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【食用菌资源利用】|| 大球盖菇菌渣原位还田对土壤理化性质及真菌多样性的影响

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来源：搜博网

2023-09-12 23:23

行业：食品加工

福建食用菌产业博览会-菌博会

2023.10.20~10.22

9483

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大球盖菇菌渣原位还田对土壤理化性质及真菌多样性的影响

洪琦，张津京，郝海波，赵静，陈辉，赵勇

(¹上海海洋大学食品学院，上海201306；²上海市农业科学院食用菌研究所，农业农村部南方食用菌资源利用重点实验室，国家食用菌工程技术研究中心，国家食用菌加工技术研发分中心，上海市农业遗传育种重点开放实验室，上海201403；³上海光明森源生物科技有限公司，上海201408)

基本介绍

Basic introduction

为了有效利用大球盖菇菌渣，考察大球盖菇菌渣原位还田对土壤养分(有机质和氮、磷、钾)含量、土壤酶(磷酸酶和脱氢酶)活性及土壤真菌多样性的影响。结果表明：与对照相比，大球盖菇菌渣还田能够显著降低土壤pH，中和土壤酸碱度，并显著提高大田土壤有机质含量以及全氮、全磷、全钾、速效氮、碱性速效磷和速效钾含量。大球盖菇菌渣处理组的土壤磷酸酶和土壤脱氢酶活性均显著高于对照，分别增加30%以上和40%以上。大球盖菇菌渣处理组的土壤真菌多样性低于对照，处理组土壤中优势菌群为Hypocreales(肉座菌目)、Russulaceae(红菇科)、Pezizales(盘菌目)、Saccharomycetales(酵母目)、Bursaria(袋形虫属)，对照土壤中优势菌群为Pseudoplatyophyra(拟匙口虫属)、Aleuria(网孢盘菌属)、nygenales(爪甲团囊菌目)、Trichosporon(丝孢酵母属)、Sordariomycetes(粪壳菌纲)、Sordariales(粪壳菌目)、Basidiomycota(担子菌门)。

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作者团队简介

Introduction to the authors

上海市农业科学院食用菌研究所

“资源利用与栽培过程工程研究室”

上海市农业科学院食用菌研究所“资源利用与栽培过程工程研究室”主要从事食用菌种质资源的收集、评价与应用，食用菌栽培生理生化，农林废弃资源高效生态循环利用，工厂化栽培模式创制及栽培添加剂的研发工作。现有研究人员18人，其中研究员4人，具有博士学位9人，硕士学位9人。上海市领军人才陈明杰研究员为本学科带头人。

研究室配备有开展食用菌驯化、生理、生化研究的仪器设备，以及进行工厂化草腐菌及木腐菌栽培的设施设备。目前，正在承担国家食用菌产业技术体系、国家自然科学基金、上海市食用菌产业技术体系等项目多项。在项目研究成果的基础上，针对市场需求，已经开发了若干种食用菌栽培添加剂，获得了良好的市场反响。

在脱贫攻坚和乡村振兴战略实施中，研究室科技人员积极发挥专业特长，服务于上海郊区及全国边少穷困地区，指导食用菌栽培生产技术，为当地食用菌产业发展和群众致富增收发挥了重要作用。牵头组织举办的食用菌技术培训班已对数百名上海从事食用菌生产和技术推广人员进行了培训，取得了良好的社会效益。此外，已与国外多个研究机构建立了密切的联系，开展了频繁的人员和学术交流活动。

论文解读

Interpretation of the paper

关键词：大球盖菇；菌渣还田；有机质；酶活性；真菌多样性

基金项目：国家自然科学基金项目(31971571);上海市科技兴农项目(2019-02-08-00-12-F01132)

引用格式:洪琦,张津京,郝海波,等.大球盖菇菌渣原位还田对土壤理化性质及真菌多样性的影响[J].上海农业学报,2023,39(2):1-7.

HONG Q,ZHANG J J,HAO H B,et al. Effects of in-situ returning of Stropharia rugosoannulata residue on soil physicochemical properties and fungal diversity[J].Acta Agriculturae Shanghai,2023,39(2):1-7.

DOI:10.15955/j.issn1000-3924.2023.02.01

随着大球盖菇产量的快速增加，菌渣的产生量也迅速增长。本试验研究大球盖菇菌渣还田对土壤理化性质和真菌多样性的影响，以期为大球盖菇菌渣还田及其有效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 大球盖菇栽培及菌渣还田后的土壤取样

采用稻秸秆作为栽培大球盖菇的培养料，其使用量为2.25×10⁵kg/hm²。播种后，保持堆放发酵的温度22—28℃，培养料含水量70%—75%，覆土，调整其相对湿度至90%—95%，温度为12—25℃。采收后，剩余的菌渣量为2.7×10⁴kg/hm²。

在大球盖菇菌渣原位还田1个月后，分别从种植过大球盖菇的土壤(处理组)和未种植大球盖菇的土壤(对照组，CK)中收集土壤样品。按照十字取样法将处理组的土壤分为横向(HT)和纵向(ZT)，在HT和ZT两个方向分别选取5个点进行取样，将所取样品混合均匀，记为JZ，取土深度为0—20cm。

1.2 土壤pH的测定

参照NY/T1377—2007《土壤pH的测定》，采用电位法测定土壤pH。

1.3 土壤有机质含量的测定

土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化-外加热法测定。

1.4 土壤氮磷钾含量的测定

参照GB7173—1987《土壤全氮测定法(半微量开氏法)》测定土壤全氮含量；速效氮含量采用碱解扩散法测定；用混合酸高温消解土壤样品，采用钼锑抗比色法测定全磷含量；参照NY/T1121.7—2014《土壤检测第7部分：土壤有效磷的测定》测定速效磷含量；参照LY/T1234—2015《森林土壤钾的测定》测定全钾含量；速效钾含量采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定。

1.5 土壤酶活性的测定u3000

土壤中性磷酸酶(S-NP)活性采用磷酸苯二钠比色法测定；土壤脱氢酶(S-DHA)活性采用TTC比色法，用分光光度计于485nm处测定其吸光值。

1.6 土壤真菌多样性的测定与分析u3000

参考曹敏等(2020)的方法，采用CTAB法提取样本中的真菌DNA[21]，提取的DNA用1%琼脂糖凝胶电泳进行纯度和浓度的检测。

2 结果与分析

2.1 大球盖菇菌渣还田对土壤pH的影响

大球盖菇菌渣原位还田后，处理组土壤pH为7.45，与CK(pH7.56)相比显著降低，表明大球盖菇菌渣原位还田能够降低土壤pH，中和土壤酸碱度。

2.2 大球盖菇菌渣还田对土壤有机质含量的影响

土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标之一，大球盖菇菌渣原位还田后，处理组土壤有机质含量为2.213%，与CK(有机质含量为1.720%)相比显著增加了28.66%，表明大球盖菇菌渣原位还田能够提高大田土壤的有机质含量，增加大田土壤肥力。

2.3 大球盖菇菌渣还田对土壤氮、磷、钾含量的影响

如表1所示，处理组土壤中全氮、全磷、全钾、速效氮、碱性速效磷和速效钾含量分别为0.157%、0.347mg/g、5.750mg/g、30.992mg/kg、26.567mg/kg和85.252mg/kg，比CK分别提高了180.4%、46.4%、3.9%、71.4%、228.3%和33.6%，均差异显著，表明大球盖菇菌渣还田能够显著提高土壤养分含量。

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2.4 大球盖菇菌渣还田对土壤酶活性的影响

土壤磷酸酶活性是评价土壤磷素生物转化方向与强度的指标。研究发现:大球盖菇菌渣还田处理组土壤中性磷酸酶活性为3.927μmol/(d·g),比CK[2.700μmol/(d·g)]提高了45.4%，结合其碱性速效磷含量也显著高于CK，说明大球盖菇菌渣还田显著提高了土壤碱性速效磷的转化。

土壤脱氢酶常作为衡量微生物氧化还原能力的指标。大球盖菇菌渣还田处理组土壤脱氢酶活性为0.035mg/(d·g),比CK[0.026mg/(d·g)]提高了34.6%，差异显著。

综上，大球盖菇菌渣还田可以显著提高土壤中性磷酸酶和土壤脱氢酶的活性，进而增强土壤养分的分解和转化，提升土壤肥力。

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2.5 大球盖菇菌渣还田对土壤真菌多样性的影响

主成分(PCA)分析可以反映样本间微生物群落组成的差异和距离，群落组成高度相似的样品彼此靠近，群落组成差异越大，样品间的距离越大。从图1可以看出，第一主成分和第二主成分贡献度之和为83.73%，能够较好地反映样本中真菌群落结构的差异。3组样本的群落组成均比较集中，说明各组样本的内部差异小。PC1能解释65.39%差异的原因为处理组聚集在PC1正轴，而CK聚集在PC1负轴，说明PC1是区分CK和处理组差异的主要因素；PC2则体现了处理组的组内差异。

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Shannon-Wiener曲线能够反映各样本在不同测序数量时的微生物多样性。从图2A可以看出，曲线在测序基因数量为20000时已趋于平坦，说明测序数量已经足够大，可以反映样本中绝大多数的微生物信息。从图2B可知，处理组HT和ZT的Shannon指数均低于CK，表明大球盖菇菌渣还田会降低土壤的真菌多样性水平。

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2.6 大球盖菇菌渣还田对土壤真菌群落结构组成的影响

如图3所示，在3组样本中，Hypocreales(肉座菌目)、Sordariales(粪壳菌目)、Ascomycota(子囊菌门)3种菌群是主要的优势菌群，相对丰度之和约占总丰度的60%。与CK相比，大球盖菇菌渣还田后，土壤中Hypocreales(肉座菌目)的相对丰度明显增加，占总丰度的25%—50%；Capnodiales(煤炱目)、Saccharomycetales(酵母目)、Pezizales(盘菌目)、Russulaceae(红菇科)的相对丰度也大幅增加；Incertae_Sedis、Pseudoplatyophyra(拟匙口虫属)、Aleuria(网孢盘菌属)、Onygenales(爪甲团囊菌目)、Sordariomycetes(粪壳菌纲)、Trichosporon(丝孢酵母属)的相对丰度明显下降。

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2.7 大球盖菇菌渣还田后土壤真菌丰度分布分析

如图4所示，与CK相比，处理组土壤中优势菌群发生了改变，各组样本均有其不同于其他样本的优势菌群。处理组土壤中Incertae_Sedis、Pseudoplatyophyra(拟匙口虫属)、Aleuria(网孢盘菌属)、Onygenales(爪甲团囊菌目)、Trichosporon(丝孢酵母属)、Sordariomycetes(粪壳菌纲)、Sordariales(粪壳菌目)、Basidiomycota(担子菌门)等菌群丰度减小，而Hypocreales(肉座菌目)、Russulaceae(红菇科)、Pezizales(盘菌目)、Saccharomycetales(酵母目)、Bursaria(袋形虫属)等菌群丰度增加，成为优势菌群。

3 讨论

本研究表明，大球盖菇菌渣还田对土壤理化性质和养分含量有着显著影响。大球盖菇菌渣还田后，土壤pH显著降低，表明大球盖菇菌渣对于降低土壤酸碱度有明显作用。与CK相比，处理组土壤中有机质和氮、磷、钾及其速效成分含量均显著增加。

土壤酶参与有机质的降解、矿化及营养元素循环等过程，是与土壤肥力和环境质量息息相关的重要指标。本研究中，处理组土壤中的磷酸酶和脱氢酶活性均显著高于CK，推测是因为菌渣本身的营养物质分解后改善了土壤性状，并且菌渣中含有大量的菌体蛋白，为土壤微生物的生长繁殖提供了大量的碳源和氮源，使得土壤微生物数量增加、活性增强，从而促进了酶活性的提高。可见，大球盖菇菌渣还田能够提高土壤酶的活性，增强土壤肥力，有利于土壤生态环境的改善。但有一些土壤酶在不同研究中呈现不同的结果，可能与菌渣种类、土壤类型、种植制度及气候条件等因素有关。

高通量测序分析表明：菌渣还田处理的土壤真菌群落结构发生了明显变化，与CK差异明显。大球盖菇菌渣还田对真菌的生长有一定的抑制作用，与CK相比，处理组土壤真菌多样性降低，这在一定程度上增强了土壤的抑病能力，说明菌渣还田可有效改善农田土壤的生态环境。但有研究认为，菌渣还田显著增加了土壤真菌数量，其原因可能与菌渣种类、土壤结构以及土壤性质有关，有待进一步研究。

综上，大球盖菇菌渣还田一方面为土壤提供营养物质，提高了土壤中有机质和氮、磷、钾的含量；另一方面大球盖菇菌丝作为一种真菌进入土壤提高了土壤的酶活性，促进了土壤营养物质的转化。同时，大球盖菇菌丝进入土壤抑制了土壤中其他真菌的生长，使土壤真菌多样性降低，减少了植物病原菌的数量，增强了土壤的抑病能力。