新型复合食用菌菌渣在盐碱地中草药种植中的肥效研究

来源:用户上传      作者:赵春 隋学圃 陈壮壮 韩金龙 王志芬 单成钢

　　摘要 为了评价一种新型复合食用菌菌渣对盐碱地种植中草药的影响，研究施加不同梯度复合菌渣（667 m2施0、1、2、4、6、8和10 t）对中草药产量性状以及对碱化土壤肥力的影响，结果表明，试验田施加不同剂量菌渣可以显著提升薄荷的株高、全株鲜重和干重，6和8 t处理增加最显著，总计施加2 t以上菌渣的处理可以显著提高板蓝根的根鲜重和地上鲜重。4、6、8和10 t试验田中土壤pH明显下降。施加6和8 t处理土壤中效磷、速效钾、有机质和对照相比都有明显提升，且施加菌渣后土壤中全盐量控制在非盐化土范围内（≤ 0.1 g/kg）。表明选用的复合菌渣是优良的盐碱土改良有机肥，可以在盐碱地进一步推广示范。
　　关键词 食用菌菌渣;盐碱地;中草药;土壤肥力
　　中图分类号 S141文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2020）24-0161-03
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.24.045
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Fertilizer Effect of New Compound Edible Mushroom Residue on the Chinese Medicinal Herb Planting in Salinealkali Land
　　ZHAOChun， SUI Xuepu，CHENZhuangzhuang et al （Dongying Vocation College，Dongying，Shandong 257091）
　　Abstract In order to evaluate the fertilizer of an edible fungus residue on the Chinese medicinal herb planting in salinealkali land.The residue were added into soil with different gradient doses then the salttolerant crop yields and the alkaline soil fertility were detected，the results showed that application of the residue in the field could significantly increase the plant height，fresh weights and dry weights of Mentha haplocalyx Briq..The fresh weights of the tissue above ground and under the ground of Isatis tinctoria were significantly improved in the experimental group that applied more than 2 t of residue.Soil pH was decreased in 4，6，8 and 10 t treatment.Compared with the control，6 and 8 t treatment showed significant improvement in soil phosphorus，available potassium and organic matter.By using the residue，the total salt content in the soil was controlled within the range of nonsalted soil （≤ 0.1 g/kg）.By the result it was concluded that the edible fungus residue used is an effective organic fertilizer that can improve salinealkaline soil.Further，that residue would evaluation in multiple locations with large areas in the next years.
　　Key words Edible fungus residue;Salinealkali soil;Chinese medicinal herb;Soil fertility
　　鹽碱地包括各种盐土、碱土和盐化、碱化的土壤，盐碱土中因含有较多的盐碱成分，导致土壤的物理化学性质发生显著改变，盐碱土存在易板结、渗水透气差、pH升高和营养匮乏等特点[1]，这也严重影响了土壤质量、土壤生态过程以及动植物的生长[2]。全球约有各种盐碱地9.55亿hm2，我国盐碱地总面积占国土面积的1.03%[2-3]。盐碱土理化性质不良，对生长于其上的作物产生明显抑制作用，严重制约了土壤的有效利用效率[4]。盐渍土的改良是一个较为复杂的综合治理系统工程，目前盐碱地改良多采取灌溉排水、地表覆膜、施加改良剂及生物改良等措施[1，5]，生物改良盐碱地多采用种植防盐碱植物修复盐碱土壤，研究表明耐盐牧草可明显改善盐碱土理化性质[6]。另外种植中草药等高经济价值的作物是解决土壤盐碱化的有效途径[7]，王明强等[8]研究表明板蓝根有明显降低土壤碱化的作用。薄荷具有很高的药用经济价值，李晓侠等[9]在黄河三角洲盐碱地区进行薄荷引种试验，结果表明，薄荷对盐碱地有很强的适应力。生物改良可以在改良土壤的同时创造经济价值，但盐碱地土壤肥力偏弱，种植作物时，为增加抗盐作物的产量，还需要额外补充肥料，而化肥的大量施用又会造成土壤的进一步破坏[10]。 　　生物有机肥有机质含量丰富，养分元素含量虽不及化肥但种类全面，肥效释放缓慢，培肥效果好，环境无残留[5]等，利用生物有机肥可以改良土壤环境，相比于传统的改良技术不仅可以提高农产品产量还廉价环保，是当前研究较为热门的方向。食用菌菌渣作为一种生物有机废料，不仅营养丰富，而且内部的抗菌性物质可以帮助植物抵抗病害[11]，目前，国内食用菌菌渣的再利用主要包括掺入基质种植食用菌、作为有机肥料还田等[12]。利用食用菌菌渣改良盐碱地的报道较少。
　　该试验采用的新型食用菌菌渣基质是一种土壤肥力调节剂，主要成分是食用菌菌渣，在确保各种营养成分的基础上，保持和提高菌渣中菌丝体活性，提高有机肥质量，可以改善土壤微生物群落和土壤环境，提高土壤肥力。笔者通过大田试验，在盐碱地施加上述混合菌渣作为有机肥料，并种植板蓝根和薄荷2种中草药，测量施加不同剂量的肥料对薄荷和板蓝根产量的影响，同时检测施加肥料后土壤肥力和pH的变化，了解施加有机肥对盐碱土耕作后的影响，探究食用菌菌渣在盐碱地土壤改良中的利用价值。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地点及材料
　　试验地点为山东省东营市东营职业学院试验田，土壤为碱性土壤。食用菌菌渣有机基质和化肥由山东省农业科学院研发和提供（专利申请号：2017102498034），基质主要组分和质量分数：菌渣85%～90%，麦麸3%～5%，天然杀虫组分3%～5%，凹凸棒土3%～5%，磷酸二氢钾0.5%～1.0%，尿素0.5%～1.0%，石灰1%～2%，化肥为金正大N-P2O5-K2O复合肥。薄荷品种为安徽亳州品种“阜油1号”，板蓝根品种为小叶板蓝根，2种中草药种子都由山东省农业科学院提供。每个处理面积均为667 m2，试验分为8个处理组，分别为①空白处理（CK，不添加化肥或有机基质）;②播前基施1 t有机基质作为基肥施入（1.50 kg/m2）;③播前基施2 t有机基质作为基肥施入（3.00 kg/m2）;④播前基施4 t有机基质作为基肥施入（6.00 kg/m2）;⑤播前基施6 t有机基质作为基肥施入（9.00 kg/m2）;⑥播前基施8 t有机基质作为基肥施入（11.99 kg/m2）;⑦播前基施10 t有机基质作为基肥施入（14.99 kg/m2）;⑧ 播前基施化肥80 kg （0.12 kg/m2）。不同处理随机排列，每个处理3个重复。不同处理间起垄隔开，不同处理田间管理均保持一致。
　　1.2 测定指标与方法
　　薄荷的鲜重、干重和株高是衡量薄荷产量的重要指标[13]，主根长度、地上鲜重和地下鲜重是板蓝根产量的重要衡量指标[14-15]。分别在2017年11月10日对板蓝根进行测产验收，2017年10月15日对薄荷进行测产验收，每个重复中随机选取10 m2的样方进行采样，并检测相关指标。
　　土壤理化性质可以反映出肥料对于盐碱地改良的效果，土壤中有效磷、速效钾和有机质的含量直接反映土壤的肥力[11]，全盐量和pH可以反映出土壤盐碱变化[16]。土壤取样为耕地表层土壤，分别检测播种前和采收后土壤的有效磷、速效钾、有机质含量以及全盐量和pH。在施加有机基质之前，随机采3个土壤样品，混合后检测土壤基础肥力，作物采摘完毕，在相同肥料处理的样地中随机采3个土壤样品，混合后检测土壤肥力。土壤指标检测在谱尼测试集团（中国，青岛）完成，参照《土壤农业化学常规分析方法》[17]进行检测分析。
　　1.3 数据处理 利用Excel对试验数据进行收集处理，利用SPSS软件进行单因素方差分析，绘图由GraphPad Prim5软件完成。
　　2 结果与分析
　　2.1 薄荷产量 田间施加有机肥或化肥后，可以显著增加薄荷株高，有机肥8 t处理最显著，超过了120 cm，比CK处理（60 cm）提升1倍，相比于化肥处理（93 cm）也有显著提升。由表1可知，不同浓度梯度处理后薄荷鲜重变化明显，8 t处理产量最高达8.51 kg/m2，相比于CK处理鲜重增加5.55 kg/hm2，其次是6 t处理（7.44 kg/m2），化肥处理对薄荷鲜重的提升与CK无显著差异，菌渣1～10 t处理的薄荷产量明显高于化肥处理。不同处理薄荷干重增加规律和鲜重相似，相比于CK处理（0.64 kg/m2），也是8 t处理（1.84 kg/m2）增产效果最明显，6 t次之，干重产量为1.61 kg/m2，化肥处理（0.71 kg/m2）对薄荷干重的积累与CK相比无显著差异。
　　2.2 板蓝根产量
　　田间施加有机肥同时也可以增加板蓝根的产量，不同肥料处理对板蓝根主根长度的影响不明显，不同处理的根长度差异显著，但2 t以上的有机肥处理和化肥处理中，板蓝根根鲜重显著高于空白组，且随着有机肥施用量的增加，板蓝根根鲜重也随之增加，10 t处理根鲜重最高为1.083 kg/m2，不同基质处理和化肥处理之间的根鲜重无显著差异。板蓝根地上部分鲜重差异较大，施加2 t以上的有机肥可以显著提高板蓝根地上部分的鲜重，6 t处理（0.727 kg/m2）地上部分产量增加明显，8和10 t处理产量分别达0.884和0.953 kg/m2，与6 t处理相比地上鲜产量无显著差异。化肥处理可以显著提高板蓝根地下部分的产量，但对于地上部分鲜重增加不明显，和对照组无显著差异，与2 t及以上有机肥处理相比有机肥处理产量显著高于化肥处理组（表2）。
　　2.3 各处理土壤pH和營养物质变化
　　土壤在播种前pH为8.5（表3），经过作物栽培，土壤pH略微上升（CK处理，pH=8.6），施加有机肥后土壤pH变化较大，1和2 t处理收获后土壤pH相比于播种前略微上升，4、6和8 t处理，随着肥量的增加，土壤pH逐渐下降，施加8 t有机肥土壤pH降低幅度最大，10 t处理土壤pH又回升到8以上，表明过多的施加基质反而不能有效地调节土壤pH，化肥处理组土壤pH为8.1。 　　分别在播种前和采收后检测表层土壤的有效磷、速效钾、有机质含量以及全盐量，用于衡量有机基质对盐碱土耕作后的影响。由表3可知，土壤中有机质变化规律不明显。播种前土壤中速效钾含量为218 mg/kg，不施加肥料，栽种作物后土壤有机质略微下降，有机肥处理2、4、6和8 t处理速效钾含量明显高于CK，化肥处理速效钾含量和栽种前相比基本不变。耕种前后无处理组土壤中有效磷含量略微下降，施加1～8 t有机基质后土壤中有效磷有所增加，6和8 t处理组增加最高，化肥处理有效磷含量与CK相比略微下降。采收后土壤中有机质含量也相对于栽种前下降，有机基质处理后都能提高土壤中有机质含量，另外有机质8 t处理含量相对较高，化肥处理有机质含量无明显变化。土壤全盐量可以反映土壤盐化程度，6 t处理土壤全盐量（1.00 g/kg）明显高于其他有机基质处理，化肥处理土壤全盐量最高，达1.32 g/kg。
　　3 结论与讨论
　　试验样地按照盐碱地划分标准[1]，pH 8.5属于碱性土壤，全盐量0.37 g/kg属于非盐化土壤。根据土壤肥力来看，营养成分较不均衡，参照全国第二次土壤普查分级标准（6 级标准），速效钾>200 mg/kg属于极高，有效磷为8.53 mg/kg属于4级，有机质11.10 g/kg同属于4级，有效磷和有机质比较缺乏。薄荷和板蓝根为抗盐碱植物[18-19]，在碱化土地种植耐碱作物，不仅可以改善土壤环境，同时也能创造一定的经济价值[20]。
　　东营市以滨海盐碱地为主，东营区耕地面积94.34%属于盐碱耕地[2]，然而滨海盐碱地土壤较为贫瘠[2，21]，种植耐盐碱作物虽然可以改善土壤，但会进一步消耗土壤中的营养物质，为了提高作物产量同时保证土壤的持续利用，一般需要肥料的投入。该试验发现施用化肥可以提高薄荷的鲜重，显著提高板蓝根的根鲜重，但同时会大大增加土壤含盐量，化肥处理收获后，土壤含盐量由初始的0.37 g/kg（非盐化土壤）增加到1.32 g/kg（轻度盐化土壤）[22]。另外，使用化肥并没有明显改善土壤中有效磷和有机质的缺乏。
　　菌渣作为一种有机肥[23-24]，可以改善土壤性状，增加土壤肥力，菌渣也有用于盐碱地改良[11，24]。该试验结果表明复合菌渣更适用于碱性土壤，具体表现：首先，可以显著提高薄荷全株鲜重，板蓝根地上部分和地下部分鲜重。菌渣处理的增产效果显著优于化肥，特别在促进板蓝根地上部分生长方面。板蓝根地上和地下部分都是重要的药材来源，且地上部分生长状态直接影响根部的产量[25];其次，施加复合菌渣后，不仅增加作物产量，采收后土壤中有效磷和有机质的含量都有提升;最后，4、6、8和10 t菌渣处理均能显著改善土壤pH，但过多施加有机基质会导致土壤pH的波动，表明在一定范围内随着施加有机肥量的增多改善效果更加明显，这与邹尊涛[26]和于秀丽等[27]的研究结果相符。其中8 t处理改善最为明显。以上结果表明复合菌渣是一种非常优良且有效的土壤改良剂。
　　试验样地中施加复合菌渣可以显著提高薄荷株高，根据杨华云等[28]研究表明土壤中钾肥含量可以显著提高薄荷前期植株的株高，根据收获期土壤检测结果中2、4、6和8 t处理速效钾含量显著高于CK组，推测菌渣中存在大量的钾元素，促进了薄荷株高的生长，也保证了后期薄荷产量的增加，其中6和8 t处理增产最显著。2 t以上的复合菌渣处理后，都能显著提升板蓝根的地下部分和地上部分鲜重，且随着肥量的上升，产量也逐步提升。6和8 t处理可以将土壤pH降低0.5以上。另外6和8 t处理均能较好改善土壤肥力，提升土壤中有效磷和有机质含量。但土壤中菌渣施用量并不是越多越好，首先是成本问题，现国内菌渣虽偏低，但菌渣的运输、保存、复合菌渣的制备都需要一定成本，大量使用也会使田间作物成本上升;其次，菌渣使用过多使有机物质过度积累反而会造成作物的减产和环境污染[29]，造成减产和一些农艺性状不显著等问题，10 t 处理并没有使土壤中的有机质达到更高的标准，这也是后续试验中需要重点关注的问题。所以1 hm2的土地推荐90 t （9 kg/m2）和120 t （11.99 kg/m2）的施用量较为合适。
　　综上所述，该试验所选用的新型复合菌渣肥料是一种有效的盐碱地改良有机肥，在9.00和11.99 kg/m2施用量时，可以有效增加土壤肥力，改善土壤pH，和化肥相比，还能较好控制土壤盐含量。同时，该复合菌渣也可以提高耐碱作物薄荷和板蓝根在碱性土壤中的产量，是一种优良的化肥替代品，该研究结果为新型复合食用菌菌渣在盐碱地的进一步推广利用提供了参考。
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