大球蓋菇菌渣還田對(duì)水稻生長(zhǎng)和稻田土壤環(huán)境的影響

彭新紅，陳緒濤，何 虎，戴建成，胡 佳，戴 丹，孫 鵬，王 振，魏 楨，魏云輝*

（1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)應(yīng)用微生物研究所，江西 南昌 330200；2.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所，江西 南昌 330200；3.江西生物科技職業(yè)學(xué)院，江西 南昌 330200）

【研究意義】大球蓋菇（Stropharia rugosoannulata）又名皺環(huán)球蓋菇、酒紅色球蓋菇、斐氏球蓋菇等，隸屬于擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、傘菌綱（Agricomycetes）、傘菌目（Agricales）、球蓋菇科（Strophariaceae）、球蓋菇屬（Stropharica），屬草腐土生菌，含有多種必需氨基酸和生物活性物質(zhì)，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年大球蓋菇產(chǎn)量近2.0×105t，相比2019 年增長(zhǎng)40.67%（中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）[3]，是國(guó)際菇類市場(chǎng)上暢銷的十大菇類之一，也是聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）向發(fā)展中國(guó)家推薦栽培的蕈菌之一。大球蓋菇對(duì)農(nóng)作物秸稈具有很強(qiáng)的生物降解能力，可采用秸稈、木屑、谷殼等農(nóng)業(yè)廢棄物生料栽培和發(fā)酵料栽培，產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也可以為秸稈綜合利用提供一條有效途徑?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】中國(guó)是全球食用菌生產(chǎn)第一大國(guó)。2020 年，我國(guó)食用菌總產(chǎn)量達(dá)4 061.43 萬t，同比增長(zhǎng)3.2%，占全球食用菌總生產(chǎn)量的70%以上（中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）[3]。據(jù)測(cè)算，每生產(chǎn)1 kg食用菌約產(chǎn)生3.25 kg菌渣。菌渣是一種特殊的有機(jī)物料，內(nèi)含豐富的氮、磷、鉀、多糖、氨基酸以及微量元素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[4]。施用菌渣能降低土壤容重，顯著提高土壤酶活性、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量以及土壤微生物的多樣性，從而增加作物產(chǎn)量，提升作物品質(zhì)[5-7]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于大球蓋菇菌渣原位還田的研究主要集中在對(duì)林地、鹽堿地等土壤理化性質(zhì)的改良上，與稻田相關(guān)的研究較少，同時(shí)這種改良對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響尚需探究。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究擬通過開展田間試驗(yàn)，在常規(guī)施肥水平下，分析菌渣原位還田和秸稈全量還田對(duì)水稻不同生育期稻田土壤養(yǎng)分和微生物多樣性，以及水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，為秸稈和大球蓋菇菌渣的資源化利用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2021 年在江西省吉安市青原區(qū)富田鎮(zhèn)奩田村子平食用菌種植專業(yè)合作社（26°81′76″N，115°23′61″E）進(jìn)行，該地區(qū)平均海拔1 204.5 m，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，全年溫暖潮濕，四季分明，年平均降水量1 100 mm 左右，年平均氣溫為15.2 ℃。中稻供試品種為美香占2 號(hào)。試驗(yàn)前稻田耕作層土壤pH 5.71，有機(jī)質(zhì)19.72 g/kg，全氮0.87 g/kg，全磷0.28 g/kg，全鉀3.04 g/kg，堿解氮167.95 mg/kg，有效磷9.35 mg/kg，速效鉀37.38 mg/kg；供試的大球蓋菇菌渣pH 6.64，有機(jī)質(zhì)＞100 g/kg，全氮3.45 g/kg，全磷0.40 g/kg，全鉀1.70 g/kg，堿解氮289.17 mg/kg，有效磷45.28 mg/kg，速效鉀＞300 mg/kg。水稻秸稈的總C、N、P2O5、K2O含量分別為393.00，6.07，0.68，11.40 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究共設(shè)置3 個(gè)處理，常規(guī)施肥（CK）、菌渣原位還田+常規(guī)施肥（JZ）和秸稈全量還田+常規(guī)施肥（JG）。于2020 年11 月開始種植大球蓋菇，培養(yǎng)料的配比為秸稈∶木屑∶谷殼=3∶2∶1，其中秸稈用量為4.5×104kg/hm2，其余用料按比例配制，共計(jì)用料為9×104kg/hm2。2021年5月結(jié)束大球蓋菇的采收工作后，將剩余菌渣（1.08×104kg/hm2）旋耕后就地還田。秸稈全量還田處理所用秸稈為上季水稻種植收獲所得。2021 年5 月19 日進(jìn)行水稻育秧，于6 月10 日移栽水稻，以未種植大球蓋菇且秸稈不還田的田塊為對(duì)照，每個(gè)小區(qū)面積為200 m2，每個(gè)處理重復(fù)3次。常規(guī)施肥方案如下：氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2進(jìn)行施肥，尿素總用量為391 kg/hm2（施氮量180 kg/hm2）；磷肥（過磷酸鈣）全部做基肥，P2O5用量為90 kg/hm2；鉀肥（氯化鉀）按基肥∶穗肥=1∶1施用，K2O 總用量為120 kg/hm2。水稻生長(zhǎng)期間，按照常規(guī)方法進(jìn)行田間水分、雜草和病蟲害的管理。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量構(gòu)成因素測(cè)定 于水稻生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期（幼穗分化期、齊穗期和成熟期）每個(gè)處理各小區(qū)調(diào)查20 穴水稻植株的分蘗數(shù)，根據(jù)調(diào)查的平均分蘗數(shù)各小區(qū)取代表性的水稻植株15 穴，分莖、葉和穗3 部分，所有樣品在105 ℃下殺青30 min，而后在70 ℃下烘干至恒重，測(cè)定其干物質(zhì)質(zhì)量。待水稻植株進(jìn)入成熟期時(shí)，將每個(gè)處理不同小區(qū)水稻單獨(dú)收割后，稱重、測(cè)定含水量，折算干重作為水稻產(chǎn)量。同樣，調(diào)查不同處理每個(gè)小區(qū)水稻有效穗數(shù)，根據(jù)調(diào)查的平均數(shù)每小區(qū)取代表性的水稻植株15穴，測(cè)定每株植株的有效穗數(shù)，每穗的穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)、空癟粒，計(jì)算結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量、理論產(chǎn)量和收獲指數(shù)。

1.3.2 水稻氮、磷、鉀含量測(cè)定 分別于水稻幼穗分化期、齊穗期和成熟期，按各小區(qū)的平均分蘗數(shù)各取代表性稻株5 株，分莖、葉和穗3 部分，所有樣品在105 ℃下殺青30 min，而后在70 ℃下烘干至恒重并粉碎。植株各器官粉碎樣品用H2SO4-H2O2在420 ℃下消化1 h，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，釩鉬黃比色法測(cè)定全磷含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定K+含量[8]。氮、磷、鉀吸收量為某生育期單位面積植株莖、葉、穗（氮、磷、鉀）積累量的總和。

1.3.3 稻田土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定 于水稻移栽前和水稻生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期（幼穗分化期、齊穗期和成熟期）采用5點(diǎn)取樣法用取土器取耕層土樣（0～20 cm），經(jīng)風(fēng)干、研磨、過篩后用于土壤養(yǎng)分含量測(cè)定。土壤pH按土水比1∶5體積比酸度計(jì)法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定[9]；采用半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，釩鉬黃比色法測(cè)定全磷含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定K+含量。堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰分光光度計(jì)法測(cè)定。

1.3.4 土壤微生物群落多樣性測(cè)定 土壤微生物群落多樣性測(cè)定委托武漢貝納科技有限公司進(jìn)行測(cè)定。提取樣品總DNA 后，根據(jù)保守區(qū)設(shè)計(jì)得到引物，在引物末端加上測(cè)序接頭，進(jìn)行PCR 擴(kuò)增并對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行純化、定量和均一化形成測(cè)序文庫(kù)，建好的文庫(kù)質(zhì)檢合格后用Illumina Novaseq 6000 進(jìn)行測(cè)序。使用Trimmomatic v0.33軟件對(duì)獲得原始數(shù)據(jù)（raw reads）進(jìn)行過濾；然后使用Cutadapt 1.9.1軟件進(jìn)行引物序列的識(shí)別與去除，得到不包含引物序列的clean reads；使用Usearch v10 軟件，通過overlap 對(duì)每個(gè)樣品的Clean Reads進(jìn)行拼接，然后根據(jù)不同區(qū)域的長(zhǎng)度范圍對(duì)拼接后數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)度過濾；使用UCHIME v4.2軟件，鑒定并去除嵌合體序列，得到最終有效數(shù)據(jù)（effective reads）。使用Usearch v10 軟件對(duì)Reads 在97.0%的相似度水平下進(jìn)行聚類、獲得OTU。以SILVA為參考數(shù)據(jù)庫(kù)使用樸素貝葉斯分類器對(duì)特征序列進(jìn)行分類學(xué)注釋，可得到每個(gè)特征對(duì)應(yīng)的物種分類信息，進(jìn)而在各水平（phylum，class，order，family，genus，species）統(tǒng)計(jì)各樣品群落組成，利用QIIME軟件生成不同分類水平上的物種豐度表，再利用R語言工具繪制成樣品各分類學(xué)水平下的群落結(jié)構(gòu)圖。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17.0和Excel 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖。數(shù)值用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（Mean±SE）表示，并通過單因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan’s檢驗(yàn)進(jìn)行分析。P＜0.05表示數(shù)據(jù)差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌渣原位還田對(duì)水稻生物量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

幼穗分化期、齊穗期和成熟期JZ和JG 處理的水稻干物質(zhì)積累量均顯著高于對(duì)照CK，各時(shí)期的增加幅度分別為18.66%和11.59%、16.05%和11.41%、16.31%和19.59%（表1）。JZ 和JG 處理的收獲指數(shù)低于對(duì)照CK，JG 處理的收獲指數(shù)最低。由此可見，菌渣原位還田和秸稈全量還田均能促進(jìn)水稻干物質(zhì)的積累，但兩處理干物質(zhì)在籽粒中的分配比例降低。

表1 大球蓋菇菌渣還田對(duì)水稻生物量的影響Tab.1 Effects of mushroom residue returning on rice biomass

與對(duì)照CK 相比，JZ和JG 處理均顯著提高了水稻實(shí)際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量，增幅分別為9.80%和9.51%、6.66%和4.89%；JZ 處理高于JG 處理，但兩者間無顯著差異。對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，JZ 和JG 處理的有效穗數(shù)顯著增加，兩者的增加幅度分別為7.68%和6.92%；其他產(chǎn)量構(gòu)成因素各處理間均無顯著差異（表2）。由此可見，不同的處理方式主要影響水稻的有效穗數(shù)，菌渣原位還田處理的有效穗數(shù)增加是產(chǎn)量提升的主要因素。

表2 大球蓋菇菌渣還田對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Tab.2 Effects of mushroom residue returning on rice yield and yield components

2.2 菌渣原位還田對(duì)水稻養(yǎng)分吸收的影響

由圖1可知，隨著水稻生育期的推進(jìn)，各處理水稻植株的氮、磷和鉀吸收量均呈逐漸升高的趨勢(shì)。各個(gè)生育期水稻植株氮、磷和鉀吸收量由高到低均表現(xiàn)為JZ、JG、CK。與對(duì)照CK 相比，在水稻幼穗分化期、齊穗期和成熟期，JZ 和JG 處理氮吸收量分別增加48.09%和15.42%、29.25%和17.40%、41.44%和31.01%。同樣，與CK 相比，JZ 和JG 處理水稻不同生育時(shí)期磷吸收量分別增加43.76%和25.13%、40.93%和18.59%、48.64%和33.13%，鉀吸收量增加分 別 為45.94% 和22.61%、25.02% 和15.56%、28.44%和26.74%。由此可知，菌渣原位還田和秸稈全量還田均能促進(jìn)水稻對(duì)氮、磷、鉀元素的吸收，其中菌渣原位還田的效果最佳。

圖1 水稻不同生育時(shí)期氮、磷、鉀吸收量Fig.1 N，P，and K uptake in rice at different growth stages

2.3 菌渣原位還田對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

從圖2A 可知，隨著水稻生育期的發(fā)展，所有處理的稻田土壤pH 值均呈逐漸降低的趨勢(shì)；在移栽前和幼穗分化期，JZ和CK處理的pH值顯著高于JG處理，JZ處理的pH值最高；齊穗期和成熟期3個(gè)處理的pH 值無顯著差異。說明菌渣原位還田在提高土壤pH 上為正效應(yīng)，秸稈全量還田為負(fù)效應(yīng)。隨著水稻生育期的發(fā)展，所有處理的有機(jī)質(zhì)含量均呈先升高后降低的趨勢(shì)，在齊穗期達(dá)到最大值，且JZ 處理的有機(jī)質(zhì)含量均高于其他兩個(gè)處理；在移栽前和幼穗分化期，JZ 和JG 處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對(duì)照CK；在齊穗期和成熟期，JZ處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于JG和CK處理（圖2B）?？梢?，與常規(guī)施肥和秸稈全量還田相比，菌渣原位還田水稻生育后期土壤有機(jī)質(zhì)的積累作用較強(qiáng)。

不同處理顯著影響土壤速效養(yǎng)分含量（圖2C-E）。與CK 相比，各生育時(shí)期JZ 處理土壤的堿解氮含量均顯著升高，各時(shí)期增幅分別為12.02%、8.51%、10.18 和15.30%；在移栽前至齊穗期，JG 和CK 處理土壤堿解氮含量無顯著差異，成熟期兩者出現(xiàn)顯著差異，JG 處理比CK 處理提高11.11%。JZ 和JG 處理顯著提高了土壤有效磷含量，在水稻整個(gè)生育期JZ處理均高于JG和CK處理（圖2C）。隨著生育期的發(fā)展，CK 處理土壤有效磷含量逐漸降低，JZ 和JG 處理呈先上升后下降的趨勢(shì)，且均在幼穗分化期達(dá)最大值。在移栽前、幼穗分化期、齊穗期和成熟期，相較于CK 處理，JZ 處理土壤有效磷含量分別提高了11.45%、31.01%、36.65%和20.16%，JG處理則分別提高了3.68%、24.08%、21.72%和14.28%（圖2D）。隨著水稻生育期的發(fā)展，各處理土壤速效鉀含量均呈先升高后降低的趨勢(shì)，且均在幼穗分化期達(dá)到最大值，各個(gè)生育時(shí)期土壤速效鉀含量由高到低均表現(xiàn)為JZ、JG、CK；與CK 相比，在水稻不同生育階段JZ 處理的土壤速效鉀含量均顯著升高，增幅分別為16.70%、21.73%、25.27%和19.05%；除移栽前外，其他各生育時(shí)期JG處理的土壤速效鉀含量均高于CK，增幅分別為11.82%、17.47 和13.97%（圖2E）。可見，菌渣原位還田和秸稈全量還田均能維持整個(gè)水稻生育時(shí)期較高的氮、磷、鉀供應(yīng)能力，其中菌渣原位還田最強(qiáng)。

圖2 水稻不同生育期耕層土壤化學(xué)性質(zhì)動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of soil chemical properties at different growth stages of rice

2.4 大球蓋菇菌渣還田對(duì)土壤細(xì)菌和真菌多樣性的影響

主坐標(biāo)分析（principal co-ordinates analysis，PCoA）結(jié)果顯示，CK、JZ 和JG 各處理組內(nèi)樣本均聚在相同象限，而組間樣本則分散在不同象限中，且相距較遠(yuǎn)，說明各處理組樣本的組內(nèi)差異小，組間差異較大，能夠較好地反映樣本中細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)的差異（圖3A）。采用非加權(quán)配對(duì)平均法（unweighted pair-group method with arithmetic mean，UPGMA）對(duì)樣品進(jìn)行層次聚類分析發(fā)現(xiàn)，每個(gè)處理的3個(gè)重復(fù)樣本都聚集在一起，而不同處理組則分別聚類在距離較遠(yuǎn)的分支中（圖3B）。以上結(jié)果表明本試驗(yàn)樣本組內(nèi)重復(fù)性和組間差異性都較好。

圖3 PCoA和UPGMA分析土壤樣品Fig.3 PCoA and UPGMA analysis of soil samples

Shannon 指數(shù)的值越大則物種種類越多，物種越豐富。本研究中細(xì)菌的Shannon 指數(shù)在測(cè)序數(shù)量達(dá)到20 000時(shí)趨于平坦，且與CK相比，JZ和JG的Shannon指數(shù)均明顯高于CK（圖4），表明菌渣原位還田和秸稈全量還田均顯著提高了土壤中的細(xì)菌多樣性。

圖4 大球蓋菇菌渣原位還田對(duì)土壤中細(xì)菌多樣性影響Fig.4 Effect of in situ spent S.rugosoannulata cultivation substrate return on soil bacterial and fungal diversity

土壤樣品中細(xì)菌群落在屬水平上的相對(duì)豐度情況如圖5所示。土壤細(xì)菌在門水平上豐度排名前10的門類分別是Thermodesulfovibrionia、RBG-13-54-9、ADurb.Bin063-1、Xanthobacteraceae、SC-1-84、Subgroup_6、Acidobacteriales、Subgroup_18、Anaerolineaceae 和Subgroup_7。JZ 和JG 處理后土壤中豐度占比超過1%的細(xì)菌群落總比例呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。與CK相比，JZ處理中Anaerolineaceae 的相對(duì)豐度增加，Xanthobacteraceae、Acidobacteriales、SC-1-84 和Subgroup_7 的相對(duì)豐度明顯降低；JG 處理中Acidobacteriales 的相對(duì)豐度明顯增加，Xanthobacteraceae、ADurb.Bin063-1 和SC-1-84 的相對(duì)豐度明顯降低。

圖5 菌渣原位還田對(duì)土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of in situ spent S.rugosoannulata cultivation substrate return on soil bacterial and fungal community structure

根據(jù)土壤中細(xì)菌豐度分布分析結(jié)果（圖6）顯示，各組樣本各有其不同于其他樣本的優(yōu)勢(shì)菌群。與CK 相比，JZ 處理組樣本中部分菌群豐度減小，其中包括與土壤pH 相關(guān)的菌群如Acidimicrobiia、Koribacter等，與氮代謝相關(guān)的菌群如Phenylobacterium、Alphaproteobacteria、等，與碳代謝相關(guān)的菌群如Pajaroellobacte、Sva0485等。另有一部分菌群的豐度升高，成為JZ處理組中的優(yōu)勢(shì)菌群，其中包括與土壤pH相關(guān)的菌群如Lentimicrobiaceae、Singulisphaera 等，與有機(jī)質(zhì)分解相關(guān)的菌群如Anaerolinea、Anaerolineaceae 等，與碳代謝相關(guān)的菌群如Methyiomonas、Syntrophus 等。與CK 相比，JG 處理樣本中部分細(xì)菌的菌群豐度減小，其中包括與土壤pH 相關(guān)的菌群如Candidatus_Koribacter、Thermoanaerobaculum 等，與氮代謝相關(guān)的菌群如Aquisphaera、Beijerinckiaceae 等，與碳代謝相關(guān)的菌群包括Syntrophobacteraceae、Caulobacteraceae等。另有一部分菌群的豐度升高，成為JG處理組中的優(yōu)勢(shì)菌群，其中包括與土壤pH相關(guān)的菌群如Acidobacteriales、Elsterales 等，與氮代謝相關(guān)的菌群如Haliangium 等，與碳代謝相關(guān)的菌群如Latescibacteria、Bacteria 等。除此之外，還包括部分與脫硫、生物修復(fù)和重金屬相關(guān)的菌群，包括Rhodanobacteraceae、Pedosphaeraceae等。

圖6 菌渣原位還田后土壤中細(xì)菌豐度分布分析Fig.6 Analysis of bacterial abundance distribution in soil after spent S.rugosoannulata cultivation substrate return in situ

2.5 水稻生長(zhǎng)與土壤化學(xué)性質(zhì)和微生物多樣性的相關(guān)性分析

由表3可知，水稻生長(zhǎng)相關(guān)指標(biāo)（產(chǎn)量、生物量）和營(yíng)養(yǎng)吸收相關(guān)指標(biāo)（N、P、K吸收量）與土壤pH值間無顯著相關(guān)性，但與其他土壤化學(xué)性質(zhì)相關(guān)指標(biāo)（有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀）和微生物多樣性呈顯著或極顯著相關(guān)性。由此說明，菌渣原位還田和秸稈全量還田通過提升土壤肥力和增加土壤的微生物多樣性增強(qiáng)水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高水稻產(chǎn)量。

表3 水稻生長(zhǎng)與土壤化學(xué)性質(zhì)和微生物多樣性的相關(guān)性Tab.3 Correlation between soil chemical properties and microbial diversity and plant growth

3 結(jié)論與討論

3.1 菌渣原位還田促進(jìn)了水稻養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量提升

菌渣中含有豐富的氨基酸、菌類多糖和礦物質(zhì)元素，且菌渣還田后，在土壤微生物的作用下礦化分解形成腐殖質(zhì)，對(duì)改良土壤、提高土壤肥力有重要作用[10]。本研究中大球蓋菇菌渣和秸稈還田均顯著提高了水稻對(duì)N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收量，促進(jìn)了水稻干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量提升，增幅達(dá)9.80%和6.66%，且增施菌渣促進(jìn)產(chǎn)量提升的主要因素是有效穗數(shù)的升高。近年來，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者研究證實(shí)菌渣還田可以促進(jìn)水稻生長(zhǎng)并提高產(chǎn)量。溫廣蟬[11]和胡楊勇[12]研究顯示菌渣-化肥配施處理的水稻產(chǎn)量顯著高于單施化肥或菌渣，且主要通過增加有效穗數(shù)和籽粒數(shù)達(dá)到增產(chǎn)目的。秸稈還田由于秸稈中纖維素類物質(zhì)較多，存在腐解速率低、養(yǎng)分釋放速度慢等問題，嚴(yán)重限制了秸稈的生產(chǎn)應(yīng)用[13]。研究顯示，秸稈可作為大球蓋菇、平菇、雞腿菇和杏鮑菇等多種食用菌的栽培基料，經(jīng)充分腐熟能夠加速養(yǎng)分釋放[14-15]。本研究中，相較于秸稈全量還田，菌渣原位還田的增產(chǎn)幅度為2.94%，且氮、磷、鉀的吸收量均顯著提高。

3.2 菌渣原位還田改善了稻田土壤的化學(xué)性質(zhì)

本研究結(jié)果顯示菌渣原位還田土壤pH 值顯著高于常規(guī)施肥和秸稈全量還田。較高的土壤pH 值，能夠中和稻田中產(chǎn)生的有機(jī)酸及高濃度碳酸，降低還原性物質(zhì)的含量；同時(shí)，能夠提高土壤C、N 代謝通路中的酶活性，促進(jìn)菌渣腐解和氮素釋放，從而緩解土壤對(duì)堿解氮的固定，促進(jìn)水稻早生快發(fā)和對(duì)氮素的吸收[16]。同時(shí)，在水稻整個(gè)生育期菌渣原位還田土壤有機(jī)質(zhì)含量均明顯高于秸稈全量還田和常規(guī)施肥處理。該結(jié)果與早期的研究報(bào)道結(jié)論一致，表明大球蓋菇菌渣還田可以有效提高稻田土壤質(zhì)量[17-19]。

研究發(fā)現(xiàn)大球蓋菇菌渣原位還田后，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量均獲得顯著性增長(zhǎng)，這與前人對(duì)其他食用菌菌渣還田的土壤養(yǎng)分含量的研究結(jié)果相似[20-21]。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，水稻生育前中期菌渣原位還田與秸稈全量還田的有效養(yǎng)分差異顯著，但后期時(shí)兩者無顯著差異，說明菌渣原位還田促進(jìn)了水稻對(duì)速效養(yǎng)分的吸收。土壤速效養(yǎng)分是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，在一定范圍內(nèi)土壤速效養(yǎng)分含量與水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)[22-23]。由此可知，菌渣原位還田中較高的速效養(yǎng)分含量是水稻產(chǎn)量提升的重要因素。

3.3 菌渣原位還田提高了稻田土壤細(xì)菌的豐富度和多樣性

細(xì)菌是土壤根際微生物的關(guān)鍵菌群之一，對(duì)于調(diào)節(jié)土壤生態(tài)過程具有重要的功能性作用，如有機(jī)質(zhì)的分解及氮的分解和礦化過程等[24]。本研究中大球蓋菇菌渣原位還田后，稻田土壤細(xì)菌多樣性水平的顯著提高，這一結(jié)果與其他種類的食用菌菌渣原位還田對(duì)細(xì)菌多樣性的影響的結(jié)果一致[14,25-27]。且大球蓋菇菌渣原位還田后，土壤中的有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量都顯著增加，可能是土壤中細(xì)菌量和多樣性的增加促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。

菌渣原位還田和秸稈全量還田后，土壤主要細(xì)菌類群（豐度排名前10）組成有所變化。菌渣原位還田土壤中Anaerolineaceae 豐度增加，Xanthobacteraceae 和Acidobacteriales 豐度降低；秸稈全量還田土壤中Acidobacteriales 豐度升高、Xanthobacteraceae 豐度降低。Anaerolineaceae 能夠利用碳水化合物和蛋白質(zhì)類碳源進(jìn)行發(fā)酵代謝[28]，促進(jìn)了菌渣與秸稈的養(yǎng)分釋放。Xanthobacteraceae 屬于黃色桿菌科，是稻田中的活躍固氮微生物[29]。土壤中高濃度的氮通過抑制根瘤菌侵染、根瘤原基形成和生長(zhǎng)而降低植物結(jié)瘤數(shù)量，使固氮微生物的豐度降低[30]。Acidobacteriales 為酸桿菌屬，適宜在酸性土壤和濕地、樹皮和酸性礦物浸出等酸性環(huán)境中生長(zhǎng)[31]，秸稈全量還田為其創(chuàng)造了更為適宜的生存環(huán)境，菌渣原位還田pH值升高則降低了該菌屬的豐度。根據(jù)不同處理中豐度差異菌屬的功能，筆者發(fā)現(xiàn)與土壤pH、有機(jī)質(zhì)代謝、氮代謝和碳代謝相關(guān)的菌群占據(jù)差異菌群的絕大部分，說明微生物群落的多樣性受土壤環(huán)境因素的影響。

菌渣還田對(duì)土壤質(zhì)量及微生物多樣性的影響是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，不同培養(yǎng)料配比產(chǎn)生的菌渣還田對(duì)土壤質(zhì)量、微生物特征等影響效應(yīng)還有待持續(xù)跟蹤研究。