菌渣覆盖对榛子园土壤酶活性及理化性质的影响

张 兵 ，苏淑钗 ，陈 凤 ，陈志钢 ，林 竹 ，杨晓辉

（1.北京林业大学林学院 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083；2.平泉县国有黄土梁子林场，河北 平泉 067506）

菌渣覆盖对榛子园土壤酶活性及理化性质的影响

张 兵1，苏淑钗1，陈 凤1，陈志钢1，林 竹1，杨晓辉2

（1.北京林业大学林学院 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083；2.平泉县国有黄土梁子林场，河北 平泉 067506）

为了合理利用废弃有机资源及了解覆盖菌渣对土壤的改良效果，对比分析了不同覆盖厚度处理下榛子园0～20 cm土层土壤酶活性及理化性质的动态变化规律。结果表明：①试验期间，菌渣覆盖10、20、30 cm处理土壤蔗糖酶活性分别比对照高3.28%、8.23%、6.10%，过氧化氢酶活性分别比对照高4.56%、19.24%、13.98%，而脲酶活性分别比对照低11.64%、3.81%、18.05%。各处理土壤脲酶活性变化趋势均为先上升后下降，8月达到最大值；各处理土壤过氧化氢酶活性呈现“V”型变化趋势，8月达到最低值；而土壤蔗糖酶活性表现出持续下降趋势。②试验期间，菌渣覆盖起到稳定土壤pH值的作用。③菌渣覆盖能够提高土壤有机质含量9.68%～13.05%，提高速效钾含量27.46%～31.47%，提高速效磷含量155.79%～194.82%。菌渣可以被作为覆盖材料来改良土壤，改善土壤环境。

菌渣；土壤酶活性；土壤理化性质；榛子园

榛子Corylaleae是我国北方重要的经济林树种，榛仁风味独特，营养丰富，是四大坚果之一，素有“坚果之王”的美称[1]。榛子经济价值高，作为我国传统的出口创汇畅销商品，特别是近20年来成功选育出适合我国北方气候的优良平欧杂榛，为我国北方大力发展榛子提供了物质基础。榛子是多年生果树，良好的土壤管理措施能够改善土壤状况，为丰产、稳产、优产提供条件。有机物覆盖是一项重要的果园地面管理措施，具有增加土壤含水量[2]、调节土壤温度[3]、缩小地表温差、改善土壤理化性质[4-5]等效果，利用玉米秸秆、稻草、麦秆等材料的有机覆盖技术早已在美国、日本、意大利等国家推广实施[6]，我国近20年也有很大推广面积[7]。

我国是世界第一食用菌生产国，每年在生产过程中会产生大量的菌渣，但对菌渣的利用较少，利用菌渣作为覆盖材料鲜有报道；当前对菌渣的处理大多是丢弃或烧掉，造成了不容忽视的环境问题，而且浪费资源[8]。前人研究表明，菌渣中富含有机质、多种矿质元素以及食用菌菌体蛋白、次生代谢产物等多种水溶性养分，可作为肥料施于农田提高土壤肥力[9-10]。河北省平泉县是我国著名的食用菌生产大县，本研究中以当地废弃菌渣为覆盖材料，对榛子园进行地面覆盖试验，以不同覆盖厚度为处理，研究了菌渣覆盖对土壤理化性质、酶活性的动态影响，以期了解菌渣作为覆盖材料对土壤的改良效果。

1 试验区概况

试验于2013年3～10月在河北省平泉县黄土梁子镇苏达营子村北京林业大学北方基地试验站进行。该试验站位于河北省东北部，海拔710 m，北纬41°13′18″、东经118°40′46″，属温带季风气候，年平均气温7.5 ℃，年降水量542 mm，无霜期145 d。试验区主栽品种为‘平欧杂榛82-11’，2012年定植，榛子株行距1 m×2 m，榛子园管理水平中等。试验地土壤为沙壤土，土壤容重1.573 g/cm3，总孔隙度为42.04%，全氮含量0.554 g/kg，速效磷含量15.86 mg/kg，速效钾含量114.75 mg/kg，有机质含量11.83 g/kg，碱解氮含量27.13 mg/kg，pH值为6.35。

2 材料与方法

2.1 试验设计

覆盖材料为当地生产滑子菇后剩下的菌渣，菌渣主要成分是刺槐枝锯末，该菌渣没有经过腐熟，pH值为5.24，全氮含量为35.284 g/kg，速效钾含量为257.99 mg/kg，有机质含量为442.94 g/kg。2013年3月15日，将菌渣覆盖于试验地。共设4个处理，覆盖厚度分别为10 cm（处理Ⅰ）、20 cm（处理Ⅱ）、30 cm（处理Ⅲ）、0 cm（处理Ⅳ，即CK）。各处理重复3次，随机区组排列，小区面积8 m×5 m，每个小区土壤管理条件一致。

2.2 土样采集与处理

2013年5～10月，每月3号各小区分别按“S”形布设5点，用不锈钢土钻取0～20 cm的土壤样品，将土壤混合均匀，采用四分法留取1 kg左右，放在室内通风处风干，分别过1.00、0.25 mm筛。过1 mm筛土壤用于测定土壤pH值、速效养分含量及酶活性；过0.25 mm筛土壤用于测定全效养分和有机质含量。

2.3 测定指标与方法

土壤理化性质分析：土壤容重采用环刀法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷采用0.5 mol/L碳酸氢钠（pH值8.5）浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度计法测定；pH值采用电位法（1∶2.5土、水混合）测定[11]。

土壤酶活性测定：脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法，蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法。脲酶活性以24 h后1 g干土中NH3-N的质量（mg）表示；蔗糖酶活性以24 h后1 g干土生成葡萄糖的质量（mg）表示，过氧化氢酶活性以每g干土20 min内消耗的0.1 mol/L KMnO4的体积（mL）表示[12]。

2.4 数据统计与分析

数据采用Microsoft Excel 2003进行数据计算及制作图表，采用SPSS 19.0软件进行显著性和相关性分析。

3 结果与分析

3.1 土壤酶活性的动态变化

3.1.1 土壤脲酶活性的动态变化

土壤脲酶活性变化趋势如图1所示。由图1可以看出，覆盖10 cm处理和覆盖20 cm处理均呈先升后降的变化趋势，覆盖10 cm处理6月份达到最大值，覆盖20 cm处理7月份达到最大值；覆盖30 cm处理和对照均呈波浪式变化趋势，且均在8月份达到最大值。由图1还可知，试验期间，对照处理脲酶活性5月、8月、9月、10月均高于其它处理，覆盖30 cm处理脲酶活性始终低于对照；覆盖10、20、30 cm处理5～10月脲酶活性平均值分别比对照低11.64%、3.81%、18.05%。由以上结果可以看出，菌渣覆盖对土壤脲酶活性的影响具有阶段性，且不同覆盖厚度影响不同。

图 1 土壤脲酶活性的变化动态Fig. 1 Dynamical changes of soil urease activity

3.1.2 土壤蔗糖酶活性的动态变化

土壤蔗糖酶活性变化趋势如图2所示。由图2可以看出，不同处理土壤蔗糖酶活性总体呈现出下降的趋势，各处理均在5月达到最大值，9～10月，各处理土壤蔗糖酶活性迅速降低，10月降到最低。5、6月份对照蔗糖酶活性高于其它处理，7～10月，覆盖处理土壤蔗糖酶活性均高于对照。由图2可知，5月份各处理按照土壤蔗糖酶活性由高到低排列依次为对照、覆盖10 cm、覆盖20 cm、覆盖30 cm，这可能是5月份覆盖越厚地温回升越慢，造成土壤蔗糖酶活性随着覆盖厚度的增加而降低；6～9月，随着地温的回升，覆盖处理的土壤蔗糖酶活性稳定在一定范围内，其中，8、9月份覆盖30 cm处理蔗糖酶活性均显著高于对照；10月份，覆盖30 cm处理蔗糖酶活性显著高于覆盖10 cm和对照。与对照相比，覆盖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别比对照提高3.28%、8.23%、6.10%，各处理按照提高土壤蔗糖酶活性效果由高到低排列依次为覆盖20 cm、覆盖30 cm、覆盖10 cm、对照。

图 2 土壤蔗糖酶活性的变化动态Fig. 2 Dynamical changes of soil sucrase activity

3.1.3 土壤过氧化氢酶活性的动态变化

各处理土壤过氧化氢酶活性变化规律如图3所示。由图3可以看出，试验期间，各处理过氧化氢酶活性表现出相似的趋势，变化趋势似“V”型，各处理过氧化氢酶活性均在8月份降至最低，随后迅速上升，10月达到最高。试验期间，对照在6月份过氧化氢酶活性高于覆盖10 cm处理，其它月份均低于覆盖处理，说明覆盖能够有效提高土壤过氧化氢酶活性，提高土壤解毒能力。覆盖10、20、30 cm处理试验期间过氧化氢酶活性平均值分别为1.02、1.16、1.11 mL/g，分别比对照增加了4.56%、19.24%、13.98%，各处理按照提高土壤过氧化氢酶活性效果由高到低排列依次为覆盖20 cm、覆盖30 cm、覆盖10 cm、对照。

图 3 土壤过氧化氢酶活性动态变化Fig. 3 Dynamical changes of soil catalase activity

3.2 土壤理化性质的动态变化

3.2.1 土壤pH值的动态变化

土壤pH值是土壤重要的物理性状，适宜的土壤pH值是植物正常生长的保证。各处理土壤pH值动态变化如表1所示。由表1可以看出，覆盖10 cm、覆盖20 cm、覆盖30 cm、对照的土壤pH值5～10月均呈波浪式变化；覆盖10 cm、覆盖20 cm、覆盖30 cm处理的土壤pH值分别从5月份的6.53、6.78、6.88，经过5个月的波动，10月份回到6.50、6.80、6.90，而对照从5月份的6.56上升到10月份的6.73，说明菌渣覆盖对土壤pH值的影响很大程度上表现出一种缓冲作用，使土壤pH值稳定在一定的范围内。

3.2.2 土壤有机质、全氮含量的动态变化

各处理土壤有机质、全氮含量的动态变化如表2所示。由表2可以看出，各处理土壤有机质变化趋势均不相同，对照5～10月持续下降，覆盖30 cm处理5～10月持续上升，而覆盖10、20 cm处理呈现先上升后下降的趋势，分别在7、9月达到最大值；试验期间，覆盖10、20、30 cm处理土壤有机质含量平均值分别为14.56、14.70、15.01 g/kg，比对照提高了9.68%、10.75%、13.05%，表现出有机质含量随着覆盖厚度的增加而增加的效果。由表2还可知，试验期间，各处理土壤全氮含量在小范围幅度内变化，覆盖10、20、30 cm处理土壤全氮含量平均值分别为0.723、0.727、0.752 g/kg，分别比对照高1.76%、2.25%、5.84%。

表 1 土壤pH值的动态变化†Table 1 Dynamical changes of soil pH value

表 2 土壤有机质、全氮含量的动态变化Table 2 Dynamical changes of soil organic matter content and total N content g/kg

3.2.3 土壤碱解氮、速效钾、速效磷含量的动态变化

土壤碱解氮含量的动态变化如图4所示。由图4可以看出，试验期间，各处理土壤碱解氮含量均呈现逐渐下降的趋势，土壤碱解氮平均含量以覆盖20 cm处理最高，平均碱解氮含量为34.75 mg/kg，比对照（32.67 mg/kg）高7.23%；覆盖10 cm和覆盖30 cm分别比对照提高3.24%和3.87%。

图 4 土壤碱解氮含量的动态变化Fig. 4 Dynamical changes of soil alkali-hydrolyze N content in soil

土壤速效钾含量的动态变化如图5所示。由图5可以看出，覆盖10 cm处理土壤速效钾含量变化幅度较大，9月达到最大值，覆盖20、30 cm处理变化趋势相近，而对照处理土壤速效钾含量始终低于覆盖处理；覆盖10、20、30 cm土壤速效钾平均含量分别为131.61、129.25、133.32 mg/kg，分别比对照提高了29.79%、27.46%、31.47%；7月、9月、10月覆盖处理均与对照达到显著差异水平。

图 5 土壤速效钾含量的动态变化Fig. 5 Dynamical changes of soil available K content

土壤速效钾含量的动态变化如图6所示。由图6可知，覆盖处理速效磷含量均表现出“下降—上升—下降”的趋势，均在9月份达到最大值，对照变化曲线始终位于覆盖处理下方；试验期内，各处理按照土壤速效磷平均含量由高到低排列依次为覆盖10 cm、覆盖20 cm、覆盖30 cm、对照，覆盖10、20、30 cm分别比对照（8.39 mg/kg）提高194.82%、162.38%、155.79%，差异达到极显著水平。

3.3 土壤酶活性与理化性质的相关性

对土壤酶活性与理化性质的相关性进行分析，结果如表3所示。由表3可以看出，脲酶活性与pH值呈现显著负相关；与有机质、全氮含量呈现极显著正相关，其相关系数分别为0.381、0.430（P＜0.01）；脲酶活性与碱解氮、速效钾、速效磷含量相关性较差。由此可见，脲酶在土壤氮转化过程中作用很大，参与土壤有机质的分解和腐殖质的形成。蔗糖酶活性与速效磷、碱解氮、有机质、全氮含量均呈正相关，其中与速效磷含量达到显著正相关，与碱解氮含量达到极显著正相关（r＝0.622）。过氧化氢酶活性与pH值呈极显著负相关（r＝－0.548），与土壤其它理化指标相关性不明显。以上结果表明，土壤酶活性与土壤理化性质有一定的相关性，一定程度上，土壤酶活性可以作为土壤理化性质的评价指标。

图 6 土壤速效磷含量的动态变化Fig. 6 Dynamical changes of soil available P content

表 3 土壤酶活性与理化性质的相关性†Table 3 Correlation between soil enzyme activities and soil physical-chemical properties

4 结论与讨论

4.1 菌渣覆盖对土壤酶活性的影响

近几年，土壤酶种类和活性逐渐成为评价土壤质量的重要指标，土壤酶活性能够从侧面反映土壤养分含量的高低、健康程度[13]。本研究中结果表明，菌渣覆盖能够明显提高土壤蔗糖酶、过氧化氢酶活性，降低土壤脲酶活性。菌渣覆盖能够增加土壤酶活性，一方面是因为菌渣中含有大量丰富的酶，覆盖果园土壤后，能够进入土壤中；另一方面是因为菌渣覆盖能够提高表层土壤中微生物数量和养分含量，以及促进果树根系生长，土壤酶分泌源增加[14]。通过酶活性与土壤理化性质相关性分析发现，土壤蔗糖酶活性与有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量呈正相关，过氧化氢酶活性与pH值呈负相关，与有机质呈正相关，这与前人研究结果一致[15-16]。本研究中也发现脲酶活性与土壤全氮含量呈极显著正相关，菌渣覆盖脲酶活性低于对照处理，可能是因为菌渣覆盖时间较短，土壤全氮含量变化不大。

4.2 菌渣覆盖对土壤pH值的影响

良好的土壤环境往往具有适宜植物生长的pH值，适宜的pH值能够增加果树根系附近的有益微生物，且利于矿物质养分释放，进而促进果树生长发育[17]。本研究中结果表明，菌渣覆盖对土壤pH值的影响不大，pH值维持在一定范围，该结果与赵德英等[18-20]的研究结果相一致，他认为覆盖通过增加土壤有机质含量来增加土壤阳离子交换量，从而避免土壤pH值剧烈变化，而于强波等[6]经研究发现秸秆覆盖2 a能够降低土壤pH值。在本研究中覆盖时间较短，长时间覆盖是否会降低土壤pH值还有待研究。

4.3 菌渣覆盖对土壤养分含量的影响

在果园养分管理中，目前主要通过施用化肥来提高土壤养分含量，作物秸秆、锯末、园林废弃物等有机物料本身含有各种营养元素，合理利用这些有机物料，不仅能使废弃资源变废为宝，还能减少使用化学肥料对环境的污染[21]。本文中研究结果表明，菌渣覆盖能够提高土壤有机质、全氮、碱解氮含量，但增加幅度不大，速效磷和速效钾含量增加幅度较大，该结果与前人研究结果相一致[6,20,22]。可能是因为本试验中覆盖时间较短，土壤全氮、有机质等的含量变化较小，而速效钾、速效磷等速效养分易于从菌渣中释放出来。本试验中对短期数据进行分析得到的结果只能反映一定时间段内土壤养分变化规律，今后还需要长期定点覆盖试验来进一步探索菌渣覆盖对土壤养分含量的影响规律。

综上所述，菌渣覆盖能够提高土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性，稳定土壤pH值，能够在一定程度上增加土壤有机质和全氮含量，能够显著提高土壤速效磷和速效钾含量。菌渣可以被作为覆盖材料来改良土壤，改善土壤环境。

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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 文献标志码：A 文章编号：1003—8981(2015)01—0033—06

2014-06-15

国家林业局重点项目“榛子良种选育与栽培关键技术研究”（2011-03）。

张 兵，硕士研究生。

苏淑钗，教授，博士。E-mail： sushuchai@sohu.com

张 兵,苏淑钗,陈 凤,等.菌渣覆盖对榛子园土壤酶活性及理化性质的影响[J].经济林研究,2015,33(1)：33－38.

[本文编校：闻 丽]