不同品种菌糠堆肥的理化特征比较分析

陈贻钊

摘要：研究不同品种菌糠堆肥的理化性状，了解菌糠资源品种理化差异，有利于充分发挥不同菌糠资源的优势，提高菌糠利用价值。本研究以海鲜菇菌糠、平菇菌糠以及秀珍菇菌糠进行堆肥，每10天翻堆一次，考察菌糠堆肥的温度、pH、电导率、有机质以及总腐植酸等指标。经过60天堆肥，3种菌糠堆肥温度均能升高到55℃以上，高温持续时间分别为27、17、11天；除秀珍菇菌糠EC值变化不大外，各菌糠pH、EC值总体上均随着堆肥进程逐渐增加；有机质含量逐渐降低，下降率分别为6.1%、12.2%以及15.0%；总腐植酸增加量分别达70.0%、95.5%、24.8%；各菌糠堆肥在第40天时总腐植酸最高，其中海鲜菇菌糠含量为356 g/kg。不同品种菌糠堆肥特征存在一定差异，利用菌糠资源应根据菌糠特征优势应用于不同领域，变肥为宝。

关键词：菌糠；品种；堆肥；理化特征

中图分类号：S141.4文献标志码：A论文编号：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弃料，有机质含量高，不仅含有丰富的矿质元素，且含有食用菌菌体蛋白、次生代谢产物等养分。菌糠资源化利用有多种途径，如菌糠可作为有机肥[1]，改良土壤理化性状[2]，提高作物品质[3]；可与其他物料按一定比例混合作为育苗基质或栽培基质，替代泥炭土，改善育苗效果[4-6]；作为微生物有机肥的载体[7-8]，提高菌肥活性；菌糠还可用于治理石油污染的土壤，修复耕地[9-11]。菌糠资源化再利用对农业废弃物消纳、发展循环农业等具有重要意义。但不同品种菌糠理化特征存在差异[12-13]，利用菌糠时根据菌糠品种特征作出选择非常有必要，可提高菌糠资源利用的适用性，例如香菇菌糠的多种酶活力优于凤尾菇菌糠、姬菇菌糠等，更适宜作为菌糠饲料[14]；杏鲍菇菌糠较香菇菌糠、金针菇菌糠更适合替代棉籽壳和麸皮用于鸡腿菇的栽培[15]。一些研究以不同物料相互调配[16-18]、调节混合物料理化性状的方法研究堆肥[19]，未能了解单一品种菌糠堆肥的理化特征，未充分发挥菌糠品种的优势。笔者以海鲜菇菌糠、秀珍菇菌糠以及平菇菌糠进行堆肥，考察菌糠堆肥的温度、湿度、有机质以及腐植酸等理化指标，旨在了解各菌糠堆肥特征差异，为不同菌糠品种的堆肥利用提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试材料

试验选取海鲜菇菌糠、平菇菌糠以及秀珍菇菌糠作为堆肥材料，海鲜菇菌糠来自福州永丰食用菌有限公司，平菇菌糠以及秀珍菇菌糠取自福州市农业科学研究所食用菌研究组。

1.2试验方法

试验于2019年5—10月在福州市农业科学研究所开展。废菌棒经脱袋打碎、加水翻拌，水分调节至约60%，装入1 m×1 m×1 m透气尼龙袋进行堆肥发酵。堆肥共持续60天，每10天进行翻堆一次。翻堆均匀后采集物料测试样品，经风干、粉碎、过1 mm筛备用。

1.3样品的指标及测定方法

温度数据采集将温度记录仪探头插入堆体50 cm深度，每隔1 h自动记录温度数据，取平均值作为当日堆体温度数据；称取风干样约5.0 g，按1：10固液比加入蒸馏水，震荡15 min，静置30 min，分别用电导率仪、酸度计测定电导率和pH[20]；有机质含量用马弗炉烧失法测定[21]；总腐植酸用焦磷酸钠-氢氧化钠提取，比色法测定其含量[22]。

2结果与分析

2.1不同品种菌糠堆肥温度特征

不同品种菌糠堆肥堆体温度有较大差异（如图1所示），以每日温度作配对样本T测验，海鲜菇菌糠与平菇菌糠、秀珍菇菌糠之间温度差异达极显著水平，平菇菌糠与秀珍菇菌糠之间差异显著（P<0.05）。平菇菌糠与秀珍菇菌糠建堆后5天内温度迅速上升达60℃以上，均为堆肥过程中的最高温度，分别为61.9、62.5℃；海鲜菇菌糠前10天温度上升速度较其他菌糠堆体慢。平菇菌糠和秀珍菇菌糠堆体温度迅速上升后3～5天温度均呈现下降趋势，翻堆后再次升温并降温，堆体在35天后温度呈下降趋势，其中秀珍菇菌糠温度下降幅度较大；海鲜菇菌糠堆肥在13天后温度均高于其他2种菌糠，前40天无明显的下降趋势。一般堆肥堆体温度在55℃以上保持一定天数，是杀灭致病微生物和害虫卵、保证堆肥腐熟的重要条件[23-24]。对各菌糠温度数据进行统计分析（表1），海鲜菇菌糠堆体温度大于50、55℃的天数达38、27天，高温持续时间较长，大于平菇菌糠与秀珍菇菌糠堆体。

2.2菌糠堆肥中pH与电导率的变化

堆肥pH一般呈增加的趋势，主要是由于堆肥过程中物料在微生物的作用下产生NH3，部分NH3随着堆肥进程的发展挥发，另一部分留在堆肥物料中使物料pH上升。3种菌糠堆肥中pH随着堆肥进程的发展较为一致，呈现上升趋势（图2），海鲜菇菌糠、平菇菌糠以及秀珍菇菌糠分别由原来的pH 6.39、pH 7.11、pH 6.70升高到pH 8.72、pH 8.99、pH 8.45。

电导率（EC值）反映了固体发酵过程中堆料的盐度，是评价堆肥是否对植物产生毒害作用的重要参数，在一定程度上反映堆肥对植物的毒性以及对植物的促进或抑制作[25]。EC值的大小对微生物的生长与活性有着重要的作用与意义，EC值过高或过低都会影响到微生物的生长，适宜的EC值可使微生物正常生长[26]。海鲜菇与秀珍菇菌糠堆肥结束时，电导率分别提高了 46.77%、37.43%，由原来的1.86、1.95 mS/cm提高到2.73 2.68 mS/cm，平菇菌糠在堆肥过程中电导率变化不大，各阶段EC值在1.6～1.9mS/cm（图3）。

2.3不同品种菌糠堆肥进程中有机质的变化

有机肥发酵过程中的物质变化较为复杂，但主要有2个基本过程，即矿质化和腐殖化过程。矿质化把有机物分解为简单的无机化合物，而腐殖化是微生物把矿质化过程中形成的中间产物再合成为比原先更为复杂的有机质。在堆肥过程中矿质化与腐殖化同时进行，总体上有机质含量呈现下降趋势，主要是由于微生物活动有机碳以CO2、CH4、热量等形式损耗。分析3种菌糠堆肥有机质含量，总体上呈现下降趋势（图4），其中秀珍菇菌糠自堆肥开始至第40天，有机质含量从初始的769.2 g/kg下降到653.8 g/kg，损失率约15%；海鲜菇菌糠有机质含量下降主要在堆肥的前20天，至堆肥结束，有机質含量下降约6.1%，为685.12 g/kg，有机质损失率较低；平菇菌糠有机质含量下降趋势与海鲜菇菌糠较为一致，但有机质含量下降较海鲜菇菌糠多，下降了约12.2%。

2.4菌糠堆肥总腐植酸含量变化特征

腐植酸有多种功效，包括改良土壤、提高土壤中各种营养元素的利用率、促进作物生长、提高作物抗力等。考察不同菌糠品种堆肥腐植酸含量对提高菌糠资源的利用价值具有重要意义。3种菌糠经60天堆肥腐熟，总腐植酸含量均有不同程度增加（图5）。腐植酸含量在整个堆肥过程先呈现增加后少量下降后又上升的趋势，在40天左右含量达到最高水平，再不同程度下降。海鲜菇菌糠与秀珍菇菌糠变化较为相似，0～10天总腐植酸含量增加较多，10～20天含量稍有下降，20～40天腐植酸含量逐渐增加，达堆肥进程中的最高值，分别为356、292 g/kg；平菇菌糠在堆肥进程中前20天腐植酸含量增加，第40天时腐植酸含量为344g/kg。至堆肥结束，海鲜菇菌糠、平菇菌糠和秀珍菇菌糠腐植酸增加量分别达70.04%、95.51%、24.8%。

3讨论

3.1堆肥的温度

有机肥腐熟中的温度是影响微生物活性的最显著因子，影响有机肥发酵质量，常作为堆肥中微生物活动量的宏观指标。堆体的温度受原料组成、有机质含量、pH、C/N比值、通气量、水分含量等堆体内各种理化参数的影响[27]，其高低决定了堆肥速率的快慢[28]。在堆肥工艺相对一致的情况下，堆肥的原料是影响堆肥温度的主要原因。本研究的3种菌糠堆肥，并未添加其他物料进行C/N、pH等的调节，平菇菌糠与秀珍菇菌糠虽然能快速升温，但温度持续时间不长，通过翻堆可提高堆体温度，可能是随着分解过程进行，堆体的氧气供应量不足导致温度下降，翻堆后氧气得到了补充，堆肥再次升温[29]，该类型物料堆肥的控温应增加翻堆频率、腐熟时加入蓬松剂或强制通风等措施提高堆体需氧量，促进堆肥腐熟。海鲜菇菌糠在前40天堆体温度无明顯下降，高温持续时间较长，腐熟温度特征较为理想。

3.2堆肥的pH和EC

pH的大小对微生物生长有重要作用，在pH 7.5～ 8.5时堆肥可获得最大腐熟速率[27]。不同物料堆肥pH的变化有所差异，牛粪与玉米秸秆混合物料堆肥pH上升主要在前12天内，由pH 7.5上升到pH 8.8左右[30]；食用菌菌渣协同白酒丢糟堆肥pH的升高主要在堆肥的前5天[31]；以猪粪、蘑菇渣以及烟沫混合物料接种高效纤维素降解复合菌，物料在发酵期内pH总体上呈现上升趋势[32]，本研究结果与其相似。EC值的增加可能是由于微生物活动过程中矿化有机质产生更多的可溶性盐[33]，有关研究认为堆肥电导率应小于4 mS/cm[34]，在0.5～3 mS/cm之间均适合植物的生理生长[35]，各菌糠堆肥的电导率较为符合堆肥的要求或适宜作物生长。

3.3堆肥中腐植酸的含量

堆肥物料对堆肥腐植酸的含量及腐殖化过程起决定性作用[36]。不同物料堆肥腐植酸含量差异较大，变化趋势也不同。鸡粪与玉米糠堆肥腐植酸含量从开始的119.8 g/kg升高到297.8 g/kg，增加量约150%[37]；牛粪接种复合发酵剂堆肥的总腐植酸下降约32%[38]；猪粪垫料堆肥发酵，腐植酸含量由开始的28%增加到44%[39]。对于有机废弃物堆肥中腐植酸含量变化研究较多，但是由于堆肥物料的来源、种类、物料配比等差异，堆肥腐植酸含量的多少和变化趋势有较多不同的观点；另一方面，腐植酸是一类较为复杂的物质，其还包含胡敏酸、富里酸等物质，变化趋势也有较多差异，目前尚未形成较为一致的结论。本研究菌糠腐熟堆肥总腐植酸含量可达30%以上，与杏鲍菇单物料腐熟堆肥腐植酸含量的结果相似[29]。

4结论

菌糠堆肥有异于其他物料堆肥，且各菌糠品种堆肥存在一定的共性以及差异性。海鲜菇菌糠堆肥温度较稳定，高温持续时间较长；3种菌糠堆肥的pH以及电导率随堆肥进程的发展逐渐增加，堆肥结束时pH以及电导率指标较符合堆肥的要求；有机质含量逐渐降低且有机质损失率不同，海鲜菇菌糠有机质损失率较低；各品种菌糠堆肥总腐植酸含量较高，且在第40天左右含量最高，以获取腐植酸为目的的菌糠堆肥应在40天左右结束堆肥。

参考文献

[1]于法辉，袁秀秀，阳正林，等.菇渣有机肥对烟田土壤养分含量及烟草品质的影响[J].湖南农业科学，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.菌糠有机肥对辣椒品质的影响[J].浙江农业学报，2013（6）：1293-1297.

[4]谭新霞，张云舒.菇渣等复合基质对番茄育苗效果的影响[J].西北农业学报，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]刘雯雯，姚拓，孙丽娜，等.菌糠作为微生物肥料载体的研究[J].农业环境科学学报，2008，27（2）：787-791.

[8]孙丽范.利用耐盐碱解磷、解钾、固氮菌发酵菌糠制备菌肥的研究[D].天津：天津大学，2012.

[9]张博凡，熊鑫，韩卓，等.菌糠强化微生物降解石油污染土壤修复研究[J].中国环境科学，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，李天来，代洋，等.杏鲍菇、香菇、金针菇、蛹虫草、滑菇、平菇菌糠营养分析评价[J].沈阳农业大学学报，2013，44（5）：673-677.

[14]刘莹莹，张坚，王红兵，等.不同菌糠酶活力测定及微生物菌种发酵效果比较[J].农业科技与信息，2010（3）：59-60.

[15]张红娟，张朝阳，胡煜.三种常见食用菌菌糠营养成分分析及其对鸡腿菇菌丝生长的影响[J].陕西农业科学，2014，60（10）：11-13.

[16]王广耀，李雪，周昶延，等.滑子菇渣与猪粪不同配比对堆肥腐殖质组成的影响[J].华南农业大学学报，2019，40（6）：111-117.

[17]王楠，张溪，刘镔娴，等.不同菌糠废料、鸡粪配比对堆肥质量的影响[J].河南农业科学，2017，46（4）：49-54.

[18]周祖法，闫静，王伟科，等.不同配方菌渣堆肥效果比较[J].浙江农业科学，2017，58（1）：171-173.

[19]胡清秀，卫智涛，王洪媛.双孢蘑菇菌渣堆肥及其肥效的研究[J].农业环境科学学报，2011，30（9）：1902-1909.

[20]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[21]张文河，穆桂金.烧失法测定有机质和碳酸盐的精度控制[J].干旱区地理，2007，30（3）：455-459.

[22]周霞萍.腐植酸质量标准与分析技术[M].北京：化学工业出版社， 2015.

[23]全国畜牧总站，农业部畜牧环境设施设备质量监督检验测试中心（北京）.GB/T 36195—2018畜禽粪便无害化处理技术规范[S].北京：中国标准出版社，2018.

[24]中国农业大学，全国畜牧总站，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，等.NY/T 3442—2019畜禽粪便堆肥技术规范[S].北京：中国农业出版社，2019.

[25]冯雯雯，董永华，蔡涵冰，等.微生物菌剂对畜禽粪便与秸秆混合发酵过程参数影响及腐熟度综合评价[J].江苏农业科学，2020，48（6）： 265-271.

[26]王瑞东，颉建明，冯致，等.不同微生物菌剂对棉秆高温好氧堆肥的影响[J].甘肃农业大学学报，2019，54（1）：68-73.

[27]李章海，韦建玉，叶江平.有机肥条垛型堆积发酵技术与应用[M].北京：中国科学技术大学出版社，2015.

[28]陈同斌，黄启飞，高定，等.城市污泥好氧堆肥过程中积温规律的探讨[J].生态学报，2002，22（6）：911-915.

[29]王艮梅，黄松杉，王良桂，等.菌渣好氧堆肥过程中腐熟度指标及红外光谱的动态变化[J].生态环境学报，2019，28（12）：2416-2424.

[30]周海瑛，邱慧珍，杨慧珍，等.C/N比对好氧堆肥中NH3挥发损失和含氮有机物转化的影响[J].干旱地区农业研究，2020，38（2）：69-77.

[31]刘林培，管秀琼，李俊，等.食用菌菌渣协同白酒丢糟堆肥效果研究[J].江苏农业科学，2019，47（23）：294-298.

[32]刘青海，潘虎，朱兆静，等.高效纤维素降解复合菌系M6的构建及堆肥效果初探[J].河南农业科学，2019，48（12）：56-62.

[33]王砚，李念念，朱端卫，等.水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程的影响[J].农业环境科学学报，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，李红霞.无土栽培中基质培选料的参考因素与发展趋势[J].石河子大学学报：自然科学版，1999，3（3）：250.

[36]黄国锋，钟流举，张振钿，等.有机固体废弃物堆肥的物质变化及腐熟度评价[J].应用生态学报，2003，14（5）：813-818.

[37]杨毓峰，薛澄泽，唐新保.畜禽废弃物堆肥的腐熟指标[J].西北农业大学学报，1999，27（4）：62-66.

[38]国洪艳，徐凤花，万书名，等.牛粪接种复合发酵剂堆肥对腐植酸变化特征的影响[J].农业环境科学学报，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.