劉國敏，韋紹麗，覃維治 ，黃開航，黃卓忠，廖玉嬌，陳麗新，韋榮昌

（1. 廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，廣西 南寧 530007；2. 廣西農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所，廣西 南寧 530007；3. 南寧市邕寧區(qū)那樓鎮(zhèn)農(nóng)林水利綜合服務(wù)中心，廣西 南寧 530020；4. 廣西農(nóng)業(yè)科學院微生物研究所，廣西 南寧 530007）

0 引言

【研究意義】淮山（Dioscorea spp.）屬薯蕷科（Dioscoreaceae）薯蕷屬（Dioscorea L.）一年生或多年生纏繞性藤本塊莖類植物[1]，是藥食兼用的高效經(jīng)濟作物[2]?；瓷绞菑V西的特色經(jīng)濟作物，全區(qū)種植面積約18 336 hm2，且有反季節(jié)種植習慣，淮山鮮薯供應(yīng)至國內(nèi)外市場，取得良好經(jīng)濟效益[3-5]。但是淮山種植地因為連續(xù)復種、不平衡施肥導致連作障礙加重[6]，制約了廣西淮山產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，利用菌渣還田對農(nóng)田土壤進行改良進而影響作物生長的研究或是解決方式之一?！厩叭搜芯窟M展】我國作為世界上最大的食用菌生產(chǎn)國，年總產(chǎn)量達2 827.99萬t以上，占世界總產(chǎn)的70%以上，已成為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)[7]，同時每年產(chǎn)生0.3億t以上的菌渣農(nóng)業(yè)廢棄物，如果不能有效利用，將對環(huán)境造成污染[8]。食用菌渣中含有豐富的有機質(zhì)、全氮和有效氮，可作為有機肥料或土壤改良劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[9-10]，因此國內(nèi)對菌渣還田在作物生長、產(chǎn)量、品質(zhì)以及改善土壤特性等方面做了較多的研究工作。相關(guān)研究表明，食用菌菌渣還田能夠明顯提高土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量[11-12]。石光森等[13]開展了菌渣配合氮磷鉀肥在青椒上的施用研究，結(jié)果顯示菌渣肥不僅能增加土壤有機質(zhì)含量，還能促進土壤自生固氮菌的繁殖，從而提高土壤肥力，促進青椒增產(chǎn)。劉志平等[14]研究香蕉地施用菌渣，發(fā)現(xiàn)菌渣施用量以28 723 kg·hm-2較為適宜，且此舉不僅能提高香蕉產(chǎn)量，顯著增加香蕉的果穗重量、果指總重，還能有效增加土壤有機質(zhì)和堿解氮含量。毛碧增等[15]研究發(fā)現(xiàn)用蘑菇菌糠作為栽培基質(zhì)，可以提高番茄株高、莖粗、根冠比及光合速率。另外菌渣在水稻[16]、大豆[17]等作物上施用，能明顯提高產(chǎn)量，同時降低作物的施肥成本?！颈狙芯壳腥朦c】腐熟菌渣直接還田施用對淮山產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤營養(yǎng)的研究較少報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究通過將菌渣腐熟還田的方式，探討菌渣還田施用后對反季節(jié)栽培淮山產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響，旨在為淮山節(jié)本增效及農(nóng)業(yè)廢棄物菌渣的循環(huán)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試淮山品種為廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所選育的品種那淮1號[18]。試驗所用農(nóng)業(yè)廢棄物為平茹菌渣，由廣西農(nóng)業(yè)科學院微生物研究所提供；所用的有機肥由南寧市綠佳益有機肥料廠提供，該有機肥主要由農(nóng)業(yè)廢棄物原料煙桿、桐籽餅、鴿子糞、菜籽殼、泥灰、煤灰等按一定比例配合并添加微生物菌發(fā)酵而成；菌渣在施入前先施用腐解菌劑(SM)密封堆制腐熟處理3個月。菌渣、有機肥、菌渣+有機肥中堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量見下表1。

表1 不同處理土壤理化性質(zhì)Table 1 Physiochemical properties of soil under treatments

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年7 月— 2020年3月在南寧市邕寧區(qū)那樓鎮(zhèn)那頭村淮山科研種植基地進行。試驗地土壤為黃壤土，土質(zhì)疏松，土壤pH 為4.01，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量分別為28.2 mg·kg-1、31.9 mg·kg-1、74.3 mg·kg-1、17.5 g·kg-1。

試驗在施入獅馬牌復合肥（氮磷鉀質(zhì)量比為15∶15∶15）900 kg·hm-2的基礎(chǔ)上，設(shè)4個處理：CK（空白），T1（菌渣）、T2（有機肥） 、T3（菌渣+有機肥），T1、T2施用量為9 000 kg·hm-2，T3菌渣和有機肥按1:1質(zhì)量比施入，即菌渣、有機肥各4 500 kg·hm-2；每個處理3 次重復，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積15 m2，2行區(qū)，行距150 cm，行長5 m，種植株距30 cm，21 668 株·hm-2。采用粉壟起壟的種植方式，搭架引蔓，滴灌淋水的栽培技術(shù)管理方法，其他方面田間管理按照大田常規(guī)管理進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 淮山薯塊性狀和產(chǎn)量測定 收獲時各處理小區(qū)隨機選取10株淮山，分別采用尺和數(shù)顯游標卡尺測量薯塊長度和薯塊莖粗；用數(shù)顯電子秤稱量10株總質(zhì)量，求出單株平均產(chǎn)量；數(shù)10株淮山結(jié)薯數(shù)，求出單株結(jié)薯數(shù)。最后各小區(qū)總產(chǎn)量稱重。

1.3.2 淮山品質(zhì)指標測定 淮山收獲后，每小區(qū)取淮山鮮薯進行淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸、可溶性糖、總皂甙進行營養(yǎng)品質(zhì)測定分析。淀粉測定參照GB/T 5009.9—2016《食品安全國全標準 食品中淀粉的測定》[19]，蛋白質(zhì)測定參照GB/T 5009.5—2016《食品安全國全標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》[20]， 氨基酸測定參照GB/T 5009.124—2016《食品安全國全標準食品中氨基酸的測定》[21]，可溶性糖測定參照GB/T 5009.8—2016《食品安全國全標準 食品中果糖、蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、乳糖的測定》[22]，總皂甙測定參照NY 318—1997《人參制品》（附錄B：人參總皂甙的含量測定方法）[23]分別進行分析測定。

1.3.3 淮山SPAD值調(diào)查 淮山葉片SPAD 值測定，分別于出苗后10 d（7月28日）、40 d（8月27日）、70 d（9月 26日 ）、 100 d（10 月 26 日 ）、 130 d（11月25 日） 、160 d（12月25日）利用葉綠素測定儀（日本美能達公司SPAD-502）測定葉片的SPAD值，每個小區(qū)隨機選取10株進行測定，每株測量5張葉片，測定部位為淮山生長頂端完全展開葉的倒數(shù)第5片葉，每片葉子在中部以葉脈作為對稱軸分別測量兩側(cè)4個數(shù)據(jù)（注意避開葉脈部位），取葉片SPAD值平均值。

1.3.4 土壤 N、P、K 有機質(zhì)及測定 淮山收獲后，每個處理小區(qū)用土鉆隨機采集50 cm深的土壤，裝袋貼好標簽，帶回室內(nèi)進行風干粉碎磨細，1 mm篩過后混勻備用?；瓷降赝寥鲤B(yǎng)分測定[24]：土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別采用堿解擴散法、碳酸氫鈉法和乙酸銨-火焰光度計法測定；土壤有機質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法測定；土壤pH 值采用電位法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007 和SPSS 20軟件進行處理和統(tǒng)計分析，用LSD進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌渣還田對淮山農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

淮山產(chǎn)量構(gòu)成主要由薯塊長度、薯塊莖粗及單株產(chǎn)量組成。由表2可知，菌渣還田對淮山塊莖農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響不同。薯塊長度以處理T1和CK較大，各處理間差異不顯著；薯塊莖粗以處理T3最大，平均為50.87 mm，T1、T2、T3處理間差異不顯著，但均與對照CK呈顯著性差異。單株產(chǎn)量表現(xiàn)為T3最高， CK最小。產(chǎn)量表現(xiàn)為T3最高，達到 39 328.63 kg·hm-2，其次是 T2（36 650.72 kg·hm-2），T3與CK、T1、T2呈顯著性差異， T1、T2差異不顯著，但二者與CK均呈顯著性差異；不同處理T1、T2、T3分別較CK增產(chǎn)15.53%、17.92%、26.53%。

表2 菌渣還田對淮山農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of returning mushroom discards to soil on agronomic characteristics and yield of yams

2.2 菌渣還田對淮山品質(zhì)的影響

由表3可知不同處理淀粉含量最高的是T3，達到30.84%，跟其它處理呈顯著性差異，T1、T2與CK間差異顯著。施用菌渣和有機肥均能夠提高淮山塊莖蛋白質(zhì)含量，其中T3 蛋白質(zhì)含量最高，為3.46%，與其它處理呈顯著性差異，T1 與T2間差異不顯著。各處理氨基酸含量為2.38～2.47%，處理間差異不顯著，與CK差異顯著?？扇苄蕴呛恳訲2最高，達0.50%，其次是T3，T2與T3間差異不顯著，均顯著于T1處理。不同處理T1、T2、T3可有效增加塊莖總皂甙含量，均與CK呈顯著性差異，其中T3總皂甙含量最高，達到0.46 mg·g-1，與T1和T2差異顯著，T1與T2間差異不顯著。

表3 菌渣還田對淮山品質(zhì)的影響Table 3 Effect of returning mushroom discards to soil on yam quality

2.3 菌渣還田對反季節(jié)淮山相對葉綠素含量的影響

葉綠素是作物進行光合作用的重要基礎(chǔ)，是衡量葉片光能吸收利用能力的指標[25]，一般用SPAD值直接反映植株葉綠素含量。由圖1可以看出，菌渣、有機肥及菌渣+有機肥處理可以有效提高淮山葉片相對葉綠素含量。在出苗10～70 d不同生長時期中，不同處理的葉綠素含量呈上升的趨勢，出苗10 d期間差異不大，出苗后70 d各處理相對葉綠素含量達到最高，其中T3含量最高，其次是T2處理；在70～160 d不同生長期不同處理T1、T2、T3的葉綠素緩慢下降，均跟CK差異顯著，其中T3葉綠素下降緩慢，葉片衰老慢，跟其處理差異顯著，其次是T2處理，處理T1在130 d后葉綠素下降較明顯，葉片在這個時期衰老也最快；淮山進入成熟階段，葉片相對葉綠素含量達到最低，各處理間葉綠素含量均變到最低。由此可見，反季節(jié)淮山栽培采用菌渣跟有機肥混合施用能夠顯著提高淮山的葉綠素含量，延緩淮山葉片衰老，促進光合作用，促進淮山植株營養(yǎng)的積累，從而促進產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。

圖1 菌渣還田對反季節(jié)淮山SPAD 值的影響Fig. 1 Effect of returning mushroom discards to soil on SPAD of off-season cultivated yams

2.4 菌渣還田對土壤氮磷鉀及有機質(zhì)含量的影響

從表4可以看出，菌渣和有機肥處理對淮山種植地土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)、pH值均有不同程度的影響。4種不同的處理土壤堿解氮含量呈顯著性差異，表現(xiàn)為T3含量最高，其次是T2、T1、CK，T1、T2、T3分別比CK增加34.86%、80.67%、104. 86%；土壤有效磷含量表現(xiàn)為T2最高，其次是T1，兩處理間差異不顯著，T1、T2分別比CK增加8.31%、14.12%；土壤速效鉀和有機質(zhì)含量均表現(xiàn)為T3最高，CK最低，T1、T2差異不顯著；土壤pH值表現(xiàn)為，T3最高，T2最低。

表4 菌渣還田對土壤性狀的影響Table 4 Effect of returning mushroom discards to soil on soil properties

3 討論

菌渣含有豐富的氮素和有機質(zhì)，作為有機肥料在農(nóng)作物上使用，不僅可以促進作物生長，還能改善土壤肥力[26]。本研究結(jié)果表明，菌渣、有機肥在反季節(jié)淮山栽培上可以有效提高淮山產(chǎn)量、改善淮山品質(zhì)，其中淮山產(chǎn)量以T3最高，可達39 328.63 kg·hm-2， 不 同 處 理 T1、 T2、 T3 分 別 較 CK 增 產(chǎn)15.53%、17.92%、26.53%。說明菌渣和生物有機肥混合施用優(yōu)于各單一施用，這與前人[14,27]研究結(jié)果相類似。

在相同栽培條件和管理措施下，淮山品質(zhì)主要與土壤營養(yǎng)有關(guān)，施用適量有機肥可提高淮山的品質(zhì)?；瓷降矸酆渴呛饬炕瓷狡焚|(zhì)的重要指標，對淮山口感和加工具有重要的影響[28]，本研究中菌渣、有機肥均能有效提高淮山淀粉含量，改善淮山口感，其中以T3 最高，達30.84%；蛋白質(zhì)含量以T3最高，為3.46%；T1、T2、 T3 處理氨基酸含量為2.38 ～ 2.47%；可溶性糖含量以處理T2最佳，其次是處理T3；總皂甙作為淮山保健功效主要的生物活性成分，具有抗腫瘤、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、抗真菌和保肝活性等功效[29]，本試驗試材那淮1號是藥食兼加工型品種，試驗結(jié)果顯示處理T3總皂甙含量最高，達到0.46 mg·g-1。陳世昌等[30]研究發(fā)現(xiàn)，菌渣還田可以提高梨園土壤細菌、放線菌等數(shù)量，增加有機質(zhì)含量，進而改善果實品質(zhì)；另外劉中良等[27]研究表明，麥秸、菌渣和稻殼還田能夠顯著提高番茄果實 Vc 含量，有效降低果實有機酸含量，改善果實品質(zhì) 。本試驗結(jié)果也說明菌渣和生物有機肥混施有利于淮山品質(zhì)的提高，但菌渣有機肥如何提高淮山品質(zhì)機制尚未明確。

淮山反季栽培作為南方淮山周年生產(chǎn)的重要栽培措施，是跨年度生長的，如何保持淮山葉片葉綠含量、促進養(yǎng)分吸收和供應(yīng)，是淮山產(chǎn)量和品質(zhì)提升的關(guān)鍵。本研究結(jié)果表明，不同處理T1、T2、T3在淮山反季栽培不同生長期的葉綠素含量均比對照高，尤其是處理T3能夠顯著提高淮山的葉綠素含量，促進反季淮山的光合作用，并能夠延緩淮山葉片衰老，顯著提高淮山產(chǎn)量。探究其主要原因，可能是菌渣和有機肥混合施用過程中有利于肥效持久緩慢釋放，而與化肥配合施用能保證整個反季節(jié)淮山生育期內(nèi)養(yǎng)分的供應(yīng)。陳治鋒等[31]研究發(fā)現(xiàn)，箭舌豌豆和玉米秸稈配合還田能提高烤煙葉綠素含量，鄭寧等[32]研究表明，100%化肥+100%菌渣進行配施能提高水稻各生育時期劍葉葉綠素含量，100%化肥+50%菌渣配施能促進劍葉的光合速率，另外楊爽等[33]研究發(fā)現(xiàn)香菇菌渣還田能顯著增加蒜苗的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量，并且增強葉片的光合作用。本研究結(jié)果與前人研究相一致。

本研究結(jié)果表明，處理T1、T2、T3均能提高土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量，其中處理T3顯著提高堿解氮、速效鉀、有機質(zhì)含量，并提高土壤pH值。T3處理的堿解氮達到116.77 mg·kg-1，比CK 增加104. 86%，T1、T2也分別比CK增加34.86%、80.67%，說明菌渣、生物有機肥均能夠為土壤提供有機氮源，混合施用更有利于肥效持久緩慢釋放，從而提高土壤堿解氮；T3處理速效鉀達到484.80 mg·kg-1，比CK 增加80.67%，并顯著高于純施菌渣（T1）和生物有機肥（T2），說明菌渣和生物有機肥混合施用可以提高土壤礦質(zhì)鉀元素的含量，從而提高土壤肥效，這與劉中良等[30]、姜超強等[34]研究農(nóng)業(yè)廢棄物還田可以促進自身礦質(zhì)元素釋放及土壤礦物元素釋放的結(jié)果相類似。本研究中菌渣、有機肥均能提高淮山地土壤的有機質(zhì)含量，尤其是處理T3最高，達到了16.48 g·kg-1比CK增加99.27%，說明菌渣可以為淮山地土壤中的微生物提供碳源，從而增強土壤肥力，提高淮山產(chǎn)量。本研究認為產(chǎn)生此結(jié)果的原因有二，一是因為菌渣在腐熟時加入了腐解菌劑，施用后可以增加土壤纖維素分解菌、有機磷細菌、鐵細菌和硅酸鹽細菌等菌的數(shù)量，促進礦質(zhì)元素釋放吸收[35]；二是因為生物有機肥中富含有機質(zhì)、氨基酸、腐殖酸、微生物菌等，可以改良土壤的物理、化學和生物特性，調(diào)節(jié)土壤溫濕度，使得土壤中的微生物有益菌大量繁殖，活化土壤中沉積的氮、鉀等元素，提高土壤的培肥能力。另外，試驗結(jié)果也表明，單施生物有機肥降低土壤pH值，而單施菌渣或菌渣+有機肥混合施用能夠提高土壤pH值，這對廣西淮山地酸性土壤的改良具有重要意義。

本文研究主要針對菌渣、生物有機肥混合還田進行探討，菌渣和生物有機肥配比梯度較少，因此不能詳盡分析其對淮山的影響。 另外，廣西各地淮山種植方法、種植品種也不同。 因此，還需要針對不同配比菌渣養(yǎng)分釋放規(guī)律、淮山植株吸收等特性做進一步研究，為合理還田、增產(chǎn)增效提供理論支撐。

4 結(jié)論

腐熟的菌渣還田，可以有效增加土壤有機質(zhì)及氮磷鉀含量，提高南方丘陵地區(qū)酸性土壤的pH值，提高淮山產(chǎn)量，改善品質(zhì)。研究結(jié)果表明，T3（菌渣+有機肥）處理優(yōu)于單菌渣或有機肥還田，能顯著提高淮山產(chǎn)質(zhì)量，改良土壤性狀。因此，在淮山生產(chǎn)中使用農(nóng)業(yè)廢棄物菌渣，可節(jié)約化肥投入成本，提高菌渣的資源化利用，促進廣西淮山產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐。