菌糠牛糞蚯蚓堆肥對草莓土壤理化性質(zhì)和細菌多樣性的影響.pdf

惠錦卓 張愛平 劉汝亮 等 添加生物炭對灌淤土土壤養(yǎng)分含量 和氮素淋失的影響 中國農(nóng)業(yè)氣象 李江舟 婁翼來 張立猛 等 不同生物炭添加量下植煙土壤養(yǎng) 分的淋失 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 王樹強 許紅麗 孫彩霞 等 菌糠牛糞蚯蚓堆肥對草莓土壤理化性質(zhì)和細菌多樣性的影響 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 菌糠牛糞蚯蚓堆肥對草莓土壤理化性質(zhì) 和細菌多樣性的影響 王樹強 許紅麗 孫彩霞 李雪華 陳振華 姜 楠 張玉蘭 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所 遼寧沈陽 福建師范大學(xué) 福建福州 東北大學(xué)生命科學(xué)與健康學(xué)院 遼寧沈陽 中國科學(xué)院大學(xué) 北京 遼寧省現(xiàn)代保護性耕作與生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室 遼寧沈陽 沈陽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站 遼寧沈陽 摘要 為探究蚯蚓糞有機肥較常規(guī)堆肥能否更好地改善土壤質(zhì)量 本研究討論蚯蚓堆腐菌糠生成的蚯蚓糞有機肥 和傳統(tǒng)堆腐方法制備的堆肥對土壤理化性質(zhì) 土壤酶活性及微生物多樣性的影響 試驗選擇草莓為供試作物 在遼寧 省潮棕壤地區(qū)溫室大棚內(nèi)展開試驗 基于等氮量物料折算 布設(shè)化學(xué)肥料處理 即對照 蚯蚓糞處理 和常 規(guī)堆肥處理 個處理 收獲草莓 次后 分析土壤理化性質(zhì) 酶活性和微生物多樣性 和 處理均顯著升 高了土壤 值 處理顯著增強了脫氫酶 酸性磷酸酶和磷酸二酯酶活性 處理顯著提高了 葡糖苷酶 葡糖苷酶 脫氫酶 酸性磷酸酶 堿性磷酸酶和磷酸二酯酶活性 和 處理都顯著增加了放線菌門和擬桿菌門的 相對豐度 處理還增加了酸桿菌門和綠彎菌門的相對豐度 和 處理增加了土壤細菌多樣性 處理土 壤細菌多樣性顯著高于菌糠堆肥處理 結(jié)果表明 值 全磷含量 和酸 性磷酸酶活性 是影響細菌群落的關(guān)鍵因素 與化肥處理對比 蚯蚓糞和傳統(tǒng)堆肥都可顯著增強 草莓種植土壤酶活性 改變細菌群落結(jié)構(gòu)和改善土壤微生物多樣性 相比于傳統(tǒng)菌糠堆肥 蚯蚓糞能更好地促進土壤 健康和改善土壤質(zhì)量 抑制草莓連作障礙 在未來研究中 應(yīng)深入研究施用蚯蚓糞的土壤中具有顯著優(yōu)勢的微生物在 土壤養(yǎng)分循環(huán)及根際環(huán)境調(diào)控中的作用 關(guān)鍵詞 菌糠 蚯蚓糞 堆肥 土壤酶 土壤微生物豐度 微生物多樣性 中圖分類號 文獻標志碼 文章編號 收稿日期 基金項目 中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項 編號 遼寧省現(xiàn)代保護性耕作研發(fā)與應(yīng)用高水平創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊項目 編 號 中國科學(xué)院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計劃 計劃 區(qū) 域重點資助項目 編號 作者簡介 王樹強 男 山東煙臺人 碩士研究生 研究方向 為土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化 土壤酶學(xué)和微生物學(xué) 通信作者 張玉蘭 博士 副研究員 研究方向為土壤有機質(zhì)提升 營 養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化的過程特征及其土壤酶學(xué)調(diào)節(jié) 植物營養(yǎng)等 年我國食用菌總產(chǎn)量為 萬 占全球總產(chǎn)量 以上 年產(chǎn)生菌糠量達 萬 干質(zhì)量 將廢棄菌糠進行堆肥處理是目前 的常用方式 既避免焚燒 填埋等傳統(tǒng)處理方法帶 來的環(huán)境問題 還能夠充分利用菌糠中的氮磷鉀養(yǎng) 分元素和纖維素 蛋白質(zhì)等有機物質(zhì) 東北地 區(qū)傳統(tǒng)堆肥工藝的發(fā)酵溫度 堆肥速度受冬季氣候 寒冷限制 存在產(chǎn)品質(zhì)量差 病菌多等問題 傳統(tǒng) 堆肥處理菌糠 大量的營養(yǎng)物質(zhì)被微生物分解成 等氣體釋放掉 導(dǎo)致其資源化利用程度不 理想 而將蚯蚓引入有機廢棄物堆肥過程 完成 物料破碎及腐解時間比傳統(tǒng)堆肥少 腐熟完全 養(yǎng) 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 分損失少 不含病菌及蟲卵 含有植物生長激素 腐 殖酸等物質(zhì) 蚯蚓堆腐生產(chǎn)出的蚯蚓糞有機 肥更精細 均勻 其在大棚作物種植上和土壤改良 方面的優(yōu)越潛力備受關(guān)注 已有較多大棚作物 施用蚯蚓糞的案例 如番茄 黃瓜 草莓 韭菜 甘 藍 甜瓜等 蚯蚓糞的氮磷鉀養(yǎng)分及 值 酶活性 微生物的組成和豐度等特性因原材料不同 而存在顯著差異 不同基質(zhì)來源的蚯蚓糞對作 物生長和土壤性質(zhì)具有不同影響 菌糠復(fù)配畜禽 糞便制備的蚯蚓糞對土壤有機碳 可礦化氮 有效 磷 可交換鉀含量等土壤理化性質(zhì) 淀粉酶 脲酶 磷酸酶等土壤酶活性及土壤微生物量均有不同程 度的改善 能夠顯著促進草莓增長 并增強草莓抵 御病害的能力 施用蚯蚓糞有機肥會對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影 響 蚯蚓糞有機肥能夠增強土壤肥力 提高土壤 值 降低土壤電導(dǎo)率 緩解和修復(fù)大棚草莓種植 土壤的鹽漬化 改善草莓根系生長條件 草 莓的連作模式往往會導(dǎo)致土壤微生物群落組成發(fā) 生變化 微生物多樣性降低 病原菌數(shù)量增多 微生 物的功能潛力也受到影響 進而影響草莓的質(zhì)量 及土壤生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性 土壤酶主要來自 土壤微生物和植物根系分泌物 土壤酶活性往往表 征著土壤肥力和養(yǎng)分循環(huán)的能力 研究表明 施 用蚯蚓糞有機肥能增強溫室微生物活性與土壤酶 活性 顯著提高土壤細菌和真菌數(shù)量 改變土壤 細菌群落結(jié)構(gòu) 降低病原真菌的相對豐度 提高芽 孢桿菌屬等特有物種的數(shù)量 并進而影響草 莓的生長和品質(zhì) 草莓被譽為 漿果皇后 經(jīng)濟價值高 在我國 各地廣泛種植 東北地區(qū)的草莓大多為設(shè)施大棚 種植方式 不受季節(jié)限制 多茬連作 由于草莓生 長周期較長 需持續(xù)投入大量化學(xué)肥料 因而容易 造成大棚土壤鹽分積累 氮 磷 鉀養(yǎng)分含量失衡 土壤酸化問題日益嚴重 嚴重影響草莓發(fā)育 甚至加重病害 降低草莓的產(chǎn)量和品質(zhì) 縮短草莓 存儲時間 制約其經(jīng)濟效益 有關(guān)草莓種植施 用蚯蚓糞的研究主要集中于草莓生長發(fā)育 產(chǎn)量 品質(zhì) 如可溶性固形物 可溶性糖 可溶性蛋白質(zhì)和 維生素 含量等方面 蚯蚓糞或蚯蚓糞復(fù)合 基質(zhì)能夠顯著提高草莓匍匐莖的抽生數(shù)量 提高草 莓葉面積 株高等生理指標 及草莓凈光合速率 氣 孔導(dǎo)度等光合特性 從而促進草莓生長發(fā)育 進而 提高平均單果質(zhì)量 單株產(chǎn)量 還能提升可溶性糖 含量和維生素 含量等品質(zhì)指標 蚯蚓糞如何通過影響微生物與土壤理化性質(zhì) 土壤酶活性之間的相互作用從而改善土壤 提高草 莓抗病性還尚未得到清楚認知 因此 本研究以草 莓種植土壤為研究對象 通過施用菌糠蚯蚓糞與菌 糠堆肥 研究蚯蚓糞對土壤理化性質(zhì) 土壤酶活性 及土壤微生物群落多樣性的影響 以期為合理施用 蚯蚓糞 改善草莓生長提供理論依據(jù) 材料與方法 試驗地概況 試驗地點位于遼寧省沈陽市蘇家屯區(qū)十里河 鎮(zhèn) 中國科學(xué)院沈陽生態(tài)試驗站 大棚內(nèi) 該地區(qū)日照充足 年平均氣溫 年 平均降水量為 氣候類型屬于溫帶半濕潤大 陸性氣候 土壤類型為草甸棕壤 試驗土壤理化性 質(zhì)本底值見表 表 試驗土壤理化性質(zhì)本底值 項目 本底值 值 有機碳含量 全氮含量 全磷含量 全鉀含量 硝態(tài)氮含量 銨態(tài)氮含量 有效磷含量 有效鉀含量 試驗材料 本試驗采用的草莓品種為甜查理 菌糠堆肥 和菌糠蚯蚓糞生物有機肥為本研究自行堆肥獲得 兩者原材料均為菌糠和牛糞 從養(yǎng)殖戶處獲得菌 糠和牛糞 菌糠和牛糞比例為 經(jīng)常規(guī)堆漚方 法堆制獲得堆肥 將糠糞料預(yù)處理后作為養(yǎng)殖料 喂飼蚯蚓 經(jīng)蚯蚓過腹消化得到菌糠蚯蚓糞生物有 機肥 試驗所用的氮磷鉀三元素復(fù)合肥料 含量均為 從市場中采購 試驗設(shè)置 本次試驗種植的草莓土壤設(shè)置 個處理 分別 為常規(guī)肥料對照組 菌糠蚯蚓糞 和菌糠 堆肥 每個處理設(shè) 次重復(fù) 草莓常規(guī)設(shè)施種 植理論需氮肥量為 本次試驗 個處理 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 施用等氮量肥料 均衡復(fù)合肥 含量均 為 施用總量為 復(fù)合肥底施 后期追肥占 有機肥施用總量為充分腐 熟的菌糠牛糞堆肥 以干基計 以 及菌糠牛糞蚯蚓糞有機肥 以干 基計 底肥占 即分別為 和 預(yù)估有機肥速效氮素效應(yīng)與 的 即 相當 后期追肥占 本試驗于溫室大棚中進行 大棚長度為 寬度為 選在大棚中央地段進行草莓種植試 驗 設(shè)置 個區(qū)組 次重復(fù) 每個區(qū)組平均劃分成 個小區(qū) 個處理 個處理在區(qū)組內(nèi)隨機排列 每個小區(qū)長 寬 結(jié)合整地撒施底肥 于施用底肥后 起壟 壟高度為 壟 頂寬度為 底部寬度為 相鄰小區(qū) 間隔 可減輕水分和養(yǎng)分遷移對相鄰小區(qū)的 影響 壟頂覆蓋塑料膜 隨后移栽種苗定植 雙行種 植 行間距 將 葉 心期草莓苗帶 土移栽定植 緩苗 草莓的株距為 種植密 度約為 株 約 萬株 在草莓緩苗 開花期 草莓膨果期和盛果期追肥 采用壟側(cè) 穴施方式施肥 根據(jù)草莓收獲情況 每收獲 次 追肥 次 共計 次 每次追肥分別施用無機肥 菌糠牛糞常規(guī)有機肥 和 蚯蚓糞 追肥后澆水 每個小區(qū)單獨定 量澆水 較好地避免各試驗小區(qū)串肥 每個小區(qū)放 置 張黃板防治病蟲害 在棚中放養(yǎng) 箱蜜蜂備用 開花期授粉 其他澆灌 除草和除蟲等所有農(nóng)藝措 施均按照當?shù)亓?xí)慣進行操作 草莓于 年 月 日種植 于 年 月 日進行第 次采摘 年 月用 點取樣 法隨機采集每個小區(qū) 土層的土壤 混合為 個土壤樣品 帶回實驗室 將土壤樣品分為 份 其中 第 份儲存于 冰箱中 用于土壤酶活性的 測定 第 份進行風(fēng)干處理備用 第 份存儲于 的冰箱中 用于土壤微生物 的提取及 后續(xù)微生物豐度和多樣性測定 測定指標和方法 土壤理化指標 含水量采用烘干法測定 土 壤 值采用電位法測定 土壤有機碳含量采用高 溫外熱重鉻酸鉀氧化 容量法測定 土壤全鉀含量 采用氫氟酸 高氯酸消煮法測定 土壤有效鉀含量 采用乙酸銨浸提法測定 土壤全磷含量采用高氯 酸消煮法測定 土壤有效磷含量采用 法測 定 土壤微生物量碳 氮含量采用三氯甲烷熏蒸 法測定 土壤全氮含量利用元素分析儀 測定 土壤酶活性 土壤脫氫酶 酸性磷酸單酯 酶 堿性磷酸單酯酶 磷酸二酯酶活性測定參照 的方法 葡糖苷酶 葡糖苷酶活 性測定參照 等的方法 乙?；?葡 糖苷酶活性測定參照 等的方法 以單位 時間生成的對硝基酚 含量表示酶活性 實時熒光定量 土壤樣品送至北京奧 維森基因科技有限公司檢測 提取土壤樣本中的 基因組 后 使用引物 和 進行 擴增 程序 個 循環(huán) 收集熒光 為建立 產(chǎn)物的熔解曲線 擴增反應(yīng)結(jié)束后 按 程序進行操作 并從 緩慢加熱至 儀器自動進行 升溫速率 為 高通量測序 提取土壤中基因組 后 利用 瓊脂糖凝膠電泳檢測 按指定測序區(qū) 域 合成帶有條形碼 的特異引物 產(chǎn) 物使用 瓊脂糖凝膠電泳檢測擴增目的條帶的大 小 并用 核酸純化試劑盒純 化 隨后構(gòu)建 文庫 利用 平臺 測定微生物 片段的序列 測序數(shù)據(jù)已經(jīng)上傳 至 數(shù)據(jù)庫 登錄號為 統(tǒng)計分析 利用 軟件 處理數(shù)據(jù) 并運用 對數(shù)據(jù)進行單因素方 差分析 對其顯著性差異采用 和 檢驗法進行多重比較 采用 和 軟件進行圖形繪制 采用 軟件繪制冗余分析 圖 分析屬水 平上細菌與土壤理化性質(zhì) 結(jié)果與分析 施用蚯蚓糞對土壤理化性質(zhì)的影響 菌糠堆肥和菌糠蚯蚓糞顯著影響土壤理化性 質(zhì) 由圖 可知 與對照相比 菌糠蚯蚓糞處理顯著 提高了 值和碳氮比 顯著降低了有效鉀含量 菌 糠堆肥處理顯著提高了 值 有機碳含量 碳氮 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 比 全磷和有效磷含量 顯著降低了全鉀含量 與 菌糠蚯蚓糞處理相比 菌糠堆肥處理顯著提高了土 壤全磷 有效磷含量 蚯蚓糞有機肥施用對土壤酶活性的影響 由圖 可知 相比于 菌糠堆肥處理顯著增 強了土壤 葡糖苷酶 葡糖苷酶 酸性磷酸酶 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 堿性磷酸酶和磷酸二酯酶的活性 菌糠蚯蚓糞處理 顯著增強了酸性磷酸酶和磷酸二酯酶活性 菌糠 堆肥處理的 葡糖苷酶 葡糖苷酶 堿性磷酸 酶 酸性磷酸酶活性顯著高于菌糠蚯蚓糞處理 施用蚯蚓糞對土壤微生物數(shù)量 群落結(jié)構(gòu)和多 樣性的影響 由圖 可知 菌糠蚯蚓糞和菌糠堆肥處理對微 生物量碳含量均無顯著影響 菌糠蚯蚓糞和菌糠堆 肥處理均顯著提高了土壤脫氫酶活性 表明菌糠蚯 蚓糞和菌糠堆肥均增強了微生物活性 但蚯蚓糞和 菌糠堆肥處理間差異不顯著 蚯蚓糞和菌糠堆肥 處理土壤對微生物豐度即細菌基因拷貝數(shù)和真菌拷 貝數(shù)無顯著影響 即對土壤細菌和真菌豐度未產(chǎn)生 顯著性影響 由圖 可知 對照組 菌糠蚯蚓糞組與堆肥組共 同擁有的細菌操作分類單元 數(shù)量為 個 占所有測試土壤樣本總 數(shù)量的比例為 對照組總 數(shù)量為 個 菌糠堆肥組 總 數(shù)量為 個 菌糠蚯蚓糞組總 數(shù)量 為 個 對照組獨有 數(shù)量為 個 菌糠堆 肥組 數(shù)量為 個 菌糠蚯蚓糞組獨有 數(shù)量為 個 表明施用蚯蚓糞和常規(guī)堆肥使土壤 微生物群落發(fā)生了變化 選取 指數(shù)與 指數(shù)來評價土壤中添加蚯蚓糞對微生物多樣 性與豐富度變化的顯著性 指數(shù)與 指數(shù)越大 微生物群落多樣性越高 多樣性指數(shù) 分析結(jié)果表明 蚯蚓糞處理與堆肥處理中細菌 指數(shù)與 指數(shù)顯著高于對照 施用蚯 蚓糞和菌糠堆肥使細菌多樣性增加 蚯蚓糞處理細 菌多樣性顯著高于菌糠堆肥處理 施用蚯蚓糞對土壤微生物群落組成的影響 草莓種植土壤中相對豐度在 以上的細菌共 鑒定出 個門 由圖 可知 土壤樣本中細菌 相對豐度最高的 個門依次是變形桿菌門 放線菌門 酸桿菌 門 綠彎菌門 擬桿菌 門 占微生物群落相對豐度的 以上 添加堆肥和蚯蚓糞后改變了草莓種植土壤 中優(yōu)勢細菌門的相對豐度 菌糠蚯蚓糞處理的放 線菌門 酸桿菌門 擬桿菌門和綠彎菌門的相對豐 度分別顯著增加了 和 變形桿菌門相對豐度顯著降低了 常規(guī)菌糠堆肥處理的放線菌門相對豐度顯著增加 了 擬桿菌門相對豐度顯著增加 變 形桿菌門相對豐度降低了 酸桿菌門相對豐 度降低了 從細菌屬水平上分析 由圖 可知 水恒桿 菌屬 羅河桿菌屬 鞘脂單胞菌屬 嗜鹽囊菌屬 是所有土 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 壤樣本中相對豐度排前五的屬水平細菌 相對豐 度在 以上的細菌屬共有 個 通過 分 析 種處理之間 個細菌的差異顯著性 其中 個細菌差異顯著 由圖 可知 與對照處理相比 施 用蚯蚓糞顯著提高了脂單胞菌屬 嗜鹽囊菌屬 芽單胞菌屬 類諾卡氏菌屬 以及 未識別屬的相對豐度 菌糠堆肥處理顯著提高了鞘 脂單胞菌屬 嗜鹽囊菌屬 芽單胞菌屬 鏈霉菌屬 戴沃斯氏菌屬 中慢生根瘤菌屬 裂孢菌屬 馬杜拉 放線菌屬 的相對豐度 施用蚯蚓糞 和菌糠堆肥均顯著降低了水恒桿菌屬 羅河桿菌屬 卡 斯特蘭尼氏菌 酸桿菌屬 的相對豐度 個處理 土壤細菌群落的組成具有顯著差異 利用 分析屬水平細菌與環(huán)境因子 酶活性的相關(guān)性 由圖 可知 屬水平細菌與全 鉀含量 值 磷酸二酯酶活性 酸性磷酸酶活性呈 極顯著關(guān)系 與脫氫酶活性 有效鉀含量 呈顯著關(guān)系 分析土壤環(huán)境因子與土壤酶活性的相關(guān)性 由 圖 可知 有效鉀含量與脫氫酶活性呈顯著負相 關(guān) 全鉀含量與酸性磷酸酶 活性 磷酸二酯酶活性 呈顯著負相關(guān) 值與脫氫酶活 性 酸性磷酸酶活性 磷酸二酯酶活性 呈 極顯著正相關(guān) 有機碳含量與 葡糖苷酶 葡糖苷酶 酸性磷酸酶 堿性磷酸酶 磷酸二酯酶 活 性呈極顯著正相關(guān) 有效磷含量與 葡糖苷酶 葡糖苷酶 堿性磷酸酶 活性呈極顯 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 著正相關(guān) 由細菌屬水平群落和環(huán)境因子及酶活性之間 相關(guān)性分析結(jié)果 圖 可知 嗜鹽囊菌 屬 與脫氫酶活性呈極顯著正相關(guān)關(guān) 系 芽單胞菌屬 與 值呈極顯著 正相關(guān) 與 葡糖苷酶 葡糖苷酶 酸性 磷酸酶 堿性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān) 類諾卡 氏菌 與有效鉀含量呈極顯著負相關(guān) 鏈霉菌屬 與 葡糖苷酶 葡糖苷 酶 酸性磷酸酶 堿性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān) 與全鉀含量呈極顯著負相關(guān) 戴沃斯氏菌屬 與 葡糖苷酶 葡糖苷酶 酸性磷酸 酶 堿性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān) 與微生物量碳含量呈極顯著相 關(guān) 酸桿菌屬 與 值 酸性磷酸酶 和堿性磷酸酶活性呈極顯著負相關(guān) 與有 效磷 全磷含量呈極顯著正相關(guān) 與 值及 葡糖苷酶 脫氫酶 酸性磷酸酶 堿性磷酸 酶 磷酸二酯酶活性呈極顯著負相關(guān) 馬杜拉放線 菌屬 與全氮 有效磷含量及 葡糖 苷酶 葡糖苷酶 酸性磷酸酶 堿性磷酸酶活性 呈極顯著正相關(guān) 將環(huán)境因子與相對豐度前 位的屬水平細菌 作冗余分析 由圖 可知 進一步驗證土壤 理化性質(zhì)和土壤酶活性對土壤微生物多樣性的影 響 軸 解釋了屬水平細菌群落變化的 軸 解釋了 其中 值 全磷含量 和酸性磷酸酶活 性 分別解釋了 和 的細菌群落變化 值 全磷含量和酸性 磷酸酶活性是影響細菌群落的關(guān)鍵因素 其中 值是嗜鹽囊菌屬 芽單胞菌屬 的重要影響因素 全磷是 的 重要影響因素 基于 距離的聚類方法繪制主坐標 分析 圖 由圖 可知 根據(jù) 個處理土壤微 生物群落之間的距離 分析 處理之間 群落多樣性的差異 不同處理沿第 坐標軸相互分 離 在 和 上分別占據(jù) 和 的解釋 與 的距離大于 與 之間的距 離 存在顯著差異 且 處理對細菌群落的影響大 于 處理 分析結(jié)果表明 個處理之 間細菌群落差異顯著 說明施用蚯蚓糞 和菌糠堆肥顯著改變了土壤細菌群落結(jié)構(gòu) 討論 施用蚯蚓糞和菌糠堆肥改善土壤理化性質(zhì) 菌糠蚯蚓糞和常規(guī)堆肥處理的土壤碳氮比顯 著增高 與有機物料碳輸入有關(guān) 本研究中土壤 值增高 與本底值接近 而許多研究也得到了同樣 的結(jié)果 這表明菌糠蚯蚓糞和菌糠堆肥緩解了 土壤酸化 可能是有機物分解產(chǎn)生的銨離子及在腐 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 殖化的過程中消耗酚基等基團 產(chǎn)生了羥基 造成 土壤 值升高 值是影響微生物群落組成 的關(guān)鍵因素 菌糠蚯蚓糞和菌糠堆肥能夠通過改 變土壤 值和碳氮比影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu) 菌糠常規(guī)堆肥處理顯著提高了土壤 值 緩解土 壤酸化 同時 對土壤有機碳 全碳 有效磷 全磷含 量及碳氮比也有明顯改善 這與曹雪瑩等在馬鈴薯 種植土壤中施用金針菇菌糠啤酒糟有機肥的研究 結(jié)果 基本一致 菌糠蚯蚓糞處理土壤的全磷 有 效磷含量顯著低于菌糠堆肥處理 原因可能在于蚯 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 蚓糞種的腐殖質(zhì)鹽離子與磷酸鹽離子競爭吸附位 點 促進磷酸鹽離子的溶出 及蚯蚓糞中的微生物 釋放草酸等有機酸 溶解土壤中的結(jié)合態(tài)磷和 鉀 同時菌糠蚯蚓糞處理的草莓在返青期 旺盛 生長期和花芽分化期高強度吸收了大量有效磷 此外 牛糞本身含有較高的磷 及在堆肥過程中 菌糠蚯蚓糞的有效磷含量顯著低于傳統(tǒng)堆肥 可 能也會造成菌糠堆肥處理有效磷 全磷含量高于菌 糠蚯蚓糞處理 有效磷 有效鉀含量的降低可能與 草莓產(chǎn)量的顯著提高密切相關(guān) 施用蚯蚓糞和菌糠堆肥提高土壤酶活性 土壤酶參與土壤中許多重要的生物化學(xué)反應(yīng) 酶活性是微生物活性的指標 本試驗結(jié)果顯示 菌 糠堆肥處理顯著提高了 葡糖苷酶 葡糖苷 酶 脫氫酶 酸性磷酸酶 堿性磷酸酶 磷酸二酯酶 活性 菌糠蚯蚓糞處理顯著提高了酸性磷酸酶 磷 酸二酯酶活性 目前認為菌糠堆肥顯著提高土壤 酶活性的機制可能是菌糠促進作物根系分泌物的 產(chǎn)生或者是菌糠為微生物提供了粗蛋白 粗脂肪等 營養(yǎng)物質(zhì) 從而增強了土壤酶活性 葡萄糖 苷酶和 葡萄糖苷酶是碳循環(huán)中在有機物分解中 起重要作用的酶 酶活性提高有利于菌糠中的纖維 素 木質(zhì)素等有機物質(zhì)的分解 酸性和堿性磷酸酶 能夠催化有機磷酸單酯水解為無機磷 施用蚯蚓 糞能夠提高微生物的底物利用能力 激活微生物活 性 促進磷酸酶的分泌 同時由于土壤 值升高 土壤堿性磷酸酶活性也隨之增強 菌糠蚯蚓糞 有機肥的施用 有利于增強土壤活性 促進形成高 效的土壤生態(tài)系統(tǒng) 改善土壤微生境 相關(guān)性分析結(jié)果表明 土壤有機碳 含量與酸性磷酸酶 堿性磷酸酶 磷酸二酯酶活性 均呈顯著正相關(guān) 有效磷含量與堿性磷酸酶呈顯著 正相關(guān) 是由于蚯蚓糞的施用增強了微生物的底物 利用能力 從而促進酶的分泌 增加土壤中的有效 養(yǎng)分 菌糠堆肥處理有機碳 有效磷和全磷含量 均高于對照處理和蚯蚓糞處理 菌糠堆肥處理的酸 性磷酸酶 堿性磷酸酶的活性顯著高于蚯蚓糞處 理 由 分析結(jié)果可知 酸性磷酸酶與屬 水平細菌群落具有顯著相關(guān)性 磷是微生物生命活 動必需的營養(yǎng)元素 酸性磷酸酶活性與微生物呼吸 作用呈正相關(guān) 磷酸酶活性的增強意味著微生物 活性提高以及磷供應(yīng)能力的增強 菌糠蚯蚓糞處 理的酸性磷酸酶 磷酸二酯酶活性顯著提高 而全 磷 有效磷含量卻略有降低 同樣表明草莓在生長 期間可能吸收了大量磷 施用蚯蚓糞和菌糠堆肥能夠增加土壤細菌多 樣性 通過 基因拷貝數(shù)可近似估計土壤中 微生物的數(shù)量 本試驗中 種施肥處理土壤的 微生物 細菌和真菌 數(shù)量差異不顯著 土壤脫氫 酶活性能夠代表分解有機物時微生物氧化能力 脫氫酶活性 微生物量與 濃度呈正相關(guān) 脫 氫酶活性的升高可能與碳氮磷礦化有關(guān) 菌糠 堆肥為微生物提供了碳氮磷養(yǎng)分 提高了微生物活 性 相比于傳統(tǒng)堆肥 除了提供微生物生存所需要 的養(yǎng)分 蚯蚓能夠增加生長介質(zhì)中 顆粒的數(shù)量 蚯蚓糞施用至土壤中能夠增加土壤孔 隙度 提高微生物活性和脫氫酶活性 通常認為微生物多樣性對維持土壤健康與土 壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性有積極意義 微生物多樣性 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 可通過影響土壤功能間接驅(qū)動土壤生態(tài)系統(tǒng)對病 原體的抑制 蚯蚓糞處理顯著增加了細菌群落 物種多樣性 蚯蚓糞堆肥有機質(zhì)分解程度更高 碳 氮磷等元素有效性高 因而蚯蚓糞處理土壤中微 生物活性和多樣性更高 有利于維持增強土壤生態(tài) 系統(tǒng)的抗病性 維持土壤健康 保持土壤功能多樣 性 前人的研究表明 土壤碳氮比的升高會影響土 壤微生物數(shù)量和組成 變形菌門 放線菌門 酸桿菌門 綠彎菌門 擬 桿菌門等是土壤中的優(yōu)勢菌門 變形菌門和放 線菌門是木質(zhì)素分解的 個主要類群 菌糠中木 質(zhì)纖維含量高 蚯蚓糞處理能夠促進木質(zhì)素等難降 解有機物的分解 增加土壤養(yǎng)分 酸桿菌在同化硝 酸鹽還原過程中發(fā)揮重要作用 施用蚯蚓糞能 夠增加放線菌和綠彎菌的相對豐度 抑制土傳病 害 綠彎菌參與鹵代烴的積累和植物衍生化合 物的降解 等認為菌糠蚯蚓糞處理減少了綠 彎菌門和變形菌門 從而刺激了土壤全氮的積累和 玉米對氮的吸收 由 和 相關(guān)性分析結(jié)果可知 值 全磷和酸性磷酸酶是影響細菌群落的關(guān)鍵因 素 芽單胞菌屬 鏈霉菌屬 戴沃斯氏菌屬 酸桿菌屬 馬杜拉放 線菌屬 等屬水平細菌與 值 全磷 含量和酸性磷酸酶活性呈顯著相關(guān)關(guān)系 碳氮磷 元素往往是微生物的限制性因素 土壤微生物是 土壤碳氮磷循環(huán)的核心 嗜鹽囊菌屬 有機質(zhì)分解能力強 芽單胞菌屬 在有機質(zhì)含量豐富的土壤中豐度較高 能夠通過調(diào) 節(jié)自身碳氮的攝入影響碳氮循環(huán) 嗜鹽囊菌屬 羅河桿菌屬 卡斯特 蘭尼氏菌 參與土壤中反硝化作 用 其豐度降低可以提高土壤 水平 從而增強作物對氮的有效吸收 酸桿菌屬 適宜在低碳 中性至弱酸性環(huán)境中 生存 施用蚯蚓糞和菌糠堆肥增加了土壤有機碳 含量 提高了土壤 值 酸桿菌屬的相對豐度降 低 戴沃斯菌屬 與速效氮 磷酸酶活性呈 顯著正相關(guān) 據(jù)報道 類諾卡氏菌屬具有阿特拉 津降解基因 和 蚯蚓糞顯著提高了類諾卡 氏菌屬的相對豐度 有利于土壤中殘留的除草劑的 降解 除此之外 蚯蚓糞對草莓連作障礙的改善也受 到諸多研究者的關(guān)注 草莓連作障礙與土壤微生 物群落結(jié)構(gòu)的變化有關(guān) 其中 由尖孢鐮刀菌引起 的枯萎病是導(dǎo)致草莓連作障礙的主要病害之一 蚯蚓糞含有的假單胞菌屬 芽孢桿菌屬 微桿菌屬 等細菌 能夠分泌促進植物生長的激素吲哚 乙 酸 還分泌其他具有生物活性的化合物和代 謝物 能夠抑制植物病原體 改善植物的生長狀況 有效抑制連作障礙 嗜鹽囊菌屬 芽單胞菌屬 能夠抑 制真菌病原體 緩解枯萎病 促進植物生長 菌糠堆肥同樣提高了相關(guān)病原菌拮抗微生物的相 對豐度 但傳統(tǒng)堆肥中病原體滅活的不確定性會增 加菌糠有機肥施用的隱患 若堆體表面溫度過低 或者堆肥基質(zhì)混合不均勻 傳統(tǒng)菌糠堆肥中的致病 微生物如黃曲霉菌等不能被徹底殺滅 在農(nóng)田中 施用這種有機肥 可能造成病原菌的擴散和繁殖 危及作物生長甚至人類健康 而菌糠蚯蚓糞能夠通 過微生物和酶降低堆肥中病原體水平 增強有機肥 料的安全性 從而保護草莓免受病原體侵害 綜上 造成菌糠蚯蚓糞和菌糠堆肥對細菌多樣 性的影響存在差異的原因可能是 菌糠蚯蚓糞改善 了土壤微生物的棲息環(huán)境 為微生物的生存提供了 必需的養(yǎng)分 同時抑制了病原菌的繁殖 病原菌與 其他細菌的競爭減弱 從而增加了土壤細菌多樣 性 蚯蚓分泌物中攜帶的有益微生物定殖到土壤 中 也會增加土壤細菌多樣性 菌糠蚯蚓糞處理對土壤質(zhì)量的改善 未表現(xiàn)出 相對于菌糠堆肥的顯著優(yōu)勢 一方面是因為蚯蚓糞 施用周期短 蚯蚓糞中的微生物不能適應(yīng)土壤環(huán) 境 土著微生物仍然占據(jù)優(yōu)勢地位 短期內(nèi)施用蚯 蚓糞的土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)并不總是發(fā)生顯著 變化 而且微生物群落結(jié)構(gòu)的變化往往并不總是涉 及微生物群落功能 養(yǎng)分有效性的增加 土壤 微生物生物量的增加不會影響?zhàn)B分固定對草莓植 株的養(yǎng)分供應(yīng) 另一方面 蚯蚓糞對土壤理化性 質(zhì)的改善依賴于土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化 土壤 有機質(zhì)含量及底物的可利用性也可能是造成群落 結(jié)構(gòu)差異的原因 隨著蚯蚓糞的長期施用 土壤 質(zhì)量和土壤健康將得到顯著改善 許多研究已經(jīng)證 明了這一觀點 結(jié)論 草莓種植土壤施用菌糠蚯蚓糞與菌糠堆肥對 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 土壤理化性質(zhì) 酶活性 微生物群落結(jié)構(gòu)與多樣性 具有顯著影響 結(jié)果表明 菌糠蚯蚓糞能夠調(diào)控土 壤 值 顯著提高脫氫酶 酸性磷酸酶活性 促進 土壤碳氮循環(huán) 能夠提高細菌 多樣性 改變細菌 群落結(jié)構(gòu) 不同于傳統(tǒng)菌糠堆肥對土壤理化性質(zhì) 的改善效果 菌糠蚯蚓糞在抑制病原體 緩解草莓 連作障礙方面比傳統(tǒng)菌糠堆肥更具優(yōu)勢 將菌糠 進行蚯蚓堆肥 能夠充分促進菌糠的資源化 無害 化 菌糠蚯蚓糞對土壤生態(tài)系統(tǒng)和土壤健康的改 善 有利于草莓種植體系的可持續(xù)發(fā)展 實現(xiàn)菌菇 種植與草莓種植的一體化 未來的研究應(yīng)加強對蚯蚓糞有機肥對土壤微 生物過程和養(yǎng)分循環(huán)影響的認識 應(yīng)深入研究施用 蚯蚓糞的土壤中具有顯著優(yōu)勢的微生物或者關(guān)鍵 類群微生物在土壤氮磷鉀養(yǎng)分循環(huán)及根際環(huán)境調(diào) 控中的作用 參考文獻 中國食用菌協(xié)會 年度全國食用菌統(tǒng)計調(diào)查結(jié)果分析 中國食用菌 陳 彬 張玉蘭 韓斯琴 等 菌糠源蚯蚓糞生物有機肥對果蔬生 長和品質(zhì)的影響 北方園藝 郭 遠 宋 爽 高琪 等 食用菌菌渣資源化利用進展 食 用菌學(xué)報 杜金華 張昕瑤 馬 爽 等 食用菌糠綜合再利用的研究現(xiàn)狀 廣東蠶業(yè) 樓子墨 廢棄菌糠理化性質(zhì)及其資源化過程中的環(huán)境影響研究 杭州 浙江大學(xué) 高 海 王彥靖 劉迎春 等 蚯蚓糞資源化利用研究現(xiàn)狀與展 望 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 周東興 申雪慶 周連仁 等 蚯蚓糞對番茄農(nóng)藝性狀和品質(zhì)的 影響 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 楊玉凱 林碧英 李彩霞 等 蚯蚓糞復(fù)合基質(zhì)對番茄幼苗生長 及光合特性的影響 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 張舒玄 聶 欣 常江杰 等 牛糞蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓生長的 影響 中國土壤與肥料 徐仲楠 王 沖 朱 逴 等 蚯蚓糞與土壤復(fù)配比例對基質(zhì)微 生物性狀及韭菜生長和品質(zhì)的影響 植物營養(yǎng)與肥料學(xué) 報 呂振宇 馬永良 蚯蚓糞有機肥對土壤肥力與甘藍生長 品質(zhì)的 影響 中國農(nóng)學(xué)通報 高 瑩 孫喜軍 呂 爽 等 不同改良劑對塑料大棚土壤理化 性質(zhì)及甜瓜品質(zhì)的影響 中國農(nóng)學(xué)通報 鄭世英 鄭建峰 王寶泉 等 蚯蚓糞對草莓土壤肥力及產(chǎn)量和 品質(zhì)的影響 北方園藝 孫 萍 林賢銳 鮑 慧 等 有機肥對設(shè)施草莓土壤鹽漬化及 草莓生長的影響 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 譚 駿 黃 河 湯 薇 等 蚯蚓糞有機肥對土壤微生物群落 的影響 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 左亞男 蚯蚓糞對草莓植株生長發(fā)育的影響及作用機制 沈陽 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 仝雅娜 李鳳菊 杜中平 等 不同配比蚯蚓糞復(fù)合基質(zhì)培養(yǎng)對草 莓產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 天津農(nóng)業(yè)科學(xué) 魯如坤 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法 北京 中國農(nóng)業(yè)科技出版 社 曹雪瑩 陳智毅 唐秋實 等 金針菇菌糠啤酒糟有機肥對土壤 及馬鈴薯品質(zhì)的影響 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報 鄭澤民 洪建源 胡安暢 利用 研究草莓對磷元素的吸收分 配規(guī)律 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 王一昭 陳 花 菌糠復(fù)合物對小白菜幼苗期土壤酶活性的影 響 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué) 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 曹坤坤 張沙沙 胡學(xué)玉 等 生物質(zhì)炭影響下土壤呼吸溫度敏 感性及細菌群落結(jié)構(gòu)的變化 環(huán)境科學(xué) 畢艷孟 蚯蚓緩解草莓連作障礙的效應(yīng)及機理研究 北 京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 孫喜軍 呂 爽 高 瑩 等 蚯蚓糞對作物連作障礙抑制作用 研究進展 土壤 代曉航 魏 超 兩種配方廢棄菌棒堆肥中微生物多樣性研究 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 雷小文 邱靜蕓 李建軍 等 蚯蚓糞及沼液處理對贛南稀土尾 礦種植皇竹草及改良土壤的影響 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期