，有機(jī)質(zhì)：20.8g/kg。

供試菌糠來(lái)源于食用菌中心培養(yǎng)靈芝，平菇，猴頭菇后的廢棄培養(yǎng)料。將這三種菌糠分別進(jìn)行三種處理，第一種為直接晾曬后的菌糠，第二種為腐熟后的菌糠，第三種為進(jìn)行高溫裂解后的，即生物炭。

供試作物為油菜，品種為上海青。

1.2試驗(yàn)方法

2016年的4月1日～5月23日進(jìn)行盆栽培養(yǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)置10個(gè)處理（見(jiàn)表1），包括CK、LZ（靈芝菌糠未腐熟）、HZ（猴頭菇菌糠未腐熟）、PZ（平菇菌糠未腐熟）、LF（靈芝菌糠腐熟）、HF（猴頭菇菌糠腐熟）、PF（平菇菌糠腐熟）、LC（靈芝菌糠裂解的生物炭）、HC（猴頭菇菌糠裂解的生物炭）、PC（平菇菌糠裂解的生物炭），每個(gè)處理均重復(fù)三次，共30盆。具體處理情況見(jiàn)表2。將土壤裝入高為0.35米，直徑為0.3米的PVC桶，桶底鋪碎石透氣，每桶裝土為5公斤，每盆施加尿素（含N46.3%）0.35克。

在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，每隔兩天澆一次水，每盆油菜均澆相同量的水。收獲后采集、清洗、烘干油菜，進(jìn)行各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定，同時(shí)采集土樣，對(duì)土樣進(jìn)行風(fēng)干，過(guò)篩等處理后，進(jìn)行測(cè)定。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

水分測(cè)定為烘干法，pH測(cè)定為玻璃電極法，電導(dǎo)率測(cè)定為電導(dǎo)法，全N測(cè)定為半微量開(kāi)氏法，速效氮（速N）測(cè)定為堿解擴(kuò)散法，速效磷（速P）測(cè)定為鉬銻抗比色法，速效鉀（速K）測(cè)定為火焰光度法[17]，有機(jī)質(zhì)測(cè)定為重鉻酸鉀容量法—外加熱法，陽(yáng)離子交換量（CEC）乙酸鈉——火焰光度法，葉綠素測(cè)定為丙酮浸提法，脲酶測(cè)定采用靛酚藍(lán)比色法，磷酸酶測(cè)定采用磷酸苯二鈉比色法，過(guò)氧化氫酶測(cè)定為高錳酸鉀滴定法。油菜的生長(zhǎng)狀況指標(biāo)中株高，根長(zhǎng)的測(cè)定為測(cè)量法，產(chǎn)量，鮮重，干重的測(cè)量為稱(chēng)重法。

數(shù)據(jù)表格均是在Microsoft Excel（2003）中制作得到的，方差分析是應(yīng)用dps數(shù)據(jù)處理軟件（a=0.05）進(jìn)行分析所得。

2結(jié)果分析

2.1不同處理菌糠對(duì)油菜生長(zhǎng)狀況的影響

由表3可知：（1）HZ和HF的生長(zhǎng)狀況都不如CK，說(shuō)明在污灌區(qū)土壤條件下，HZ和HF對(duì)其重金屬離子的抑制作用不明顯，導(dǎo)致其生長(zhǎng)狀況和CK的生長(zhǎng)狀況相差不是很大，甚至不如CK。而其他各個(gè)處理的生長(zhǎng)狀況均好于CK，尤其是LC，PC和HC，說(shuō)明生物炭對(duì)作物的生長(zhǎng)狀況有明顯的促進(jìn)作用，且促進(jìn)作用高于菌糠（包括直接晾曬的菌糠和腐熟的菌糠）。而不同類(lèi)型菌糠間的促進(jìn)作用也有差異，靈芝菌糠對(duì)油菜生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最強(qiáng)，其次是平菇菌糠，最后是猴頭菇菌糠。（2）對(duì)于產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，除了處理HZ和HF外，其余各個(gè)處理的產(chǎn)量較CK相比，均有明顯的增加，其中LC的增加作用最明顯，達(dá)到123克/盆。不同類(lèi)型的菌糠相比，菌糠裂解成生物炭處理的產(chǎn)量均高于晾曬和腐熟的菌糠。（3）干重和產(chǎn)量的變化趨勢(shì)大致相同，具體為：除處理HZ和HF外，其余各個(gè)處理的干重均高于CK。綜合而言，不同處理菌糠在一定程度上促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)，增加了作物的產(chǎn)量和干重。

2.2不同處理菌糠對(duì)土壤酶活性的影響

一般情況下用土壤脲酶活性來(lái)表示土壤氮素情況[18]，土壤過(guò)氧化氫酶能夠有效地防止土壤及其生物體在新陳代謝的過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)氧化氫對(duì)生物體的毒害[19]，用來(lái)表示土壤凈化能力的強(qiáng)弱[20]。

由表4可知：各個(gè)處理土壤的過(guò)氧化氫酶活性均高于CK，其中菌糠處理的土壤過(guò)氧化氫酶活性都高于對(duì)應(yīng)菌糠生物炭處理的土壤過(guò)氧化氫酶活性，且不同菌糠處理間（LZ和LF，PZ和PF，HZ和HF）的差異不明顯，不同菌糠生物炭處理間（LC、PC和HC）的差異也不明顯。不同處理菌糠對(duì)土壤中脲酶活性的影響變化趨勢(shì)與過(guò)氧化氫酶活性大致相同，表現(xiàn)在各個(gè)處理土壤脲酶活性均高于CK，其中菌糠處理的土壤脲酶活性都高于對(duì)應(yīng)菌糠生物炭處理的土壤脲酶活性，且不同菌糠處理間（LZ和LF，PZ和PF，HZ和HF）的差異不明顯，不同菌糠生物炭處理間（LC、PC和HC）的差異也不明顯。（3）絕大多數(shù)處理的土壤磷酸酶活性均高于CK，其中菌糠處理的土壤磷酸酶活性都高于菌糠生物炭處理的土壤磷酸酶活性。菌糠裂解的各個(gè)生物炭處理土壤中磷酸酶活性最低，且處理間的差異不顯著。

2.3不同處理菌糠對(duì)油菜葉綠素含量的影響

由表5可知，各個(gè)處理葉片的葉綠素b的含量均小于葉綠素a的含量。對(duì)于葉綠素a而言：除了PF、HC處理葉片葉綠素a的含量增加了，其余各處理的葉片葉綠素a的含量均降低。其中處理HZ降低最多，約為65.6%，且與CK間差異顯著。LZ、LF、PF、PC、HF、HC均與CK處理間差異不顯著。（2）對(duì)于葉綠素b而言：LF處理的葉綠素b含量增加最多，約為20%，且與CK間差異不顯著，HZ處理的葉綠素b含量降低最多，約為64%。（3）對(duì)于總?cè)~綠素含量而言：除了處理PF增加外，其余處理均降低，且CK與LZ、LF、PF、PC、HF各處理間差異不顯著，與其他處理間均差異顯著。尤其是HZ，與CK相比，減少了68.1%。

2.4不同處理菌糠對(duì)土壤pH值和電導(dǎo)率的影響

由表6可知：土壤中施入菌糠會(huì)使pH值降低，而施入生物炭會(huì)使pH值升高。施入靈芝菌糠生物炭后的pH值最大，比CK增加了1.59%，且LC，PZ，PC，CK，HZ，HF，HC各處理間差異不顯著，直接晾曬的靈芝菌糠處理后的pH最小，比CK減小了5.05%，且LZ和LF處理間差異不顯著；電導(dǎo)率的大小取決于溶液中帶電粒子濃度的高低，含鹽量越高，其中的離子數(shù)越多，電導(dǎo)率也就越高。一般而言，電導(dǎo)率越高，作物的長(zhǎng)勢(shì)越差，而表中電導(dǎo)率的范圍是0.6～1.51，普遍偏高，導(dǎo)致油菜的整體長(zhǎng)勢(shì)不良，這與試驗(yàn)過(guò)程中最終油菜的生長(zhǎng)狀況相吻合。由試驗(yàn)得出，菌糠生物炭可以降低土壤的電導(dǎo)率。

表6 不同處理菌糠對(duì)土壤PH值和電導(dǎo)率的影響

2.5不同處理菌糠對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和陽(yáng)離子交換量的影響

一般而言，有機(jī)質(zhì)含量越高，陽(yáng)離子交換量也就越大。

由表7可知，不同處理菌糠土壤有機(jī)質(zhì)的含量均高于CK，且PF、HF、HC與CK間的差異不顯著，其他處理與CK處理間的差異顯著，說(shuō)明不同處理菌糠對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加作用比較明顯。靈芝菌糠處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的增加作用最明顯，尤其是LZ比CK增加了12.90%。猴頭菇菌糠處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的增加作用最不明顯。尤其是HC，相比CK僅增加了3.47%。

CEC的變化趨勢(shì)為：不同處理菌糠的CEC含量均高于CK，這與有機(jī)質(zhì)的變化趨勢(shì)相同，與未種植油菜之前的基礎(chǔ)土樣相比，施用菌糠后，土壤中CEC呈降低趨勢(shì)；施用生物炭后，土壤中CEC呈上升趨勢(shì)。

2.6不同處理菌糠對(duì)土壤速效N、P、K含量的影響

由表8可知，（1）不同處理菌糠對(duì)土壤速效N的含量均有促進(jìn)作用，但不同的菌糠促進(jìn)作用不同，其中，促進(jìn)作用從大到小依次為：靈芝菌糠>平菇菌糠>猴頭菇菌糠。其中處理LZ對(duì)速N的增加作用最高，增加了約62.8mg/kg。不同生物炭處理與CK間的差異則不是很顯著。（2）不同處理菌糠土壤速效P的含量與CK比較，相差不大，除處理PF外，其余各個(gè)處理間差異不顯著，說(shuō)明不同處理菌糠對(duì)土壤速效P的影響不大。（3）不同處理菌糠對(duì)土壤速效K的含量相對(duì)CK來(lái)說(shuō)，均有促進(jìn)作用，促進(jìn)作用最明顯的是靈芝菌糠，三種處理的靈芝菌糠都顯著增加了土壤速效鉀的含量，且LC>LZ>LF。其次是猴頭菇菌糠，處理HZ和HC間差異不顯著。促進(jìn)作用較小的是平菇菌糠，處理PZ和PC都與CK差異不顯著。

3結(jié)論

不同處理菌糠都能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng)及發(fā)育，且生物炭的促進(jìn)作用大于經(jīng)過(guò)晾曬和腐熟的菌糠，各個(gè)處理土壤酶活性均高于空白處理，且菌糠處理的土壤酶活性均高于生物炭處理的土壤酶活性。不同處理菌糠對(duì)葉綠素a，葉綠素b和葉綠素總量的提高作用不明顯。

施入菌糠的處理會(huì)降低土壤的pH值，而施入生物炭的處理則會(huì)升高土壤的pH值。施入靈芝菌糠生物炭后的pH值最大，比空白處理增加了1.59%，直接的靈芝菌糠處理后的pH值最小，比空白處理減小了5.05%。不同處理菌糠均提高了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，直接的靈芝菌糠比空白處理增加了12.90%。一般而言，有機(jī)質(zhì)含量越高，陽(yáng)離子交換量的含量也越高。因而陽(yáng)離子交換量的含量也呈現(xiàn)出于有機(jī)質(zhì)含量相同的變化趨勢(shì)。不同處理菌糠均促進(jìn)了土壤速效氮的含量的提高，其中直接的靈芝菌糠處理對(duì)速N的增加作用最高，增加了62.8mg/kg。其促進(jìn)作用從大到小依次為：靈芝菌糠>平菇菌糠>猴頭菇菌糠。除了腐熟的平菇菌糠處理外，其余各處理菌糠土壤速效磷的含量與空白處理相比差異不顯著。不同處理菌糠對(duì)土壤速效K的含量相對(duì)CK來(lái)說(shuō)，均有促進(jìn)作用，促進(jìn)作用最明顯的是靈芝菌糠，其次是猴頭菇菌糠，促進(jìn)作用較小的是平菇菌糠。

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作者簡(jiǎn)介：張然，在讀本科生，研究方向：植物營(yíng)養(yǎng)與土壤環(huán)境。

通訊作者：程紅艷，碩士，教授，研究方向：植物營(yíng)養(yǎng)與土壤環(huán)境。