香菇废料秸秆反应堆在平泉市温室越冬茬黄瓜栽培中的应用

摘    要：为探索平泉市香菇废料作为秸秆反应堆填充物在温室越冬茬黄瓜栽培上的应用效果，以传统种植方式为对照，研究了以整株玉米秸秆、粉碎玉米秸秆、玉米芯、香菇废料为填充物的秸秆反应堆对黄瓜生长、土壤理化性质和细菌多样性的影响。结果表明，香菇废料秸秆反应堆可以明显增加黄瓜株高、茎粗和总节数，小区产量比对照显著提高12.25%，与生产上常用的整株玉米秸秆反应堆无显著差异；显著提高了土壤pH以及有机质、碱解氮和速效磷含量，降低了EC值，与对照相比有机质含量增加了35.01%，EC值降低了19.76%；显著提高了土壤细菌多样性，改变了细菌的群落结构，增加了有益细菌数量。综合分析认为，香菇废料可以作为温室越冬茬黄瓜秸秆反应堆填充物，在平泉市等香菇废料丰富的地区使用，从而实现农业废弃物循环利用。

关键词：黄瓜；生长；香菇废料；秸秆反应堆；土壤理化性质；细菌多样性

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）04-033-06

Effect of shiitake waste straw reactor on overwinter cucumber cultivation in greenhouse in Pingquan city

WU Chuncheng1， MA Nan1， CAO Xia1， WEI Xinyu1， ZHANG Ning1， XIE Yang1， PANG Ruibin2

（1. Hebei Key Laboratory of Horticultural Germplasm Excavation and Innovative Utilization/College of Horticulture Science and Technology， Hebei Normal University of Science & Technology， Qinhuangdao 066004， Hebei， China; 2. Pingquan Yinong Science & Technology Seedling Co.， LTD.， Pingquan 067500， Hebei， China）

Abstract： To explore the effect of shiitake waste added to the straw reactor for overwinter cucumber production in greenhouse in Pingqun， traditional planting methods were used as control， cucumber growth， soil physical and chemical properties and bacterial diversity were studied with the treatment of straw reactor filled with whole corn stalk， crushed corn stalk， corn cob and shiitake waste were . The results showed that the shiitake waste added straw reactor significantly increased plant height， stem diameter and total node number of cucumber， and the yield was 12.25% higher than that of the control， similar to the commonly used whole corn plant straw reactor. Soil pH， organic matter， alkali-hydrolysable nitrogen and available phosphorus were significantly increased， and EC was decreased. Compared with the control， organic matter was 35.01% higher， EC was 19.76% lower， so soil physical and chemical properties were improved. Shiitake waste significantly increased the diversity of soil bacteria， changed the community structure of bacteria， and increased the number of beneficial bacteria. Comprehensive analysis shows that shiitake waste can be used as straw reactor filling material for overwinter cucumber production in greenhouse in Pingquan city and other areas where shiitake waste is abundant.

Key words： Cucumber; Growth; Shiitake waste; Straw reactor; Physical and chemical properties of soil; Microbial diversity

平泉市属河北省承德市所辖，位于河北省东北部，辽宁、河北与内蒙古的交界处，是典型“七山一水两田”的山区地貌。由于其独特的场地环境和冬季光照充足的气候优势，黄瓜种植规模大、产业基础好、品质优，已成为河北省日光温室越冬茬黄瓜的主产区，2019年平泉黄瓜成为河北省特色农产品优势产区。同时平泉市香菇产业发展迅速，平泉香菇是第一批河北省中国特色农产品优势区，目前该市每年可产生香菇废料100万～150万t，如处理不当不仅会造成资源的极大浪费，还会污染环境[1]。据统计，香菇废料造成平泉市的园区污染指数连年升高，阻碍了食用菌产业的可持续发展。因此，香菇废料的再利用成为亟待解决的一大难题[2]。

食用菌生产后产生的废弃物，除被菌丝吸收的营养外，仍然残留了大量的营养物质，包含大量的有机质、氮、磷、钾以及微量元素，这些都可供作物吸收。因此，常作为无土栽培的基质和土壤改良剂[3-5]。有研究表明，黑木耳菌渣加入发酵剂制成有机肥施入土壤后可以提高土壤中的营养物质，从而提高土壤肥力[6]。秸秆反应堆技术是改良设施土壤理化性质和微生态环境的一种重要方式，该技术是将生物技术与秸秆相结合，微生物菌种发酵会产生热量、抗病孢子以及各种营养物质。其分解过程中还会产生大量的有益物质来改善土壤环境，减少土壤病原体，创造出适合园艺作物生长发育的环境，提高经济产量和品质[7-8]。目前，生产上秸秆反应堆的填充物主要是玉米秸秆，而利用食用菌废料作为填充物的研究较少。如果能将平泉市香菇废料作为秸秆反应堆的填充物，在越冬茬黄瓜上进行应用，不但能解决废弃物的污染问题，而且可以促进该区域黄瓜产业绿色发展，一举两得。由此，笔者以香菇废料作为秸秆反应堆的填充物与其他填充物进行比较，探明秸秆反应堆不同填充物对温室越冬茬黄瓜生长、土壤理化性质和细菌多样性的影响，以期为香菇废料秸秆反应堆在平泉市温室越冬茬黄瓜生产中的应用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

供试黄瓜品种为抗寒性较强的密刺类黄瓜品种中荷17，由天津德瑞特种业有限公司培育。秸秆反应堆所需要的材料为香菇废菌棒、整玉米秸秆、粉碎玉米秸秆、玉米芯、麦麸、腐熟有机肥，均采自平泉市榆树林子镇。发酵复合菌剂由承德丰酵素菌有限公司生产，有效菌素含量≥0.20 亿·g-1，有机质含量（w，后同）≥25.0%。

1.2 试验设计

试验于2019年10月至2020年5月在河北省承德市平泉市榆树林子镇平泉市益农科技育苗有限公司日光温室内进行。试验采用随机区组设计，设整株玉米秸秆（T1）、粉碎玉米秸秆（T2）、玉米芯（T3）、香菇废菌棒（T4）4个不同秸秆反应堆填充物处理，以不使用秸秆反应堆为对照（CK）。每畦为1个小区，4次重复，共20个畦。

1.3 方法

1.3.1    秸秆反应堆的制作及黄瓜定植    定植前10 d，将充分腐熟的羊粪有机肥按10 m3·667 m-2施入土壤旋耕后，在种植行下开沟，沟宽0.55 m，沟深0.35 m，沟长与栽培畦长一致，将土壤放在两边，向沟内填加不同填充物，铺好后踏实，厚度约为0.30 m，而后将拌有麦麸的菌种均匀撒在填充物上，用铁锹轻拍使之充分接触，覆土整平，然后浇水使填充物浸透。3 d后覆土做畦，畦长6 m，畦宽1.2 m，大行距0.80 m，小行距0.40 m。2019年11月13日定植2叶1心黄瓜插接嫁接苗，双行定植，株距0.25 m，行距0.40 m，每畦定植48株，畦面覆盖黑色地膜，膜下铺设滴灌管，整个生育期对照和秸秆反应堆处理的黄瓜水肥管理和植株调整保持一致。

1.3.2 黄瓜生长指标及产量的测定 于2020年5月1日黄瓜拉秧期，每个小区随机选取4株测定其生长指标，株高采用米尺测量黄瓜基部到生长点的长度；茎粗使用游标卡尺测量植株第1片真叶下部节间的直径；总节数采用计数法测定，准确数出黄瓜植株拉秧期的总节数。按小区定期采收成熟果实称质量，于拉秧后统计黄瓜小区产量。

1.3.3 土壤样品采集方法 于2020年5月1日黄瓜拉秧后，采集根区土壤，每个处理采用五点法取0～20 cm土层的土壤，将土壤中根系、杂物等去除干净并过筛，混合均匀，一部分置于室内风干后进行理化性质测定，另一部分转移至-80 ℃冰箱中用于土壤细菌多样性的测定。

1.3.4 土壤理化性质的测定 土壤pH值和EC值采用上海雷磁多参数水质分析仪DZS-708测定（土水质量比为1∶5）；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量稀释法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；土壤速效磷采用钼蓝比色法测定；土壤速效钾含量采用火焰法测定[9-10]。

1.3.5 土壤细菌群落结构分析 将土壤样品送至上海美吉生物医药科技有限公司，采用Illumina Miseq平台进行高通量测序分析。采用338F/806R引物对16S rRNA V4-V5区进行PCR扩增，每个样品的引物序列中包含6 bp的特异标签序列用于区分不同样品，引物序列如下[11]：

338F：ACTCCTACGGGAGGCAGCAG（5’-3’）；

806R：GGACTACHVGGGTWTCTAAT（5’-3’）。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019整理数据，采用DPS 7.05版分析软件对数据进行显著性分析。采用Mothur（V1.30.2）软件进行微生物Alpha多样性分析；采用Qiime（V1.9.1）进行beta多样性距离计算。采用R语言Vegan包进行非度量多维尺度NMDS （Non-metric multi-dimensional scaling）分析。

2 结果与分析

2.1 不同秸秆反应堆对黄瓜生长及产量的影响

由表1可以看出，T4以香菇废菌棒为填充物的秸秆反应堆的黄瓜株高、茎粗和总节数显著高于T2以粉碎玉米秸秆为填充物的秸秆反应堆，与CK不使用秸秆反应堆和T1以整株玉米秸秆为填充物的秸秆反应堆无显著差异，株高和总节数显著高于T3以玉米芯为填充物的秸秆反应堆。秸秆反应堆可以提高黄瓜产量，各处理在黄瓜小区产量上表现为T3>T4>T1>T2>CK。其中，T1、T3和T4的产量无显著差异，但均显著高于CK和T2；与对照相比，T4在黄瓜小区产量上的增幅为12.25%。

2.2 不同秸秆反应堆对土壤理化性质的影响

从表2可以看出，秸秆反应堆处理均显著提高了土壤pH，降低了土壤EC值。T4的pH值显著高于CK和T2，分别提高了0.49和0.28；与对照相比，T4的EC值降低了19.76%。秸秆反应堆处理能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷含量。其中，T4效果最明显，显著高于对照，有机质含量增加了35.01%；速效钾含量除T1外，其他处理均高于对照。综上说明秸秆反应堆在一定程度上能够缓解土壤酸化和盐渍化，提高土壤养分含量，改善土壤理化性质。