菌糠生物肥研究進展*

吳 芳，姜性堅**，黃曉輝，彭運祥，王春輝（．湖南省食用菌研究所，湖南 長沙 40000；．湖南省春華生物科技有限公司，湖南 長沙 40000）

〈綜述〉

菌糠生物肥研究進展*

吳 芳1，姜性堅1**，黃曉輝1，彭運祥2，王春輝2
（1．湖南省食用菌研究所，湖南 長沙 410000；2．湖南省春華生物科技有限公司，湖南 長沙 410000）

簡要概述菌糠生物有機肥的成分與特性，在作物施用上的土壤改良與生長調節應用效果，以及菌糠生物肥發酵關鍵技術與影響因素。

菌糠；生物肥；理化性質；應用效果；發酵技術

隨著國內外食用菌產業與工廠化育菇規模的迅速發展，菌糠的高效循環利用已成為一個亟待解決的問題，由于其獨特的理化性質與營養成分，也越來越受到研究者重視。目前菌糠的處理方式已由傳統的就地焚燒與丟棄向生產生物肥料、飼料，循環再種菇，厭氧發酵制備沼氣、乙醇，用作工業染料吸附劑[1]等多樣化的利用轉變。這不僅解決了菌糠所造成的環境污染與資源浪費，也為農業栽培與工業生產提供了很好的原料。

筆者綜述了國內外菌糠生物肥研究現狀與進展，重點介紹菌糠生物肥在作物栽培與土壤改良方面的應用效果，以及菌糠發酵關鍵技術及其影響因素。

1 菌糠成分與特性

栽培食用菌的主要原料為秸稈、木屑、棉籽殼、玉米芯等農林作物下腳料。這些原料在栽培食用菌之前已進行粉碎、攪拌，或者一定程度的發酵，本身具備較強吸水、保水性，透氣性好，滲透性強[2]，經食用菌菌絲降解后，能產生豐富的蛋白質、氨基酸、有機質，作物生長所需的氮、磷、鉀等大量和微量元素，同時富含多糖、生物活性酶、生長激素等[3]。樓子墨等[4]對菌糠成分變化的分析表明，杏鮑菇與平菇菌糠中蛋白質含量分別達18．6 mg·g-1、22．4 mg·g-1，多糖含量分別為7．3 mg·g-1、9．7 mg·g-1。因此，菌糠作為生物有機肥原料，經堆料發酵、菌劑和其他成分添加等工藝處理，不僅理化性狀優良，能有效保存功能菌劑生物活性[5]，改良土壤，而且有效降解了菌糠中的蛋白質與多糖，產生大量的腐殖質（達14%以上）和有機氮、磷、鉀，肥效全面[6]，可促進作物生長，提高果實品質，部分成分如多糖、生物酶等還具有病蟲害防治、農殘降解等功效。時連輝[2]、樓子墨[4]等對菌糠理化性質與成分變化規律的研究，皆證實了菌糠作為生物肥應用的高效價值與潛能。

2 菌糠發酵關鍵技術與影響因素

2.1 堆肥原料與配比

曾振基等[7]采用菌糠、羊糞、煙草廢料經生物發酵生產的有機肥完全符合國家行業標準，并在多種果蔬和經濟作物上取得了7%以上的增產效果。陳智毅等[8]采用雞糞、米糠、金針菇菌糠、生物菌劑堆肥得到了有機質51%、總養分5.8%的產品，完全符合生物有機肥國家行業標準。在菌糠生物肥的發酵方法及配方方面，多數研究均采用菌糠與禽畜糞便或其他農作物廢棄料進行一定配比發酵，既充分利用和發揮菌糠各成分功效，也通過其他添加料補充菌糠的不足，避免過量菌糠的施用帶來的負效應。

2.2 發酵菌劑

目前在微生物發酵菌劑方面主要采用木霉、解磷細菌、解鉀細菌、固氮菌、芽孢桿菌等，研究主要集中在功能菌株的篩選與分離，深層發酵培養等方面，應用趨勢已由單一的功能菌向多元化復合菌劑發展。萇豹[9]對多種解磷、解鉀、固氮菌混合發酵制備菌糠肥進行了研究，結果顯示混合菌種制備菌肥效果優于單一菌種制備，推測解磷、解鉀、固氮菌可能由于發揮功效時間、生長曲線不同，而在一定條件下，混合發揮更好的效果，但是并沒有在幾種菌種的相互作用機理方面進行深入的研究。高樹清等[10]在生物有機肥發酵菌劑的選擇研究中，發現不同生物菌劑與種類具備完全不同的活性與特點，如速腐劑發酵升溫最快，而BFA升溫慢但發酵過程中銨態氮升降快，且成品中數量與活性保留較大，但是在幾種菌劑混合應用時，并沒有得到突出的特點與理想的結果。由此可見，不同的生物菌劑之間到底是相互促進，還是相生相克，是否適用于菌糠肥的混合發酵，其作用機理與影響，如何應用以突出各菌種的特點又不影響其相互關系，都是發酵菌劑值得深入研究的課題。

2.3 好氧堆料發酵法

目前菌糠發酵用作生物有機肥的發酵方法主要沿用了傳統有機肥的發酵工藝和方法，即好氧堆料發酵法。李加友等[11]在傳統好氧堆料發酵的基礎上通過對菌糠進行預處理，添加配合料進行二次增效發酵的方法，有效增加了菌糠的腐熟程度和肥效。王世強等[12]在菌糠快速發酵轉化有機肥條件探討研究中指出，菌糠發酵最佳轉化條件為溫度35℃、50℃、65℃，pH7，添加劑15%，固液比1:2，通過控溫、控濕的條件使整個發酵轉化過程在7 d完成，比傳統堆肥法大大縮短了時間，且發酵均勻，產品合格。但是在實際生產中，大量的原料堆制、攪拌、翻堆，不適用于這樣的試驗條件，會過大地增加生產成本，因此，只能通過調節可控因素，如堆體高度和寬度、翻堆次數和時間、溫濕度、生物菌劑種類與用量等來加快發酵轉化。

2.4 發酵主要影響因素

菌糠發酵主要受添加劑（碳氮比）、菌劑量與種類、水分、溫度、pH等因素影響，具體根據不同來源的菌糠而有所差異。在采用傳統好氧堆料發酵方法的基礎上，研究者做了一些加快菌糠快速發酵轉化的條件優化研究，如張唐娟等[13]采用豬糞添加、無機質添加、純菌糠發酵作對照，發現添加豬糞對菌糠發酵的改性效果要明顯優于無機質添加和純菌糠，但是在該研究中沒有體現添加菌劑的效果。王世強等[12]在菌糠快速發酵轉化有機肥條件的試驗中，發現影響菌糠轉化的4個因素主次順序為：固液比＞添加劑（菜園土、過磷酸鈣、豬糞、草木灰1∶1∶1∶0.5）＞pH和溫度，固液比直接影響菌糠的好氧發酵效果。劉秀春[14]、高樹清等[10]對生物肥料發酵的研究中，微生物菌劑的種類和添加量是首要影響因素，劉秀春的研究結果顯示：合適的菌劑添加量與碳氮比顯著影響生物肥料的發酵，而高樹清等則發現不同菌劑在發酵過程中各自發揮了不同作用，在混合使用時可能存在相生相克的現象，如何合理搭配適量應用，還有待深入研究。

3 菌糠生物肥的應用效果

菌糠生物肥在作物栽培與土壤改良方面的應用效果是多方面因素共同發揮作用的一個復雜系統，菌糠既發揮了生物肥效的功能，同時也是很好的作物栽培基質，時連輝等[2]對菌糠理化性質的研究表明菌糠是較好的泥炭替代物，它同時兼具生物防治、農殘降解等輔助作用。

3.1 土壤改良

菌糠/菌糠生物肥作為一種新型的土壤改良劑，具備傳統有機肥和改良劑的功能與效果，能夠顯著提高土壤有機質，改善土壤物化結構，提升土壤肥力；同時，菌糠所特有的理化性質與成分，能夠增加土壤孔隙度，有效促進土壤呼吸，增加土壤微生物菌群數量與活性，還能起到生物吸附與土壤修復的功效。如Medina E等[15]研究了菌糠在土壤修復中對土壤物化、生物學特性影響，結果表明菌糠的施用有效增加了土壤中有機氮與有效磷元素，并增強了土壤呼吸作用與磷酸酶活性。Ribas LCC等[16]在用姬松茸與香菇菌糠施用生菜的研究中則發現，菌糠施用的土壤中比對照含有更高的有機質與氮、磷、鉀元素，且微生物活性明顯高于對照及施用化肥的試驗組，施用姬松茸菌糠的土壤中漆酶活性也更穩定。張曉君等[17]在采用菌糠改良鉛鋅尾礦的研究中發現，菌糖可有效降低土壤中重金屬含量，增加多種酶活性。在現有研究中取得良好效果的應用，均為適量菌糠的配比施用，因為菌糠中含有的碳酸鈣、石膏等無機鹽可能導致土壤鹽堿化問題，以及肥效元素流失可能導致水體的富營養化污染。

3.2 作物生長調節

國內外研究者采用菌糠/菌糠生物肥及其提取物在多種瓜果蔬菜和經濟作物上做了大量的應用效果研究，皆能夠有效調節作物生長。如Media E等[18]在3種不同鹽度敏感性的園藝作物上發現，不同含量菌糠均適合土豆栽培，較低含量菌糠則更適合辣椒和西葫蘆的生長。林斌[19]在施用菌糠的臍橙栽培研究中發現，菌糠適量施用能有效提高臍橙的產量，并提高果實糖酸比，優化果實品質。趙麗珍等[20]在大豆上的研究發現，菌糠顯著提高土壤肥效和大豆根瘤菌數量，使大豆增產達16．3%～25．6%。還有研究者在番茄、辣椒、水稻、香蕉等多種作物上做了大量研究，都表現出一定程度的促長或增產作用，并能夠有效增加果實中可溶性糖、Vc等含量[21-23]，很好地提高作物和果實經濟效益。從具體的成分和機理分析，菌糠/菌糠生物肥對作物的生長調節是一種復雜的多因素影響調控，既有腐殖質、氮、磷、鉀等肥效元素的生長促進，也包含生長激素、微量元素、生物酶等多種菌類代謝產物的調節，還通過間接因素影響土壤條件和生物菌群，從而影響作物的生長。要深入分析和了解菌糠各成分的作用機理、在作物生長調節過程中的相互作用，以及如何合理測定菌糠成分、設計有效施用量等問題，還有待深入研究，如Jordan SN等[24]在菌糠成分變化分析的研究中就指出，將菌糠用作肥料使用時，最好提前對其成分進行分析與評估。

3.3 作物生物防治

目前國內外已有較多研究發現，菌糠及其發酵物具備防治植物病害的功效，如高葦[25]研究了菌糠木霉發酵物對黃瓜立枯病和枯萎病的防治效果和機理，發現菌糠木霉發酵物對黃瓜立枯病和枯萎病的防治效果接近對照藥劑70%甲基托布津，分別達到85．50%和83．97%。周巍[26]、谷祖敏[27]等采用綠色木霉菌糠發酵物在防治黃瓜病害方面做了類似研究，均取得一致的應用效果，且谷祖敏的研究顯示，菌糠與木霉混合使用不僅能顯著提高黃瓜枯萎病的防治效果，相比單因素施用，還顯著提高植株生物量，達181．04%和204．99%。雖然目前菌糠及其發酵物在其他作物病害防治方面的研究尚少，但從谷祖敏研究中看出，對黃瓜枯萎病的防治機理是菌糠與木霉共同發揮作用，香菇菌糠在病菌抑制過程中起到增效作用。因此，在將菌糠用作生物肥料使用時，深入研究和發掘其對作物病害的防治機理，結合其他物質合理施用，是作物栽培中理想的生物防治手段。

3.4 農殘等有機物降解與吸附

菌糠中具備大量生物活性酶等成分，研究顯示菌糠能一定程度降解或吸附土壤中農殘等其他有機物質。如Ribas LCC等[16]發現姬松茸和香菇能耐受一定濃度的除草劑莠去津，且對除草劑的降解率分別達到35%和26%。Herrero-Hernández E等[28]在菌糠修復葡萄園土壤的研究中發現，菌糠中的固化物和可溶性有機物質影響了土壤中殘留殺菌劑的分布，說明菌糠與殺菌劑在土壤修復中共同發揮了一定作用。茹瑞紅等[29]施用杏鮑菇菌糠對地黃根際土壤和地黃生長的研究發現，杏鮑菇菌糠提取物能夠有效降解引起地黃連作障礙的酚酸類化感物質，菌糠施用在一定程度上緩解了地黃連作障礙。這些研究都表明菌糠在農殘等有機物降解中發揮的生物活性作用，但具體的降解機理和有效應用還有待深入研究。

4 結論

相比傳統的有機肥料，菌糠生物肥的功效十分顯著，而且中國乃至世界菌糠資源豐富，但是在目前的菌糠生物肥應用處理方面，依然相對粗放，研究集中在作物施用效果和少量的發酵優化、菌糠精細加工、成分發酵與提取研究方面，更多是用于工業生產。如Kapu NUS等[30]采用生物活性劑預處理與酶水解的方法制備生物乙醇，Ko HG等[31]從4種不同菌糠中提取各類工業用生物活性酶，張穎等[32]研究了不同食用菌菌糠的多糖提取并對抗氧化活性進行分析，菌糠中生物活性酶、多糖等成分雖然在農業生產上也能發揮一定功效，但是作為精細提取用于農業生產，成本價值過高，這也是菌糠生物肥的研究應用比較粗放的主要原因。

另一方面，由于食用菌種類繁多，栽培方式與原料差異較大，如香菇等木腐菌類的主要栽培原料為木屑，木質素含量高，較難降解，不如草腐菌類菌糠的發酵肥效，因此，針對不同來源與種類的菌糠，篩選合適的發酵菌劑，優化其發酵工藝與原料配比，評價不同菌糠的成分與價值，依然是菌糠生物肥研究的難點與重點。在作物栽培與施用時，也需要適量控制，與栽培料合適配比施用，既保證產品該有的肥效，也充分發揮其在土壤改良與植保預防等多方面的應用效果。在今后的研究應用中，菌糠生物肥在土壤改良、生物防治、農殘降解等方面的輔助作用依然值得深入開發。

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Research and Development on Bio-fertilizer with Spent Mushroom Substrate

WU Fang1,JIANG Xing-jian1,HUANG Xiao-hui1,PENG yun-xiang2,WANG Chun-hui2
（1．Edible Fungi Research Institute of Hunan Province,Changsha 410000,China;2．Hunan Chunhua Biotechnology Co．Ltd．, Changsha 410000,China）

This article briefly outlines the physical and chemical properties and mechanisms of spent mushroom substrate,and the application effect in soil improvement and growth regulator of bio-organic fertilizer produced by spent mushroom substrate．As well as fermentation technology and key factors of bio-organic fertilizer with spent mushroom substrate was discussed briefly．

spent mushroom substrate;bio-organic fertilizer;physical and chemical properties;application;fermentation technology

S646.9

A

1003-8310（2017）01-0001-04

10．13629/j．cnki．53-1054．2017．01．001

“十二五”國家科技計劃課題（2013BAD16B04）。

吳芳（1988-），女，本科，實習研究員，主要從事食用菌育種栽培。E-mail:wfang17＠126．com

**通信作者：姜性堅（1964-），男，本科，副研究員，主要研究食用菌栽培與育種開發等。E-mail:356230945＠qq．com

2016-11-22