不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣堆肥腐熟效果研究

摘要：通过研究不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣堆肥腐熟效果的影响，筛选出适宜西北地区黑木耳菌渣发酵的腐熟菌剂。对黑木耳菌渣添加5种不同腐熟剂进行高温堆肥，研究不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣发酵温度、水分、化学成分和种子发芽指数的影响。结果表明，接种不同腐熟菌剂均能不同程度缩短黑木耳菌渣料堆升温时间，加速堆体水分的下降，显著降低料堆的碳氮比，提高黑木耳菌渣料堆粗纤维的降解率，显著提高料堆的种子发芽指数和EC值。总体来说，黑木耳菌渣添加洛阳欧克生物科技有限公司、济宁世合生物有限公司和北京裕丰力多金肥业有限公司的腐熟菌剂堆肥腐熟效果更好。

关键词：黑木耳菌渣；有机物料腐熟菌剂；发酵；理化性质；菌剂筛选

中图分类号：S147 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）12-1167-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.12.017

Effects of Different Decomposition Agents on Auricularia auricular

Residue Composting

WANG Wenli 1， WANG Xiaowei 2， LI Tong 2， FU Junmei 3， FU Xiaohui 3

（1. Institute of Soil， Fertilizer and Water-saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070，China;

2. Institute of Vegetables， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. TianshuiHongya

River Fungus Planting Co.， Ltd.， Tianshui Gansu 741039， China）

Abstract： This study evaluated the effects of various decomposition agents on the decomposition of Auricularia auricula residue， aiming to identify inoculants suitable for fermenting Auricularia auricula residue in northwestern region. By adding 5 different inoculants to the residue and conducting high-temperature compost， this study examined how each inoculant affected compost through fermentation temperature， moisture levels， chemical composition， and the seed germination index. The results indicated that using these inoculants significantly reduced the time period for heating， accelerated water loss， lowered the carbon/nitrogen ratio， increased the degradation rate of coarse fiber， and enhanced both the seed germination index and electrical conductivity （EC） of the Auricularia auricula residue compost. In summary， inoculants from Luoyang Okobaike Biotechnology Co.， Ltd.， Jining Shihe Biotechnology Co.， Ltd.， and Beijing Yufengliduo Fertilizer Co.， Ltd.， demonstrated the most effective results for Auricularia auricula residue composting.

Key words： Auricularia auricula residue; Organic matter decomposing agent; Fermentation; Physicochemical property;Screening microbial agent

中国是世界上最大的食用菌生产国［1 ］，2022年食用菌产量4 222.54万t（鲜品），黑木耳作为我国主产的食用菌品种，2022年全国产量为749.00万t，甘肃省年产33.47万t（鲜品）［2 ］。研究表明，每生产1 kg的食用菌约产生3.25 kg的菌渣［3 ］，按此比例计算，我国2022年总产菌渣1.37亿t，仅黑木耳便产生约2 434万t的菌渣。近年来甘肃省黑木耳产业发展迅速，天水、陇南和甘南等主产区因此产生大量黑木耳菌渣，通常堆积在道路和温室两旁，不及时处理和利用会引起堆积腐烂，造成滋生病原菌、排放温室气体、环境污染等问题［4 ］。

目前，我国食用菌菌渣的利用途径主要有生产动物饲料、蘑菇栽培基质、生物炭、吸附剂、有机肥料等［5 ］。利用高温堆肥将菌渣无害化处理成本较低，但我国西北地区冬季寒冷，堆肥发酵启动慢，尤其是富含难降解的木质纤维素的菌渣存在发酵周期长、腐熟不完全等问题，从而影响堆肥产品质量。高效的降解微生物菌剂在堆肥过程中可以缩短堆肥周期，减少养分损失，降低对环境的污染。微生物菌剂在堆肥生产中已取得了一定进展［6 - 8 ］，但甘肃省冬季黑木耳菌渣高温堆肥菌剂的利用鲜有系统研究。因此，本研究使用不同有机物料腐熟菌剂进行黑木耳菌渣高温堆肥发酵，通过测定堆料的物理、化学、生物指标的动态变化，筛选出适宜西北地区黑木耳菌渣发酵的微生物菌剂，为黑木耳菌渣的有效利用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试黑木耳菌渣来自天水洪崖河菌业种植有限公司2023年袋料栽培木耳后的废弃菌棒（含有机质64.0%、总氮0.6%、总磷0.32%、总钾0.4%、pH 8.27）。供试牛粪购自天水市秦州区利桥养殖场新鲜牛粪（含有机质40.3%、总氮1.38%、总磷0.9%、总钾2.3%、pH 9.03）。5种供试腐熟菌剂均为市售的腐熟菌剂，具体成分及来源见表1。

1.2 试验设计

采用随机区组设计，设6个处理，每种腐熟菌剂为1个处理，以不施菌剂为对照（CK），重复3次。将黑木耳菌渣和牛粪按照体积比10∶1混匀，再按试验设计将不同菌剂和菌渣牛粪混合料混匀，调节料堆的含水量率为58%后堆制。每个堆的长、宽、高分别为2.5、1.8、1.0 m，根据堆温确定翻堆次数（初次翻堆温度为60 ℃，之后每隔2～3 d翻堆1次，当堆温下降至50～40 ℃时，每隔3～5 d翻堆1次，直至发酵结束）。

1.3 测定方法

1.3.1 取样 分别于堆肥初期（C）、升温期（S）、高温期（G）、降温期（J）、腐熟期（M）在每处理料堆的中部和距离两端0.5 m处取样，取样时在剖面上从上到下取5 cm厚的物料约2 000 g，混匀，编号。每个样品分成2份，1份阴凉风干，1份4 ℃短期保存。

1.3.2 料堆温度测定 每天对料堆的上层（表层下30 cm）和中间层（堆体50 cm部位）使用水银玻璃温度计测温，发酵的第1～20 d分别于09：00时和16：00时各测定1次，发酵的第21～31 d每天 09：00时测定堆温，重复3次，计算上层温度和中间层温度的平均值。

1.3.3 发酵堆肥 水分、有机碳、全氮、全磷、全钾、pH、EC值分别在堆肥初期（C）、升温期（S）、高温期（G）、降温期（J）、腐熟期（M）测定。取20.00 g堆肥鲜样，105 ℃下烘24 h至恒重，冷却后测定其含水量，重复3次。参考NY 525/T — 2021测定有机碳、全氮、全磷、全钾及pH［9 ］。参考NY/T 2118 — 2012测定EC值［10 ］。T值是评价有机物料腐熟的重要指标，随着堆肥腐熟程度的增加T值不断下降。T值=（终点C/N）/（初始C/N）。

1.3.4 种子发芽指数（GI）测定 参照NY/T 525 —2021进行测定［9 ］，以未包衣的萝卜种子为指示材料，在堆肥浸提液中培养，统计发芽种子的粒数，用游标卡尺测量主根长。

种子发芽指数（GI）=（A1×A2）/（B1×B2）

式中，A1为浸提液培养的种子发芽率，A2为浸提液培养的种子的平均根长，B1为水培养的种子发芽率，B2为水培养的种子的平均根长。

1.3.5 粗纤维含量测定 于发酵料初始、腐熟期参考饲料中粗纤维的含量测定（GB/T 6434 — 2022）中的过滤法测定物料的粗纤维［11 ］。

粗纤维损失率=［（初始粗纤维含量-发酵结束粗纤维含量）/初始粗纤维含量］×100%

1.4 数据处理

采用Excel 2021软件进行数据统计和作图，使用SPSS 26.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣发酵料堆温度的影响

由图1可见，各处理堆体升温和降温的趋势基本一致，整体上呈先上升后下降的趋势。JBL处理的黑木耳菌渣料堆升温最快，其次是HWN和SH，以上3个处理在堆制第5天料堆的平均温度均达到55.0 ℃；JN和WB处理在第6天达到55.0 ℃；CK在第7天达到55.0 ℃。JBL、HWN和SH处理料堆55.0 ℃以上的高温保持天数最长，为16 d；其次为JN、WB处理，为15 d；CK处理最短，为14 d。各处理料堆的累计温度均高于CK，其中JBL最高，比CK高53.8 ℃；其次是HWN和SH处理，分别比CK高39.0、17.3 ℃。在发酵的第30 d，各料堆的平均温度为20.0～28.0 ℃，接近室温，堆肥基本腐熟。

2.2 不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣发酵料堆含水率的影响

由图2可见，发酵初期各处理料堆的含水率均在58%左右，随着发酵的推进各处理料堆的含水率均呈现下降趋势。SH、JBL和HWN处理的料堆含水率下降最快，腐熟期含水率较初期分别下降了25.35%、25.88%、25.53%；其次是WB处理和JN处理，分别下降了24.53%、21.91%；CK料堆含水率下降最慢，仅下降了12.88%。

2.3 不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣发酵料碳氮比的影响

由表2可见，各处理料堆的初期（C）碳氮比无显著差异，5种腐熟菌剂处理发酵过程中料堆的碳氮比下降幅度均显著大于CK。其中，JBL处理料堆的碳氮比下降幅度最大，下降了8.51%～27.35%；其次是HWN处理，下降了5.22%～26.76%；SH、WB、JN处理分别下降了6.94%～25.45%、2.80%～24.45%、2.88%～24.21%。腐熟期（M）JBL、HWN、SH、WB、JN处理料堆的碳氮比较CK分别下降了10.23%、9.95%、7.33%、5.19%、4.89%。各处理料堆的T值均显著低于CK，其中JBL、HWN处理的T值最小，显著低于其他处理；SH、WB、JN处理的T值差异不显著。说明接种腐熟菌剂有助于黑木耳菌渣发酵腐熟。

2.4 不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣发酵料养分的影响

由表3可见，发酵初期（C）各处理料堆全氮、全磷、全钾的含量均无显著差异。腐熟期（M）不同处理料堆的全氮、全磷、全钾含量均比初期（C）显著提高，CK分别提高了16.67%、22.50%、16.67%，5种菌剂处理分别提高了20.83%～24.66%、23.68%～25.64%、33.33%～50.00%。其中JBL、HWN、SH处理对料堆全氮、全磷、全钾的提升幅度大于JN处理和WB处理。

2.5 不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣发酵料pH和EC值的影响

由图3 a可见，发酵初期（C）各处理料堆的pH无显著差异，在整个发酵过程中各处理料堆的pH均呈先上升后下降的趋势，均在升温期（S）达到最大，其中JN处理的pH最高，其次为WB处理，JBL处理最低；腐熟期（M）各处理料堆的pH均低于CK。由图3 b可见，发酵初期（C）各处理料堆的EC值无显著差异，各处理料堆的EC值在整个发酵过程中均呈先上升后下降的趋势，均在升温期（S）达到最大，其中SH处理料堆的EC值最高，其次为HWN处理，WB处理最低；各处理料堆腐熟期（M）的EC值均高于CK，其中SH、JBL和HWN处理的EC值显著高于CK。

2.6 不同腐熟剂对黑木耳菌渣发酵料粗纤维含量的影响

由表4可见，各处理料堆的发酵初期（C）粗纤维含量差异不显著，腐熟期（M）CK和JN处理纤维素含量显著高于其他处理，SH处理料堆的粗纤维含量最低。SH处理料堆粗纤维损失率显著高于其他处理；JBL处理和HWN处理差异不显著，均显著高于CK、JN、WB处理；CK处理料堆的粗纤维素损失率最小。说明SH、JBL和HWN处理的料堆的大分子物质降解较多，腐熟程度显著好于CK、JN、WB处理。

2.7 不同腐熟菌剂对黑木耳菌渣发酵料堆种子发芽指数的影响

由图4可见，整个发酵过程中各处理料堆的种子发芽指数均呈上升趋势，到腐熟期（M）达到最大，各处理种子发芽指数上升的幅度均大于CK处理。各处理料堆发酵初期（C）的种子发芽指数为73.38%～75.58%，腐熟期（M）SH、JBL和HWN处理的种子发芽指数较高，分别较CK了增加13.89%、12.91%、17.32%，JN处理和WB处理分别增加了6.46%、7.53%。表明添加有机物料腐熟菌剂能降低黑木耳菌渣发酵物料的毒性，加快堆肥腐熟进程，其中以HWN、SH和JBL处理腐熟菌剂效果最佳。

3 讨论与结论

堆肥的升温期是指堆肥从环境温度升高的阶段，该阶段对微生物大量繁殖及启动堆肥反应有着重要意义［12 - 13 ］。在堆肥升温阶段，微生物利用物料中的水溶性有机物迅速生长繁殖，同时将部分半纤维素和纤维素分解为单糖或二糖，并释放热量使堆体升温［14 ］。本研究结果表明，接种不同有机物料腐熟菌剂均能不同程度缩短黑木耳菌渣料堆升温时间，使料堆迅速进入高温期，这与陈鑫等［15 ］研究结果相似。温度是衡量堆肥成熟度和分解程度的最直观指标，添加复合微生物菌剂能延长堆肥的高温期［16 ］，堆体的温度和高温持续时间会影响堆肥发酵的速度和质量［17 ］。本研究发现加入济宁世合生物有限公司、北京裕丰力多金肥业有限公司和洛阳欧克生物科技有限公司生产的腐熟菌剂能延长料堆55℃以上的高温保持天数，增加料堆发酵过程中的累计温度，加快料堆进程。

水分是影响堆肥中微生物活跃程度的重要因素之一，也是影响堆体通气性好坏的重要指标。研究表明，堆肥物料发酵的最佳含水率为45%～65%，在此区间堆体的通气率处于最佳状态，利于微生物的代谢活动和堆肥腐熟进程［18 ］。本研究表明，随着黑木耳菌渣发酵进程的推进各处理料堆的水分含量均呈下降趋势，接种外源腐熟菌剂能加速堆体水分的下降，而且温度上升越高的处理堆体的水分下降越快，表明接种该菌剂的料堆中的微生物活动比其他处理更强烈，促使堆体升温加大蒸发量，从而降低堆体的含水量。

堆肥是一个有机物分解、腐殖酸形成并逐渐稳定的过程，一般有机碳的降解率越高，堆肥越稳定［19 ］。随着堆肥发酵进程的推进，堆肥中的有机碳被分解并以CO2的形式释放，总碳量减少总氮量增加，碳氮比增加［20 ］。Bernai等［21 ］的研究表明，当堆肥的碳氮比小于20时，可以判定堆肥性质稳定已经达到完全腐熟，但是由于堆肥原料性质差异，有的堆肥材料腐熟完成后的碳氮比仅为12，所以仅仅通过碳氮比并不能准确判断出所有堆肥材料的腐熟程度［22 ］。T值即堆肥材料终点碳氮比和初始碳氮比的比值，适用于不同物料堆肥的腐熟度评价，不同物料堆肥腐熟时T值约为0.5～0.7，当T值小于0.7时可认为堆肥腐熟［23 ］。本研究中由于黑木耳菌渣中绝大多数是木屑，所以碳氮比在发酵初期很高，至腐熟期各处理的碳氮比均在35以上，当加入外源腐熟菌剂时，能显著降低料堆的碳氮比，北京裕丰力多金肥业有限公司和洛阳欧克生物科技有限公司生产的腐熟菌剂处理料堆的碳氮比最低，其T值也更接近于0.7，说明加入这2种腐熟菌剂能促进黑木耳菌渣腐熟。

堆肥中的纤维素是对热处理最敏感的成分，其降解程度受热处理温度和时间的影响［24 - 25 ］。本研究表明，加入腐熟菌剂能提高黑木耳菌渣料堆粗纤维的降解率，且不同菌剂降解效果不同，济宁世合生物有限公司、北京裕丰力多金肥业有限公司和洛阳欧克生物科技有限公司生产的种腐熟菌剂对黑木耳菌渣料堆的粗纤维降解效果较好，说明该类菌剂更适合于含难降解有机物料的发酵应用。

种子发芽指数（GI）可以验证堆肥产物的生物毒性，当GI大于80%时，可认为堆肥已达到腐熟标准［26 ］。堆肥浸提液的电导率EC值能反应堆肥的盐分含量，EC值越高，盐分含量越高，对植物的毒害就越大［27 - 28 ］。Garcia等［29 ］的研究表明，堆肥腐熟后其EC值小于4 ms/cm时才不会对植物种子产生毒害。本研究发现，黑木耳菌渣发酵料本身的盐分含量和全氮含量均较低，所以发酵初期GI较高，各处理料堆的GI值为73.38%～75.57%；随着发酵进程的推进，各处理料堆的GI迅速超越80.00%，至腐熟期时各处理料堆的GI均大于100%。加入腐熟菌剂会显著提高料堆的GI和EC值，进一步说明外源腐熟菌剂有助于降解黑木耳菌渣中的大分子物质，促进黑木耳菌渣腐熟，增加植物可以直接利用的有效养分。

综上所述，添加腐熟菌剂可降低黑木耳菌渣发酵物料的含水率和粗纤维含量，提高种子发芽指数，加快黑木耳菌渣的腐解进程，增加黑木耳菌渣的腐熟程度，降低黑木耳菌渣发酵物植物毒性。总体来说，洛阳欧克生物科技有限公司、济宁世合生物有限公司和北京裕丰力多金肥业有限公司生产的腐熟菌剂效果最佳，适合在西北地区黑木耳菌渣发酵生产中推广应用。

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