簡易通風對雙孢蘑菇培養料一次發酵質量的影響

吳圣進　蔣建明　吳小建　陳雪鳳　韋仕巖　王燦琴

摘要：[目的]分析簡易通風對雙孢蘑菇培養料一次發酵質量的影響，為雙孢蘑菇輕簡化栽培提供技術支持。[方法]利用簡易風機人為向料堆內送風，以傳統不通風料堆為對照（cK），開展雙孢蘑菇培養料一次發酵試驗，監測發酵期間培養料的顏色、氣味、韌度、pH、電導率（Ec）、水分和C/N等理化性狀及雙孢蘑菇產量。[結果]簡易通風發酵16d、翻堆3次的雙孢蘑菇培養料質量基本達到與CK發酵20d、翻堆4次培養料相近的水平，顏色呈灰褐色或黑褐色，氨味中等，韌度0.42～0.76kg，水含量67.0%～71.2%，pH7.3～7.5，EC3.62～4.22μs/cm，c/N23.1-26.1。簡易通風發酵翻堆3次培養料栽培的雙孢蘑菇產量為8.7kg/m²，略高于CK（8.0kg/m²）；翻堆4次培養料栽培的雙孢蘑菇產量達9.6kg/m²，顯著高于CK（P<0.05）。[結論]簡易通風發酵可加快雙孢蘑菇培養料發酵進程，簡化發酵步驟，提高一次發酵培養料的質量和雙孢蘑菇產量，可在雙孢蘑菇小規模農法栽培中推廣應用。

關鍵詞：雙孢蘑菇；培養料；簡易通風；發酵

中圖分類號：S646.11 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）11-2046-06

0引言

[研究意義]我國是雙孢蘑菇生產大國，平均年產量達200多萬t（柯斌榕等，2017）。雙孢蘑菇的培養料需預先堆制發酵，以轉變其理化性質和生物學特性，才能提高雙孢蘑菇產量和質量。雙孢蘑菇栽培技術經歷了培養料一次自然發酵、二次發酵和現代工廠化隧道發酵的發展過程（盧政輝，2009）。二次發酵技術可有效提高雙孢蘑菇產量，隧道發酵技術通過應用自動化現代機械設備可極大提高生產效率，是雙孢蘑菇生產的發展趨勢。但在以家庭作坊式栽培為主的食用菌產區，雙孢蘑菇栽培規模小，原料發酵和栽培均分散于田間地頭，設置通風和加溫設備極為不便，只能采用培養料一次自然發酵技術栽培雙孢蘑菇，且需人工進行翻堆4～6次，以增加培養料氧氣、去除二氧化碳和氨氣，既費勞力效率又低。簡易通風發酵是在發酵過程中采用簡易風機向發酵料堆中送風、換氣和增氧的一種改良自然發酵技術，可減少培養料翻堆次數，降低勞動強度，有助于實現雙孢蘑菇輕簡化栽培。[前人研究進展]盧政輝（2009）、黃年來等（2010）研究發現，雙孢蘑菇培養料一次自然發酵法的最大缺點是發酵不均勻，容易導致厭氧發酵，發酵時間長，需通過多次翻堆來換氣增氧和混勻培養料，勞動強度大。田加才（2009）研究發現，先在室外將雙孢蘑菇培養料自然堆制發酵翻堆1次后再縮小料堆規模，并在堆內添設空心架，縮小料堆內厭氧區，可提高雙孢蘑菇產量。范麗軍等（2013）的研究結果表明，采用簡易通風發酵技術進行雙孢蘑菇培養料發酵，可有效提高一次發酵質量和雙孢蘑菇產量。Wakchaure和Singh（2013）研究發現，在雙孢蘑菇發酵料堆中設置通風管道，可改善內部通氣，提高培養料一次自然發酵質量。楊建杰等（2015）、賈文捷等（2016）的研究結果顯示，應用簡易通風發酵技術可減少一次發酵培養料堆的厭氧區，增加放線菌活躍層厚度，提高雙孢蘑菇產量。[本研究切入點]現有的簡易通風發酵技術應用研究僅對發酵溫度和單一時期的培養料外觀進行描述（楊建杰等，2015；賈文捷等，2016），而針對發酵期間培養料理化性狀的系統研究鮮見報道。[擬解決的關鍵問題]分析簡易通風一次發酵過程中雙孢蘑菇培養料的顏色、氣味、韌度、pH、電導率（EC）、水分和C/N等理化性狀，旨在為雙孢蘑菇培養料簡易通風發酵技術的合理應用提供參考依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗雙孢蘑菇菌株為As2796，由廣西農業科學院微生物研究所提供。

1.2試驗方法

1.2.1培養料發酵試驗 雙孢蘑菇培養料配方為干稻草2000kg、干牛糞1200kg、過磷酸鈣30kg、石膏粉50kg、石灰50kg、餅肥50kg、碳酸鈣40kg和尿素10kg。培養料按傳統發酵方式進行原料預濕和建堆（張桂香等，2012），建成寬1.8m、高1.6m、長6.0m的料堆。設簡易通風處理和不通風對照（CK），每處理各建發酵料堆2個。簡易通風處理的料堆底部正中央縱向放置1根外徑120mm的PVC管，沿著PVC管兩側鋪設厚約130mm的磚墻以保護PVC管免遭壓壞；參照范麗軍等（2013）的方法在PVC管上部打孔、端口封堵、風機連接，每3h打開風機通風5min，離心風機功率1.5kW、流量1131m³/h。CK料堆不鋪設PVC管道和磚墻，無人工通風，其他措施與簡易通風處理相同。發酵期間按間隔6、5、5和4d翻堆共翻堆，4次。在第1次和第2次翻堆時，若原料偏干，則補充水分，使各原料水含量不低于67.0%。

1.2.2培養料理化性狀測定 發酵期間，分別在培養料表層10cm、中間距表層約80cm和底層距地面10cm的料堆中央設溫度記錄儀（Apresys179-TH型，美國），每天記錄料堆的溫度。每次翻堆時觀察和記錄不同深度培養料的顏色，對通過嗅覺感受培養料氣味進行記錄，并對上述不同深度培養料進行采樣。

培養料韌度采用彈簧秤測定；水含量用干燥法測定；pH和EC分別采用pH計和電導率儀對培養料的水浸提液（鮮料：水=1：5）直接測定；C/N為分別測定培養料全碳和全氮含量后計算所得。

1.2.3雙孢蘑菇栽培試驗 翻堆3次后，每處理分別將一堆培養料搬入菇棚，均勻分為3份（3個重復）鋪料，每重復培養料約30m²（厚約20cm）。剩余的培養料繼續發酵至第4次翻堆后，按相同方法進行栽培試驗。按傳統栽培技術進行雙孢蘑菇播種、發菌、覆土及出菇管理（張桂香等，2012），其中覆土材料為稻田土和草炭土1：1（v/v）混配物。發菌和出菇期間，觀察記錄菌絲生長和雜菌感染情況。雙孢蘑菇生長至8成熟后及時采收，并統計鮮菇產量。

1.3統計分析

試驗數據采用Excel2007進行處理，使用DPS7.05進行方差分析，以Duncans進行多重比較分析。

2結果與分析

2.1簡易通風對雙孢蘑菇培養料發酵溫度的影響

從圖1可看出，雙孢蘑菇培養料發酵期間，培養料表層以下10～80cm處的發酵溫度較高，每次翻堆后均能迅速上升至60℃以上，而底層距離地面10cm處的培養料溫度較低，每次翻堆后溫度始終在50～60℃；培養料發酵13d后（第2次翻堆前）發酵溫度在70℃以上，之后呈逐漸下降趨勢；簡易通風處理和CK培養料的溫度分布和變化趨勢基本一致，但簡易通風處理溫度比CK高1～3℃。

2.2不同發酵時期雙孢蘑菇培養料的物理性狀

由表1可知，隨著發酵的進行，雙孢蘑菇培養料的顏色逐漸由金黃色向灰黃色、黃棕色和棕褐色至灰褐色及黑褐色轉變；不同深度培養料的褐化速度不同，其中料堆底層培養料的褐化速度較中、上層慢；簡易通風處理的培養料在第2次翻堆時已開始褐化，第3次翻堆時（開始翻堆后第16d），料堆上、中、下各層培養料全部褐化，而CK的培養料在第4次翻堆時（開始翻堆后第20d）才全部褐化，說明簡易通風處理可加速培養料均勻發酵，加快堆料褐化進程。

由表1還可知，發酵過程中第1、2次翻堆時，培養料均有明顯氨味，下層培養料還有酸臭味，說明堆料發生了明顯的厭氧發酵；第3次翻堆時，簡易通風處理的培養料氨味中等，CK培養料的氨味仍較濃；第4次翻堆時，簡易通風處理僅有較微弱氨味，而CK氨味中等。

從圖2可看出，底層培養料韌度的下降速度低于中、上層；簡易通風處理培養料的韌度下降速度快于CK，至第3次翻堆時，前者韌度降至0.51-0.72kg，而后者的韌度仍維持在2.00kg以上，第4次翻堆時，前者的韌度為0.22-0.33kg，后者為0.42-0.76kg。說明隨著發酵時間的推進，培養料韌度逐漸下降。

2.3不同發酵時期雙孢蘑菇培養料的化學性狀

從圖3可看出，培養料的初始pH均為8.9，簡易通風處理培養料的pH隨發酵時間的推進逐漸下降，第3次翻堆時pH降至7.5左右；CK培養料的pH則隨料堆深度的不同而變化，其中，中、上層培養料的pH在發酵前期基本不變，第2次翻堆后逐漸下降；底層培養料的pH在第1次翻堆時急劇下降，隨后有所回升；至第4次翻堆時，各層培養料的pH均降至7.3左右。

從圖4可看出，雙孢蘑菇培養料發酵前的EC均為1.35μs/cm，至第4次翻堆時約上升至4.00μs/cm；簡易通風處理的底層培養料EC呈穩定上升趨勢，中、上層培養料的EC在第1次翻堆時迅速上升，在第2次翻堆時有所回落，之后一直呈逐漸上升的變化趨勢；第3次翻堆時，各層培養料的EC在3.62-4.06μs/cm；CK培養料的EC表現為前期迅速上升，第3次翻堆時明顯回落，第4次翻堆時上升至4.00～4.22μs/cm。說明發酵期間雙孢蘑菇培養料的EC總體上呈上升變化趨勢。

從圖5可看出，簡易通風處理培養料的水含量下降速度隨發酵時間的推移快于CK；第3次翻堆時，簡易通風處理上、中、下各層培養料的水含量分別降至67.0%、68.0%和71.2%，而CK上、中、下各層培養料的水含量分別為70.0%、71.0%和74.6%；第4次翻堆時，簡易通風處理上、中、下各層培養料的水含量分別降至64.5%、65.0%和67.0%，CK上、中、下各層培養料的水含量分別為67.6%、67.5%和69.0%。說明發酵期間雙孢蘑菇培養料的水分含量呈逐漸下降趨勢，且底層培養料水分含量明顯高于中、上層培養料。

從圖6可看出，雙孢蘑菇培養料的初始C/N為33.3；第3次翻堆時，簡易通風處理上、中、下層培養料的C/N分別降至24.2、23.1和26.1，CK上、中、下層培養料的C/N分別降至26.5、26.2和27.7；第4次翻堆時，簡易通風處理上上、中、下層培養料的C/N降至20.5、19.2和23.5，CK上、中、下層培養料的C/N分別為24.3、24.0和26.2。說明雙孢蘑菇培養料的C/N隨著發酵時間的推移逐漸下降。

2.4簡易通風處理對雙孢蘑菇生長及產量的影響

分別在第3和第4次翻堆時，取簡易通風處理和CK的培養料進行雙孢蘑菇栽培試驗，結果（表2）表明，簡易通風處理第4次翻堆后培養料栽培的雙孢蘑菇產量最高，達9.6kg/m²，其次為簡易通風處理第3次翻堆的培養料，產量達8.7kg/m²，二者差異不顯著（P>0.05，下同）；cK第4次翻堆后培養料栽培的雙孢蘑菇產量為8.0kg/m²，顯著低于簡易通風處理第4次翻堆后的培養料（P<0.05，下同），但與簡易通風處理第3次翻堆后的培養料差異不顯著；雙孢蘑菇在以上培養料中生長良好，且無病蟲害發生；CK第3次翻堆后培養料栽培雙孢蘑菇的產量僅5.7kg/m²，顯著低于簡易通風處理第3、4次翻堆和CK第4次翻堆后的培養料栽培產量，且在出菇期間發現有雜菌感染。

3討論

雙孢蘑菇培養料發酵是一個復雜的物理和生物化學反應過程，受外部環境因素的影響很大，其中培養料的通氣狀況是影響發酵的關鍵因子之一，需適度控制培養料的溫度（黃建春和黃丹楓，2005；Karia-gaeta1.，2012）。本研究結果表明，簡易通風可使一次發酵培養料的溫度比CK高1-3℃，與范麗軍等（2013）、賈文捷等（2016）的研究結果一致。

簡易通風能改善發酵料堆的缺氧狀況，促進好氧發酵。Yoram等（2004）研究表明，料堆發酵過程中的氧氣濃度在翻堆后迅速下降，且深度越深氧氣濃度越低，極易在料堆底部形成發酵厭氧區。有研究表明，人為向料堆底部通風可縮小發酵厭氧區，增加料堆放線菌層厚度（范麗軍等，2013；楊建杰等，2015；賈文捷等，2016）。本研究也發現，發酵前期CK培養料料堆底部有酸臭味發生，說明厭氧發酵反應較嚴重，而簡易通風處理培養料料堆無酸臭味，且整個發酵期間氨味也較CK弱。

一般認為，腐熟的雙孢蘑菇培養料質量水平為灰褐色至黑褐色，秸稈柔軟且稍有韌度和彈性，氨味較弱、無酸臭味，水含量65.0%-72.0%，pH6.8-7.4，EC3.80-4.50μs/cm，C/N約20.0（吳曉林，2012；劉樹才和劉國宇，2013）。本研究中，簡易通風處理可明顯促進培養料褐化、韌度降低、EC升高和C/N降低；第3次翻堆時，簡易通風處理培養料的顏色呈棕褐至黑褐色，氨味不濃，有彈性而易拉斷，水含量約70.0%，pH7.2，EC約4.00μs/cm，C/N約23.0，基本達到腐熟雙孢蘑菇培養料的質量要求；CK培養料則在第4次翻堆時才基本達到腐熟的質量要求。栽培試驗結果也表明，簡易通風處理的雙孢蘑菇培養料只需翻堆3次，雙孢蘑菇產量即可達到CK培養料翻堆4次同等略高水平。

劉樹才和劉國宇（2013）研究認為，簡易通風發酵受外部環境影響明顯，不同部位培養料發酵不均勻，栽培的雙孢蘑菇產量水平遠低于隧道發酵培養料。本研究結果與其相似，底部培養料的各項理化性狀指標均差于中上層培養料，因此仍需翻堆3次以上，使各層次培養料發酵均勻。Wakchaure等（2013）、Wakchaure和Singh（2013）研究表明，在發酵料堆的上、中、下不同位置同時設置通風管道的發酵效果比僅在底部設置好，上述部位分別設置1、2、3條通風管道時，僅需對培養料翻堆2次即可獲得較理想的栽培產量。因此，今后還需在通風管道設置、通風量、通風頻率等方面進行深入研究，以對簡易通風發酵模式作進一步改善。此外，簡易通風發酵的培養料生產出的雙孢蘑菇在質量上有無差異，也有待研究探明。

本研究以廣西雙孢蘑菇栽培原料稻草和牛糞為主要成分進行培養料的簡易通風發酵試驗，具有很好的代表性；楊建杰等（2015）和賈文捷等（2016）的研究表明，簡易通風也能促進麥秸稈牛糞培養基和棉籽殼牛糞培養基的好氧發酵，改善其發酵質量，表明簡易通風可應用于不同原料為主的雙孢蘑菇培養料發酵。

4結論

簡易通風發酵可提高雙孢蘑菇培養料的發酵溫度，改善發酵料堆內部缺氧狀況，促進好氧發酵，提高一次發酵質量，加速培養料發酵腐熟速度；培養料翻堆3次可獲得與傳統發酵翻堆4次的培養料相近的雙孢蘑菇栽培效果，簡化了發酵步驟，在雙孢蘑菇小規模農法栽培中具有較好的應用前景。

（責任編輯思利華）