不同含水量對(duì)菇渣發(fā)酵影響的試驗(yàn)研究

王朋成 張建 王艷 張其安 劉茂 董言香 田紅梅 嚴(yán)從生 方凌

摘 要：該文研究了以棉籽殼、木屑為主料的菇渣在室溫發(fā)酵條件下，不同含水量對(duì)菇渣發(fā)酵的溫度、時(shí)間及腐熟菇渣理化性狀的變化情況，并分析和討論了菇渣基質(zhì)化發(fā)酵的條件及利用方式。結(jié)果表明：不同含水量菇渣發(fā)酵時(shí)，顯著改變了腐熟后菇渣的理化性狀；在常溫下，棉籽殼菇渣含水量為55%、木屑菇渣含水量為60%時(shí)，自然發(fā)酵70d后，菇渣充分腐熟，其理化性狀有利于配制工廠(chǎng)化育苗營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)和無(wú)土栽培基質(zhì)。

關(guān)鍵詞：含水量；菇渣；發(fā)酵；理化特性；育苗基質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào) S63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）22-0063-04

Abstract：The aim of this study was to explore the effect of water content on the fermentation of mushroom residues which were compounded of cottonseed hull，sawdust as main ingredients under condition at room temperature，and to analyze the changes in the temperature，time，and maturity of mushroom residues' physicochemical characteristics as well as its applications. The results showed that the different water contents significantly changed the physicochemical properties of the mushroom residues. Under the room temperatures，water content should be adjusted to 55% in cottonseed shell mushroom residue while water content should be adjusted to 60% in sawdust and mushroom residue.After 70 days natural fermentation，mushroom residue composts and its physicochemical properties were suitable for preparation of factory seedling nutrient substrate and soilless cultivation.

Key words：Water content；Mushroom residue；Fermentation；Physical and chemical characteristics；Seedling substrate

菇渣是食用菌大規(guī)模種植產(chǎn)生的廢棄物，除部分被還田或作燃料外，大量菇渣被丟棄或焚燒，不僅造成了資源浪費(fèi)，且對(duì)生態(tài)、環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，其綜合利用已成為了不容忽視的問(wèn)題[1-2]。將菇渣發(fā)酵腐熟和再利用，形成育苗和無(wú)土栽培基質(zhì)，不僅解決了農(nóng)業(yè)廢棄物的環(huán)境污染問(wèn)題，而且降低了基質(zhì)生產(chǎn)成本[3]。因此，對(duì)不同原料、不同含水量菇渣發(fā)酵腐熟物的理化性狀研究，有利于批量、穩(wěn)定生產(chǎn)腐熟菇渣，能夠提高菇渣有效利用率和菇渣基質(zhì)的專(zhuān)用化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)能力。然而，目前針對(duì)不同物料來(lái)源產(chǎn)生的菇渣發(fā)酵研究仍相對(duì)較少。為此，本研究以棉籽殼、木屑為主料的菇渣，研究不同含水量在常溫、自然發(fā)酵條件下對(duì)菇渣發(fā)酵的理化性質(zhì)的影響，旨在確定菇渣轉(zhuǎn)化為育苗基質(zhì)適宜的發(fā)酵條件，為菇渣發(fā)酵、再利用提供實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并且為菇渣基質(zhì)的穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)及應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 菇渣選擇及處理

1.1.1 菇渣種類(lèi) 試驗(yàn)選擇2種菇渣。菇渣I：以棉籽殼為主要栽培料（棉籽殼+玉米芯+麩皮）生產(chǎn)金針菇的廢棄菌棒；菇渣II：以木屑為主要栽培料（木屑+麩皮+糖+石膏粉）生產(chǎn)香菇的廢棄菌棒。

1.1.2 菇渣處理 生產(chǎn)金針菇、香菇后的廢棄菌棒，經(jīng)菌棒專(zhuān)用脫皮粉碎機(jī)后，去除菌棒塑料袋并過(guò)孔徑1cm篩，得到混合菇渣。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)時(shí)間及場(chǎng)地 菇渣發(fā)酵時(shí)間選擇在7—9月高溫季節(jié)，發(fā)酵場(chǎng)地為避雨遮陽(yáng)棚室內(nèi)。

1.2.2 試驗(yàn)處理 菇渣發(fā)酵起始含水量設(shè)置3個(gè)處理，即用清水調(diào)節(jié)菇渣I、菇渣II含水量分別為50%、55%、60%。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2.3 發(fā)酵方法 每個(gè)處理菇渣用量2m3，堆成高1m梯形堆，然后覆蓋農(nóng)膜發(fā)酵。發(fā)酵期間每10d翻堆一次，并補(bǔ)充清水調(diào)節(jié)菇渣含水量至起始水分含量。

1.2.4 水分調(diào)節(jié)方法 首先測(cè)量菇渣基礎(chǔ)含水量，根據(jù)菇渣目標(biāo)含水量，計(jì)算添加清水重量；采用噴霧方式將清水均勻添加至菇渣中。計(jì)算公式如下：W=W1[X1/（1-X1）-X2/（1-X2）]。W：添加清水質(zhì)量（kg）；W1：發(fā)酵起始菇渣2m3干重（kg）；X1：菇渣目標(biāo)水分含量（%）；X2：菇渣基礎(chǔ)水分含量（%）。

1.3 測(cè)量項(xiàng)目

1.3.1 菇渣發(fā)酵過(guò)程檢測(cè) （1）發(fā)酵溫度：測(cè)量菇渣堆中間溫度；即每個(gè)處理設(shè)置一個(gè)溫度，溫度計(jì)插至菇渣堆中間，距地面0.5m處；每日8：00記錄溫度。（2）電導(dǎo)率和酸堿度：發(fā)酵過(guò)程中每次翻堆取樣品一次，每個(gè)處理3點(diǎn)取樣，混合后自然風(fēng)干，測(cè)量電導(dǎo)率和酸堿度。

1.3.2 菇渣發(fā)酵腐熟后檢測(cè) 當(dāng)菇渣溫度由高溫降至低溫后，溫度穩(wěn)定不在變化時(shí)，視為菇渣發(fā)酵腐熟；每個(gè)處理3點(diǎn)取樣，混合后自然風(fēng)干，測(cè)量粒徑分布、容重、孔隙度、氮磷鉀養(yǎng)及電導(dǎo)率和酸堿度。

1.3.3 檢測(cè)方法 （1）粒徑分布：采用4級(jí)（1mm、2mm、3mmm、4mm）篩分法，稱(chēng)各粒徑質(zhì)量，計(jì)算各粒徑質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比；（2）電導(dǎo)率和酸堿度：采用1∶5浸提法，用雷磁pHS-3C精密pH計(jì)測(cè)定pH，雷磁DDS-307電導(dǎo)率儀測(cè)定EC值；（3）水解性氮、有效磷和速效鉀：水解性氮的測(cè)定用2mol/L的KCl溶液浸提，過(guò)硫酸鉀消煮，采用Smartchem全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀測(cè)定；速效磷用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法；速效鉀用NH4OAc浸提，火焰光度法測(cè)定；（4）數(shù)據(jù)分析：采用Excel 2010和SAS9.1軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 含水量對(duì)發(fā)酵溫度變化影響 圖1說(shuō)明，菇渣I在發(fā)酵初期，在含水量為50%時(shí)，升溫較快，而含水量為55%和60%時(shí)，升溫相對(duì)較慢；發(fā)酵中期，3種含水量發(fā)酵最高溫度差別不大，均在70～72℃；發(fā)酵后期，含水量60%的溫度下降較快，發(fā)酵時(shí)間大于50d時(shí)菇渣溫度接近室溫并趨于穩(wěn)定；而含水量50%、55%的菇渣溫度接近室溫并趨于穩(wěn)定所用的時(shí)間為60d以上。圖2說(shuō)明，菇渣II在發(fā)酵初期，含水量為55%時(shí)，升溫較快，而含水量在50%和60%時(shí)升溫相對(duì)較慢；發(fā)酵中期，含水量為55%時(shí)，發(fā)酵最高溫度達(dá)72℃，其次是含水量50%時(shí)溫度為66℃、含水量60%時(shí)溫度為62℃；發(fā)酵后期，3種含水量的菇渣溫度下降至室溫并趨于穩(wěn)定所用時(shí)間均為45d。

2.2 含水量對(duì)發(fā)酵菇渣EC值變化影響 圖3表明，菇渣I在含水量為60%時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中EC值升高明顯且數(shù)值最大；含水量50%時(shí)EC值變動(dòng)幅度不大且數(shù)值最??；3種含水量菇渣的發(fā)酵時(shí)間大于70d時(shí)，EC值趨于穩(wěn)定，含水量60%、55%、50%菇渣穩(wěn)定后的EC值分別6 716.7μS/cm、

5 408.3μS/cm、3 259.9μS/cm；說(shuō)明含水量對(duì)發(fā)酵菇渣I的EC值大小有影響，對(duì)EC值穩(wěn)定時(shí)間無(wú)顯著影響。圖4表明，菇渣II在含水量55%時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中EC值升高明顯且數(shù)值最大；含水量60%時(shí)EC值相對(duì)較??；含水量50%、55%菇渣發(fā)酵時(shí)間大于70d時(shí)EC值趨于穩(wěn)定，分別為

2 898.7μS/cm、3 299.4μS/cm，而含水量60%菇渣發(fā)酵時(shí)間大于60d時(shí)EC值趨于穩(wěn)定為2 645.2μS/cm；說(shuō)明含水量對(duì)發(fā)酵菇渣II的EC值大小及穩(wěn)定時(shí)間均有影響。

2.3 含水量對(duì)發(fā)酵菇渣pH變化影響 圖5表明，3種含水量的菇渣I發(fā)酵50d以前，pH值無(wú)顯著變化；發(fā)酵50d以后開(kāi)始出現(xiàn)分化，含水量50%時(shí)pH值較高、含水量60%時(shí)pH值較低。含水量55%和60%、發(fā)酵時(shí)間大于60d時(shí)pH趨于穩(wěn)定，分別為7.2和7.5；含水量50%、發(fā)酵時(shí)間大于70d時(shí)pH趨于穩(wěn)定為8.3；說(shuō)明含水量對(duì)發(fā)酵菇渣I的pH值高低和穩(wěn)定時(shí)間均有影響。圖6表明，3種含水量的菇渣I發(fā)酵50d以前，pH值無(wú)顯著變化；發(fā)酵50d以后開(kāi)始出現(xiàn)分化，含水量60%時(shí)pH值較高、含水量55%時(shí)pH值較低。3種含水量、發(fā)酵時(shí)間大于70d時(shí)pH趨于穩(wěn)定，含水量60%、55%、50%菇渣穩(wěn)定后的pH值分別為7.1、6.3和6.6；說(shuō)明含水量對(duì)發(fā)酵菇渣II的pH值大小有影響，對(duì)穩(wěn)定時(shí)間無(wú)顯著影響。

2.4 含水量對(duì)腐熟菇渣的物理性狀影響 圖7表明，不同含水量影響腐熟菇渣I的粒徑分布比例，小于1mm、2～3mm、3～4mm粒徑比例隨含水量增加而增大，1～2mm、大于4mm粒徑比例隨含水量增加而減小。圖8表明，不同含水量對(duì)腐熟菇渣II小于1mm和大于4mm粒徑比例有顯著影響，含水量增加小于1mm粒徑比例增大、大于4mm粒徑比例減小。表1說(shuō)明，菇渣I和菇渣II隨含水量增加，顆粒變小、容重增大、總孔隙度減小、氣水比增大，通氣性降低。

2.5 含水量對(duì)腐熟菇渣速效氮磷鉀含量影響 圖9表明，腐熟菇渣I中速效氮磷鉀總含量最高是含水量為60%的菇渣，其次是含水量55%的菇渣，分別比含水量50%的菇渣提高15.7%和11.8%；腐熟菇渣II中速效氮磷鉀總含量最高是含水量為55%的菇渣，其次是含水量60%的菇渣，分別比含水量50%菇渣提高14.1%和5.6%；說(shuō)明含水量對(duì)腐熟菇渣中的速效氮磷鉀養(yǎng)分總含量高低有影響，增加含水量至55%～60%有利于提高基質(zhì)中速效氮磷鉀的含量。圖10表明，菇渣I：3種含水量對(duì)總速效養(yǎng)分中水解性N占比基本無(wú)影響、比例為4.1%～4.3%，對(duì)P2O5和K20占比有影響，其中含水量55%菇渣中的P2O5占比最高為22.8%、K20含量占比最低為72.9%。圖11表明，菇渣II：3種含水量對(duì)總速效養(yǎng)分中水解性N占比影響不大、比例為8.9～10.2%，對(duì)P2O5和K20占比有影響，其中含水量55%的P2O5占比最低為22.0%、K20占比最低為69.1%。說(shuō)明含水量對(duì)速效養(yǎng)分總量中水解性N占比基本無(wú)影響，對(duì)P2O5和K20占比有影響，然而同一含水量對(duì)不同材質(zhì)菇渣的影響程度不同。

3 結(jié)論與討論

由本次研究表明，不同含水量的棉籽殼和木屑菇渣在室溫自然條件下，發(fā)酵腐熟物的物理特性均不相同。

菇渣發(fā)酵一般經(jīng)歷高溫期、低溫期和成熟轉(zhuǎn)化期3個(gè)階段，當(dāng)菇渣的EC值和pH相對(duì)穩(wěn)定后，菇渣即充分腐熟。兩種菇渣分別在含水量50%、55%和60%條件下發(fā)酵，最高溫度達(dá)60～72℃，均能達(dá)到大多數(shù)常見(jiàn)種類(lèi)病原菌的死滅溫度[4]。3種含水量的棉籽殼和木屑菇渣，雖然進(jìn)入各發(fā)酵階段時(shí)間不同，但穩(wěn)定EC值和pH值所需時(shí)間基本一致，說(shuō)明兩種菇渣在含水量50～60%、常溫自然條件下充分發(fā)酵腐熟時(shí)間為70d。

基質(zhì)容重一般0.1～0.8g/cm2、總孔隙在54%～96%、氣水比在1∶2～1∶4的范圍內(nèi)，適合作物生長(zhǎng)[5]。3種含水量棉籽殼菇渣腐熟后，容重為0.27～0.32g/cm2、總孔隙度為72.5%～75.4%、氣水比為1：2.8～3.2，符合作物生長(zhǎng)要求。3種含水量木屑菇渣腐熟后，容重為0.19～0.24g/cm2、總孔隙度為82.5%～83.4%，符合作物生長(zhǎng)要求，而氣水比為1∶4.7～5.8，不在適宜的范圍內(nèi)，應(yīng)用時(shí)需添加較大粒徑的珍珠巖或蛭石進(jìn)行調(diào)整氣水比值。

作物生長(zhǎng)的安全EC值應(yīng)為≤2 600μS/cm[6]，理想基質(zhì)的電導(dǎo)率要求在2 000μS/cm以下[7]；基質(zhì)的酸堿度受基質(zhì)化學(xué)組分的影響，中性或偏酸性的基質(zhì)適宜作物根系的生長(zhǎng)，一般適宜的pH是5.5～6.5[5]。在育苗或栽培時(shí)，選用草炭、沼渣、菇渣、椰糠、蛭石、珍珠巖等一種或幾種物料按照合理的配比進(jìn)行混配，其具有良好的理化性質(zhì)，有利于提高育苗或植株的栽培效果。當(dāng)腐熟菇渣EC和pH值超過(guò)作物適宜范圍時(shí)，宜選用EC值較小、pH趨于中性的菇渣用于配制基質(zhì)。本研究顯示，利用棉籽殼菇渣配制基質(zhì)，選擇55%含水量進(jìn)行發(fā)酵腐熟時(shí)EC值相對(duì)較小為5 408.3μS/cm、pH值7.5；利用木屑菇渣配制基質(zhì)，選擇60%含水量進(jìn)行發(fā)酵腐熟時(shí)EC值最小為2 645.2μS/cm、pH值7.1。

營(yíng)養(yǎng)育苗專(zhuān)用基質(zhì)是根據(jù)不同作物幼苗生長(zhǎng)對(duì)基質(zhì)孔隙度、EC值、pH值及氮磷鉀養(yǎng)分等需求特性，配制的育苗期間免營(yíng)養(yǎng)液管理的理想基質(zhì)[8]。不同含水量的棉籽殼、木屑菇渣發(fā)酵后的速效氮磷鉀總養(yǎng)分含量以及水解性N、P2O5、K2O占比各不相同，可根據(jù)需求，選擇不同含水量菇渣發(fā)酵，制備不同養(yǎng)分含量的腐熟菇渣配制專(zhuān)用育苗基質(zhì)。

我國(guó)作為最大的食用菌生產(chǎn)及出口國(guó)，年產(chǎn)菇渣量千萬(wàn)余噸[9]，由于所種植食用菌的種類(lèi)不同，菇渣的理化性質(zhì)也有很大差異。基質(zhì)原料的穩(wěn)定性和各類(lèi)組分配比后形成穩(wěn)定的適宜育苗的物理性狀是影響基質(zhì)批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素[10]。本試驗(yàn)研究分析了棉籽殼生產(chǎn)金針菇、木屑生產(chǎn)香菇的菇渣，在不同含水量、常溫、自然發(fā)酵條件下發(fā)酵腐熟后的理化性狀，提出了菇渣穩(wěn)定發(fā)酵方法及基質(zhì)化利用方式，為穩(wěn)定生產(chǎn)商品化菇渣栽培基質(zhì)、菇渣有機(jī)肥、菇渣育苗基質(zhì)等產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

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（責(zé)編：張宏民）