以菌渣為原料制作生物有機肥的可行性及技術要點

潘健鋒，麥芹芳，李海渤，馮慧敏，魏 旭

（韶關學院英東生物與農(nóng)業(yè)學院/韶關市芥菜工程技術中心，廣東 韶關 512005）

我國是世界上食用菌產(chǎn)量最大的國家，食用菌產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%以上[1]。據(jù)統(tǒng)計，2018年全國食用菌總產(chǎn)量3 842.04萬t（鮮品）[2]，根據(jù)食用菌生物學利用率40%計算[3]，則每年可產(chǎn)生5 763.06萬t菌渣（也叫菌糠、菇渣）。大量的菌渣如果處理不當或廢棄會造成環(huán)境污染、資源浪費。如果用于生產(chǎn)生物有機肥，則可以做到資源高效利用，有利于農(nóng)業(yè)增效、增收和生態(tài)環(huán)境保護，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。

由于添加功能微生物菌，生物有機肥除具備有機肥的提高土壤肥力、改善土壤結構、農(nóng)產(chǎn)品提質增效，緩解偏施化肥造成的耕地退化、面源污染等生態(tài)問題功效外，還可以起到改善作物根際環(huán)境、解磷、解鉀、固氮、防治病蟲害等作用。

本文分析了以菌渣為原料制作生物有機肥的可行性，總結了其生產(chǎn)的主要流程和技術要點，以期為利用菌渣生產(chǎn)生物有機肥產(chǎn)品提供理論參考。

1 可行性分析

1.1 技術可行性

1.1.1 簡單易操作

生物有機肥的堆制是在有機肥工藝的基礎上接種微生物菌劑，技術易于掌握、肥料指標可達標，如孫建華等[4]利用菌渣生產(chǎn)有機肥料，菌渣經(jīng)45 d的堆制，其有機質、pH值和外觀形狀等技術指標均達到生物有機肥的國家標準；曾振基等[5]用枯草芽孢桿菌等打堆發(fā)酵菌渣得到的有機肥（菌群≤100個/g、蛔蟲死亡率≥95%）達標；部分學者報道的生物有機肥理化指標見表1。

1.1.2 適用范圍廣

生物有機肥適用于各種作物，可廣泛用于糧、菜、果、茶、桑等園地的培肥，如板栗[11]、大豆[12]、花生[5]、雪菜[13]、油麥菜[14]、番茄[9]、辣椒[15]、馬鈴薯[16]、小白菜[17]、玉米[18]、番薯、苦瓜、蜜柚、臍橙、茶葉、油茶[5]等。

1.1.3 增產(chǎn)提效

平菇菌渣生物有機肥可有效降低番茄的硝酸鹽含量，顯著提高可溶性糖、可溶性固形物和維生素C含量[9]。667 m2施用平菇菌糠800 kg，辣椒的產(chǎn)量提高47.75%，有機酸含量比對照提高10.39%[15]；在無機肥的基礎上增施平菇菌渣有機肥用量達30 t/hm2時，白菜產(chǎn)量、株高、葉綠素含量、維生素C含量、可溶性糖含量分別比對照提高43.5%、9.7%、26.7%、15.5%和21.0%，而硝酸鹽含量降低3.4%～24.2%[19]。

杏鮑菇菌渣有機肥可提高雪菜葉綠素和可溶性糖含量及其產(chǎn)量，促進油麥菜葉綠素合成、產(chǎn)量提高[13-14]；可提高番茄的可溶性固形物、可溶性糖和維生素C的含量，降低有機酸和硝酸鹽含量，且與對照相比，2個杏鮑菇菌糠處理的維生素C含量分別提高69.7 mg/kg和165.8 mg/kg，番茄根的干質量、鮮質量和根系長分別提高4.21%、16.07%和32.69%[8,20]。靈芝、杏鮑菇菌渣生物有機肥對金柚、蜜柚、臍橙、花生、番薯、苦瓜、油茶、茶葉等均有增產(chǎn)效果[5]。

金針菇菌糠啤酒渣有機肥能顯著提高馬鈴薯總糖含量、總酚含量及產(chǎn)量[16]。黑木耳菌渣有機肥可顯著提高小白菜的根長、根系活力，與無機肥相比，產(chǎn)量可提高24.37%[17]。猴頭菇菌渣有機肥能提高大豆萌發(fā)率、株莢數(shù)和產(chǎn)量[12]。灰樹花有機肥能顯著促進板栗根系發(fā)育，降低盛果期空蓬率[11]。菌渣有機肥能促進玉米生長，有助于提高玉米產(chǎn)量[18]。

1.1.4 改善土壤理化性質

生物有機肥養(yǎng)分均衡，有助于改善土壤結構、增加土壤透氣性，如：可降低土壤容重、增加土壤孔隙度、提高pH值和CEC值，增加有機質、全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效鉀的量[9,16-17]。據(jù)報道，杏鮑菇菌糠的2個處理分別可使土壤有機質含量提高5.9%、10.89%，堿解氮含量提高5.37、79.41 mg/kg，速效磷含量提高108.16、380.16 mg/kg，速效鉀含量提高13.1、255.1 mg/kg[20]；

1.2 經(jīng)濟可行性

1.2.1 產(chǎn)量高

以粵北地區(qū)為例，其食用菌產(chǎn)業(yè)多、規(guī)模大，其中梅州食用菌形成梅州農(nóng)村的特色產(chǎn)業(yè)，每年產(chǎn)生5 000 t以上的菌渣[5]；韶關市是廣東省重要的食用菌生產(chǎn)基地，如韶關市星河生物科技有限公司，可日產(chǎn)鮮品食用菌約50 t、菌渣30 t，韶關武江區(qū)的百瑞生態(tài)農(nóng)業(yè)種植園的企業(yè)菌渣9 t[13,21]；清遠也有林中寶、紅不讓2家企業(yè)食用菌產(chǎn)量較為可觀[22]；所以，菌渣的產(chǎn)量較高。

1.2.2 成本低

菌渣來源廣泛，成本低，可以就地取材。韶關地區(qū)目前菇渣200元/t左右，而目前生產(chǎn)出的生物有機肥產(chǎn)品市場價格為800～1 000元/t。

1.2.3 銷售渠道多

粵北地區(qū)是以農(nóng)業(yè)為基礎的，種植花、果、菜、茶、糧的企業(yè)和農(nóng)戶較多，很多產(chǎn)品供應珠三角和港澳地區(qū)，產(chǎn)品品質要求高，對生物有機肥的需求較多，易于銷售。

1.3 政策可行性

2015年2月，我國發(fā)布了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，化肥零增長行動在全國得到了有效的實施。韶關市支持農(nóng)業(yè)發(fā)展及食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重視資源循環(huán)利用等項目，并推行了一系列政策。以韶關為例，該地區(qū)是主要的果、菜、茶等農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，很多產(chǎn)品供港或出口國外，與糧食作物相比，果、菜、茶質量安全問題更為受到關注。生物有機肥對農(nóng)產(chǎn)品質量提升效果顯著，可有效改善土壤的貧瘠化、酸化等問題；因此，在韶關地區(qū)生物有機肥的生產(chǎn)、推廣應用不是問題，可以得到政策的支持。

2 工藝流程

按照堆放方式，生物有機肥的工藝流程可分為平面條垛式堆肥工藝和槽式好氧發(fā)酵工藝（圖1、圖2）。平面條垛式堆肥工藝投資小、工藝相對簡單，其缺點是占地面積大、腐熟不徹底；槽式好氧發(fā)酵工藝相對而言腐熟徹底、產(chǎn)品質量高、二次污染小，其缺點是設備投資大。此外，按照造粒工藝，生物有機肥的工藝流程主要有：粉肥造粒工藝、干法造粒工藝、濕法造粒工藝（圖3、圖4、圖5）。

3 技術要點

3.1 菌種（菌劑）選擇

菌種類型是生物有機肥的一個特征指標，菌種不同，生物有機肥的功效也不同。

據(jù)統(tǒng)計，我國目前生物有機肥采用的菌種主要有固氮菌、解磷、解鉀、抗土傳病害等的有益菌：地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、釀酒酵母、乳酸鏈球菌、發(fā)酵乳桿菌、木霉、EM菌、紅曲霉、發(fā)酵噬纖維菌、產(chǎn)黃纖維單胞菌、溶纖維丁酸弧菌、產(chǎn)纖維二糖梭菌、巨大芽孢桿菌、熱帶假絲酵母、里氏木霉、黃孢平革菌、畢赤酵母菌、黑曲霉、多粘芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、啤酒酵母和白球擬酵母[5,8-9,23]。

3.2 菌渣來源

培養(yǎng)菌菇的原材料種類不同（如棉籽殼、稻草、木屑等），其菌渣的理化性質差異較大。對前人報道的幾種菌渣的理化性質進行統(tǒng)計，由表2可知，菌渣的有機質含量較高，在34.27%～90.20%，氮含量0.48%～3.96%，磷含量為0.30%～1.91%，鉀含量為0.03%～3.64%，pH值在5.80～8.36，C/N值在8.8～66.9。

3.3 碳氮比

碳氮比影響微生物的生長代謝，合適的C/N值有利于微生物發(fā)酵。微生物吸收利用1份氮源要消耗利用25份碳源，一般碳氮比宜在（20～25）∶1。C/N高，微生物的分解作用則慢，溫度上升慢，堆肥周期長，而且要消耗土壤中氮素，需要補充氮源來調節(jié)C/N。C/N低，則反之。

C/N是判斷肥料是否腐熟的重要指標。堆肥過程中，碳源被消耗，轉化為CO2和腐殖質，氮主要以氨氣的形式揮發(fā)，或者轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，或為微生物生長代謝所吸收。總碳含量和總氮含量均呈下降趨勢，且總碳含量下降速度大于總氮含量；因此，一般C/N變化為總體上呈緩慢下降趨勢，如劉超、孫建華的報道，C/N均為下降趨勢[4,28]。低C/N的氨氣揮發(fā)顯著高于高C/N處理，說明C/N越低，氮素損失越大；而高C/N會導致堆肥肥料養(yǎng)分含量不達標。一般堆肥C/N控制在（25～30）∶1，有利于減小氮素的損失和促進堆肥的腐熟。

一般學者都會采用菌渣同畜禽糞便等進行配比，如：杏鮑菇菌糠與15%的雞糞混合[8]；菌渣與豬糞（或牛糞、雞糞）按2∶1比例混合[29,24]；碳氮比20∶1[4,23]等。劉超等[28]研究發(fā)現(xiàn)，菇渣、牛糞、稻殼等物料設置C/N為25∶1時堆肥效果最佳（與C/N為15∶1、35∶1相比）。

3.4 溫度

有機肥堆制一般采用好氧堆肥（也叫高溫堆肥），其堆溫較高，對有機質的降解速度快、堆肥周期短，一般宜控制在55～60 ℃[30]。普遍認為高溫菌對有機物的降解效率高于中溫菌。堆肥經(jīng)過中溫菌1～2 d的作用，堆溫便能達到高溫菌的理想溫度50～65 ℃，按此溫度，一般堆肥5～6 d，即可完成堆肥無害化過程。一般堆肥溫度在50 ℃以上達到10 d，或60 ℃以上持續(xù)5 d，是保證堆肥的衛(wèi)生指標合格和堆肥腐熟的重要條件[29]。

在堆肥前期的升溫及高溫階段會殺死植物致病病原菌、蟲卵、雜草籽等有害物質，該過程中微生物主要是新陳代謝、繁殖，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物少、不穩(wěn)定、不易被植物吸收。后期的降溫期，微生物進行有機物的腐殖質化，該過程中產(chǎn)生大量有益于植物生長吸收的代謝產(chǎn)物。

3.5 水分

生物有機肥的發(fā)酵宜采用井水，使用自來水需要晾曬48 h，以消除氯氣的影響。堆制時水分添加量，取決于原料的含水量。一般而言，配比后的物料以保持60%左右的含水量為宜。

3.6 pH值

堆肥過程會產(chǎn)生有機酸，為防止酸度過大，可在堆制時添加一定量的石灰（0.1%）[23]。

3.7 翻堆及通風

有機肥堆制一般采用好氧堆肥，翻堆和通風應保持供氧充足，否則變厭氧環(huán)境。堆制時菌種、物料、水分等要充分混勻。在堆肥溫度達到50 ℃時開始翻堆或通風（一般48 h后，堆肥初期的3～5 d），使微生物反應順利。堆肥中后期，當堆溫升到80～90 ℃，將嚴重影響微生物的生長繁殖，必須翻堆、通風使堆溫下降。堆肥期間至少翻堆2～3次，一般3～5 d進行1次，并適時補充水分。堆肥時間一般3～15 d，冬天時間更長一些。

4 小結

生物有機肥技術簡單易操作、適用范圍廣，對增加作物產(chǎn)量、提高農(nóng)產(chǎn)品品質有顯著作用，還可改善土壤理化性質；因此，制作生物有機肥在技術上是可行的，可以在韶關地區(qū)推廣應用。

在生產(chǎn)中需注意：（1）菌渣必須腐熟后才可施用。腐熟的菌渣才能釋放養(yǎng)分、提高肥效。未腐熟的菌渣分解緩慢、當季肥效很差，還會滋生雜草和帶入病原菌、蟲卵等。菌渣在土壤中腐熟時還會產(chǎn)生與幼苗爭奪水分、養(yǎng)分或因局部地方產(chǎn)生高溫、氨濃度過高而引起燒苗等問題。（2）菌渣配比畜禽糞便等其他物料時，要注意帶入重金屬的問題。通常菌渣重金屬不會超標，為了保證食用菌的質量，一般菇苞材料中重金屬不會超標[10]，但畜禽糞便可能含有重金屬[31-32]，使用前應注意檢測。

表2 不同來源菌渣理化性質