菌渣有机肥堆制试验方法研究

李 奇，陈礼鹏，郭正厅，周训祥，敖云焕，陈 莹

（1.毕节市农田建设服务中心，贵州 毕节 551700；2.毕节市土肥站，贵州 毕节 551700）

0 引言

毕节高投入、高产出、高资源消耗的种植业系统已造成了对农田生态系统资源的过度消耗，尤其体现在有机质的过度消耗和投入短缺，造成耕地土壤质量和综合生产能力的严重退化以及环境污染，严重制约着农业绿色、可持续发展。将秸秆腐熟还田[1-3]和增施有机肥[4,5]作为恢复地力、减少污染、提高耕地质量和改善农业生态环境的重要技术正逐渐兴起。当前秸秆资源的开发和利用主要以直接还田或弃置乱堆为主，虽有部分饲料化[6,7]和肥料化[8-10]方面的利用，但技术水平和应用比例较低，制约了秸秆资源的物质利用率和能量转化率，无法形成规模化和产业化。

大力发展草腐食用菌产业[11,12]，既可以消纳我国大量的农作物秸秆和畜禽粪便，变废为宝；又可以有效缓解菇林矛盾，使资源开发利用结构更加合理[13]。随着草腐食用菌生产规模的不断扩大，大量菌渣的处理变得尤为迫切[14-18]。因此，本文以草腐食用菌菌渣再利用、再循环为切入点，开展以玉米秸秆生产双孢菇后的菌渣为主要原料生产有机肥的用料配比和生产工艺研究，以期应用于生产优质合格的新型菌渣有机肥料。

1 菌渣有机肥生产试验

1.1 试验材料

发酵菌剂为EM 菌剂和Rw 酵素剂，分别由广东农冠生物科技有限公司和鹤壁市人元生物发展技术有限公司生产。

堆制原材料为双孢菇菌渣（草腐）、香菇菌渣（木腐）、牛粪、酒糟、石灰、红糖。除双孢菇菌渣取自黔西县锦星镇贵州毕节灵丰复肥有限公司双孢菇生产基地外，其余原料均购自周边地区，堆制原材料主要成分见表1。

1.2 试验设计

试验共设置5 个处理，不设置重复，各处理原料质量配比如表2 所示，各处理混合样总质量为2 t。

2 堆制方法

按照配比将各种生产原料充分混合，控制含水量在60%左右，建堆发酵，每间隔7 d 翻堆1 次。从建堆后开始，每天定时测定各个处理的温度，同时记录环境温度。每2 d 测定1 次混合样含水量。测定发酵开始前按配比混合后的混合样（以双孢菇为原料的混合样和以香菇为原料的混合样），堆制完成时测定各处理有机肥成品，分别测定pH、有机质、全氮、全磷和全钾含量。

表1 堆制原材料主要成分%

表2 菌渣有机肥堆制原料质量配比

3 试验结果

3.1 温度变化

图1 菌渣堆肥过程中的温度变化

温度变化是堆体微生物活动和堆肥进程的直观反映[19]，同时也是堆肥快速腐熟的一个重要参数。本试验结果如图1 所示，各个处理总体变化趋势相似，呈现升温、高温、降温及平稳4 个阶段。升温阶段，加入发酵菌剂的4 个处理（处理2、处理3、处理4、处理5）在第5 d 时温度升至40 ℃以上，较未加发酵菌剂的对照（处理1）提前了2 d，且加入好氧型发酵菌剂Rw 酵素剂的2 个处理（处理3、处理5）温度升高最快，在第11 d 时分别达到66 ℃、67 ℃的最高温或近最高温，而未添加发酵菌剂的处理1（对照）升温最慢，在第13 d 达到最高温度58 ℃。高温阶段，各处理的高温阶段持续8 d 左右，添加Rw 酵素剂的处理3 和处理5 从第11 d 开始至第18 d 止，温度维持在高温67 ℃左右；添加EM菌剂的处理2 和处理4，从第12 d 开始到第19 d 止，温度维持在高温66 ℃左右；未添加发酵菌剂的对照处理1，高温阶段与处理2 和处理4 相同，但温度较之前者低8℃左右。降温阶段，处理3 和处理5 温度比处理1（对照）提前 3 d 下降到 45 ℃以下，提前6 d 下降到35 ℃以下，处理2 和处理4 温度比处理1（对照）提前 2 d 下降到 45 ℃以下，提前6 d下降到35 ℃以下，而处理1（对照）直至第39 d温度才下降至35 ℃以下。平稳阶段，从第33 d开始，处理2、处理3、处理4、处理5均进入35 ℃以下的平稳期，结束时最低温度降至27 ℃度左右，而处理1（对照）直至第39 d时才进入35 ℃以下的平稳期，且结束时温度未低于30 ℃。表明堆肥时加入发酵菌剂，不仅有利于堆肥温度快速上升，提高高温持续阶段的温度，而且可以缩短堆肥时间，且添加好氧型发酵菌剂的堆肥升温快于添加厌（兼）氧型发酵菌剂的，而草腐菌渣和木腐菌渣之间的差异不明显。

3.2 水分变化

水分含量直接影响微生物代谢，特别是好氧微生物的有氧代谢，一定程度体现了发酵反应速度和堆肥的质量[20]。由图2 可见，从第6 d 开始，水分含量开始进入快速下降阶段，而这时正是堆肥升温阶段的后期，温度升至40 ℃以上，总体来看，添加Rw 酵素剂的处理3、处理5 含水量下降速度快于添加EM 菌剂的处理2、处理4，而未添加发酵菌剂的处理1（对照）水分含量下降速度最慢，不同菌渣原料之间差异不明显。到第26 d左右，处理3、处理5 含水量下降至35%以下，而处理1、处理2在4 d 后才降至35%以下，而未添加发酵菌剂的处理1（对照）直至第40 d 才降至35%以下。堆制结束时，添加发酵菌剂的4 个处理水分含量均降至30%以下，达到有机肥生产的技术标准要求，而未添加发酵菌剂的处理1 含水量为33%，仍未达标。说明添加发酵菌剂后，微生物代谢旺盛，发酵温度高，维持时间长，水分散失量大，有利于降低水分含量，减少后续处理的能量消耗，也有益于腐殖化作用,提高堆肥质量，且好氧型微生物代谢散失水分相对较快。

图2 菌渣堆肥过程中的水分变化

3.3 pH变化

pH 是影响微生物生长的重要因素之一[21]，大多数微生物最适宜生长的pH 为中性或弱碱性，pH太高或太低都将影响堆肥的效果。菌渣有机肥堆制的原料加入了1.96%的石灰，如图3 所示，起始pH 相对较高，为8.0 左右，发酵完成后，pH 下降，处理2 下降幅度最大，下降1.3，降幅为16.3%；其次是处理4，下降1.15，降幅为14.5%；再次分别是处理3 和处理5，分别下降了1.1 和0.85，降幅分别为13.8% 和10.7%；处理1（对照）降幅最小，下降0.7，降幅为8.8%。这表明，随着发酵过程的进行，微生物降解有机物产生有机酸,使pH 下降，接种发酵菌剂后微生物代谢活动旺盛，pH下降快，而可能由于有氧代谢和厌氧代谢活动的区别，加入EM菌剂的处理pH下降幅度更大。

图3 菌渣堆肥开始和结束时的pH变化

3.4 有机质及外观变化

在堆肥过程发生的各种生化反应中，有机质是微生物赖以生存和繁殖的基本条件，因此有机质的变化能在一定程度上反映堆肥的进程，研究堆肥过程中有机质的降解率，可以判断堆肥的腐熟度。如图4 所示，各处理有机质总体变化趋势一致，在堆肥结束时含量均有所下降，处理3 下降幅度最大，下降了15.5%，降幅为19.1%；其次是处理5，下降了14.8%，降幅为18.7%；再次分别是处理2 和处理4，分别下降了14.0%和13.1%，降幅分别为17.3%和16.5%；处理1（对照）降幅最小，下降10.7%，降幅为13.2%。堆沤结束后，从外观看，添加复合菌剂的 4 个处理（处理2、处理3、处理4、处理5）呈现褐色或灰褐色，均匀粉状，无臭味，完全腐熟；而处理1（对照）呈灰色，不均匀，并伴有未被腐熟的菌渣及异味。说明添加发酵菌剂可加快堆肥过程中有机质的降解和腐熟，好氧型微生物代谢更为活跃，消耗有机质较多。

图4 菌渣堆肥开始和结束时的有机质含量对比

3.5 总养分含量变化

有机肥堆制发酵过程中，原料中的有机物被分解，造成原料中的营养物质累积量增加。如图5 所示，添加发酵菌剂的4 个处理（处理2、处理3、处理4、处理5）发酵完成后总养分含量增加量均大于对照处理1，增量最大的是处理3，增加了0.524%，增幅为10.6%；其次是处理5，增加了0.496%，增幅为10.3%；再次分别是处理2 和处理4，分别增加了0.485%和0.449%，增幅分别为9.9%和9.4%。说明添加发酵菌剂有利于加快有机物分解和养分积累，添加好氧型Rw 酵素剂可使有机物分解更快，养分积累更多。

图5 菌渣堆肥开始和结束时的总养分含量对比

4 结语

以代表草腐菌的双孢菇菌渣和代表木腐菌的香菇菌渣为原料，按照菌渣48.00%、牛粪10.00%、酒糟40.00%、石灰1.96%、红糖0.02%（主要活化培养发酵菌剂）的质量配比，并添加发酵菌剂进行堆制发酵，每间隔7d 翻堆1 次，经42 d 左右即可生产合格的有机肥，其pH 范围为5.5～8.5，有机质含量大于等于45%，总量分含量大于5%，水分含量低于30%。

试验证明好氧发酵在快速升温、持续高温、降低水分、养分积累方面的表现略好于厌（兼）氧发酵，但有机质损失相对较高；两种发酵方式的综合优劣评判，还需要再针对不同的作物和土壤情况，做进一步的研究。但草腐菌菌渣与木腐菌菌渣作为原料生产的有机肥相比，肥力差异不大，说明草腐菌菌渣是很好的替代原料，可缓解食用菌生产所需的林木资源消耗压力，具有巨大的发展潜力。