香菇廢棄物堆制有機肥工藝優化

孫振濤， 孫秀英， 丁浩男， 劉 寧

（1.沈陽農業大學，遼寧 沈陽 110866； 2.遼寧省農業博物館，遼寧 沈陽 110866）

0 引言

食用菌產業正在高速蓬勃發展，帶動了鄉村振興，同時也產生了大量的菌渣廢棄物亟待處理解決，迫切需要高效經濟實用的菌渣資源再利用技術[1]。香菇是我國目前產量最大的食用菌品種，其菌渣主要成分是木屑，該木腐菌菌渣的動物適口性差、降解難度大、水分含量高，難以作為飼料或燃料使用，處理難度較大[2]。目前，香菇菌渣隨意丟棄，這不僅造成資源的浪費，而且對當地環境造成較大壓力[3]。因此，采取行之有效的手段對香菇菌渣資源進行回收處理再利用，不僅能推進資源的可持續發展，減少環境污染，同時經濟效益也十分可觀[4]。香菇菌渣肥料化處理的堆肥工藝具有非常實用的現實意義。

有關菌渣制作有機肥的試驗已有大量實例，其可行性已得到充分印證，但是各個試驗菌渣材料差異較大，配合畜禽糞便及其他材料的比例也各不盡相同，實際操作時難以選擇[5-7]。本文主要研究以香菇木屑菌渣為原料制作有機肥的堆肥工藝優化，通過調節輔料的種類、堆肥物料的初始C/N 比等堆肥參數，進行菌渣有機肥堆肥發酵的對比試驗，最后對堆肥成品進行各項指標的測定，分析數據得出香菇木屑菌渣堆肥發酵的最優工藝參數[8-10]。依據行業標準NY 525-2012《有機肥料》，判別該工藝能否用于制作符合國家標準的商業有機肥[11-12]。

1 材料與方法

1.1 材料來源與試驗地點

香菇菌渣（木腐）由遼寧省葫蘆島市建昌縣養馬甸子鄉菌農免費提供。玉米秸稈由沈陽農業大學農業生產實習基地提供。豬糞和雞糞由沈陽周邊養殖場購買。發酵菌劑為鶴壁市正陽禾農業發展有限公司生產，其有效活菌≥200 億個/g。試驗地點為沈陽農業大學后山實驗基地有機肥發酵室。成品測定方法依據國家商品化有機肥標準NY-525（2021）的規定執行。

1.2 方法

試驗于2021 年3 月21 日至4 月25 日進行。

以菌渣為主料，根據初始C/N 及輔料糞便的不同設置6 個處理；堆肥發酵使用發酵箱的工藝比較成熟，不受外界環境影響，每個處理做1 次重復。

按照發酵菌劑的使用說明（廠家提供），以混合物料質量比例為1∶5 000，加入發酵菌劑。

將混合物初始含水量調節在60%左右（根據文獻，最適宜的有機肥發酵濕度范圍為55%～65%），然后移入發酵箱進行發酵。

堆肥開始后，當溫度升到55 °C 時翻堆；之后每隔3 d 進行一次翻堆，共翻堆3～4 次。

6 個處理的具體情況如表1 所示。

表1 不同處理輔料類型及配比Tab.1 Types and proportions of auxiliary materials for different treatments

1.3 樣品采集

在整個堆肥發酵過程中，分別在第0、1、2、4、6、10、15 和20 天進行樣品的采集。采集的方法為在堆體的上、中、下3 層分別等量取樣，將樣品混勻后用4 分法分取樣品，以保證所采取的樣品具有代表性。開始堆肥后每天下午15∶00 用溫度濕度傳感器對堆體中層同一高度進行隨機3 個點位的測量，分別取溫度與濕度的平均數值為堆體的實際溫度與實際濕度，記錄數值。

2 結果分析

2.1 不同處理對有機質含量的影響

堆肥過程中有機質含量變化由圖1 所示，6 個處理有機質含量均有下降，但下降幅度有所差別。6 個處理的有機質含量分別由開始的55.35%、59.27%、62.10%、61.60%、64.25%和66.09%下降至結束時的46.73%、46.90%、51.65%、54.17%、53.70%和57.23%。

圖1 堆肥有機質含量變化Fig.1 Change of organic matter content in composting process

從糞便類型對有機質含量的影響來看，加入豬糞處理的有機質含量降幅分別比加入雞糞的處理大，加入豬糞的處理1、處理2 和處理3 的有機質含量降幅分別是15.57%、20.87%和16.82%，而加入雞糞的處理4、處理5 和處理6 的有機質含量降幅分別是12.06%、16.42%和13.41%。這說明其他條件相同時，加入豬糞的處理比加入雞糞的處理微生物活動更劇烈、有機物分解量更大、有機質含量下降更多。

從初始C/N 對有機質含量的影響來看，處理2 有機質含量降幅分別比處理1 和處理3 多5.30%和4.05%，而處理5 的有機質含量降幅分別比處理4 和處理6 多4.36%和3.01%。這說明初始C/N 為25 的處理比初始C/N 為20 和初始C/N 為30 的處理有機質含量下降更多。

2.2 不同處理對全氮含量的影響

堆肥過程中全氮含量變化由圖2 所示，6 個處理全氮含量均有上升，但上升幅度有所差別。6 個處理的全氮含量分別由開始的1.61%、1.37%、1.21%、1.79%、1.49%和1.28%上升至結束時的2.08%、1.94%、1.64%、2.19%、1.98%和1.66%。

圖2 堆肥前后全氮含量變化Fig.2 Change of total nitrogen content before and after composting

從糞便類型對全氮含量的影響來看，加入豬糞的處理全氮含量增幅分別比加入雞糞的處理大，加入豬糞的處理1、處理2 和處理3 全氮含量增幅分別是29.19%、41.61%和35.54%，而加入雞糞的處理4、處理5 和處理6 全氮含量增幅分別是22.35%、32.89%和29.69%。這說明其他條件相同時，加入豬糞的處理比加入雞糞的處理氮固定量更大。

從初始C/N 對全氮含量的影響來看，處理2 的全氮含量增幅分別比處理1 和處理3 多12.42%和6.07%，而處理5 的全氮含量增幅分別比處理4 和處理6 多10.54%和3.20%。這說明初始C/N 為25 的處理比初始C/N 為20 和初始C/N 為30 的處理全氮含量增加更多。

2.3 不同處理對總養分含量的影響

有機肥總養分含量是評價有機肥肥效的重要參數。有機肥總養分含量是指有機肥的全氮、全磷、全鉀含量之和。作物生長發育對氮磷鉀的需求量較大，通常連年耕作的土壤不能為作物提供充足的養分，需要施用肥料來補充（N+P2O5+K2O）養分。有機肥中除了含有大量的氮磷鉀元素，還含有許多有機質和各種中微量元素，這些養分在提高農作物產量、改善農作物品質、減輕作物病蟲害、增強農作物抗逆性和抗倒伏性方面發揮巨大的作用。

堆肥過程中總養分含量變化如圖3 所示，6 個處理總養分含量均有上升，但上升幅度有所差別。6 個處理的總養分含量分別由開始的3.85%、3.44%、3.15%、3.76%、3.34%和3.04%上升至結束時的4.48%、4.24%、3.82%、4.33%、4.04%和3.65%。

圖3 堆肥總養分含量變化Fig.3 Changes in total nutrient content in composting process

從糞便類型對總養分含量的影響來看，加入豬糞的處理1、處理2 和處理3 的總養分含量增幅分別比加入雞糞的處理4、處理5 和處理6 大，加入豬糞的處理1、處理2 和處理3 的總養分含量增幅分別是16.36%、23.26%和21.27%，而加入雞糞的處理4、處理5 和處理6 的總養分含量增幅分別是15.16%、20.96%和20.07%。即其他條件相同時，加入豬糞的處理比加入雞糞的處理總養分含量增加量更大。從初始C/N 對總養分含量的影響來看，處理2 的總養分含量增幅分別比處理1 和處理3 多6.90%和1.99%，而處理5 的總養分含量增幅分別比處理4 和處理6 多5.80%和0.89%。這說明初始C/N 為25 的處理比初始C/N 為20 和初始C/N為30 的處理總養分含量增加更多。

2.4 不同處理的成品檢測結果

所有處理獲得的成品有機肥各項指標檢測結果如表2 所示，并與農業行業標準NY 525-2021《有機肥料》進行對照，結果顯示各項指標均符合規定，故按照本文方法制作有機肥可以獲得符合國家行業標準的商品化有機肥產品。

表2 成品檢測結果Tab.2 Test results of finished products

3 討論

3.1 糞便類型對堆肥腐熟進程及堆肥質量的影響

不同的糞便性質有很大的差異，在堆肥時要充分考慮糞便的特點。豬糞質地較細密，屬溫性肥料。其養分含量豐富，易分解，利于形成腐殖質，肥效快但肥性柔和。雞糞屬于禽糞，質地比較黏重，含鹽較多，在分解過程中會產生高溫，屬于熱性肥料。其養分含量比畜糞高，雞糞含有大量的氮、磷、鉀及微量元素，同時還富含粗蛋白和氨基酸，但是雞糞一定要充分發酵腐熟。

豬糞的堆肥效果要優于雞糞。加入豬糞的處理升溫效率高且維持高溫時間長，含水率下降快，pH 值變化范圍小，有機質含量下降幅度大，全氮及總養分含量增加幅度大。

3.2 初始C/N 對堆肥腐熟進程及堆肥質量的影響

C/N 是決定堆肥成敗的重要指標。在堆肥過程中，微生物的生長繁殖會消耗物料中大量的有機碳并將其轉化成二氧化碳而釋放到空氣中，所以堆肥過程中C/N 會下降。初始C/N 不能太高也不能太低，太高的C/N 會導致微生物活動所需要的氮素不足，導致微生物活動減弱，發酵過程受阻；而太低的C/N 又會導致銨態氮的大量揮發，造成營養元素的過多損失。

分別設置初始C/N 為20、25、30 這3 種處理，其中初始C/N 為25 的處理堆肥效果最好，初始C/N 為25的處理較初始C/N 為20 和初始C/N 為30 的處理升溫更快，達到的最高溫度更高，高溫持續的時間更長，有機質含量下降幅度更大，全氮及總養分含量幅度更大。

4 結論

采用本文方法制得的有機肥符合農業行業標準NY 525-2021《有機肥料》中的規定，可以用此法制作符合該標準的商品化有機肥。