添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料腐殖质组成的影响

王 楠，李玉玺，姚 凯，徐俊平，王 帅，陈 晨，刘 兰

(吉林农业科技学院 植物科学学院，吉林 吉林 132101)

添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料腐殖质组成的影响

王 楠，李玉玺，姚 凯，徐俊平，王 帅*，陈 晨，刘 兰

(吉林农业科技学院 植物科学学院，吉林 吉林 132101)

为揭示添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆肥的效果，通过腐殖质组成特征筛选适宜的配方,将风干、粉碎后的平菇或香菇菌糠添加到木耳菌糠-鸡粪堆料中[平菇菌糠∶木耳菌糠∶鸡粪分别为3∶4∶3(Ⅰ-1)、2∶4∶4(Ⅰ-2)、1∶4∶5(Ⅰ-3),香菇菌糠∶木耳菌糠∶鸡粪分别为3∶4∶3(Ⅱ-1)、2∶4∶4(Ⅱ-1)、1∶4∶5(Ⅱ-1)]，进行为期90 d的好氧堆腐试验，探索不同配方对堆料总有机碳(TOC)、胡敏酸碳(CHA)、胡敏素碳(CHu)含量，胡富比(CHA含量/CHu含量)，胡敏酸(HA)碱溶液在465、665 nm处光密度比值(E4/E6)的影响，进而确定平菇或香菇菌糠与木耳菌糠-鸡粪间的最优配比。结果表明：与10 d相比，堆腐90 d后，除了Ⅰ-1处理能使堆料TOC含量得以累积，使其增加4.0%外，其余处理均可促进TOC的矿化；Ⅰ-1处理对堆料CHA的消耗程度最大，而在2∶4∶4和1∶4∶5两个配比下，添加香菇菌糠(Ⅱ-2、Ⅱ-3)比平菇菌糠(Ⅰ-2、Ⅰ-3)更有利于木耳菌糠-鸡粪堆料CHA的矿化分解；除了Ⅱ-3处理能使HA碱溶液E4/E6有3.9%的增加外，其余处理均可促使E4/E6下降，使HA的缩合度和芳构化程度提升，Ⅱ-1处理的优势最为明显，其次是Ⅰ-2处理；在堆料腐解期间，胡富比均有所降低，其中Ⅰ-1处理的降低幅度最大，Ⅰ-2和Ⅱ-3处理可促进菌糠堆肥的腐熟；在分解胡敏素(Hu)方面，Ⅰ-2处理更有优势，其次是Ⅱ-2和Ⅱ-3，而Ⅰ-1、Ⅰ-3和Ⅱ-1处理对Hu组分的降解能力相对较弱。平菇菌糠、木耳菌糠、鸡粪间质量比为2∶4∶4(Ⅰ-2)时更有利于堆料HA缩合以及Hu降解，最终促使堆料腐熟。

平菇； 香菇； 木耳； 菌糠； 鸡粪； 腐殖质组成； 堆肥

食用菌生产废料俗称为菌糠，是栽培食用菌后的培养料，其不仅富含有机物质和矿质元素，而且含有食用菌菌体蛋白、次生代谢产物(粗纤维、粗蛋白、维生素等)和微量元素等多种水溶性养分。现阶段，随着人们对食用菌消费数量的激增，食用菌生产行业迅速发展。该产业的蓬勃发展不仅强村富农、带动地方特色经济，而且也合理消化了作物秸秆，使其物尽其用。然而，大量食用菌生产过后，产生大量菌糠，其通常被认为是没有农用价值的生产废料。废弃菌糠长期滞留于食用菌场周围，不仅污染周边环境而且严重制约了食用菌产业的良性发展。废弃菌糠在堆放场地极易发霉，而发霉的菌糠又不宜作二次栽培料和动物饲料，而制作堆肥是其最佳的资源化利用途径。

木耳、平菇、香菇菌糠中都含有纤维素、半纤维素和木质素[1]，但纤维素酶含量不同。通常认为，堆肥时纤维素酶含量或活力高的菌糠可以较好地完成自身纤维素的分解，取得较好的堆肥效果。平菇在生长过程中分泌的纤维素酶比其他食用菌多，最终集聚于菌糠中[2]。利用超声波法浸提木耳、香菇菌糠，其纤维素酶活力分别为7.50、9.61 IU/g，由此可见，香菇菌糠的纤维酶活力大于木耳菌糠[3-4]。与平菇和香菇菌糠相比，木耳菌糠更难于降解。刘斌等[5]以土壤为对照，采用木耳菌糠生材料、堆腐发酵、添加10%猪粪堆腐发酵、蒸汽灭菌及干热灭菌等5种无土育秧基质前处理方式，研究木耳菌糠对水稻育苗基质性质及稻苗生长的影响，结果表明，前处理并不影响木耳菌糠等材料的养分含量。另外，研究表明，木耳菌糠与鸡粪间复混，无论何种配比均无法满足堆肥的质量要求[6]。吉林省作为木耳生产的重要省份，对木耳菌糠的资源化利用更符合市场需求。为了制定科学的木耳菌糠堆腐方案，可以尝试采用较易堆肥的平菇或香菇菌糠作为填充料对木耳菌糠进行性状改良，目前尚未见相关的系统性报道。鉴于此，本研究向木耳菌糠与鸡粪堆料中添加平菇或香菇菌糠，以总有机碳含量(TOC)及腐殖质组成指标定量评价并筛选适宜木耳菌糠堆肥的配方，以期为木耳菌糠资源化农用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1试验材料

木耳、平菇、香菇菌糠均取自吉林市丰满区旺起镇，其C、N含量分别为47.9%、0.56%，50.5%、0.48%，46.6%、1.04%。鸡粪取自吉林农业科技学院养鸡场，风干后粉碎，其C、N含量分别为43.8%、2.20%。

菌剂由水谷欣生物科技有限公司生产的富硒-堆肥专用菌粉(含硒钾细菌、芽孢杆菌群、乳酸菌群、曲霉菌群和5406菌群等，有益微生物数量可达200亿cfu/g)制成，将1 g菌粉与1 g蔗糖均匀混合，而后装入离心管中，加入100 mL无菌水，在25 ℃气浴振荡器中摇瓶培养10 h，而后离心、过滤，滤液即为接种菌剂。

1.2试验设计

将晾晒好且粉碎过0.25 mm筛的木耳菌糠、鸡粪、平菇或香菇菌糠粉末均匀混合，总干质量为2 kg，其中平菇菌糠∶木耳菌糠∶鸡粪分别为3∶4∶3(Ⅰ-1)、2∶4∶4(Ⅰ-2)、1∶4∶5(Ⅰ-3),香菇菌糠∶木耳菌糠∶鸡粪分别为3∶4∶3(Ⅱ-1)、2∶4∶4(Ⅱ-2)、1∶4∶5(Ⅱ-3)，然后用硫酸铵溶液调节堆料至适宜的含水率(60%)和C/N(25)，然后将2 kg堆料置于9 L桶状反应容器中，均匀接种100 mL微生物菌剂，用塑料薄膜封口，扎孔后启动好氧堆腐进程，每个处理重复3次。

在堆腐的前25 d内适时补水，确保堆料含水率稳定于60%，25 d后停止补水并将其转入温室继续堆腐，每24 h进行1次翻堆以确保通气，总堆肥期设为90 d，分别在堆腐10、20、30、45、60、90 d取样，样品在50 ℃鼓风干燥箱中去除水分，粉碎后过0.1 mm筛，用于相关指标的测定。

1.3测定项目及方法

采用腐殖质组成修改法对堆料中的胡敏酸(HA)、富里酸(FA)及胡敏素(Hu)组分进行提取，采用重铬酸钾氧化法对堆料中的TOC及HA、FA、Hu的碳(CHA、CFA、CHu)含量进行测定，并计算胡富比(CHA含量与CFA含量之比)[7]。采用北京谱析通用有限公司生产的TU-1810型紫外可见分光光度计测定HA碱溶液在465、665 nm处的吸光值，并计算两者的比值(E4/E6)。

2 结果与分析

2.1添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料TOC含量的影响

由图1可见，随着堆腐进行，Ⅰ-1、Ⅰ-2处理堆料的TOC含量先降低而后升高；Ⅰ-3处理堆料TOC含量先大幅降低而后历经波动并再次降低；Ⅱ-1和Ⅱ-2处理堆料的TOC含量在堆腐前期相对稳定，而在堆腐60 d后下降趋势明显；Ⅱ-3处理堆料的TOC含量总体呈下降趋势，而后趋于平稳。与堆腐10 d相比，堆腐90 d后，除了Ⅰ-1处理能使堆料TOC含量得以累积，使其增加4.0%外，其余处理均可有效促进TOC的矿化，使其含量降低，其中Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3处理堆料TOC含量分别降低10.5%、17.4%、24.8%、32.5%、30.6%。由此可见，Ⅰ-1处理不利于堆料的矿化，当平菇菌糠、木耳菌糠与鸡粪混合时，增加鸡粪所占比例更有利于堆料矿化。与平菇菌糠相比，在木耳菌糠-鸡粪堆料中添加香菇菌糠会获得更大的矿化效果，同样地，提高鸡粪所占比例亦有利于矿化作用的进行。

图1 添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料TOC含量的影响

2.2添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料CHA含量的影响

HA是相对稳定的、结构复杂的大分子有机物[8]，其含量通常被认为是评判堆肥产品品质的重要指标[9]。在堆肥过程，HA含量与腐殖质的变化有着较为明显的相关性[10]，HA的形成是堆肥的终极目标[11]。由图2可知，随堆腐进行，Ⅰ-1处理堆料CHA含量逐渐降低；Ⅰ-2和Ⅰ-3处理堆料CHA含量先降低后升高；Ⅱ-1—Ⅱ-3处理堆料CHA含量整体表现为先降低后升高再降低的趋势。与堆腐10 d相比，堆腐90 d后，Ⅰ和Ⅱ处理堆料CHA含量均有不同程度的降低，Ⅰ-1—Ⅰ-3和Ⅱ-1—Ⅱ-3处理分别降低66.7%、11.1%、13.3%和16.7%、12.4%、30.5%。由此可见，Ⅰ-1处理堆料CHA含量的下降幅度最大，而在2∶4∶4和1∶4∶5两个配比下，添加香菇菌糠(Ⅱ-2、Ⅱ-3)比平菇菌糠(Ⅰ-2、Ⅰ-3)更有利于CHA的矿化分解，堆料CHA含量的下降幅度更大。

图2 添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料CHA含量的影响

2.3添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料HA碱溶液E4/E6的影响

E4/E6是反映HA缩合度和芳构化程度的重要指标，其值愈低表明HA分子缩合度和芳构化程度愈高，分子量愈大[12]。如图3所示，随堆腐进行，添加不同比例的平菇或香菇菌糠处理堆料HA碱溶液E4/E6表现出不同的波动规律，但整体表现为先增后减的趋势，在堆腐30～45 d达到峰值。与堆腐10 d 相比，堆腐90 d后，除了Ⅱ-3处理能使HA碱溶液E4/E6有3.9%的增加外，其余处理均使E4/E6下降，Ⅰ-1—Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2处理堆料E4/E6分别降低13.4%、27.0%、16.9%、34.8%、5.7%。由此可见，90 d的堆腐使Ⅰ-1—Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2处理堆料HA的缩合度和芳构化程度增高，相比之下，Ⅱ-1处理的优势更为明显，其次是Ⅰ-2处理。

图3 添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料HA碱溶液E4/E6的影响

2.4添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料胡富比的影响

胡富比是判断堆肥腐熟与否的关键指标，可以反映HA与FA形成的相对速度及其相互转化关系[13]。一般在堆肥后期，胡富比有明显的增加趋势[11]。由图4可知，随堆腐进行，添加不同比例的平菇或香菇菌糠均使木耳菌糠-鸡粪堆料的胡富比呈先降低后升高的趋势，表明在堆肥前期堆料的HA向FA转化，而后再由FA缩合形成新的HA。堆腐90 d后，Ⅰ-1—Ⅰ-3和Ⅱ-1—Ⅱ-3处理堆料胡富比分别为0.43、1.42、1.26和1.11、1.26、1.81，分别较堆腐10 d时降低78.5%、44.4%、46.4%和22.4%、58.9%、35.6%，可见木耳菌糠-鸡粪堆料经堆腐后尽管形成了新的HA，但仍无法弥补原有HA降解的亏缺，整体HA比例有降低趋势，其中，Ⅰ-1处理降低幅度最大，其次是Ⅱ-2。李国学[14]认为，当堆腐后物料胡富比≥1.4时可认定达到腐熟。据此规律可知，Ⅰ-2和Ⅱ-3处理堆腐后物料的胡富比达到了腐熟标准。

2.5添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料CHu含量的影响

Hu是一类与矿物质紧密结合的腐殖物质，其在酸、碱条件下都不溶解，具有不均一性的大分子结构，在堆肥过程一般表现为“前期下降快、后期下降慢”的特点[13]。由表1可见，随堆腐进行，6个处理堆料CHu含量均呈逐渐降低的趋势，与堆腐10 d相比，堆腐90 d后，Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3处理堆料CHu含量分别降低23.7%、40.1%、21.7%、23.9%、36.3%、29.2%。可见，在分解Hu方面，Ⅰ-2处理更具优势，其次是Ⅱ-2和Ⅱ-3处理，而Ⅰ-1、Ⅰ-3和Ⅱ-1处理对于Hu组分的降解能力相对较弱。

图4 添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料胡富比的影响表1 添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料CHu含量的影响g/kg

3 结论与讨论

本研究结果表明，随着堆腐进行，Ⅰ-1、Ⅰ-2处理堆料的TOC含量先降低而后升高；Ⅰ-3处理堆料TOC含量先大幅降低而后历经波动并再次降低；Ⅱ-1和Ⅱ-2处理堆料的TOC含量在堆腐前期相对稳定，而在堆腐60 d后下降趋势明显；Ⅱ-3处理堆料的TOC含量总体呈下降趋势，而后趋于平稳，这与李杨等[15]的研究结果相似。与堆腐10 d相比，堆腐90 d后，除了Ⅰ-1处理能使堆料TOC含量得以累积，使其增加4.0%外，其余处理均可有效促进TOC的矿化。在堆肥前期，微生物首先利用水溶性有机碳为生命活动提供能量，致使TOC含量下降[16]，后期因物料成分矿化程度不一而导致各处理TOC含量表现为不同的变化规律。在堆肥过程中，本研究构建了适合堆腐的外界环境条件，比如含水率60%、物料C/N为25，因此更有利于微生物对TOC的矿化。而在Ⅰ-1处理下，平菇菌糠所含纤维素酶高于其他食用菌[2]，因此微生物对其降解程度更大，致使物料失质量程度大于TOC含量下降幅度，最终使TOC含量有所增加。

基于添加平菇菌糠的堆腐，增加鸡粪所占比例更有利于矿化进行。在堆料中，鸡粪作为能量调理剂，是微生物深度降解有机物料所必需的能源物质之一。众所周知，鸡的消化道较短，因此在其粪便中有70%的养分未被利用，粗蛋白含量可达到28%，粗纤维含量约在15%，同时富含多种矿物质元素[17]。与平菇菌糠相比，在木耳菌糠-鸡粪堆料中添加香菇菌糠会得到更大程度的矿化。尽管香菇菌糠的纤维素酶活力小于平菇菌糠，但前者粗纤维含量显著高于后者[18]，因此对木耳菌糠-鸡粪堆料的矿化有较好的促进作用。受上述因素影响，Ⅰ-1处理CHA受到微生物的强烈矿化，致使堆料CHA的消耗程度达到最大，而在2∶4∶4和1∶4∶5两个配比下，添加香菇菌糠(Ⅱ-2、Ⅱ-3)比平菇菌糠(Ⅰ-2、Ⅰ-3)更有利于CHA的矿化分解，其原因可能是前者的添加更有利于堆料粗纤维含量的提升。

历经90 d堆腐，随堆腐进行，6个处理堆料胡富比均总体上先降低后升高，HA碱溶液E4/E6总体上均先增加后降低，即HA分子结构的复杂程度先降低后升高。可见，以菌糠为主的有机物料，在堆肥前期因微生物可利用养分较多、物料通透性良好，矿化作用优于腐殖化作用，而后腐殖化过程占优势使HA分子渐被缩合[19-20]。除Ⅱ-3处理外，各处理HA的芳构化程度均有增高趋势，相比之下，Ⅱ-1处理的优势更为明显，其次是Ⅰ-2处理。木耳菌糠-鸡粪堆料历经堆腐尽管形成了新的HA，但仍无法弥补原有HA降解的亏缺，使HA比例降低，其中，Ⅰ-1处理降幅最大，而Ⅰ-2和Ⅱ-3处理能够较好地促进菌糠堆肥腐熟。在分解Hu方面，Ⅰ-2处理更具优势，其次是Ⅱ-2和Ⅱ-3处理，而Ⅰ-1、Ⅰ-3、Ⅱ-1处理对Hu的降解能力相对较弱。

综上，平菇菌糠、木耳菌糠与鸡粪间质量比为2∶4∶4(Ⅰ-2)时更有利于堆料HA缩合、Hu降解，最终促使堆肥腐熟。

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Effect of Spent Mushroom Substrates ofLentinusedodesorPleurotusostreatuson Humus Composition ofAuriculariaauriculaSpent Mushroom Substrate Composted with Chicken Manure

WANG Nan,LI Yuxi,YAO Kai,XU Junping,WANG Shuai*,CHEN Chen,LIU Lan

(College of Plant Science,Jilin Agricultural Science and Technology University,Jilin 132101,China)

In order to reveal the effect of the addition ofPleurotusostreatusorLentinusedodesspent mushroom substrate(SMS) on the compost ofAuriculariaauricularSMS amended with chicken manure,the humus composition analysis was used to select a suitable formula.The air dried,ground SMS ofPleurotusostreatusorLentinusedodeswas respectively added into theAuriculariaauriculaSMS amended with chicken manure,through setting the different proportions [PleurotusostreatusSMS∶AuriculariaauriculaSMS∶chicken manure were 3∶4∶3(Ⅰ-1),2∶4∶4(Ⅰ-2),1∶4∶5(Ⅰ-3),respectively;LentinusedodesSMS∶AuriculariaauriculaSMS∶chicken manure were 3∶4∶3(Ⅱ-1),2∶4∶4(Ⅱ-2),1∶4∶5(Ⅱ-3),respectively],the aerobic composting was conducted for a period of 90 d,the effects of different formulas on the contents of total organic carbon (TOC),humic acid (CHA) and humin (CHu),the E4/E6ratio of HA alkali solution,the CHA/CFAratio were studied,so as to determine the optimum proportion among the SMS ofPleurotusostreatusorLentinusedodes,Auriculariaauriculaand chicken manure.The results showed that after the composting of 90 d,compared with the results of 10 d,except the Ⅰ-1 treatment could make its TOC content accumulated and increased by 4.0%,the other treatments could promote the mineralization of TOC;the consumption of CHAtreated by Ⅰ-1 was the most,but the addition ofLentinusedodesSMS (Ⅱ-2,Ⅱ-3) was more beneficial to the decomposition of CHAthanPleurotusostreatusSMS (Ⅰ-2,Ⅰ-3) based on the ratios of 2∶4∶4 and 1∶4∶5;except the Ⅱ-3 treatment was able to make the E4/E6ratio of HA alkali solution increased by 3.9%,the other treatments could make the E4/E6ratio declined,and then make the degrees of condensation and aromatization of HA enhanced,among which the advantage of Ⅱ-1 treatment was the most remarkable,followed by the Ⅰ-2 treatment;throughout the process of composting,all the CHA/CFAratios had a decrease,among which the decreased degree of Ⅰ-1 treatment was the most,on the contrary,the Ⅰ-2 and Ⅱ-3 treatments could promote the maturation of compost;in terms of disintegrating Hu,the Ⅰ-2 treatment had the most advantage,followed by Ⅱ-2 and Ⅱ-3 treatments,but the degradation degree of Hu treated by Ⅰ-1,Ⅰ-3 and Ⅱ-1 were all relatively weak.When the mass ratio ofPleurotusostreatus,AuriculariaauriculaSMS and chicken manure was adjusted for 2∶4∶4 (Ⅰ-2),the condensation of HA and the degradation of Hu were enhanced most,and the composting was easier to be decomposed.

Pleurotusostreatus;Lentinusedodes;Auriculariaauricular; spent mushroom substrate; chicken manure; humus composition; compost

2017-04-24

吉林省科技厅优秀青年人才基金项目(20170520091JH)；吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目(吉教科合字[2016]第207号)；吉林农业科技学院重点学科培育项目(吉农院合字[2015]第X006号)

王 楠(1982-)，女，吉林九台人，讲师，博士，主要从事土壤肥力调控研究。E-mail:wangnan664806@126.com

*通讯作者：王 帅(1982-)，男，吉林通化人，副教授，博士，主要从事土壤环境化学研究。E-mail:wangshuai419@126.com

S141.4

： A

： 1004-3268(2017)09-0056-06