毛木耳菌渣与工业铸造废粉制作有机肥肥效初探

丘献娟 卢玉文 王 宁 韦锦福 陈国龙 秦延春* 刘 斌

（1玉林市微生物研究所，广西玉林 537000；2广西兰科资源再生利用有限公司，广西玉林 537000；3广西大学，广西南宁 655000）

毛木耳口感柔滑可口、清香脆嫩、味鲜香浓、品质上乘，食药两用价值极高，具有补血活血、滋养润燥、养胃润肠等功效，是广西地方特色小吃柳州螺蛳粉的重要原料之一。随着柳州螺蛳粉产业迅猛发展，毛木耳的市场需求量快速增加，广西栽培毛木耳规模持续扩大。据统计，2022年广西毛木耳产量达8.96万t，根据毛木耳生物学利用率90%计算，产生菌渣30.23万t。目前毛木耳菌渣除了少部分作为畜禽饲料使用外，大部分被丢弃，易滋生病菌等有害物质，对土壤、水源以及植物生长产生严重危害[1]。

铸造业是发动机产业链中的基础产业和核心产业，在国民经济中占有极其重要的地位。工业铸造废粉指金属在铸件生产过程中产生的铸造废砂再次利用后产生的粉末，资源化利用差[2]，目前主要用于生产烧结砖。但随着“双碳”政策的大力实施，烧结砖有被随时叫停的风险。因此，研究铸造废粉再利用技术，是实现绿色铸造的关键所在。

有机质是肥力的物质基础，是影响肥力的决定性因素，而腐殖质是有机质的主体[3]。铸造废粉主要包含60%膨润土、30%煤炭粉、5%硅微粉、3%碳化物等物质[4]，膨润土具有较强的吸水性、遇水分散性、膨胀性和保水性，能够降低有机物料的分解速率，缓释肥料，提高腐殖化系数，增加有机质的含量和质量，提高酶活性，促进微生物蛋白合成及代谢活动等作用[5]。煤炭粉可以有效地提高土壤中碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量，提高土壤酶活性，降低土壤pH值[6]。硅微粉是硅砂的粉化产物，可作为土壤有效硅的来源[7]。碳化物的微孔结构，可有效减缓肥料释放速度[4]。因此，铸造废粉与食用菌菌渣制作新型有机肥，是实现工农业固废无害化、资源化利用的重要途径，可达到变废为宝的效果，现将其肥效试验总结如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

铸造废粉来自广西兰科资源再生利用有限公司；毛木耳菌渣（栽培配方：杂木屑80%，玉米芯17%，碳酸钙1%，石灰2%），广西北流市健勇木耳栽培专业合作社，用粉碎机粉碎后过筛（孔径为0.25 mm），并暴晒杀菌；有机物料腐熟剂：粗降宝，广州微立旺生物科技有限公司生产；红糖、尿素、硫酸钾、磷酸二铵、石灰，市售。

经检测，毛木耳菌渣理化性质为全氮0.44%、全磷0.32%、全钾0.25%、有机碳38.43%、有机质64.52%、含水率32.27%、pH6.81、碳氮比为65.66；铸造废粉重金属含量为砷2.30 mg/kg、汞0.01 mg/kg、铅6.50 mg/kg、镉0.12 mg/kg、铬34.40 mg/kg，原料均符合要求。

1.2 试验配方

试验于2023年9—10月在广西兰科资源再生利用有限公司肥料工厂化生产基地进行，采用单因素随机区组方法，按铸造废粉添加质量比为0%、15%、30%、60%设4个供试配方制作有机肥，其中添加铸造废粉为0%的配方为对照（CK），供试配方成分组成如表1。

表1 供试配方成分组成 单位：kg

1.3 试验方法

1.3.1 有机物腐熟剂活化

配制营养液：红糖2%，硫酸铵0.5%，磷酸二铵0.1%；有机物料腐熟剂∶营养液=1∶20（质量比），混合后活化1～2 h。

1.3.2 堆肥发酵

堆制前，用粉碎机将菌渣粉碎，并暴晒杀菌。将菌渣与铸造废粉按表1均匀混合，得到发酵料。按质量比添加0.01%的有机物腐熟剂。为了使腐熟剂充分混匀到原料中，先取10 kg发酵料与活化的有机物腐熟剂混合，然后均匀喷洒到发酵料中[8]。所有料用翻抛机充分拌匀，调节碳氮比为20∶1～30∶1，调节料含水量为45%～60%。混合好的发酵料堆成条垛发酵，条垛堆宽2 m，高1.5 m，长度视堆量而定，用塑料膜覆盖堆顶。堆制期间每隔1 d测定堆体温度。采取人工翻堆的形式补充氧气。55～65 ℃时2 d翻堆一次，65～70 ℃时1 d翻堆一次，超过70 ℃立即翻堆，高温发酵周期维持10 d左右，至堆体温度小于35 ℃且趋于稳定的时候，发酵结束。过度腐熟会导致有机碳与氮素损失大从而降低肥效[9]。此时，发酵料颜色呈褐色，团粒疏松无结块、无臭味。

1.3.3 有机肥的制备

参照有机肥国家标准（NY/T 525－2021），先将腐熟后的发酵料烘干、粉碎、过筛（孔径0.85 mm）。最后干燥、造粒。

1.3.4 肥效试验设计

供试土壤为黑土，每盆（长50 cm×宽40 cm×高30 cm）装土 30 kg，在距土表10 cm处施入底肥（土壤与有机肥体积比为3∶1），调节土壤含水量为20%。每盆均匀播种80粒小白菜种子，覆盖0.5 cm细土，在播种后3 d统计发芽率，5 d统计真叶率，出苗第7天定苗，每盆留30株，生长一个月后收获[8]。每个配方及对照（CK）重复3次。

1.3.5 指标测定

在发酵过程中，每隔1 d定时将温度传感器插入堆体深度约40 cm，测量记录堆体温度（每次取均匀分布的3个样点，每点间隔为1 m）；统计种子发芽率和真叶率；小白菜收获时测量根长、株高、平均单棵质量；委托玉林市检验检测研究院测定有机肥成品的有机质、全氮、全磷、全钾、pH，委托广西壮族自治区产品质量检验研究所检测有机肥成品的汞、砷、镉、铅、铬含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2007进行数据处理。采用SPSS 18软件分析试验数据，评估不同配方间差异显著性（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 供试配方发酵料发酵温度的变化

由图1可知，配方1、配方2、配方3及对照（CK）在第1天的变化并不明显，发酵堆的内部温度与外部空气温度接近，在第3天均上升到50 ℃以上。配方1、配方2、配方3快速升温，在第11天均到达最高温度，分别为68.63 ℃、70.17 ℃、67.8 ℃，对照（CK）在第13天到达最高温（66.57 ℃），最高温排序为配方2＞配方1＞配方3＞对照（CK）。之后发酵料降温经历快速降温和缓慢降温的阶段，配方1、配方2、配方3在第15天下降至50 ℃左右，保持50 ℃以上高温时间为13 d，在第25天温度降为30 ℃左右并趋于稳定，连续2 d温差不超过2 ℃时发酵完成。对照（CK）在第17天下降至50 ℃左右，保持50 ℃以上高温时间为15 d，在第29天温度降为30 ℃左右并趋于稳定，连续2 d温差不超过2 ℃时发酵完成。

图1 供试配方发酵料发酵温度的变化

从结果可知，添加铸造废粉后，与对照（CK）相比，3个配方均在同等时间快速上升到最高温，到达最高温时间提前2 d，其中配方2＞配方1＞配方3，保持50 ℃以上高温时间缩短2 d，50 ℃下降至30 ℃时间缩短2 d，总发酵时间缩短4 d。说明添加适量铸造废粉有利于发酵，提高发酵速度和温度，缩短发酵时间，改善发酵进程，但与添加量并不呈正相关，过量添加铸造废粉反而抑制发酵。这是因为铸造废粉含有60%膨润土和30%煤炭粉，膨润土、煤炭粉都具有提高有机物腐殖化系数、提高酶活性、促进微生物繁殖代谢等作用，发酵期间补水、补氧，也会增强微生物活性，都会造成温度的急剧上升；过量添加铸造废粉，发酵料通气孔隙减少，湿度降低，抑制微生物分解代谢活动，减缓温度上升速度[9]。

2.2 供试配方发酵料种植小白菜种子发芽生长情况

由表2可知，小白菜种子3 d发芽率，3个配方均优于对照（CK），其结果为配方2＞配方1＞配方3＞对照（CK）＞80%，说明3个配方和对照（CK）均已腐熟，且配方2的腐熟程度最佳；5 d真叶率，3个配方均优于对照（CK），其结果为配方2＞配方1＞配方3＞对照（CK），说明施用配方2的小白菜长势最佳。这是因为，添加适量铸造废粉后，促进堆肥腐熟，配方2的腐熟程度最好，发酵料的营养成分得到充分的释放，有机质的含量和质量最优，而配方3过度添加铸造废粉，减弱微生物分解活动，影响发酵料腐熟，导致有机碳与氮素损失，抑制肥效[10]。

表2 供试配方发酵料种植小白菜种子的发芽率和真叶率

2.3 供试配方发酵料种植小白菜生长情况

由表3可知，与对照（CK）相比，3个配方均能促进小白菜根长、株高及单棵质量。小白菜的平均根长、株高、平均单棵质量分别为10.87 cm、22.87 cm、119.42 g，比对照（CK）提高68.97%、37.77%、83.35%，且排序均为配方2＞配方1＞配方3＞对照（CK），这与种子萌发指标结果一致。

表3 供试配方发酵料种植小白菜生长情况

2.4 供试配方发酵料的营养成分

根据国家有机肥NY/T 525－2021检测标准：总养分含量≥4%，有机质含量≥30%，pH为5.5～8.5。由表4可知，3个配方和对照（CK）的总养分均符合标准，排序为配方1＞配方2＞配方3＞对照（CK），这是因为毛木耳菌渣的氮、磷、钾含量较低，添加比例越高，总养分越低。有机质的含量排序为对照（CK）＞配方1＞配方2＞配方3，这是因为菌渣的有机质含量高，铸造废粉的有机质含量低，铸造废粉的占比越高，肥料的有机质含量越低。3个配方及对照（CK）的pH均符合标准，其排序为对照（CK）＞配方1＞配方2＞配方3，煤炭粉的有机碳矿化分解，降低pH值，铸造废粉添加越多，pH越低。

表4 供试配方发酵料营养成分（以烘干料计）

2.5 供试配方发酵料重金属含量

根据国家有机肥NY/T 525—2021检测标准：汞≤2 mg/kg、砷≤15 mg/kg、镉≤3 mg/kg、铅≤50 mg/kg、铬≤150 mg/kg。由表5可知，汞、镉含量排序为对照（CK）＞配方1＞配方2＞配方3，这是因为铸造废粉中汞、镉的含量极低，铸造废粉的占比越高，汞、镉的含量越少；砷、铬、铅含量结果排序均为配方3＞配方2＞配方1＞对照（CK），这是铸造废粉中砷、铬、铅的含量相对菌渣高，铸造废粉的占比越高，砷、铬、铅的含量越多。所有有机肥成品的汞、砷、镉、铅、铬含量均符合要求。

表5 不同配方的重金属含量（以烘干基计） 单位：mg/kg

3 小结

利用毛木耳菌渣与铸造废粉制作有机肥，能加快发酵料升温，缩短发酵时间，改善发酵进程，还能明显提高小白菜的种子萌发率、真叶率、根长、株高、产量。配方2的发酵料升温最快，温度最高；小白菜种子发芽率、真叶率最高，分别比对照（CK）提高11.46%、22.8%，配方2的发酵料腐熟程度最佳；配方2的小白菜生长指标最优，其根长、株高、单棵质量分别比对照（CK）提高68.97%、37.77%、83.35%，说明配方2促进农作物生长作用最强，肥效最佳。不同配方的有机质、总养分、重金属含量、pH均符合要求。

利用毛木耳菌渣与铸造废粉制作有机肥除了能优化发酵进程，加快启动升温，打破传统发酵升温启动慢的难题，长时间保持高温，缩短发酵时间外，还能快速分解有机质，改土养地，显著提高土壤有机质、全氮、磷、钾含量，延长肥效，对农作物发芽生根壮苗，植株生长，抗病虫害，增产丰收具有重要作用。结果为毛木耳菌渣加工业铸造废粉制作有机肥提供参考依据，且推荐使用配方2。