菌渣有機(jī)肥堆制試驗(yàn)方法研究

李 奇，陳禮鵬，郭正廳，周訓(xùn)祥，敖云煥，陳 瑩

（1.畢節(jié)市農(nóng)田建設(shè)服務(wù)中心，貴州 畢節(jié) 551700；2.畢節(jié)市土肥站，貴州 畢節(jié) 551700）

0 引言

畢節(jié)高投入、高產(chǎn)出、高資源消耗的種植業(yè)系統(tǒng)已造成了對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)資源的過度消耗，尤其體現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)的過度消耗和投入短缺，造成耕地土壤質(zhì)量和綜合生產(chǎn)能力的嚴(yán)重退化以及環(huán)境污染，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展。將秸稈腐熟還田[1-3]和增施有機(jī)肥[4,5]作為恢復(fù)地力、減少污染、提高耕地質(zhì)量和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的重要技術(shù)正逐漸興起。當(dāng)前秸稈資源的開發(fā)和利用主要以直接還田或棄置亂堆為主，雖有部分飼料化[6,7]和肥料化[8-10]方面的利用，但技術(shù)水平和應(yīng)用比例較低，制約了秸稈資源的物質(zhì)利用率和能量轉(zhuǎn)化率，無法形成規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。

大力發(fā)展草腐食用菌產(chǎn)業(yè)[11,12]，既可以消納我國大量的農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便，變廢為寶；又可以有效緩解菇林矛盾，使資源開發(fā)利用結(jié)構(gòu)更加合理[13]。隨著草腐食用菌生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大量菌渣的處理變得尤為迫切[14-18]。因此，本文以草腐食用菌菌渣再利用、再循環(huán)為切入點(diǎn)，開展以玉米秸稈生產(chǎn)雙孢菇后的菌渣為主要原料生產(chǎn)有機(jī)肥的用料配比和生產(chǎn)工藝研究，以期應(yīng)用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合格的新型菌渣有機(jī)肥料。

1 菌渣有機(jī)肥生產(chǎn)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

發(fā)酵菌劑為EM 菌劑和Rw 酵素劑，分別由廣東農(nóng)冠生物科技有限公司和鶴壁市人元生物發(fā)展技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

堆制原材料為雙孢菇菌渣（草腐）、香菇菌渣（木腐）、牛糞、酒糟、石灰、紅糖。除雙孢菇菌渣取自黔西縣錦星鎮(zhèn)貴州畢節(jié)靈豐復(fù)肥有限公司雙孢菇生產(chǎn)基地外，其余原料均購自周邊地區(qū)，堆制原材料主要成分見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置5 個(gè)處理，不設(shè)置重復(fù)，各處理原料質(zhì)量配比如表2 所示，各處理混合樣總質(zhì)量為2 t。

2 堆制方法

按照配比將各種生產(chǎn)原料充分混合，控制含水量在60%左右，建堆發(fā)酵，每間隔7 d 翻堆1 次。從建堆后開始，每天定時(shí)測定各個(gè)處理的溫度，同時(shí)記錄環(huán)境溫度。每2 d 測定1 次混合樣含水量。測定發(fā)酵開始前按配比混合后的混合樣（以雙孢菇為原料的混合樣和以香菇為原料的混合樣），堆制完成時(shí)測定各處理有機(jī)肥成品，分別測定pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量。

表1 堆制原材料主要成分%

表2 菌渣有機(jī)肥堆制原料質(zhì)量配比

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 溫度變化

圖1 菌渣堆肥過程中的溫度變化

溫度變化是堆體微生物活動(dòng)和堆肥進(jìn)程的直觀反映[19]，同時(shí)也是堆肥快速腐熟的一個(gè)重要參數(shù)。本試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示，各個(gè)處理總體變化趨勢相似，呈現(xiàn)升溫、高溫、降溫及平穩(wěn)4 個(gè)階段。升溫階段，加入發(fā)酵菌劑的4 個(gè)處理（處理2、處理3、處理4、處理5）在第5 d 時(shí)溫度升至40 ℃以上，較未加發(fā)酵菌劑的對照（處理1）提前了2 d，且加入好氧型發(fā)酵菌劑Rw 酵素劑的2 個(gè)處理（處理3、處理5）溫度升高最快，在第11 d 時(shí)分別達(dá)到66 ℃、67 ℃的最高溫或近最高溫，而未添加發(fā)酵菌劑的處理1（對照）升溫最慢，在第13 d 達(dá)到最高溫度58 ℃。高溫階段，各處理的高溫階段持續(xù)8 d 左右，添加Rw 酵素劑的處理3 和處理5 從第11 d 開始至第18 d 止，溫度維持在高溫67 ℃左右；添加EM菌劑的處理2 和處理4，從第12 d 開始到第19 d 止，溫度維持在高溫66 ℃左右；未添加發(fā)酵菌劑的對照處理1，高溫階段與處理2 和處理4 相同，但溫度較之前者低8℃左右。降溫階段，處理3 和處理5 溫度比處理1（對照）提前 3 d 下降到 45 ℃以下，提前6 d 下降到35 ℃以下，處理2 和處理4 溫度比處理1（對照）提前 2 d 下降到 45 ℃以下，提前6 d下降到35 ℃以下，而處理1（對照）直至第39 d溫度才下降至35 ℃以下。平穩(wěn)階段，從第33 d開始，處理2、處理3、處理4、處理5均進(jìn)入35 ℃以下的平穩(wěn)期，結(jié)束時(shí)最低溫度降至27 ℃度左右，而處理1（對照）直至第39 d時(shí)才進(jìn)入35 ℃以下的平穩(wěn)期，且結(jié)束時(shí)溫度未低于30 ℃。表明堆肥時(shí)加入發(fā)酵菌劑，不僅有利于堆肥溫度快速上升，提高高溫持續(xù)階段的溫度，而且可以縮短堆肥時(shí)間，且添加好氧型發(fā)酵菌劑的堆肥升溫快于添加厭（兼）氧型發(fā)酵菌劑的，而草腐菌渣和木腐菌渣之間的差異不明顯。

3.2 水分變化

水分含量直接影響微生物代謝，特別是好氧微生物的有氧代謝，一定程度體現(xiàn)了發(fā)酵反應(yīng)速度和堆肥的質(zhì)量[20]。由圖2 可見，從第6 d 開始，水分含量開始進(jìn)入快速下降階段，而這時(shí)正是堆肥升溫階段的后期，溫度升至40 ℃以上，總體來看，添加Rw 酵素劑的處理3、處理5 含水量下降速度快于添加EM 菌劑的處理2、處理4，而未添加發(fā)酵菌劑的處理1（對照）水分含量下降速度最慢，不同菌渣原料之間差異不明顯。到第26 d左右，處理3、處理5 含水量下降至35%以下，而處理1、處理2在4 d 后才降至35%以下，而未添加發(fā)酵菌劑的處理1（對照）直至第40 d 才降至35%以下。堆制結(jié)束時(shí)，添加發(fā)酵菌劑的4 個(gè)處理水分含量均降至30%以下，達(dá)到有機(jī)肥生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，而未添加發(fā)酵菌劑的處理1 含水量為33%，仍未達(dá)標(biāo)。說明添加發(fā)酵菌劑后，微生物代謝旺盛，發(fā)酵溫度高，維持時(shí)間長，水分散失量大，有利于降低水分含量，減少后續(xù)處理的能量消耗，也有益于腐殖化作用,提高堆肥質(zhì)量，且好氧型微生物代謝散失水分相對較快。

圖2 菌渣堆肥過程中的水分變化

3.3 pH變化

pH 是影響微生物生長的重要因素之一[21]，大多數(shù)微生物最適宜生長的pH 為中性或弱堿性，pH太高或太低都將影響堆肥的效果。菌渣有機(jī)肥堆制的原料加入了1.96%的石灰，如圖3 所示，起始pH 相對較高，為8.0 左右，發(fā)酵完成后，pH 下降，處理2 下降幅度最大，下降1.3，降幅為16.3%；其次是處理4，下降1.15，降幅為14.5%；再次分別是處理3 和處理5，分別下降了1.1 和0.85，降幅分別為13.8% 和10.7%；處理1（對照）降幅最小，下降0.7，降幅為8.8%。這表明，隨著發(fā)酵過程的進(jìn)行，微生物降解有機(jī)物產(chǎn)生有機(jī)酸,使pH 下降，接種發(fā)酵菌劑后微生物代謝活動(dòng)旺盛，pH下降快，而可能由于有氧代謝和厭氧代謝活動(dòng)的區(qū)別，加入EM菌劑的處理pH下降幅度更大。

圖3 菌渣堆肥開始和結(jié)束時(shí)的pH變化

3.4 有機(jī)質(zhì)及外觀變化

在堆肥過程發(fā)生的各種生化反應(yīng)中，有機(jī)質(zhì)是微生物賴以生存和繁殖的基本條件，因此有機(jī)質(zhì)的變化能在一定程度上反映堆肥的進(jìn)程，研究堆肥過程中有機(jī)質(zhì)的降解率，可以判斷堆肥的腐熟度。如圖4 所示，各處理有機(jī)質(zhì)總體變化趨勢一致，在堆肥結(jié)束時(shí)含量均有所下降，處理3 下降幅度最大，下降了15.5%，降幅為19.1%；其次是處理5，下降了14.8%，降幅為18.7%；再次分別是處理2 和處理4，分別下降了14.0%和13.1%，降幅分別為17.3%和16.5%；處理1（對照）降幅最小，下降10.7%，降幅為13.2%。堆漚結(jié)束后，從外觀看，添加復(fù)合菌劑的 4 個(gè)處理（處理2、處理3、處理4、處理5）呈現(xiàn)褐色或灰褐色，均勻粉狀，無臭味，完全腐熟；而處理1（對照）呈灰色，不均勻，并伴有未被腐熟的菌渣及異味。說明添加發(fā)酵菌劑可加快堆肥過程中有機(jī)質(zhì)的降解和腐熟，好氧型微生物代謝更為活躍，消耗有機(jī)質(zhì)較多。

圖4 菌渣堆肥開始和結(jié)束時(shí)的有機(jī)質(zhì)含量對比

3.5 總養(yǎng)分含量變化

有機(jī)肥堆制發(fā)酵過程中，原料中的有機(jī)物被分解，造成原料中的營養(yǎng)物質(zhì)累積量增加。如圖5 所示，添加發(fā)酵菌劑的4 個(gè)處理（處理2、處理3、處理4、處理5）發(fā)酵完成后總養(yǎng)分含量增加量均大于對照處理1，增量最大的是處理3，增加了0.524%，增幅為10.6%；其次是處理5，增加了0.496%，增幅為10.3%；再次分別是處理2 和處理4，分別增加了0.485%和0.449%，增幅分別為9.9%和9.4%。說明添加發(fā)酵菌劑有利于加快有機(jī)物分解和養(yǎng)分積累，添加好氧型Rw 酵素劑可使有機(jī)物分解更快，養(yǎng)分積累更多。

圖5 菌渣堆肥開始和結(jié)束時(shí)的總養(yǎng)分含量對比

4 結(jié)語

以代表草腐菌的雙孢菇菌渣和代表木腐菌的香菇菌渣為原料，按照菌渣48.00%、牛糞10.00%、酒糟40.00%、石灰1.96%、紅糖0.02%（主要活化培養(yǎng)發(fā)酵菌劑）的質(zhì)量配比，并添加發(fā)酵菌劑進(jìn)行堆制發(fā)酵，每間隔7d 翻堆1 次，經(jīng)42 d 左右即可生產(chǎn)合格的有機(jī)肥，其pH 范圍為5.5～8.5，有機(jī)質(zhì)含量大于等于45%，總量分含量大于5%，水分含量低于30%。

試驗(yàn)證明好氧發(fā)酵在快速升溫、持續(xù)高溫、降低水分、養(yǎng)分積累方面的表現(xiàn)略好于厭（兼）氧發(fā)酵，但有機(jī)質(zhì)損失相對較高；兩種發(fā)酵方式的綜合優(yōu)劣評判，還需要再針對不同的作物和土壤情況，做進(jìn)一步的研究。但草腐菌菌渣與木腐菌菌渣作為原料生產(chǎn)的有機(jī)肥相比，肥力差異不大，說明草腐菌菌渣是很好的替代原料，可緩解食用菌生產(chǎn)所需的林木資源消耗壓力，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>