不同品種菌糠堆肥的理化特征比較分析

陳貽釗

摘要：研究不同品種菌糠堆肥的理化性狀，了解菌糠資源品種理化差異，有利于充分發揮不同菌糠資源的優勢，提高菌糠利用價值。本研究以海鮮菇菌糠、平菇菌糠以及秀珍菇菌糠進行堆肥，每10天翻堆一次，考察菌糠堆肥的溫度、pH、電導率、有機質以及總腐植酸等指標。經過60天堆肥，3種菌糠堆肥溫度均能升高到55℃以上，高溫持續時間分別為27、17、11天；除秀珍菇菌糠EC值變化不大外，各菌糠pH、EC值總體上均隨著堆肥進程逐漸增加；有機質含量逐漸降低，下降率分別為6.1%、12.2%以及15.0%；總腐植酸增加量分別達70.0%、95.5%、24.8%；各菌糠堆肥在第40天時總腐植酸最高，其中海鮮菇菌糠含量為356 g/kg。不同品種菌糠堆肥特征存在一定差異，利用菌糠資源應根據菌糠特征優勢應用于不同領域，變肥為寶。

關鍵詞：菌糠；品種；堆肥；理化特征

中圖分類號：S141.4文獻標志碼：A論文編號：cjas2020-0165

Comparative Study of Physicochemical Characteristics of Different Species of Spent Mushroom Substrate in Compost

Chen Yizhao

（Fuzhou Institute of Agricultural Sciences， Fuzhou 350018， Fujian， China）

Abstract： To study the physical and chemical characters of self- composting mature compost of different species of mushroom bran and to understand their physicochemical differences is helpful to make a full use of different kinds of mushroom bran resources， turn waste into treasure， and improve the utilization value of mushroom bran. The temperature， pH， conductivity， organic matter and total humic acid of seafood mushroom bran， pleurotus ostreatus mushroom bran and pleurotus geesteranus mushroom bran were investigated every 10 d. When they were composted for 60 d， the composting mature temperature of the three kinds of bran could be increased above 55℃， and the duration of high temperature was 27， 17 and 11 d， respectively. With the exception of pleurotus geesteranus mushroom bran， the EC value of each fungus bran increased gradually with the composting process and met the requirements of composting； the organic matter content decreased gradually by 6.1%， 12.2% and 15.0%， respectively； the total humic acid increased by 70.04%， 95.5% and 24.8%， respectively； the total humic acid of each fungus bran compost was the highest at 40 d， and that of seafood mushroom bran was 356 g/kg. The characteristics of different species of mushroom bran have certain differences， so the utilization of mushroom bran resources should be applied according to its characteristics.

Keywords： Spent Mushroom Substrate； Species； Compost； Physicochemical Characteristics

0引言

菌糠是食用菌栽培后剩下的廢棄料，有機質含量高，不僅含有豐富的礦質元素，且含有食用菌菌體蛋白、次生代謝產物等養分。菌糠資源化利用有多種途徑，如菌糠可作為有機肥[1]，改良土壤理化性狀[2]，提高作物品質[3]；可與其他物料按一定比例混合作為育苗基質或栽培基質，替代泥炭土，改善育苗效果[4-6]；作為微生物有機肥的載體[7-8]，提高菌肥活性；菌糠還可用于治理石油污染的土壤，修復耕地[9-11]。菌糠資源化再利用對農業廢棄物消納、發展循環農業等具有重要意義。但不同品種菌糠理化特征存在差異[12-13]，利用菌糠時根據菌糠品種特征作出選擇非常有必要，可提高菌糠資源利用的適用性，例如香菇菌糠的多種酶活力優于鳳尾菇菌糠、姬菇菌糠等，更適宜作為菌糠飼料[14]；杏鮑菇菌糠較香菇菌糠、金針菇菌糠更適合替代棉籽殼和麩皮用于雞腿菇的栽培[15]。一些研究以不同物料相互調配[16-18]、調節混合物料理化性狀的方法研究堆肥[19]，未能了解單一品種菌糠堆肥的理化特征，未充分發揮菌糠品種的優勢。筆者以海鮮菇菌糠、秀珍菇菌糠以及平菇菌糠進行堆肥，考察菌糠堆肥的溫度、濕度、有機質以及腐植酸等理化指標，旨在了解各菌糠堆肥特征差異，為不同菌糠品種的堆肥利用提供理論依據。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗選取海鮮菇菌糠、平菇菌糠以及秀珍菇菌糠作為堆肥材料，海鮮菇菌糠來自福州永豐食用菌有限公司，平菇菌糠以及秀珍菇菌糠取自福州市農業科學研究所食用菌研究組。

1.2試驗方法

試驗于2019年5—10月在福州市農業科學研究所開展。廢菌棒經脫袋打碎、加水翻拌，水分調節至約60%，裝入1 m×1 m×1 m透氣尼龍袋進行堆肥發酵。堆肥共持續60天，每10天進行翻堆一次。翻堆均勻后采集物料測試樣品，經風干、粉碎、過1 mm篩備用。

1.3樣品的指標及測定方法

溫度數據采集將溫度記錄儀探頭插入堆體50 cm深度，每隔1 h自動記錄溫度數據，取平均值作為當日堆體溫度數據；稱取風干樣約5.0 g，按1：10固液比加入蒸餾水，震蕩15 min，靜置30 min，分別用電導率儀、酸度計測定電導率和pH[20]；有機質含量用馬弗爐燒失法測定[21]；總腐植酸用焦磷酸鈉-氫氧化鈉提取，比色法測定其含量[22]。

2結果與分析

2.1不同品種菌糠堆肥溫度特征

不同品種菌糠堆肥堆體溫度有較大差異（如圖1所示），以每日溫度作配對樣本T測驗，海鮮菇菌糠與平菇菌糠、秀珍菇菌糠之間溫度差異達極顯著水平，平菇菌糠與秀珍菇菌糠之間差異顯著（P<0.05）。平菇菌糠與秀珍菇菌糠建堆后5天內溫度迅速上升達60℃以上，均為堆肥過程中的最高溫度，分別為61.9、62.5℃；海鮮菇菌糠前10天溫度上升速度較其他菌糠堆體慢。平菇菌糠和秀珍菇菌糠堆體溫度迅速上升后3～5天溫度均呈現下降趨勢，翻堆后再次升溫并降溫，堆體在35天后溫度呈下降趨勢，其中秀珍菇菌糠溫度下降幅度較大；海鮮菇菌糠堆肥在13天后溫度均高于其他2種菌糠，前40天無明顯的下降趨勢。一般堆肥堆體溫度在55℃以上保持一定天數，是殺滅致病微生物和害蟲卵、保證堆肥腐熟的重要條件[23-24]。對各菌糠溫度數據進行統計分析（表1），海鮮菇菌糠堆體溫度大于50、55℃的天數達38、27天，高溫持續時間較長，大于平菇菌糠與秀珍菇菌糠堆體。

2.2菌糠堆肥中pH與電導率的變化

堆肥pH一般呈增加的趨勢，主要是由于堆肥過程中物料在微生物的作用下產生NH3，部分NH3隨著堆肥進程的發展揮發，另一部分留在堆肥物料中使物料pH上升。3種菌糠堆肥中pH隨著堆肥進程的發展較為一致，呈現上升趨勢（圖2），海鮮菇菌糠、平菇菌糠以及秀珍菇菌糠分別由原來的pH 6.39、pH 7.11、pH 6.70升高到pH 8.72、pH 8.99、pH 8.45。

電導率（EC值）反映了固體發酵過程中堆料的鹽度，是評價堆肥是否對植物產生毒害作用的重要參數，在一定程度上反映堆肥對植物的毒性以及對植物的促進或抑制作[25]。EC值的大小對微生物的生長與活性有著重要的作用與意義，EC值過高或過低都會影響到微生物的生長，適宜的EC值可使微生物正常生長[26]。海鮮菇與秀珍菇菌糠堆肥結束時，電導率分別提高了 46.77%、37.43%，由原來的1.86、1.95 mS/cm提高到2.73 2.68 mS/cm，平菇菌糠在堆肥過程中電導率變化不大，各階段EC值在1.6～1.9mS/cm（圖3）。

2.3不同品種菌糠堆肥進程中有機質的變化

有機肥發酵過程中的物質變化較為復雜，但主要有2個基本過程，即礦質化和腐殖化過程。礦質化把有機物分解為簡單的無機化合物，而腐殖化是微生物把礦質化過程中形成的中間產物再合成為比原先更為復雜的有機質。在堆肥過程中礦質化與腐殖化同時進行，總體上有機質含量呈現下降趨勢，主要是由于微生物活動有機碳以CO2、CH4、熱量等形式損耗。分析3種菌糠堆肥有機質含量，總體上呈現下降趨勢（圖4），其中秀珍菇菌糠自堆肥開始至第40天，有機質含量從初始的769.2 g/kg下降到653.8 g/kg，損失率約15%；海鮮菇菌糠有機質含量下降主要在堆肥的前20天，至堆肥結束，有機質含量下降約6.1%，為685.12 g/kg，有機質損失率較低；平菇菌糠有機質含量下降趨勢與海鮮菇菌糠較為一致，但有機質含量下降較海鮮菇菌糠多，下降了約12.2%。

2.4菌糠堆肥總腐植酸含量變化特征

腐植酸有多種功效，包括改良土壤、提高土壤中各種營養元素的利用率、促進作物生長、提高作物抗力等。考察不同菌糠品種堆肥腐植酸含量對提高菌糠資源的利用價值具有重要意義。3種菌糠經60天堆肥腐熟，總腐植酸含量均有不同程度增加（圖5）。腐植酸含量在整個堆肥過程先呈現增加后少量下降后又上升的趨勢，在40天左右含量達到最高水平，再不同程度下降。海鮮菇菌糠與秀珍菇菌糠變化較為相似，0～10天總腐植酸含量增加較多，10～20天含量稍有下降，20～40天腐植酸含量逐漸增加，達堆肥進程中的最高值，分別為356、292 g/kg；平菇菌糠在堆肥進程中前20天腐植酸含量增加，第40天時腐植酸含量為344g/kg。至堆肥結束，海鮮菇菌糠、平菇菌糠和秀珍菇菌糠腐植酸增加量分別達70.04%、95.51%、24.8%。

3討論

3.1堆肥的溫度

有機肥腐熟中的溫度是影響微生物活性的最顯著因子，影響有機肥發酵質量，常作為堆肥中微生物活動量的宏觀指標。堆體的溫度受原料組成、有機質含量、pH、C/N比值、通氣量、水分含量等堆體內各種理化參數的影響[27]，其高低決定了堆肥速率的快慢[28]。在堆肥工藝相對一致的情況下，堆肥的原料是影響堆肥溫度的主要原因。本研究的3種菌糠堆肥，并未添加其他物料進行C/N、pH等的調節，平菇菌糠與秀珍菇菌糠雖然能快速升溫，但溫度持續時間不長，通過翻堆可提高堆體溫度，可能是隨著分解過程進行，堆體的氧氣供應量不足導致溫度下降，翻堆后氧氣得到了補充，堆肥再次升溫[29]，該類型物料堆肥的控溫應增加翻堆頻率、腐熟時加入蓬松劑或強制通風等措施提高堆體需氧量，促進堆肥腐熟。海鮮菇菌糠在前40天堆體溫度無明顯下降，高溫持續時間較長，腐熟溫度特征較為理想。

3.2堆肥的pH和EC

pH的大小對微生物生長有重要作用，在pH 7.5～ 8.5時堆肥可獲得最大腐熟速率[27]。不同物料堆肥pH的變化有所差異，牛糞與玉米秸稈混合物料堆肥pH上升主要在前12天內，由pH 7.5上升到pH 8.8左右[30]；食用菌菌渣協同白酒丟糟堆肥pH的升高主要在堆肥的前5天[31]；以豬糞、蘑菇渣以及煙沫混合物料接種高效纖維素降解復合菌，物料在發酵期內pH總體上呈現上升趨勢[32]，本研究結果與其相似。EC值的增加可能是由于微生物活動過程中礦化有機質產生更多的可溶性鹽[33]，有關研究認為堆肥電導率應小于4 mS/cm[34]，在0.5～3 mS/cm之間均適合植物的生理生長[35]，各菌糠堆肥的電導率較為符合堆肥的要求或適宜作物生長。

3.3堆肥中腐植酸的含量

堆肥物料對堆肥腐植酸的含量及腐殖化過程起決定性作用[36]。不同物料堆肥腐植酸含量差異較大，變化趨勢也不同。雞糞與玉米糠堆肥腐植酸含量從開始的119.8 g/kg升高到297.8 g/kg，增加量約150%[37]；牛糞接種復合發酵劑堆肥的總腐植酸下降約32%[38]；豬糞墊料堆肥發酵，腐植酸含量由開始的28%增加到44%[39]。對于有機廢棄物堆肥中腐植酸含量變化研究較多，但是由于堆肥物料的來源、種類、物料配比等差異，堆肥腐植酸含量的多少和變化趨勢有較多不同的觀點；另一方面，腐植酸是一類較為復雜的物質，其還包含胡敏酸、富里酸等物質，變化趨勢也有較多差異，目前尚未形成較為一致的結論。本研究菌糠腐熟堆肥總腐植酸含量可達30%以上，與杏鮑菇單物料腐熟堆肥腐植酸含量的結果相似[29]。

4結論

菌糠堆肥有異于其他物料堆肥，且各菌糠品種堆肥存在一定的共性以及差異性。海鮮菇菌糠堆肥溫度較穩定，高溫持續時間較長；3種菌糠堆肥的pH以及電導率隨堆肥進程的發展逐漸增加，堆肥結束時pH以及電導率指標較符合堆肥的要求；有機質含量逐漸降低且有機質損失率不同，海鮮菇菌糠有機質損失率較低；各品種菌糠堆肥總腐植酸含量較高，且在第40天左右含量最高，以獲取腐植酸為目的的菌糠堆肥應在40天左右結束堆肥。

參考文獻

[1]于法輝，袁秀秀，陽正林，等.菇渣有機肥對煙田土壤養分含量及煙草品質的影響[J].湖南農業科學，2015（11）：52-54，59.

[2]Li F， Kong Q， Zhang Q， et al. Spent mushroom substrates affect soil humus composition，microbial biomass and functional diversity in paddy fields[J].Applied Soil Ecology，2020，149：103489.

[3]侯立娟，姚方杰，宋金俤.菌糠有機肥對辣椒品質的影響[J].浙江農業學報，2013（6）：1293-1297.

[4]譚新霞，張云舒.菇渣等復合基質對番茄育苗效果的影響[J].西北農業學報，2011，20（5）：158-160.

[5]Medina E， Paredes C， Pérez-Murcia M D， et al. Spent mushroom substrates as component of growing media for germination and growth of horticultural plants[J].Bioresource Technology，2009，100（18）：4227-4232.

[6]Meng X， Dai J， Zhang Y， et al. Composted biogas residue and spent mushroom substrate as a growth medium for tomato and pepper seedlings[J].J Environ Manage，2018，216：62-69.

[7]劉雯雯，姚拓，孫麗娜，等.菌糠作為微生物肥料載體的研究[J].農業環境科學學報，2008，27（2）：787-791.

[8]孫麗范.利用耐鹽堿解磷、解鉀、固氮菌發酵菌糠制備菌肥的研究[D].天津：天津大學，2012.

[9]張博凡，熊鑫，韓卓，等.菌糠強化微生物降解石油污染土壤修復研究[J].中國環境科學，2019，39（3）：1139-1146.

[10]Zhou J， Ge W， Zhang X， et al. Effects of spent mushroom substrate on the dissipation of polycyclic aromatic hydrocarbons in agricultural soil[J].Chemosphere，2020，259：127462.

[11]Chen G Q， Zeng G M， Xiang T U， et al. A novel biosorbent： characterization of the spent mushroom compost and its application for removal of heavy metals[J].J Environ Sci，2005，17（5）：756-760.

[12]Nakajima V M， Soares F E D F， Queiroz J H D. Screening and decolorizing potential of enzymes from spent mushroom composts ofsixdifferentmushrooms[J].BiocatalysisandAgricultural Biotechnology，2018，13：58-61.

[13]范文麗，李天來，代洋，等.杏鮑菇、香菇、金針菇、蛹蟲草、滑菇、平菇菌糠營養分析評價[J].沈陽農業大學學報，2013，44（5）：673-677.

[14]劉瑩瑩，張堅，王紅兵，等.不同菌糠酶活力測定及微生物菌種發酵效果比較[J].農業科技與信息，2010（3）：59-60.

[15]張紅娟，張朝陽，胡煜.三種常見食用菌菌糠營養成分分析及其對雞腿菇菌絲生長的影響[J].陜西農業科學，2014，60（10）：11-13.

[16]王廣耀，李雪，周昶延，等.滑子菇渣與豬糞不同配比對堆肥腐殖質組成的影響[J].華南農業大學學報，2019，40（6）：111-117.

[17]王楠，張溪，劉鑌嫻，等.不同菌糠廢料、雞糞配比對堆肥質量的影響[J].河南農業科學，2017，46（4）：49-54.

[18]周祖法，閆靜，王偉科，等.不同配方菌渣堆肥效果比較[J].浙江農業科學，2017，58（1）：171-173.

[19]胡清秀，衛智濤，王洪媛.雙孢蘑菇菌渣堆肥及其肥效的研究[J].農業環境科學學報，2011，30（9）：1902-1909.

[20]鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000.

[21]張文河，穆桂金.燒失法測定有機質和碳酸鹽的精度控制[J].干旱區地理，2007，30（3）：455-459.

[22]周霞萍.腐植酸質量標準與分析技術[M].北京：化學工業出版社， 2015.

[23]全國畜牧總站，農業部畜牧環境設施設備質量監督檢驗測試中心（北京）.GB/T 36195—2018畜禽糞便無害化處理技術規范[S].北京：中國標準出版社，2018.

[24]中國農業大學，全國畜牧總站，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，等.NY/T 3442—2019畜禽糞便堆肥技術規范[S].北京：中國農業出版社，2019.

[25]馮雯雯，董永華，蔡涵冰，等.微生物菌劑對畜禽糞便與秸稈混合發酵過程參數影響及腐熟度綜合評價[J].江蘇農業科學，2020，48（6）： 265-271.

[26]王瑞東，頡建明，馮致，等.不同微生物菌劑對棉稈高溫好氧堆肥的影響[J].甘肅農業大學學報，2019，54（1）：68-73.

[27]李章海，韋建玉，葉江平.有機肥條垛型堆積發酵技術與應用[M].北京：中國科學技術大學出版社，2015.

[28]陳同斌，黃啟飛，高定，等.城市污泥好氧堆肥過程中積溫規律的探討[J].生態學報，2002，22（6）：911-915.

[29]王艮梅，黃松杉，王良桂，等.菌渣好氧堆肥過程中腐熟度指標及紅外光譜的動態變化[J].生態環境學報，2019，28（12）：2416-2424.

[30]周海瑛，邱慧珍，楊慧珍，等.C/N比對好氧堆肥中NH3揮發損失和含氮有機物轉化的影響[J].干旱地區農業研究，2020，38（2）：69-77.

[31]劉林培，管秀瓊，李俊，等.食用菌菌渣協同白酒丟糟堆肥效果研究[J].江蘇農業科學，2019，47（23）：294-298.

[32]劉青海，潘虎，朱兆靜，等.高效纖維素降解復合菌系M6的構建及堆肥效果初探[J].河南農業科學，2019，48（12）：56-62.

[33]王硯，李念念，朱端衛，等.水稻秸稈預處理對豬糞高溫堆肥過程的影響[J].農業環境科學學報，2018，37（9）：2021-2028.

[34]Hou N， Wen L， Cao H， et al. Role of psychrotrophic bacteria in organic domestic waste composting in cold regions of China[J]. Bioresour Technol，2017，236：20-28.

[35]李天林，沈兵，李紅霞.無土栽培中基質培選料的參考因素與發展趨勢[J].石河子大學學報：自然科學版，1999，3（3）：250.

[36]黃國鋒，鐘流舉，張振鈿，等.有機固體廢棄物堆肥的物質變化及腐熟度評價[J].應用生態學報，2003，14（5）：813-818.

[37]楊毓峰，薛澄澤，唐新保.畜禽廢棄物堆肥的腐熟指標[J].西北農業大學學報，1999，27（4）：62-66.

[38]國洪艷，徐鳳花，萬書名，等.牛糞接種復合發酵劑堆肥對腐植酸變化特征的影響[J].農業環境科學學報，2008，27（3）：1231-1234.

[39]Hsu J， Lo S. Chemical and spectroscopic analysis of organic matter transformations during composting of pig manure[J].Environmental pollution （1987），1999，104（2）：189-196.