不同微生物菌劑對(duì)平菇菌糠堆肥效果的影響

陳 亮，武小芬，李 再， 齊 慧，劉志國(guó)，鄧 明，劉 安，饒與紅，王克勤

（1.湖南省核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所，湖南省農(nóng)業(yè)生物輻照工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410125；2. 長(zhǎng)沙縣青山鋪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410107；3.長(zhǎng)沙縣圣恒農(nóng)業(yè)科技有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410107）

食用菌菌糠是食用菌栽培過(guò)程中收獲子實(shí)體后剩下的廢棄栽培基質(zhì)，由菌絲體和培養(yǎng)料組成，含有大量的粗纖維、木質(zhì)素、多糖以及豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、碳水化合物、維生素和微量元素[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1 kg的食用菌約產(chǎn)生 3.25～5.00 kg菌糠，按照此比例計(jì)算，我國(guó)一年約產(chǎn)生1.3億～2.0億 t菌糠[2]。目前生產(chǎn)中大量的菌糠并未被有效利用，多數(shù)直接被丟棄或焚燒，不但污染環(huán)境，而且造成資源浪費(fèi)[3]。將菌糠、各種作物秸桿等有機(jī)物料經(jīng)過(guò)堆肥發(fā)酵可轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的生物有機(jī)肥，此舉不但解決了菌糠的合理處置問(wèn)題還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供大量的有機(jī)肥生產(chǎn)原料，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分有益。

試驗(yàn)以秸稈基料化利用過(guò)程中的平菇菌糠為原料，添加不同的市售微生物腐熟堆肥菌劑，考察堆肥溫度、pH值和EC值等與堆肥進(jìn)程及腐熟情況相關(guān)的指標(biāo)參數(shù)，探討添加微生物菌劑提高平菇菌糠堆肥效率的必要性，為實(shí)現(xiàn)秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的基料化循環(huán)利用、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

平菇菌糠來(lái)自于長(zhǎng)沙縣圣恒農(nóng)業(yè)科技有限公司。微生物菌劑1來(lái)自于河南某生物公司，微生物菌劑2來(lái)自于湖北某生物企業(yè)，微生物菌劑3來(lái)自于四川某生物企業(yè)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于 2021 年 5—6 月在長(zhǎng)沙縣圣恒農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)基地進(jìn)行，共設(shè) 6個(gè)處理，分別為不接種菌劑的對(duì)照（CK）、接種菌劑1（處理1）、菌劑2（處理2）、菌劑3（處理3） 、菌劑1+菌劑2（處理4）和菌劑2+菌劑3（處理5）的處理。調(diào)節(jié)菌糠水分含量為60%，加尿素調(diào)節(jié)碳氮比為30左右。稱取菌糠約500 kg，按照生產(chǎn)廠家推薦的添加量添加微生物菌劑，邊添加邊攪拌，然后堆成 90 cm高的圓錐狀進(jìn)行發(fā)酵，分別在堆制第5、10、17、24、31天進(jìn)行人工翻堆。

1.2.2 采樣與測(cè)定方法 （1）取樣。翻堆后在各處理的堆體上任意選取3點(diǎn)位置共取約1 kg樣品混合均勻用于各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。（2）溫度測(cè)定。每天下午5：00分別在 3 個(gè)不同部位測(cè)定距堆體表面20和50 cm處的溫度，取平均值。（3） pH值和EC 值測(cè)定。稱取新鮮堆肥樣品10 g（換算成干基）以100 mL去離子水超聲浸提30 min后過(guò)濾，分別測(cè)定濾液的pH值和EC值。（4）氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分含量參照NY 525—2012[4]進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微生物菌劑處理對(duì)堆肥溫度的影響

從圖1可以看出，不同微生物菌劑處理，堆體的溫度呈現(xiàn)周期性變化，即溫度定期由峰頂迅速下降到峰谷，這主要是由于定期翻堆造成的熱量散失而導(dǎo)致溫度迅速下降。從整個(gè)堆肥過(guò)程來(lái)看，溫度是呈下降的趨勢(shì)，這是因?yàn)槲⑸锟衫玫奈镔|(zhì)逐漸被消耗，菌群繁殖速度逐漸減緩所致。堆制0～16 d，CK和處理1～5距堆體表面20 cm處的平均溫度分別為55.41和56.47、56.5、55.5、56.09、56.37℃，而距堆體表面50 cm處的平均溫度分別為47.76和49.41、49.70、47.35、48.21、48.18℃，距堆體表面20 cm處的平均溫度較同期50 cm處的高，是因?yàn)榫喽洋w表面20 cm處的環(huán)境中氧氣更充足，發(fā)酵更充分。堆制17～23 d，隨著可利用物質(zhì)的耗盡，距堆體表面20 cm處的溫度明顯下降，CK和處理1～5的平均溫度分別為40.14和42.5、42.00、42.05、44.41、44.86℃，而距堆體表面50 cm處的平均溫度則只略有下降，分別為48.59和44.64、43.82、44.23、45.41、46.05℃。CK和處理1～5距堆體表面 20 cm處的高溫天數(shù)（≥50℃，下同）分別為13和17、17、15、17、17 d，距堆體表面 50 cm處的高溫天數(shù)分別為8和10、10、10、9、12 d。與CK相比，處理1～5距堆體表面20 cm處的高溫天數(shù)分別多4、4、2、4、4 d，距堆體表面50 cm處的高溫天數(shù)分別多2、2、2、1、4 d。

圖1 各處理堆肥堆制進(jìn)程中的溫度變化

2.2 不同微生物菌劑處理對(duì)堆肥pH值的影響

如圖2所示，菌糠初始pH值為7.4左右，接入微生物菌劑后，堆體pH值迅速升高，堆制5 d左右達(dá)到最高值，并在一段時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定，然后開(kāi)始下降，各處理堆肥的pH值變化趨勢(shì)基本一致，堆制完成后，CK和處理1～5 的pH值分別為8.19和8.24、8.26、 8.06、8.21、8.20。魯耀雄等[5]在利用牛糞和食用菌菌糠堆肥過(guò)程中也觀察到堆肥完成后堆體呈弱堿性的現(xiàn)象。

圖2 各處理堆肥堆制進(jìn)程中的pH值變化

2.3 不同微生物菌劑處理對(duì)堆肥EC值的影響

EC值反映了菌糠浸提液中的離子濃度水平，不同微生物菌劑處理的堆肥，堆制過(guò)程中EC值變化如圖3所示。堆肥開(kāi)始后所有處理的EC值均迅速增加，可能是由于堆肥初期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，微生物生長(zhǎng)代謝活動(dòng)旺盛，物料快速分解，各處理的離子濃度明顯增加，張楠[6]在研制抗小白菜炭疽病多功效生物有機(jī)肥時(shí)也觀察到了同樣的現(xiàn)象。隨堆制時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理堆體EC值持續(xù)增加，但是增加幅度較堆制前5 d有所下降。CK、處理3、處理4在堆制32 d后，堆體EC值便不再增加，發(fā)酵39 d時(shí)其堆體EC值分別為3 445、3 419、2 929 μs/cm，較初始分別增加1 287、1 627、1228 μs/cm；而在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，處理1、處理2和處理5的EC值則一直緩慢增加，堆肥39 d時(shí)，其EC值分別為3 802、3 678、3 502 μs/cm，較初始分別增加1 901、1 852、1 892 μs/cm。通常認(rèn)為當(dāng)堆肥EC值小于 9 000 μs/cm 時(shí)，對(duì)種子發(fā)芽沒(méi)有抑制作用[7]。

圖3 各處理堆肥堆制進(jìn)程中的EC值變化

2.4 不同微生物菌劑處理對(duì)堆肥養(yǎng)分含量的影響

從表1可以看出，各處理堆制后總養(yǎng)分均明顯增加，CK和處理1～5堆制39 d后，總養(yǎng)分分別較初始增加了47.38%和37.96%、38.34%、43.32%、46.68%、35.95%；從N、P、K養(yǎng)分的變化情況來(lái)看，所有處理的N、P、K含量均有增加，其中P元素增幅最大，CK和處理1～5堆制39 d后P元素的增幅分別為73.85%和69.49%、79.31%、60.56%、82.76%、57.35%。

表1 各處理堆肥堆制進(jìn)程中的N、P、K養(yǎng)分含量的變化 （%）

2.5 不同微生物菌劑處理對(duì)堆肥有機(jī)質(zhì)含量及C/N的影響

從表2 可以看出，經(jīng)過(guò)堆制發(fā)酵后所有處理有機(jī)質(zhì)含量均明顯下降，CK和處理1～5堆制39 d后有機(jī)質(zhì)含量較初始分別下降了8.55%和11.56%、9.37%、8.49%、7.15%、12.24%，C/N比也隨著堆制進(jìn)程大幅度下降，由初始的30左右下降到20以下，CK和處理1～5堆制39 d后C/N分別較初始下降了39.71%和38.25%、32.38%、40.41%、38.63%、38.15%。合適的C/N 也是評(píng)價(jià)堆肥腐熟度的重要化學(xué)指標(biāo)之一，其與堆肥質(zhì)量檢測(cè)中的其他化學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性都較高，當(dāng)堆肥的C/N降至15～20時(shí)，可認(rèn)為堆肥達(dá)到基本腐熟[8]。

表2 各處理堆肥堆制進(jìn)程中的有機(jī)質(zhì)含量及C/N的變化

3 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，平菇菌糠在發(fā)酵過(guò)程中pH值呈先升高后下降的趨勢(shì)，最終pH值在8.06～8.26之間，堆體EC值和總養(yǎng)分水平明顯增加，有機(jī)質(zhì)含量和堆體C/N明顯下降，堆體最終C/N在18～20之間；在平菇菌糠堆肥過(guò)程中添加微生物菌劑能夠增加堆體的高溫天數(shù)，添加微生物菌劑的處理距堆肥表面20 cm處的高溫天數(shù)（≥50℃）較CK多2～4 d；不同微生物菌劑對(duì)于菌糠有機(jī)質(zhì)的降解效果不一，其中處理5（菌劑2+菌劑3）對(duì)有機(jī)質(zhì)降解效果最佳，有機(jī)質(zhì)含量降幅較CK高3.69個(gè)百分點(diǎn)，但添加微生物菌劑對(duì)堆肥過(guò)程中的pH值、EC值和C/N沒(méi)有明顯影響。