食用菌廢菌棒堆肥生產有機肥的研究

晏 曄，劉安榮，李 敬，王振杰，彭 偉，李 威

（1.貴州省輕工業科學研究所，貴州 貴陽 550007；2.貴州省貴福生態肥業有限公司，貴州 玉屏 553012；3.貴州省冶金化工研究所，貴州 貴陽 550016）

食用菌廢菌棒是食用菌采摘后余留的基料和菌絲的混合物。基料一般由粉碎的秸稈、木屑、甘蔗渣、玉米芯、麩皮、棉籽殼等組成，食用菌生長過程中，一部分基料被用來合成菌體和供應菌體的呼吸代謝，另一部分基料經微生物作用轉化成其他形式的有機物質。食用菌菌絲在生長時會分泌出激素和酶，這些激素和酶會分解復雜有機物生成植物所需的營養物質，這些營養物質對改善土壤結構、防止土壤板結和增加肥力具有重要作用。我國是食用菌生產和消費大國，食用菌總產量占全球總產量的70%以上，隨著食用菌產業的快速發展，將產生大量的食用菌廢菌棒，若不妥善處理，將會污染環境。因此，食用菌廢菌棒資源化利用對發展生態農業和保護生態環境具有重要意義［1-8］。

基于此，進行以食用菌廢菌棒、豬糞和農作物秸稈為原料堆肥生產有機肥的試驗研究，考察自然堆肥和接種芽孢桿菌堆肥過程中溫度、pH、水含量和各養分的變化情況，為食用菌產業和現代農業發展提供技術支撐［9-11］。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在貴州省貴福生態肥業有限公司廠區內進行；所用食用菌廢菌棒由貴州省貴福菌業發展有限公司提供；所用豬糞取自玉屏周邊養豬場；所用農作物秸稈取自玉屏周邊農戶。對堆肥所用廢菌棒、豬糞、農作物秸稈進行主要成分分析，分析結果見表1。

表1 堆肥原料的主要成分 %

1.2 堆肥與分析方法

堆肥方法：將農作物秸稈和廢菌棒自然風干后粉碎至1～2 cm粒度，將豬糞、廢菌棒、秸稈按一定質量配比混合并攪拌均勻后備用。第一組，直接將攪拌均勻的物料堆成半徑2 m、高1 m的堆垛，并用塑料薄膜覆蓋；第二組，在攪拌物料時接種芽孢桿菌，1 kg物料接種15 mL，攪拌均勻后堆成半徑2 m、高1 m的堆垛，并用塑料薄膜覆蓋。采用人工翻堆方式對堆垛進行通風供氧。

分析方法：每天上午10點從不同位置對兩組堆垛測定溫度，取平均值記為當天的堆垛溫度，在0、5、10、15、20、30、40、50 d時取樣測定pH、水含量、有機質含量，采用NY 525—2012［12］中規定方法測定氮、磷、鉀含量。

2 結果與討論

2.1 堆肥過程中溫度的變化情況

微生物在發酵過程中因分解有機物質時釋放出大量的熱量，使堆垛溫度升高，通常可通過觀察堆垛溫度來判斷微生物的活性，堆垛溫度越高，微生物活性越好。

兩組堆肥的溫度變化情況見圖1。從圖1可以看出，兩組堆垛在發酵過程中都經歷了升溫期、高溫期和降溫期，而接種芽孢桿菌的堆垛比未接種的堆垛溫度升高得快，說明接種芽孢桿菌有利于提高堆垛中微生物的活性。接種芽孢桿菌處理的堆垛高溫期溫度明顯高于未接種處理，說明接種芽孢桿菌對豬糞、廢菌棒、秸稈混合堆垛的發酵有較大的促進作用，且高溫期堆垛溫度均在50℃以上，并持續15～20 d。此次堆肥符合糞便無害化衛生標準（為殺滅寄生蟲卵，堆肥溫度須在50～55℃保持5～7 d）。

圖1 堆垛溫度隨時間的變化情況

2.2 堆肥過程中pH的變化情況

微生物在發酵過程中因分解有機物質時產生氨或有機酸，會使堆垛的pH發生變化，可通過考察堆垛的pH變化分析發酵過程中微生物對堆垛的作用情況。堆垛由豬糞、廢菌棒、秸稈混合而得，含有大量蛋白質、氨基酸和菌絲體，初期堆垛呈中性或弱堿性。

兩組堆肥的pH變化見圖2。由圖2可知，兩組堆垛整體呈現為隨發酵時間的延長，堆垛pH先升高后降低，其原因為隨著發酵的進行，微生物降解堆垛中的含氮有機質產生氨使得堆垛的pH上升，隨著發酵的繼續進行，微生物又開始降解有機物產生大量有機酸，從而使堆垛的pH逐漸降低，當有機物被降解完后，堆垛的pH趨于穩定。其中，接種芽孢桿菌后，微生物活性增強，因此pH變化周期縮短，使發酵過程縮短5～10 d，有效地減少了因發酵時間過長引起的氮素損失。

圖2 堆垛pH隨時間的變化情況

2.3 堆肥過程中水含量的變化情況

原料水含量的高低往往影響堆垛中微生物好氧反應的快慢，過低的水含量會影響微生物的正常新陳代謝，而過高的水含量又會阻礙微生物與氧氣的輸送渠道，使得微生物缺氧失去發酵效果，因此，考察堆肥過程中的水含量變化對堆肥具有十分重要的意義。

圖3 堆垛w（H 2O）隨時間的變化情況

兩組堆肥的水含量變化見圖3。由圖3可以看出，隨著發酵時間的延長，堆垛的水含量呈現先略微下降再有所回升最后持續下降的趨勢。其原因可能是在開始堆肥時堆垛中的水主要以自然蒸發的形式流失；之后由于發酵過程中微生物對有機物的酸化水解產生一部分水，又使得堆垛的水含量有所增加；后續由于堆垛溫度升高，水的蒸發量變大，使堆垛的水含量急劇下降；后期，發酵反應基本完成，堆垛溫度降低，蒸發速率變得緩慢。從圖3中還可以看出，接種芽孢桿菌后，各階段時間較未接種時縮短，而且水含量相對較低，說明接種芽苞桿菌能提高微生物活性，使發酵時間縮短。堆肥過程中，堆垛w（H2O）降低18～22個百分點。

2.4 堆肥過程中養分的變化情況

兩組堆肥養分含量的變化情況見圖4、圖5。

圖4 未接種堆垛養分隨時間的變化情況

圖5 接種堆垛養分隨時間的變化情況

由圖4、圖5可以看出，堆肥過程中堆垛中的磷和鉀先迅速增加后增長變緩，而氮含量則先降低而后迅速升高最后增長緩慢。在堆肥過程中原料中的磷和鉀不會因為微生物的發酵而損失，但由于堆垛中的水含量逐漸降低，磷和鉀被濃縮后含量增加，因此磷、鉀含量變化受堆垛水含量變化影響，水含量呈降低趨勢，磷、鉀含量就呈現升高趨勢。氮在發酵過程中被微生物降解形成氨，氨在堿性環境下以氨氣形式揮發掉，又隨著堆肥的進行，堆垛中的水逐漸減少，氮被濃縮后含量增加，因此氮含量呈現出前期下降后期升高的趨勢。從圖5中還可以看出，接種堆垛養分的變化速率增快，并且氮、磷、鉀含量較高。經過50 d的堆肥，接種堆垛中w（N）為1.76%，w（P2O5）為1.52%，w（K2O）為2.02%，氮、磷、鉀總量達到有機肥行業標準（NY 525—2012）要求。

2.5 堆肥過程中有機質的變化情況

兩組堆肥的有機質變化情況見圖6。由圖6可以看出，隨著發酵的進行，堆垛中的有機質呈現下降的趨勢，前20 d，有機質下降較快，后30 d下降較慢。前20 d微生物先降解較容易降解的有機質，隨著發酵的進行，此部分有機質被消耗完，微生物開始降解難降解的有機質，因此有機質含量下降緩慢。經過50 d的發酵，堆垛中w（有機質）為45.58%，符合NY 525—2012的要求。

3 結論

利用食用菌廢菌棒、豬糞和農作物秸稈為原料，通過堆肥工藝生產有機肥，在接種芽孢桿菌的條件下，堆垛溫度迅速升高到50℃以上，并能持續15～20 d，發酵完成后w（N）為1.76%，w（P2O5）為1.52%，w（K2O）為2.02%，pH為7.8～8.2，w（H2O）在38%～40%，w（有機質）為45.58%，堆肥效果較好，各指標達到NY 525—2012要求。