菌渣二次出菇处理还田再利用路径探析

周子焱 王 闯 徐 宁 曹 娜 李国良 赵冬梅 孙泽浩 刘国娟*

（1聊城职业技术学院，山东聊城 252000；2山东省茌平县蔬菜技术推广中心，山东聊城 252100；3聊城江北水城旅游度假区国良种植家庭农场，山东聊城 252000）

随着我国综合国力的不断提升，人民生活水平发生了显著变化。食用菌以其高蛋白、高维生素、低脂、低热深受广大人民群众的喜爱，已经成为了家家户户不可或缺的美味佳肴[1]。根据中国食用菌协会最新数据，2019年我国食用菌年产值达400亿元人民币，占全球食用菌产值的80%以上[2]。食用菌栽培基质通常由动物粪便、木屑、棉籽壳及其他矿物质组成，食用菌在生长过程中所分泌的胞外酶，能很好地将纤维素等大分子物质分解为小分子物质并吸收利用[3]。但杜国防等认为食用菌菌渣营养物质的利用率仅为60%～70%。在食用菌子实体被采收过后，菌渣中大量营养物质由于无法得到合理利用，不仅会造成资源浪费，还会带来严重的环境污染问题[5]。因此，食用菌菌渣还田再利用，成为了当前食用菌行业与农业发展所面临的共同难题。

目前国内对于菌渣还田的研究，大多将食用菌菌渣与珍珠岩等无机物质进行混合使用[1]，胡留杰等[6]研究发现菌渣不经过前期处理，直接进行还田耕作，增大了土壤容重、提高了土壤pH、显著提高了土壤EC值。钱争等[7]认为土壤EC值与土壤盐碱化概率呈正相关，EC值的提升侧面反映了土壤盐碱化概率加剧。因此，菌渣直接还田再利用，并不能最大程度地发挥改良土壤理化性质的预期效益。如何解决菌渣还田对EC值与土壤盐碱化加剧问题，是国内研究菌渣还田再利用发展的一大难题。本文将杏鲍菇菌渣经过二次出菇处理与简要水浸处理后的菌渣同时进行还田复种，发现经二次出菇处理的杏鲍菇菌渣能更好地降低土壤EC值，达到了试验预期目的，在一定程度上解决了菌渣还田种所面临的部分问题。

1 试验设计

1.1 试验点概况

试验点在聊城江北水城国良种植家庭农场，该区位于山东省西北部，属暖温带季风气候区，有利于食用菌种植和试验开展。

1.2 试验方法

1.2.1 试验前期处理。对杏鲍菇培养基质进行不同方式的预处理：①使用水浸方式，用无菌蒸馏水对菌渣进行洗涤，稀释盐离子浓度；②将杏鲍菇菌渣进行堆肥处理：在1 m×1 m的畦床中均匀撒入浓度约为2.5%石灰水，将采收完毕的杏鲍菇菌渣进行除袋处理，选用干湿度为50稻草与杏鲍菇菌渣进行搅拌并堆入畦床，使用草席对混合培养料进行遮盖，当料温降至28℃且出现大量放线菌时重新装袋[3]。

1.2.2 草菇种植。草菇种植试验过程中温室气温严格保持在18～25℃，空气湿度控制在75%～85%。在培养初期应减少揭膜次数，保持温室内气流和环境的稳定性[4]。待菌丝大量扭结时，将温度控制在30～34℃，料温保持在33～34℃并适当维持通风环境。由于草菇生长速度较快，在子实体伸长前应及时采收。

1.2.3 番茄种植。试验分2轮进行：第1轮将水浸后的杏鲍菇菌渣均匀撒入1 m×1 m试验台中，进行旋地，旋地深度约15 cm。静置1 d后，于试验田A中，种植番茄，番茄品种选用中蔬4号。第2轮将种植一茬草菇的杏鲍菇菌渣不做处理，直接还田。均匀地撒入位于1 m×1 m试验田B中，进行和试验田A同样的操作，并种植与试验田A中同种品质番茄品种。菌渣还田使用量为14.00 kg/m2。

1.3 数据采集与处理

采集试验前和2轮试验中试验田A、B的土壤理化数据：EC值、pH、土壤容重。在2轮番茄采收前后，立刻采集相关数据。利用S型采样法采集50 g的土壤样品；土壤容重的测定使用环刀法采集50 g土壤样品测定土壤容量；pH的测定使用梅特勒pH暨电导率测定仪。本次研究共设置3组数据处理：T1（对照组）、T2（水浸处理组）、T3（二次出菇处理），每组试验数据，按照随机取样法随机取3组数据并计算平均值，作为改组数据的参考值。将2组数据进行对比，并分别计算平均值、算数平方差、分析数据差异。本试验全部数据采用Matlab 2018进行处理。

2 结果与分析

2.1 菌渣还田对土壤容重的影响

土壤紧实度是农学和土壤科学共同关注的土壤重点问题[12]。土壤紧实度过密可能会影响作物根系生长，过松散则会影响土壤田间持水量[13]。土壤紧实度一般可以反应土壤颗粒与土壤容重之间关系[14]。土壤容重是土壤最基本理化性质之一，能直接反映土壤孔隙度和土壤松软度[15]，侧面反映出土壤中影响植物生长可吸收的热度、含肥量、含水量、含氧量等大致情况[16]。

通过对比试验前后试验田土壤容重，我们可以发现菌渣经二次出菇处理，再还田有利于改良土壤容重（图1）。

图1 菌渣还田对土壤容量的影响

T1、T2、T3组数据分别为：1.21、1.02、0.98 g/cm3（P＜0.05）。各试验田与其对照数据相比，土壤容重分别降低了15%、18%（P＜0.05），结果较为显著。同时试验结果反映出，经水浸处理后的菌渣对于土壤容重的影响比经二次出菇处理的菌渣效果小。可能是因为草菇在二次出菇试验时，将原杏鲍菇菌渣中的大分子成分分解再利用了，土壤容重的降低会造成土壤紧实度下降，能更好地为番茄根系生长提供适宜生存空间。

2.2 菌渣还田对pH的影响

李思民等[17]认为，土壤pH对土壤重金属元素可利用性存在影响。现有试验表明，随土壤pH升高，土壤对重金属粒子吸附性增强，有效性重金属粒子含量下降[18]。杨秀敏等[19]认为，通过提升土壤pH，可将土壤重金属粒子转化为难利用交换态，使其不被作物根系吸收。

分析本试验数据可知，菌渣还田提高了土壤的pH。如图2所示，T1、T2、T3组数据的pH分别为5.6、8.5、9.1。由于受地理因素影响，原试验田土壤较为酸化，经菌渣还田处理后，pH分别显著提高2.9和3.6个单位，土壤酸化程度得到了显著改良。同时，随着土壤pH的升高，菌渣中富含大量有机质，可为土壤提供更多的吸附位点[20]，能更好地降低作物根系对重金属粒子的吸收，减少作物根系毒害发生。并且菌渣有机质多为溶解性有机质，其可通过络合作用和螯合作用，提高重金属的生物可利用性[21]。减轻土壤重金属压力，延长土壤使用期限。

图2 菌渣还田对pH的影响

在2组试验田试验前数据相差不明显的情况下，经二次出菇处理的食用菌菌渣比经水浸稀释后的食用菌菌渣，改良酸化程度效果更为明显。可能是因为在二次出菇试验中，草菇释放了某些碱性或中性物质[22]。由此可说明，食用菌菌渣经二次出菇处理后对土壤酸化程度比经水浸后的菌渣效果更为优异。

2.3 菌渣还田对EC值的影响

土壤电导率（EC）作为土壤重要的电学特征能充分表现出土壤盐分含量、养份储备量、水分储存量，可作为研究土壤理化性质的综合参考指标[23]。通过分析控制土壤电导率，可以保证作物生产高品质，同时便于控制土壤养分盈余，降低环境风险系数。根据潘昭隆等[24]、郭文忠等[25]试验显示，土壤EC值与植物株高、茎粗、叶片SPAD值呈二次曲线关系，一般番茄种植EC值应控制在3 mS/cm左右。

根据试验数据（图3），T1、T1、T1组数据分别为498、632、501μS/cm杏鲍菇菌渣还田会在一定程度上提高土壤电导率EC值。

图3 菌渣还田对EC值的影响

在2组数据相差不显著的情况下，经二次出菇处理后的杏鲍菇菌渣对电导率的影响明显低于经水浸后的菌渣。黄桂平等[26]认为，在二次出菇过程中，草菇会吸收杏鲍菇菌渣中的铜、钾、镁、钙、锌、铁等元素，该类元素是造成土壤电导率上升的主要原因。因此，二次出菇处理能更好地克服菌渣还田对土壤电导率带来的负面影响，在一定程度上解决了土壤经菌渣还田处理后盐碱化概率加剧的问题。

2.4 试验误差分析

试验过程中，由于某些不可控因素如气温骤降、降雨导致土壤湿度增加等影响，可能会对试验结果造成部分影响。同时，不同品种的杏鲍菇、番茄、草菇，也可能会带来一定的误差。

3 小结

试验结果表明，经二次出菇处理的食用菌菌渣比传统水浸处理的菌渣对于土壤理化性质的影响更趋于有利。在土壤容重方面，经二次出菇处理的食用菌菌渣所影响的试验田土壤孔隙度更低，土壤紧实度更疏松，对于作物根系生长发育更有利，田间持水量更高；在pH方面，二次出菇后的食用菌菌渣，改良土壤酸碱度效果更为明显，土壤可溶解有机质含量更高，对土壤中重金属粒子的吸附能力更强；在电导率变化方面，与传统水浸处理不同，二次出菇处理的食用菌菌渣对于土壤EC值影响较小，对后期盐碱化概率影响不大，但均高于番茄生长发育临界点，可能会对番茄品质存在一定影响。

总体来说，食用菌菌渣二次出菇处理，能很好地解决食用菌菌渣还田再利用问题，为食用菌行业与循环农业提供了较好的连接思路。与传统处理方式不同，食用菌菌渣在二次出菇过程中，种植草菇可带来一定经济效益，为从事食用菌行业的劳动人民，带来更多财富。同时，食用菌菌渣二次出菇并还田再利用，积极响应了我国乡村振兴战略中建设美丽乡村的号召[27]。下一步，我们将继续对食用菌菌渣还田再利用展开研究，探索食用菌菌渣在二次出菇前与出菇后对土壤其他方面造成的影响，并逐步克服二次出菇处理后土壤EC值对番茄品质产生影响的问题。