高海拔地区废弃菇渣发酵生物菌剂的筛选

梅燕 张琨 徐丽萍

摘   要   为解决青海高寒地区废弃菇渣发酵时间长、发酵不充分、发酵质量低等问题，促进菇渣作为基质化资源的有效利用，研究了不同生物菌剂对菇渣发酵过程及发酵效果的影响。结果表明：接种生物菌剂可加快物料堆升温过程，经发酵腐熟的菇渣物化特性均得到一定改善，pH和EC值呈现增加趋势。其中，接种万丰生物菌剂的处理腐熟效果最好，种子发芽率指数达到72.14%，明显优于其他3种生物菌剂，可用于高海拔地区菇渣发酵生产。

关键词   高海拔地区;菇渣发酵;生物菌剂;筛选

青海食用菌产业规模不断壮大，栽培种类不断增多，产量增加，促进经济效益不断提升，已成为农业提质增效的特色产业。随之也带来了大量的食用菌废料，每100 kg鲜菇便可产生60 kg菌渣废料，栽培食用菌后剩余的培养基废料， 仍含有大量菌体蛋白、纤维素和多糖，以及丰富的营养元素（N、P、K、Ca、Mg、Zn等）。菇（菌）渣的产量及排放量呈现日益增长的态势，菌渣随意丢弃造成了环境污染与资源浪费。

废弃菇渣营养物质含量及比例、理化性状不符合蔬菜生长发育的要求，不宜直接用来栽培蔬菜。有研究表明用发酵菇渣为主要有机质培育黄瓜幼苗，不仅有利于其生长发育，还可以显著提高黄瓜产量和品质。顾斌斌等人的研究结果表明，以蟹味菇渣发酵有机底肥促进了番茄的单株结果数，说明堆肥发酵是处理菇渣无害化和资源化利用的有效途径，其中高效微生物菌剂的引入可以有效促进有机物的腐熟。

青海为高海拔地区，昼夜温差大，存在废弃菇渣堆肥时间长、发酵不充分等问题，在一定程度上限制了废弃菇渣的应用范围。通过腐熟微生物菌剂，可提高有机废弃物的酶促反应速率，加快有机物降解转化速率。本研究通过添加不同商业生物菌剂进行菇渣发酵试验，评价不同商业微生物菌剂对菇渣堆肥腐熟效果的影响，以期筛选出适合高海拔地区昼夜温差大、空气湿度低的环境下能够快速发酵的生 物菌剂，加快废弃菇渣变废为宝循环再利用的进程。

1   材料与方法

1.1   试验材料   实验材料菇渣取自青海惠田种植有限公司大堡子种植基地，选择无霉变的菇渣菌棒脱皮粉碎后加水混和均匀，水分含量控制在55%～60%。

1.2   菇渣发酵试验   试验设置5个处理组，见表1。将4种商业菌剂按照使用说明提供的活菌数确定使用剂量，并按照使用方法与菇渣充分拌匀堆置，同时设置对照组。每个重复为废弃菌棒料1 m3，不同微生物发酵菌剂分别按照一定比例与粉碎的废弃菌棒混匀进行翻抛、打堆、盖膜，堆成圆堆，采用人工堆积自然通风的方式堆置。待温度呈现下降趋势即可人工翻堆。

在距离发酵堆表层40 cm处，每天早     （8：00）中（14：00）晚（20：00）进行测温，同时记录环境温度，环境温度为每日3个时段的平均 温度。

1.3   测定项目与方法

1.3.1   发酵后菇渣废料的理化特性的测定   指标包括容重（g/cm3），总孔隙度（%），通气孔隙（%），持水孔隙（%），大小孔隙比、pH、电导率（EC）。

1.3.2   发酵后菇渣毒性的测定方法   为了测定菇渣经发酵后腐熟程度，参照有机肥GB/T 23486-2009中堆肥毒性的测定方法进行菇渣发酵腐熟程度的测定。在发酵后120天，将5组发酵好的菇渣和未发酵菇渣在室内自然风干，用高速万能粉碎机进行粉碎，每个处理取20 g样品加入200 mL蒸馏水，震荡20分钟，室温下浸提3小时，过滤取上清液备用。

在直径为90 mm的培养皿内放置一张滤纸，加入5 mL菇渣浸提液，加入20粒颗粒饱满、大小均匀的油白菜种子（摆放均匀，便于观察），同时以清水做对照，每个处理设3次重复，置于25±1 ℃恒温培养箱中培养72小时后，观察记录测定各培养皿中种子发芽数及根长，计算种子发芽势

种子发芽势（%）=（规定天数发芽种子数/供试种子数）×100。

以发芽率指数GI（Germination Index）评价堆肥的毒性。

发芽率指数GI（%）=（浸提液种子发芽   率×根长）×100 /（对照种子发芽率×根长）。

2   结果与分析

2.1   不同的生物菌剂发酵菇渣的温度变化   从图1中可以看出，在发酵的前21天，万丰固体菌剂处理的物料堆温度有明显的持续升高的过程，且最高温度达到51.8 ℃，其他3种菌剂处理升温过程不明显，尤其乐贝丰菌剂与农富康菌剂物料堆升溫慢，温度最高分别只达到37.5 ℃和38.9 ℃。第20天翻堆后，添加生物菌剂物料堆与对照在最初4天的升温速度相同，均升高到34 ℃，24天后升温明显有差异，添加菌剂物料堆温度上升均高于对照组，万丰菌剂物料堆的发酵温度达到37.1 ℃，其次是乐贝丰和百益宝菌剂物料堆，温度分别到达33.2 ℃和32 ℃;第30天各组温度均开始下降，趋于稳定。可以看出使用生物菌剂有利于提高堆体微生物活性，促使物料堆温度上升，促进菇渣的腐熟。不同菌剂作用阶段不同，其中万丰菌剂在翻堆前后均提升了升温速度，且升温最为明显，温度最高。

2.2   不同生物菌剂发酵后菇渣废料的理化特性   将菇渣作为草炭的替代品进行复配成蔬菜育苗基质和栽培基质用于蔬菜生产，其理化性状对蔬菜的生长有很大的影响。由表2可以看出，发酵后，菌棒废料的理化性状较发酵前均有所变化，其中菇渣的通气空隙较对照处理明显增加，持水孔隙度有所下降。发酵后容重的变化值增加0.01～0.02 g/cm3，发酵后总孔隙度增加较为明显，与发酵前相比增加了13.09%～16.21%，通气孔隙度提高了5.62%～10.21%，持水空隙增加了5.7%～10.38%，5个处理的容重差异不显著，但与未发酵菇渣差异显著。处理2的总孔隙度与处理1，处理4的通气孔隙度与处理1、处理2、处理3均差异不显著，但与处理5和未发酵菇渣差异显著;处理5持水孔隙度与处理3差异不显著，与其他处理差异显著;处理4大小空隙比与处理1、处理2、未发酵菇渣差异不显著，与处理3、处理5均差异显著。

结束发酵后完全腐熟的产品pH值一般应控制在5.5～8.5，过高过低均会影响蔬菜的生长。菇渣经过发酵后，pH呈现增加趋势，除第1个处理组外，其他处理间的pH差异并不明显，各处理发酵后均达到6.5～8.5。经过堆置发酵后， EC 值明显高于未发酵物料，且后4个处理组EC值增加尤为明显，添加不同生物菌剂与未添加菌剂pH与EC值变化趋势基本一致。

2.3   不同发酵菌剂处理菇渣种子发芽指数的比较   参照堆肥GBT23486-2009中GI（发芽指数）的描述，当发芽率指数>50%时，堆肥已基本成熟，作为有机肥对植物基本没有毒性，当GI>80%时，可认为堆肥已经腐熟。将添加不同菌剂发酵后的菇渣浸提液进行油白菜种子萌发试验，结果详见表3，萌发72小时后，所有处理的发芽势均在94%以上，发芽率均在96%以上;处理4根长最短，为1.45 cm，清水处理根长最长，为3.78 cm;处理1芽长最长为，2.54 cm， 清水处理芽长最短为0.98 cm，  芽/根最小为清水处理0.74，最大比值为处理1， 1.49。

从图2中可以看出，经过各试验处理的浸提液进行种子发芽试验，处理3万丰商业菌剂堆肥处理的菇渣浸提液的种子发芽率指数达到72.14%，腐熟效果最好，菇渣对植物已基本没有毒性，处理5自然发酵的菇渣浸提液的种子发芽率指数达到53.69%，菇渣基本成熟，也达到基本没有毒性的标准，其余菌剂处理的种子发芽率指数均低于50%，与未发酵菇渣的种子发芽指数相差不大，农富康菌剂发酵菇渣的种子发芽指数甚至明显低于未发酵菇渣。说明不同生物菌剂处理会在堆置发酵过程中影响大分子有机物分解，且影响到种子的发芽  指数。

3   结论

在高海拔地区由于日平均气温偏低，自然发酵时间长，导致废弃菇渣发酵效率较低。一般废弃菇渣多在户外自然堆置6个月后还田使用，否则易造成二次发酵烧苗。本试验的研究结果表明，保持菇渣物料堆55%～60%的含水量，进行2～3次的翻堆处理，添加生物菌剂可以有效提高菇渣发酵的升温过程，发酵效果随生物菌剂的种类不同而不同。万丰发酵腐熟剂可将菇渣发酵天数缩短至120天，腐熟效果最好，浸提液颜色透亮，其种子发芽指数最高。综合物料堆的温度变化和发酵后菇渣理化特性指标的变化，菇渣发酵后过高的EC值可能是由于堆肥过程大分子有机物分解并矿化转化为离子状态导致的，将发酵后的菇渣替代不可再生草炭复配成有机栽培基质用于蔬菜生产是切实可行的。同时，使用万丰生物菌剂操作简单，成本较低，可以用于废弃菇渣发酵，以缩短发酵周期，提高废弃菇渣的再利用效率。

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