菌糠生物肥研究进展*

吴 芳，姜性坚**，黄晓辉，彭运祥，王春辉（．湖南省食用菌研究所，湖南 长沙 40000；．湖南省春华生物科技有限公司，湖南 长沙 40000）

〈综述〉

菌糠生物肥研究进展*

吴 芳1，姜性坚1**，黄晓辉1，彭运祥2，王春辉2
（1．湖南省食用菌研究所，湖南 长沙 410000；2．湖南省春华生物科技有限公司，湖南 长沙 410000）

简要概述菌糠生物有机肥的成分与特性，在作物施用上的土壤改良与生长调节应用效果，以及菌糠生物肥发酵关键技术与影响因素。

菌糠；生物肥；理化性质；应用效果；发酵技术

随着国内外食用菌产业与工厂化育菇规模的迅速发展，菌糠的高效循环利用已成为一个亟待解决的问题，由于其独特的理化性质与营养成分，也越来越受到研究者重视。目前菌糠的处理方式已由传统的就地焚烧与丢弃向生产生物肥料、饲料，循环再种菇，厌氧发酵制备沼气、乙醇，用作工业染料吸附剂[1]等多样化的利用转变。这不仅解决了菌糠所造成的环境污染与资源浪费，也为农业栽培与工业生产提供了很好的原料。

笔者综述了国内外菌糠生物肥研究现状与进展，重点介绍菌糠生物肥在作物栽培与土壤改良方面的应用效果，以及菌糠发酵关键技术及其影响因素。

1 菌糠成分与特性

栽培食用菌的主要原料为秸秆、木屑、棉籽壳、玉米芯等农林作物下脚料。这些原料在栽培食用菌之前已进行粉碎、搅拌，或者一定程度的发酵，本身具备较强吸水、保水性，透气性好，渗透性强[2]，经食用菌菌丝降解后，能产生丰富的蛋白质、氨基酸、有机质，作物生长所需的氮、磷、钾等大量和微量元素，同时富含多糖、生物活性酶、生长激素等[3]。楼子墨等[4]对菌糠成分变化的分析表明，杏鲍菇与平菇菌糠中蛋白质含量分别达18．6 mg·g-1、22．4 mg·g-1，多糖含量分别为7．3 mg·g-1、9．7 mg·g-1。因此，菌糠作为生物有机肥原料，经堆料发酵、菌剂和其他成分添加等工艺处理，不仅理化性状优良，能有效保存功能菌剂生物活性[5]，改良土壤，而且有效降解了菌糠中的蛋白质与多糖，产生大量的腐殖质（达14%以上）和有机氮、磷、钾，肥效全面[6]，可促进作物生长，提高果实品质，部分成分如多糖、生物酶等还具有病虫害防治、农残降解等功效。时连辉[2]、楼子墨[4]等对菌糠理化性质与成分变化规律的研究，皆证实了菌糠作为生物肥应用的高效价值与潜能。

2 菌糠发酵关键技术与影响因素

2.1 堆肥原料与配比

曾振基等[7]采用菌糠、羊粪、烟草废料经生物发酵生产的有机肥完全符合国家行业标准，并在多种果蔬和经济作物上取得了7%以上的增产效果。陈智毅等[8]采用鸡粪、米糠、金针菇菌糠、生物菌剂堆肥得到了有机质51%、总养分5.8%的产品，完全符合生物有机肥国家行业标准。在菌糠生物肥的发酵方法及配方方面，多数研究均采用菌糠与禽畜粪便或其他农作物废弃料进行一定配比发酵，既充分利用和发挥菌糠各成分功效，也通过其他添加料补充菌糠的不足，避免过量菌糠的施用带来的负效应。

2.2 发酵菌剂

目前在微生物发酵菌剂方面主要采用木霉、解磷细菌、解钾细菌、固氮菌、芽孢杆菌等，研究主要集中在功能菌株的筛选与分离，深层发酵培养等方面，应用趋势已由单一的功能菌向多元化复合菌剂发展。苌豹[9]对多种解磷、解钾、固氮菌混合发酵制备菌糠肥进行了研究，结果显示混合菌种制备菌肥效果优于单一菌种制备，推测解磷、解钾、固氮菌可能由于发挥功效时间、生长曲线不同，而在一定条件下，混合发挥更好的效果，但是并没有在几种菌种的相互作用机理方面进行深入的研究。高树清等[10]在生物有机肥发酵菌剂的选择研究中，发现不同生物菌剂与种类具备完全不同的活性与特点，如速腐剂发酵升温最快，而BFA升温慢但发酵过程中铵态氮升降快，且成品中数量与活性保留较大，但是在几种菌剂混合应用时，并没有得到突出的特点与理想的结果。由此可见，不同的生物菌剂之间到底是相互促进，还是相生相克，是否适用于菌糠肥的混合发酵，其作用机理与影响，如何应用以突出各菌种的特点又不影响其相互关系，都是发酵菌剂值得深入研究的课题。

2.3 好氧堆料发酵法

目前菌糠发酵用作生物有机肥的发酵方法主要沿用了传统有机肥的发酵工艺和方法，即好氧堆料发酵法。李加友等[11]在传统好氧堆料发酵的基础上通过对菌糠进行预处理，添加配合料进行二次增效发酵的方法，有效增加了菌糠的腐熟程度和肥效。王世强等[12]在菌糠快速发酵转化有机肥条件探讨研究中指出，菌糠发酵最佳转化条件为温度35℃、50℃、65℃，pH7，添加剂15%，固液比1:2，通过控温、控湿的条件使整个发酵转化过程在7 d完成，比传统堆肥法大大缩短了时间，且发酵均匀，产品合格。但是在实际生产中，大量的原料堆制、搅拌、翻堆，不适用于这样的试验条件，会过大地增加生产成本，因此，只能通过调节可控因素，如堆体高度和宽度、翻堆次数和时间、温湿度、生物菌剂种类与用量等来加快发酵转化。

2.4 发酵主要影响因素

菌糠发酵主要受添加剂（碳氮比）、菌剂量与种类、水分、温度、pH等因素影响，具体根据不同来源的菌糠而有所差异。在采用传统好氧堆料发酵方法的基础上，研究者做了一些加快菌糠快速发酵转化的条件优化研究，如张唐娟等[13]采用猪粪添加、无机质添加、纯菌糠发酵作对照，发现添加猪粪对菌糠发酵的改性效果要明显优于无机质添加和纯菌糠，但是在该研究中没有体现添加菌剂的效果。王世强等[12]在菌糠快速发酵转化有机肥条件的试验中，发现影响菌糠转化的4个因素主次顺序为：固液比＞添加剂（菜园土、过磷酸钙、猪粪、草木灰1∶1∶1∶0.5）＞pH和温度，固液比直接影响菌糠的好氧发酵效果。刘秀春[14]、高树清等[10]对生物肥料发酵的研究中，微生物菌剂的种类和添加量是首要影响因素，刘秀春的研究结果显示：合适的菌剂添加量与碳氮比显著影响生物肥料的发酵，而高树清等则发现不同菌剂在发酵过程中各自发挥了不同作用，在混合使用时可能存在相生相克的现象，如何合理搭配适量应用，还有待深入研究。

3 菌糠生物肥的应用效果

菌糠生物肥在作物栽培与土壤改良方面的应用效果是多方面因素共同发挥作用的一个复杂系统，菌糠既发挥了生物肥效的功能，同时也是很好的作物栽培基质，时连辉等[2]对菌糠理化性质的研究表明菌糠是较好的泥炭替代物，它同时兼具生物防治、农残降解等辅助作用。

3.1 土壤改良

菌糠/菌糠生物肥作为一种新型的土壤改良剂，具备传统有机肥和改良剂的功能与效果，能够显著提高土壤有机质，改善土壤物化结构，提升土壤肥力；同时，菌糠所特有的理化性质与成分，能够增加土壤孔隙度，有效促进土壤呼吸，增加土壤微生物菌群数量与活性，还能起到生物吸附与土壤修复的功效。如Medina E等[15]研究了菌糠在土壤修复中对土壤物化、生物学特性影响，结果表明菌糠的施用有效增加了土壤中有机氮与有效磷元素，并增强了土壤呼吸作用与磷酸酶活性。Ribas LCC等[16]在用姬松茸与香菇菌糠施用生菜的研究中则发现，菌糠施用的土壤中比对照含有更高的有机质与氮、磷、钾元素，且微生物活性明显高于对照及施用化肥的试验组，施用姬松茸菌糠的土壤中漆酶活性也更稳定。张晓君等[17]在采用菌糠改良铅锌尾矿的研究中发现，菌糖可有效降低土壤中重金属含量，增加多种酶活性。在现有研究中取得良好效果的应用，均为适量菌糠的配比施用，因为菌糠中含有的碳酸钙、石膏等无机盐可能导致土壤盐碱化问题，以及肥效元素流失可能导致水体的富营养化污染。

3.2 作物生长调节

国内外研究者采用菌糠/菌糠生物肥及其提取物在多种瓜果蔬菜和经济作物上做了大量的应用效果研究，皆能够有效调节作物生长。如Media E等[18]在3种不同盐度敏感性的园艺作物上发现，不同含量菌糠均适合土豆栽培，较低含量菌糠则更适合辣椒和西葫芦的生长。林斌[19]在施用菌糠的脐橙栽培研究中发现，菌糠适量施用能有效提高脐橙的产量，并提高果实糖酸比，优化果实品质。赵丽珍等[20]在大豆上的研究发现，菌糠显著提高土壤肥效和大豆根瘤菌数量，使大豆增产达16．3%～25．6%。还有研究者在番茄、辣椒、水稻、香蕉等多种作物上做了大量研究，都表现出一定程度的促长或增产作用，并能够有效增加果实中可溶性糖、Vc等含量[21-23]，很好地提高作物和果实经济效益。从具体的成分和机理分析，菌糠/菌糠生物肥对作物的生长调节是一种复杂的多因素影响调控，既有腐殖质、氮、磷、钾等肥效元素的生长促进，也包含生长激素、微量元素、生物酶等多种菌类代谢产物的调节，还通过间接因素影响土壤条件和生物菌群，从而影响作物的生长。要深入分析和了解菌糠各成分的作用机理、在作物生长调节过程中的相互作用，以及如何合理测定菌糠成分、设计有效施用量等问题，还有待深入研究，如Jordan SN等[24]在菌糠成分变化分析的研究中就指出，将菌糠用作肥料使用时，最好提前对其成分进行分析与评估。

3.3 作物生物防治

目前国内外已有较多研究发现，菌糠及其发酵物具备防治植物病害的功效，如高苇[25]研究了菌糠木霉发酵物对黄瓜立枯病和枯萎病的防治效果和机理，发现菌糠木霉发酵物对黄瓜立枯病和枯萎病的防治效果接近对照药剂70%甲基托布津，分别达到85．50%和83．97%。周巍[26]、谷祖敏[27]等采用绿色木霉菌糠发酵物在防治黄瓜病害方面做了类似研究，均取得一致的应用效果，且谷祖敏的研究显示，菌糠与木霉混合使用不仅能显著提高黄瓜枯萎病的防治效果，相比单因素施用，还显著提高植株生物量，达181．04%和204．99%。虽然目前菌糠及其发酵物在其他作物病害防治方面的研究尚少，但从谷祖敏研究中看出，对黄瓜枯萎病的防治机理是菌糠与木霉共同发挥作用，香菇菌糠在病菌抑制过程中起到增效作用。因此，在将菌糠用作生物肥料使用时，深入研究和发掘其对作物病害的防治机理，结合其他物质合理施用，是作物栽培中理想的生物防治手段。

3.4 农残等有机物降解与吸附

菌糠中具备大量生物活性酶等成分，研究显示菌糠能一定程度降解或吸附土壤中农残等其他有机物质。如Ribas LCC等[16]发现姬松茸和香菇能耐受一定浓度的除草剂莠去津，且对除草剂的降解率分别达到35%和26%。Herrero-Hernández E等[28]在菌糠修复葡萄园土壤的研究中发现，菌糠中的固化物和可溶性有机物质影响了土壤中残留杀菌剂的分布，说明菌糠与杀菌剂在土壤修复中共同发挥了一定作用。茹瑞红等[29]施用杏鲍菇菌糠对地黄根际土壤和地黄生长的研究发现，杏鲍菇菌糠提取物能够有效降解引起地黄连作障碍的酚酸类化感物质，菌糠施用在一定程度上缓解了地黄连作障碍。这些研究都表明菌糠在农残等有机物降解中发挥的生物活性作用，但具体的降解机理和有效应用还有待深入研究。

4 结论

相比传统的有机肥料，菌糠生物肥的功效十分显著，而且中国乃至世界菌糠资源丰富，但是在目前的菌糠生物肥应用处理方面，依然相对粗放，研究集中在作物施用效果和少量的发酵优化、菌糠精细加工、成分发酵与提取研究方面，更多是用于工业生产。如Kapu NUS等[30]采用生物活性剂预处理与酶水解的方法制备生物乙醇，Ko HG等[31]从4种不同菌糠中提取各类工业用生物活性酶，张颖等[32]研究了不同食用菌菌糠的多糖提取并对抗氧化活性进行分析，菌糠中生物活性酶、多糖等成分虽然在农业生产上也能发挥一定功效，但是作为精细提取用于农业生产，成本价值过高，这也是菌糠生物肥的研究应用比较粗放的主要原因。

另一方面，由于食用菌种类繁多，栽培方式与原料差异较大，如香菇等木腐菌类的主要栽培原料为木屑，木质素含量高，较难降解，不如草腐菌类菌糠的发酵肥效，因此，针对不同来源与种类的菌糠，筛选合适的发酵菌剂，优化其发酵工艺与原料配比，评价不同菌糠的成分与价值，依然是菌糠生物肥研究的难点与重点。在作物栽培与施用时，也需要适量控制，与栽培料合适配比施用，既保证产品该有的肥效，也充分发挥其在土壤改良与植保预防等多方面的应用效果。在今后的研究应用中，菌糠生物肥在土壤改良、生物防治、农残降解等方面的辅助作用依然值得深入开发。

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Research and Development on Bio-fertilizer with Spent Mushroom Substrate

WU Fang1,JIANG Xing-jian1,HUANG Xiao-hui1,PENG yun-xiang2,WANG Chun-hui2
（1．Edible Fungi Research Institute of Hunan Province,Changsha 410000,China;2．Hunan Chunhua Biotechnology Co．Ltd．, Changsha 410000,China）

This article briefly outlines the physical and chemical properties and mechanisms of spent mushroom substrate,and the application effect in soil improvement and growth regulator of bio-organic fertilizer produced by spent mushroom substrate．As well as fermentation technology and key factors of bio-organic fertilizer with spent mushroom substrate was discussed briefly．

spent mushroom substrate;bio-organic fertilizer;physical and chemical properties;application;fermentation technology

S646.9

A

1003-8310（2017）01-0001-04

10．13629/j．cnki．53-1054．2017．01．001

“十二五”国家科技计划课题（2013BAD16B04）。

吴芳（1988-），女，本科，实习研究员，主要从事食用菌育种栽培。E-mail:wfang17＠126．com

**通信作者：姜性坚（1964-），男，本科，副研究员，主要研究食用菌栽培与育种开发等。E-mail:356230945＠qq．com

2016-11-22