大球盖菇菌渣对盐碱土区林地土壤的改良研究

　　摘要：为研究滨海盐碱土区林地栽培大球盖菇出菇后，剩余的栽培基质(菌渣)就地还田对滨海盐碱土区林地土壤的改良效果，选用3种不同含盐量的林地栽培大球盖菇，将出菇后的菌渣就地混翻于0~20cm土层盐碱土壤中，自然降解4个月后，测定试验林地土壤理化性质、养分含量及土壤真菌群落结构。结果表明：施入大球盖菇菌渣后，3种滨海盐碱土区林地土壤的EC值、含盐量及容重均显著降低;土壤孔隙度、水稳性团聚体、有机质、速效磷、碱解氮含量均显著提高;3个处理样地真菌群落的β多样性变化明显，强度盐化处理样地(Z2s)土壤真菌群落的α多样性显著提高。环境因子关联分析表明，滨海盐碱土区林地理化性质与土壤真菌群落分布显著相关。本研究结果表明施入大球盖菇菌渣能有效降低滨海盐碱土区林地的土壤含盐量，优化土壤理化性质，改善土壤真菌群落结构，改良效果显著。

　　关键词：大球盖菇菌渣;盐碱土改良;土壤理化性状;土壤真菌群落

　　我国滨海盐碱土总面积达500万hm2，多年来主要采取一些物理措施整土、覆盖、深耕、添加磷石膏、沸石粉及井沟渠灌等措施，来改变盐碱地的土壤结构，降低其含盐量[1]，这些措施达到了一定的改良效果。但物理措施和水利工程方法需较大的工程量和较高的投资成本，化学手段存在二次污染等问题。而食用菌栽培过程中，出菇后剩余的栽培基质又称为菌渣，具有容重小、通气性好，富含大量纤维素、菌丝蛋白等有机质和多种微生物及酶等其他活性物质的特性[2，3]。

　　国内外的研究发现菌渣对改良土壤理化性状，增加土壤养分含量,改良土壤微生物群落结构,促进植物营养吸收都有着积极作用[47]。大球盖菇(Strophariarugosoannulata)是近年来我国新兴起栽培的一种珍稀食用菌品种，可在田间、林下、大棚等地进行栽培，其栽培模式主要以各种农林废弃物为原料，通过堆积发酵、铺料、播种进行栽培生产，岀菇后残余的大量栽培基质(菌渣)可以就地还田，有改良土壤的作用。

　　本实验室前期研究表明大球盖菇在林地栽培出菇后，菌渣就地还田对林地土壤有较好的土壤改良效果[8]。然而菌渣还田对滨海盐碱土的影响研究尚未见相关报道。本试验拟通过探究3种不同含盐量滨海盐碱土区林地栽培大球盖菇出菇后，菌渣就地还田对盐碱土壤理化性质、养分含量以及真菌群落的影响，以期为大球盖菇在盐碱地的栽培及其菌渣还田改良盐碱地技术的推广提供理论参考。

　　1材料与方法

　　1.1试验地概况及材料

　　试验地位于山东省林业科学研究院东营分院(E118°41'33",N37°24'35")栽植的白蜡林下，树龄6年，株行距3m×4m，郁闭度0.7，土壤类型为中度～强度盐化土，为典型的滨海林地盐碱土(含盐量2‰～6‰)，土壤性状背景值见表1。当地年均气温12.8℃，年均降水量555.9mm，年均日照时数2657.5h。供试菌渣为2018年10月—2019年5月在盐碱区林下栽培大球盖菇，出菇结束后剩余的栽培基质。基质配方为稻壳45%、阔叶杂木屑38%、玉米芯10%、林地土5%、生石灰2%，666.7m2栽培料施用量6500㎏。

　　1.2试验设计及方法

　　2019年6月3日出菇结束后，将原栽培大球盖菇的3块盐化程度不同的盐碱地上的菌渣，用旋耕机就地旋耕于地下，深度20cm，菌渣施入量(自然干重，含部分土壤)约20㎏/m2。小区面积30m2，每处理重复3次，各重复地块之间相隔5m，对照组与处理组相隔10m，对照组只旋耕不添加菌渣。

　　1.3取样方法

　　菌渣施入土壤自然降解4个月后，用环刀法取土样用于测定土壤物理指标;通过“五点法”采集0~20cm土层土壤，上下层土混匀，“四分法”留取土样，之后立即过2mm网筛，装入已消毒的密封塑料袋中，液氮保存带回试验室，一半用于测定土壤微生物指标，一半风干用于测定土壤理化指标。

　　1.4土壤理化性质的测定

　　土壤容重用环刀法测定，孔隙度(%)=(1容重/土粒密度)×100，pH值采用pHS2C型数字酸度计测定，电导率(EC5:1)采用DDS11A型电导仪测定，土壤水稳团聚体采用湿筛法测定，有机质含量采用水合热重铬酸钾氧化比色法测定，碱解氮采用扩散吸收法测定，有效磷采用NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定，土壤含盐量(‰)使用电导率法测定[9]。

　　1.5土壤真菌高通量的测定

　　1.5.1土壤微生物

　　DNA提取、测序、处理采用CTAB方法[10]对所采样本的基因组DNA进行提取。以稀释后的基因组DNA为模板，使用带Barcode的特异引物ITS51737F(GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG)/ITS22043R(GCTGCGTTCTTCATCGATGC)，以及高保真酶扩增ITS1区域。PCR反应程序为：94℃预变性5min，94℃45s，58℃45s，72℃60s，30个循环，72℃延伸7min。PCR产物使用2%琼脂糖凝胶进行电泳检测，对目的条带使用Qiagen公司提供的胶回收试剂盒回收产物。使用TruSeq®DNAPCRFreeSamplePreparationKit建库试剂盒进行文库构建，文库经过Qubit和QPCR定量，使用HiSeq2500PE250进行上机测序(北京诺禾致源生物信息科技有限公司)。

　　根据Barcode序列和PCR扩增引物序列从下机数据中拆分出各样品数据，截去Barcode和引物序列后使用FLASH对每个样品的reads进行拼接，得到的拼接序列为原始Tags数据(RawTags);拼接得到的RawTags，参照Qiime的Tags质量控制流程，经过严格的过滤处理得到高质量的Tags数据(CleanTags)[11，12]。经过以上处理后得到的Tags序列通过UCHIMEAlgorithm与数据库Golddatabase进行比对，检测并去除其中的嵌合体序列，得到最终的有效数据(EffectiveTags)[13，14]。

　　1.5.2OTU聚类和物种注释

　　利用Uparse软件[15]对所有样品的全部EffectiveTags进行聚类，默认以97%的一致性(Identity)将序列聚类成为OTUs(OperationalTaxonomicUnits)，同时选取OTUs中出现频数最高的序列作为代表序列。用SSUrRNA数据库[16]对代表序列进行物种注释，获得分类学信息并分别在各个分类水平统计各样本的群落组成。使用PyNAST软件[17]与GreenGene数据库中的"CoreSet"数据信息进行快速多序列比对，得到所有OTUs代表序列的系统发生关系。最后以reads数最少的样品为标准对各样品的数据进行均一化处理，后续的Alpha多样性分析和Beta多样性分析都是基于均一化处理后的数据。

　　1.6数据处理

　　土壤性质数据及微生物相对丰富度数据采用MicrosoftExcel2010进行处理和图表绘制;应用IBMSPSS21.0中的Duncan’s法进行单因素方差分析。使用Qiime软件(Version1.7.0)计算土壤Observedspecies、ShannonWienerindex、Simpsonindex、Chao1指数;使用R软件进行AlphaDiversity、BetaDiversity分析。

　　2结果与分析

　　2.1大球盖菇菌渣对盐碱土区林地土壤理化性质的影响

　　2.1.1对土壤物理性质的影响

　　与对照组(CK)相比，施入大球盖菇菌渣的各处理土壤容重显著降低，土壤孔隙度、水稳性团聚体显著增加;M1s、Z1s、Z2s处理土壤容重分别降低34.07%、46.58%、48.48%，土壤孔隙度分别增加28.78%、52.90%、52.50%，水稳性团聚体分别增加58.54%、111.33%、123.82%。各处理组(S)间差异不显著，对照组(CK)间，M1ck组的土壤容重、土壤孔隙度与Z1ck、Z2ck组间有显著差异，M1ck组的水稳性团聚体与Z2ck组间有显著差异。结果表明，施入大球盖菇菌渣后改善了滨海盐碱土区林地的物理性质。

　　2.1.2对土壤化学性质和养分的影响

　　与各对照组(CK)相比，施加大球盖菇菌渣的各处理组土壤EC值、含盐量均显著降低，土壤EC值分别降低40.43%、83.03%、88.98%，含盐量分别降低45.45%、85.34%、90.42%;各处理组间的EC值、含盐量差异不显著，各对照组间的差异显著。各处理组土壤有机质、速效磷、碱解氮均显著提高，土壤有机质分别提高87.15%、138.50%、238.90%，速效磷分别提高401.33%、642.28%、965.80%，碱解氮分别提高79.86%、179.57%、269.89%。各处理组间有机质、速效磷、碱解氮差异不显著，各对照组间的差异显著(Z1ck与Z2ck速效磷除外)。

　　2.2大球盖菇菌渣对盐碱土区林地土壤真菌群落的影响

　　2.2.1对土壤真菌的群落分布特征的影响

　　各组得到有效序列(effectivetags)均超过55000个，OTUs数目在400～800之间。各组真菌的相对丰富度在门水平上差异较大。与其他组相比，M1ck组的球囊菌门Glomeromycota(0.17%)，M1s组的单毛壶菌门Monoblepharomycota(0.04%)，Z1ck组的优被孢霉门Mortierellomycota(13.94%)、捕虫霉门Zoopagomycota(0.002%)，Z1s组的罗兹菌门Rozellomycota(1.30%)、担子菌门Basidiomycota(37.23%)、毛霉菌门Mucoromycota(0.003%)，Z2ck组的壶门菌Chytridiomycota(1.57%)、芽枝霉门Blastocladiomycota(5.19%)，Z2s组的梳霉门Kickxellomycota(0.002%)、新丽鞭毛菌门Neocallimastigomycota(0.003%)的相对丰富度最高。

　　除Z1s处理组外，各组的最优势真菌群落是子囊菌门Ascomycota(>35%)，Z1s处理组的最优势真菌群落担子菌门Basidiomycota(37.23%);与各对照组(CK)相比，各处理组的子囊菌门Ascomycota相对丰富度菌以及top10真菌群落的相对丰富度之和均显著降低，M1s、Z1s、Z2s处理组的子囊菌门Ascomycota的相对丰富度分别降低33.87%、70.23%、29.18%，top10真菌群落的相对丰富度之和分别降低34.09%、27.06%、30.29%。结果表明，施加大球盖菇菌渣显著降低了滨海盐碱地的子囊菌门及top10真菌群落的相对丰富度。

　　2.2.2对土壤功能真菌丰富度的影响

　　盐碱土区林地土壤中具有解磷功能的真菌有青霉属Penicillium、曲霉属Aspergillus、镰刀菌属Fusarium，具有解钾功能的真菌有黑曲霉Aspergillusniger，具有生防功能的真菌有木霉菌属Trichoderma、节丛孢属Arthrobotrys，林木病原真菌有尖孢镰刀菌Fusariumoxysporum。

　　与对照组相比，M1s处理组的Penicillium、Fusarium、Aspergillusniger、Fusariumoxysporum相对丰富度显著降低，Trichoderma、Arthrobotrys相对丰富度显著增加，Z1s处理组的Aspergillus、Fusarium、Fusariumoxysporum相对丰富度显著降低，Z2s处理组的Penicillium、Trichoderma相对丰富度显著增加。结果表明，施入大球盖菇菌渣后，盐碱土区林地土壤功能真菌丰富度变化显著，中度盐化地(M1s)的木霉菌属、节丛孢属分别增加604.11%、236.36%;强度盐化地(Z2s)的青霉属、木霉菌属分别增加874.55%、218.10%，其原因同上述;中度盐化地(M1s)、强度盐化地(Z1s)的尖孢镰刀菌分别降低80.43%、74.44%，Fusariumoxysporum为林木病原菌，其减少后有利于树木健康生长。

　　3讨论与结论

　　大球盖菇菌渣含有大量有机质和多种微生物及酶等其他活性物质，将其就地翻混于林地盐碱土4个月后，土壤容重降低34.07%～48.48%，土壤孔隙度增加28.78%～52.90%，水稳性团聚体增加58.54%～123.82%，含盐量降低45.45%～90.42%，有机质增加87.15%～238.90%，速效磷增加401.33%～965.80%，碱解氮增加79.86%～269.89%。这与谢修鸿等[18]关于姬松茸菌糠改良苏打盐碱土的研究，陈世昌等[19]关于平菇菌渣改良普通耕作土的研究，以及胡留杰等[20]关于杏鲍菇等其他菌渣改良普通耕作土的研究结果较为相似，不同之处为本研究是出菇后就地还田，不需要将菌渣粉碎和二次发酵，其改良成本低，改良效果更为显著。

　　施加大球盖菇菌渣后，滨海盐碱土区林地土壤微生物中的子囊菌门Ascomycota及top10真菌群落的相对丰富度显著降低;中度盐化地(M1s)的木霉菌属、节丛孢属分别增加604.11%、236.36%;强度盐化地(Z2s)的青霉属、木霉菌属分别增加874.55%、218.10%;中度盐化地(M1s)、强度盐化地(Z1s)的尖孢镰刀菌分别降低80.43%、74.44%。这可能由于外源营养物质施入土壤后，为真菌微生物提供了大量的营养物质，从而改变真菌微生物的群落丰富度所致[21]。微生物群落结构可反映微生物竞争和协作等相互关系，群落结构影响微生物群落的功能和变化，从而导致土壤理化性质的改变[22,23]。

　　本研究对滨海盐碱土壤真菌群落Beta多样性分析表明，菌渣对土壤真菌的群落结构改变显著。滨海盐碱地土壤微生物群落与环境因子的关联分析结果表明，土壤真菌的群落结构与土壤孔隙度、有机质等理化性质显著相关，这与陈莉莉等[24]关于土壤微生物群落与土壤理化性质的相关性结果较为一致。但本研究表明，盐碱土区林地土壤真菌微生物群落的丰富度变化幅度更大，分析原因为大球盖菇林地栽培特点是栽培基质数量大，菌渣还田4个月测量数据时，剩余的菌丝和菌渣还未完全降解，之后随着菌渣降解时间的延长，土壤群落丰富度变化趋势会相对稳定，本实验室前期研究已经得到验证[8]。

　　大球盖菇在林地栽培出菇后，出菇畦面上仍有约20kg/m2的菌渣留在土壤中，菌渣剩余量大，就地翻混还田改良土壤成本低。本试验表明：滨海盐碱土施加大球盖菇菌渣后，土壤EC值、含盐量及土壤容重均显著降低;土壤孔隙度、有机质、速效磷、碱解氮含量均显著提高;土壤中子囊菌门Ascomycota及top10真菌群落的相对丰富度显著降低;强度盐化地(Z2s)土壤真菌群落丰富度显著提高，Alpha多样性显著提高;盐碱地土壤真菌群落的Beta多样性显著改变;盐碱地理化性质与土壤真菌群落结构显著相关。本研究结果为滨海盐碱土的改良探讨了一条新的有效途径。

　　参考文献：

　　[1]赵宣，韩霁昌，王欢元，等.盐渍土改良技术研究进展[J].中国农学通报，2015，32(8)：113116.

　　[2]王艮梅，黄松杉，郑光耀，等.菌渣作为土壤调理剂资源化利用的研究进展[J].土壤通报，2016，47(5)：12731280.

　　[3]卫智涛，周国英，胡清秀.食用菌菌渣利用研究现状[J].中国食用菌，2010，29(5)：36，11.

　　[4]KadiriM,MustaphaY.TheuseofspentmushroomsubstrateofL.subnudusBerkasasoilconditionforvegetables[J].BayeroJournalofPureandAppliedSciences，2010，3(2)：1619.

　　作者：齐广耀1，张书菡1*，孙建平2，刘雅辉2，苏斌1，吕骐羽1，姜淑霞1