高海拔地區(qū)廢棄菇渣發(fā)酵生物菌劑的篩選

梅燕 張琨 徐麗萍

摘? ?要? ?為解決青海高寒地區(qū)廢棄菇渣發(fā)酵時間長、發(fā)酵不充分、發(fā)酵質(zhì)量低等問題，促進(jìn)菇渣作為基質(zhì)化資源的有效利用，研究了不同生物菌劑對菇渣發(fā)酵過程及發(fā)酵效果的影響。結(jié)果表明：接種生物菌劑可加快物料堆升溫過程，經(jīng)發(fā)酵腐熟的菇渣物化特性均得到一定改善，pH和EC值呈現(xiàn)增加趨勢。其中，接種萬豐生物菌劑的處理腐熟效果最好，種子發(fā)芽率指數(shù)達(dá)到72.14%，明顯優(yōu)于其他3種生物菌劑，可用于高海拔地區(qū)菇渣發(fā)酵生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞? ?高海拔地區(qū);菇渣發(fā)酵;生物菌劑;篩選

青海食用菌產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，栽培種類不斷增多，產(chǎn)量增加，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益不斷提升，已成為農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效的特色產(chǎn)業(yè)。隨之也帶來了大量的食用菌廢料，每100 kg鮮菇便可產(chǎn)生60 kg菌渣廢料，栽培食用菌后剩余的培養(yǎng)基廢料， 仍含有大量菌體蛋白、纖維素和多糖，以及豐富的營養(yǎng)元素（N、P、K、Ca、Mg、Zn等）。菇（菌）渣的產(chǎn)量及排放量呈現(xiàn)日益增長的態(tài)勢，菌渣隨意丟棄造成了環(huán)境污染與資源浪費。

廢棄菇渣營養(yǎng)物質(zhì)含量及比例、理化性狀不符合蔬菜生長發(fā)育的要求，不宜直接用來栽培蔬菜。有研究表明用發(fā)酵菇渣為主要有機(jī)質(zhì)培育黃瓜幼苗，不僅有利于其生長發(fā)育，還可以顯著提高黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)。顧斌斌等人的研究結(jié)果表明，以蟹味菇渣發(fā)酵有機(jī)底肥促進(jìn)了番茄的單株結(jié)果數(shù)，說明堆肥發(fā)酵是處理菇渣無害化和資源化利用的有效途徑，其中高效微生物菌劑的引入可以有效促進(jìn)有機(jī)物的腐熟。

青海為高海拔地區(qū)，晝夜溫差大，存在廢棄菇渣堆肥時間長、發(fā)酵不充分等問題，在一定程度上限制了廢棄菇渣的應(yīng)用范圍。通過腐熟微生物菌劑，可提高有機(jī)廢棄物的酶促反應(yīng)速率，加快有機(jī)物降解轉(zhuǎn)化速率。本研究通過添加不同商業(yè)生物菌劑進(jìn)行菇渣發(fā)酵試驗，評價不同商業(yè)微生物菌劑對菇渣堆肥腐熟效果的影響，以期篩選出適合高海拔地區(qū)晝夜溫差大、空氣濕度低的環(huán)境下能夠快速發(fā)酵的生 物菌劑，加快廢棄菇渣變廢為寶循環(huán)再利用的進(jìn)程。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗材料? ?實驗材料菇渣取自青海惠田種植有限公司大堡子種植基地，選擇無霉變的菇渣菌棒脫皮粉碎后加水混和均勻，水分含量控制在55%～60%。

1.2? ?菇渣發(fā)酵試驗? ?試驗設(shè)置5個處理組，見表1。將4種商業(yè)菌劑按照使用說明提供的活菌數(shù)確定使用劑量，并按照使用方法與菇渣充分拌勻堆置，同時設(shè)置對照組。每個重復(fù)為廢棄菌棒料1 m3，不同微生物發(fā)酵菌劑分別按照一定比例與粉碎的廢棄菌棒混勻進(jìn)行翻拋、打堆、蓋膜，堆成圓堆，采用人工堆積自然通風(fēng)的方式堆置。待溫度呈現(xiàn)下降趨勢即可人工翻堆。

在距離發(fā)酵堆表層40 cm處，每天早? ? ?（8：00）中（14：00）晚（20：00）進(jìn)行測溫，同時記錄環(huán)境溫度，環(huán)境溫度為每日3個時段的平均 溫度。

1.3? ?測定項目與方法

1.3.1? ?發(fā)酵后菇渣廢料的理化特性的測定? ?指標(biāo)包括容重（g/cm3），總孔隙度（%），通氣孔隙（%），持水孔隙（%），大小孔隙比、pH、電導(dǎo)率（EC）。

1.3.2? ?發(fā)酵后菇渣毒性的測定方法? ?為了測定菇渣經(jīng)發(fā)酵后腐熟程度，參照有機(jī)肥GB/T 23486-2009中堆肥毒性的測定方法進(jìn)行菇渣發(fā)酵腐熟程度的測定。在發(fā)酵后120天，將5組發(fā)酵好的菇渣和未發(fā)酵菇渣在室內(nèi)自然風(fēng)干，用高速萬能粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，每個處理取20 g樣品加入200 mL蒸餾水，震蕩20分鐘，室溫下浸提3小時，過濾取上清液備用。

在直徑為90 mm的培養(yǎng)皿內(nèi)放置一張濾紙，加入5 mL菇渣浸提液，加入20粒顆粒飽滿、大小均勻的油白菜種子（擺放均勻，便于觀察），同時以清水做對照，每個處理設(shè)3次重復(fù)，置于25±1 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72小時后，觀察記錄測定各培養(yǎng)皿中種子發(fā)芽數(shù)及根長，計算種子發(fā)芽勢

種子發(fā)芽勢（%）=（規(guī)定天數(shù)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100。

以發(fā)芽率指數(shù)GI（Germination Index）評價堆肥的毒性。

發(fā)芽率指數(shù)GI（%）=（浸提液種子發(fā)芽? ?率×根長）×100 /（對照種子發(fā)芽率×根長）。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同的生物菌劑發(fā)酵菇渣的溫度變化? ?從圖1中可以看出，在發(fā)酵的前21天，萬豐固體菌劑處理的物料堆溫度有明顯的持續(xù)升高的過程，且最高溫度達(dá)到51.8 ℃，其他3種菌劑處理升溫過程不明顯，尤其樂貝豐菌劑與農(nóng)富康菌劑物料堆升溫慢，溫度最高分別只達(dá)到37.5 ℃和38.9 ℃。第20天翻堆后，添加生物菌劑物料堆與對照在最初4天的升溫速度相同，均升高到34 ℃，24天后升溫明顯有差異，添加菌劑物料堆溫度上升均高于對照組，萬豐菌劑物料堆的發(fā)酵溫度達(dá)到37.1 ℃，其次是樂貝豐和百益寶菌劑物料堆，溫度分別到達(dá)33.2 ℃和32 ℃;第30天各組溫度均開始下降，趨于穩(wěn)定。可以看出使用生物菌劑有利于提高堆體微生物活性，促使物料堆溫度上升，促進(jìn)菇渣的腐熟。不同菌劑作用階段不同，其中萬豐菌劑在翻堆前后均提升了升溫速度，且升溫最為明顯，溫度最高。

2.2? ?不同生物菌劑發(fā)酵后菇渣廢料的理化特性? ?將菇渣作為草炭的替代品進(jìn)行復(fù)配成蔬菜育苗基質(zhì)和栽培基質(zhì)用于蔬菜生產(chǎn)，其理化性狀對蔬菜的生長有很大的影響。由表2可以看出，發(fā)酵后，菌棒廢料的理化性狀較發(fā)酵前均有所變化，其中菇渣的通氣空隙較對照處理明顯增加，持水孔隙度有所下降。發(fā)酵后容重的變化值增加0.01～0.02 g/cm3，發(fā)酵后總孔隙度增加較為明顯，與發(fā)酵前相比增加了13.09%～16.21%，通氣孔隙度提高了5.62%～10.21%，持水空隙增加了5.7%～10.38%，5個處理的容重差異不顯著，但與未發(fā)酵菇渣差異顯著。處理2的總孔隙度與處理1，處理4的通氣孔隙度與處理1、處理2、處理3均差異不顯著，但與處理5和未發(fā)酵菇渣差異顯著;處理5持水孔隙度與處理3差異不顯著，與其他處理差異顯著;處理4大小空隙比與處理1、處理2、未發(fā)酵菇渣差異不顯著，與處理3、處理5均差異顯著。

結(jié)束發(fā)酵后完全腐熟的產(chǎn)品pH值一般應(yīng)控制在5.5～8.5，過高過低均會影響蔬菜的生長。菇渣經(jīng)過發(fā)酵后，pH呈現(xiàn)增加趨勢，除第1個處理組外，其他處理間的pH差異并不明顯，各處理發(fā)酵后均達(dá)到6.5～8.5。經(jīng)過堆置發(fā)酵后， EC 值明顯高于未發(fā)酵物料，且后4個處理組EC值增加尤為明顯，添加不同生物菌劑與未添加菌劑pH與EC值變化趨勢基本一致。

2.3? ?不同發(fā)酵菌劑處理菇渣種子發(fā)芽指數(shù)的比較? ?參照堆肥GBT23486-2009中GI（發(fā)芽指數(shù)）的描述，當(dāng)發(fā)芽率指數(shù)>50%時，堆肥已基本成熟，作為有機(jī)肥對植物基本沒有毒性，當(dāng)GI>80%時，可認(rèn)為堆肥已經(jīng)腐熟。將添加不同菌劑發(fā)酵后的菇渣浸提液進(jìn)行油白菜種子萌發(fā)試驗，結(jié)果詳見表3，萌發(fā)72小時后，所有處理的發(fā)芽勢均在94%以上，發(fā)芽率均在96%以上;處理4根長最短，為1.45 cm，清水處理根長最長，為3.78 cm;處理1芽長最長為，2.54 cm， 清水處理芽長最短為0.98 cm，? 芽/根最小為清水處理0.74，最大比值為處理1， 1.49。

從圖2中可以看出，經(jīng)過各試驗處理的浸提液進(jìn)行種子發(fā)芽試驗，處理3萬豐商業(yè)菌劑堆肥處理的菇渣浸提液的種子發(fā)芽率指數(shù)達(dá)到72.14%，腐熟效果最好，菇渣對植物已基本沒有毒性，處理5自然發(fā)酵的菇渣浸提液的種子發(fā)芽率指數(shù)達(dá)到53.69%，菇渣基本成熟，也達(dá)到基本沒有毒性的標(biāo)準(zhǔn)，其余菌劑處理的種子發(fā)芽率指數(shù)均低于50%，與未發(fā)酵菇渣的種子發(fā)芽指數(shù)相差不大，農(nóng)富康菌劑發(fā)酵菇渣的種子發(fā)芽指數(shù)甚至明顯低于未發(fā)酵菇渣。說明不同生物菌劑處理會在堆置發(fā)酵過程中影響大分子有機(jī)物分解，且影響到種子的發(fā)芽? 指數(shù)。

3? ?結(jié)論

在高海拔地區(qū)由于日平均氣溫偏低，自然發(fā)酵時間長，導(dǎo)致廢棄菇渣發(fā)酵效率較低。一般廢棄菇渣多在戶外自然堆置6個月后還田使用，否則易造成二次發(fā)酵燒苗。本試驗的研究結(jié)果表明，保持菇渣物料堆55%～60%的含水量，進(jìn)行2～3次的翻堆處理，添加生物菌劑可以有效提高菇渣發(fā)酵的升溫過程，發(fā)酵效果隨生物菌劑的種類不同而不同。萬豐發(fā)酵腐熟劑可將菇渣發(fā)酵天數(shù)縮短至120天，腐熟效果最好，浸提液顏色透亮，其種子發(fā)芽指數(shù)最高。綜合物料堆的溫度變化和發(fā)酵后菇渣理化特性指標(biāo)的變化，菇渣發(fā)酵后過高的EC值可能是由于堆肥過程大分子有機(jī)物分解并礦化轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)導(dǎo)致的，將發(fā)酵后的菇渣替代不可再生草炭復(fù)配成有機(jī)栽培基質(zhì)用于蔬菜生產(chǎn)是切實可行的。同時，使用萬豐生物菌劑操作簡單，成本較低，可以用于廢棄菇渣發(fā)酵，以縮短發(fā)酵周期，提高廢棄菇渣的再利用效率。

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