菌糠生物肥研究進(jìn)展*

吳 芳，姜性堅(jiān)**，黃曉輝，彭運(yùn)祥，王春輝（．湖南省食用菌研究所，湖南 長(zhǎng)沙 40000；．湖南省春華生物科技有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 40000）

〈綜述〉

菌糠生物肥研究進(jìn)展*

吳 芳1，姜性堅(jiān)1**，黃曉輝1，彭運(yùn)祥2，王春輝2
（1．湖南省食用菌研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410000；2．湖南省春華生物科技有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

簡(jiǎn)要概述菌糠生物有機(jī)肥的成分與特性，在作物施用上的土壤改良與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)應(yīng)用效果，以及菌糠生物肥發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)與影響因素。

菌糠；生物肥；理化性質(zhì)；應(yīng)用效果；發(fā)酵技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)外食用菌產(chǎn)業(yè)與工廠(chǎng)化育菇規(guī)模的迅速發(fā)展，菌糠的高效循環(huán)利用已成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，由于其獨(dú)特的理化性質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)成分，也越來(lái)越受到研究者重視。目前菌糠的處理方式已由傳統(tǒng)的就地焚燒與丟棄向生產(chǎn)生物肥料、飼料，循環(huán)再種菇，厭氧發(fā)酵制備沼氣、乙醇，用作工業(yè)染料吸附劑[1]等多樣化的利用轉(zhuǎn)變。這不僅解決了菌糠所造成的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)，也為農(nóng)業(yè)栽培與工業(yè)生產(chǎn)提供了很好的原料。

筆者綜述了國(guó)內(nèi)外菌糠生物肥研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，重點(diǎn)介紹菌糠生物肥在作物栽培與土壤改良方面的應(yīng)用效果，以及菌糠發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)及其影響因素。

1 菌糠成分與特性

栽培食用菌的主要原料為秸稈、木屑、棉籽殼、玉米芯等農(nóng)林作物下腳料。這些原料在栽培食用菌之前已進(jìn)行粉碎、攪拌，或者一定程度的發(fā)酵，本身具備較強(qiáng)吸水、保水性，透氣性好，滲透性強(qiáng)[2]，經(jīng)食用菌菌絲降解后，能產(chǎn)生豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、有機(jī)質(zhì)，作物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀等大量和微量元素，同時(shí)富含多糖、生物活性酶、生長(zhǎng)激素等[3]。樓子墨等[4]對(duì)菌糠成分變化的分析表明，杏鮑菇與平菇菌糠中蛋白質(zhì)含量分別達(dá)18．6 mg·g-1、22．4 mg·g-1，多糖含量分別為7．3 mg·g-1、9．7 mg·g-1。因此，菌糠作為生物有機(jī)肥原料，經(jīng)堆料發(fā)酵、菌劑和其他成分添加等工藝處理，不僅理化性狀優(yōu)良，能有效保存功能菌劑生物活性[5]，改良土壤，而且有效降解了菌糠中的蛋白質(zhì)與多糖，產(chǎn)生大量的腐殖質(zhì)（達(dá)14%以上）和有機(jī)氮、磷、鉀，肥效全面[6]，可促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)，部分成分如多糖、生物酶等還具有病蟲(chóng)害防治、農(nóng)殘降解等功效。時(shí)連輝[2]、樓子墨[4]等對(duì)菌糠理化性質(zhì)與成分變化規(guī)律的研究，皆證實(shí)了菌糠作為生物肥應(yīng)用的高效價(jià)值與潛能。

2 菌糠發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)與影響因素

2.1 堆肥原料與配比

曾振基等[7]采用菌糠、羊糞、煙草廢料經(jīng)生物發(fā)酵生產(chǎn)的有機(jī)肥完全符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在多種果蔬和經(jīng)濟(jì)作物上取得了7%以上的增產(chǎn)效果。陳智毅等[8]采用雞糞、米糠、金針菇菌糠、生物菌劑堆肥得到了有機(jī)質(zhì)51%、總養(yǎng)分5.8%的產(chǎn)品，完全符合生物有機(jī)肥國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在菌糠生物肥的發(fā)酵方法及配方方面，多數(shù)研究均采用菌糠與禽畜糞便或其他農(nóng)作物廢棄料進(jìn)行一定配比發(fā)酵，既充分利用和發(fā)揮菌糠各成分功效，也通過(guò)其他添加料補(bǔ)充菌糠的不足，避免過(guò)量菌糠的施用帶來(lái)的負(fù)效應(yīng)。

2.2 發(fā)酵菌劑

目前在微生物發(fā)酵菌劑方面主要采用木霉、解磷細(xì)菌、解鉀細(xì)菌、固氮菌、芽孢桿菌等，研究主要集中在功能菌株的篩選與分離，深層發(fā)酵培養(yǎng)等方面，應(yīng)用趨勢(shì)已由單一的功能菌向多元化復(fù)合菌劑發(fā)展。萇豹[9]對(duì)多種解磷、解鉀、固氮菌混合發(fā)酵制備菌糠肥進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示混合菌種制備菌肥效果優(yōu)于單一菌種制備，推測(cè)解磷、解鉀、固氮菌可能由于發(fā)揮功效時(shí)間、生長(zhǎng)曲線(xiàn)不同，而在一定條件下，混合發(fā)揮更好的效果，但是并沒(méi)有在幾種菌種的相互作用機(jī)理方面進(jìn)行深入的研究。高樹(shù)清等[10]在生物有機(jī)肥發(fā)酵菌劑的選擇研究中，發(fā)現(xiàn)不同生物菌劑與種類(lèi)具備完全不同的活性與特點(diǎn)，如速腐劑發(fā)酵升溫最快，而B(niǎo)FA升溫慢但發(fā)酵過(guò)程中銨態(tài)氮升降快，且成品中數(shù)量與活性保留較大，但是在幾種菌劑混合應(yīng)用時(shí)，并沒(méi)有得到突出的特點(diǎn)與理想的結(jié)果。由此可見(jiàn)，不同的生物菌劑之間到底是相互促進(jìn)，還是相生相克，是否適用于菌糠肥的混合發(fā)酵，其作用機(jī)理與影響，如何應(yīng)用以突出各菌種的特點(diǎn)又不影響其相互關(guān)系，都是發(fā)酵菌劑值得深入研究的課題。

2.3 好氧堆料發(fā)酵法

目前菌糠發(fā)酵用作生物有機(jī)肥的發(fā)酵方法主要沿用了傳統(tǒng)有機(jī)肥的發(fā)酵工藝和方法，即好氧堆料發(fā)酵法。李加友等[11]在傳統(tǒng)好氧堆料發(fā)酵的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)菌糠進(jìn)行預(yù)處理，添加配合料進(jìn)行二次增效發(fā)酵的方法，有效增加了菌糠的腐熟程度和肥效。王世強(qiáng)等[12]在菌糠快速發(fā)酵轉(zhuǎn)化有機(jī)肥條件探討研究中指出，菌糠發(fā)酵最佳轉(zhuǎn)化條件為溫度35℃、50℃、65℃，pH7，添加劑15%，固液比1:2，通過(guò)控溫、控濕的條件使整個(gè)發(fā)酵轉(zhuǎn)化過(guò)程在7 d完成，比傳統(tǒng)堆肥法大大縮短了時(shí)間，且發(fā)酵均勻，產(chǎn)品合格。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，大量的原料堆制、攪拌、翻堆，不適用于這樣的試驗(yàn)條件，會(huì)過(guò)大地增加生產(chǎn)成本，因此，只能通過(guò)調(diào)節(jié)可控因素，如堆體高度和寬度、翻堆次數(shù)和時(shí)間、溫濕度、生物菌劑種類(lèi)與用量等來(lái)加快發(fā)酵轉(zhuǎn)化。

2.4 發(fā)酵主要影響因素

菌糠發(fā)酵主要受添加劑（碳氮比）、菌劑量與種類(lèi)、水分、溫度、pH等因素影響，具體根據(jù)不同來(lái)源的菌糠而有所差異。在采用傳統(tǒng)好氧堆料發(fā)酵方法的基礎(chǔ)上，研究者做了一些加快菌糠快速發(fā)酵轉(zhuǎn)化的條件優(yōu)化研究，如張?zhí)凭甑萚13]采用豬糞添加、無(wú)機(jī)質(zhì)添加、純菌糠發(fā)酵作對(duì)照，發(fā)現(xiàn)添加豬糞對(duì)菌糠發(fā)酵的改性效果要明顯優(yōu)于無(wú)機(jī)質(zhì)添加和純菌糠，但是在該研究中沒(méi)有體現(xiàn)添加菌劑的效果。王世強(qiáng)等[12]在菌糠快速發(fā)酵轉(zhuǎn)化有機(jī)肥條件的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)影響菌糠轉(zhuǎn)化的4個(gè)因素主次順序?yàn)椋汗桃罕龋咎砑觿ú藞@土、過(guò)磷酸鈣、豬糞、草木灰1∶1∶1∶0.5）＞pH和溫度，固液比直接影響菌糠的好氧發(fā)酵效果。劉秀春[14]、高樹(shù)清等[10]對(duì)生物肥料發(fā)酵的研究中，微生物菌劑的種類(lèi)和添加量是首要影響因素，劉秀春的研究結(jié)果顯示：合適的菌劑添加量與碳氮比顯著影響生物肥料的發(fā)酵，而高樹(shù)清等則發(fā)現(xiàn)不同菌劑在發(fā)酵過(guò)程中各自發(fā)揮了不同作用，在混合使用時(shí)可能存在相生相克的現(xiàn)象，如何合理搭配適量應(yīng)用，還有待深入研究。

3 菌糠生物肥的應(yīng)用效果

菌糠生物肥在作物栽培與土壤改良方面的應(yīng)用效果是多方面因素共同發(fā)揮作用的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，菌糠既發(fā)揮了生物肥效的功能，同時(shí)也是很好的作物栽培基質(zhì)，時(shí)連輝等[2]對(duì)菌糠理化性質(zhì)的研究表明菌糠是較好的泥炭替代物，它同時(shí)兼具生物防治、農(nóng)殘降解等輔助作用。

3.1 土壤改良

菌糠/菌糠生物肥作為一種新型的土壤改良劑，具備傳統(tǒng)有機(jī)肥和改良劑的功能與效果，能夠顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤物化結(jié)構(gòu)，提升土壤肥力；同時(shí)，菌糠所特有的理化性質(zhì)與成分，能夠增加土壤孔隙度，有效促進(jìn)土壤呼吸，增加土壤微生物菌群數(shù)量與活性，還能起到生物吸附與土壤修復(fù)的功效。如Medina E等[15]研究了菌糠在土壤修復(fù)中對(duì)土壤物化、生物學(xué)特性影響，結(jié)果表明菌糠的施用有效增加了土壤中有機(jī)氮與有效磷元素，并增強(qiáng)了土壤呼吸作用與磷酸酶活性。Ribas LCC等[16]在用姬松茸與香菇菌糠施用生菜的研究中則發(fā)現(xiàn)，菌糠施用的土壤中比對(duì)照含有更高的有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀元素，且微生物活性明顯高于對(duì)照及施用化肥的試驗(yàn)組，施用姬松茸菌糠的土壤中漆酶活性也更穩(wěn)定。張曉君等[17]在采用菌糠改良鉛鋅尾礦的研究中發(fā)現(xiàn)，菌糖可有效降低土壤中重金屬含量，增加多種酶活性。在現(xiàn)有研究中取得良好效果的應(yīng)用，均為適量菌糠的配比施用，因?yàn)榫分泻械奶妓徕}、石膏等無(wú)機(jī)鹽可能導(dǎo)致土壤鹽堿化問(wèn)題，以及肥效元素流失可能導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化污染。

3.2 作物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)

國(guó)內(nèi)外研究者采用菌糠/菌糠生物肥及其提取物在多種瓜果蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物上做了大量的應(yīng)用效果研究，皆能夠有效調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)。如Media E等[18]在3種不同鹽度敏感性的園藝作物上發(fā)現(xiàn)，不同含量菌糠均適合土豆栽培，較低含量菌糠則更適合辣椒和西葫蘆的生長(zhǎng)。林斌[19]在施用菌糠的臍橙栽培研究中發(fā)現(xiàn)，菌糠適量施用能有效提高臍橙的產(chǎn)量，并提高果實(shí)糖酸比，優(yōu)化果實(shí)品質(zhì)。趙麗珍等[20]在大豆上的研究發(fā)現(xiàn)，菌糠顯著提高土壤肥效和大豆根瘤菌數(shù)量，使大豆增產(chǎn)達(dá)16．3%～25．6%。還有研究者在番茄、辣椒、水稻、香蕉等多種作物上做了大量研究，都表現(xiàn)出一定程度的促長(zhǎng)或增產(chǎn)作用，并能夠有效增加果實(shí)中可溶性糖、Vc等含量[21-23]，很好地提高作物和果實(shí)經(jīng)濟(jì)效益。從具體的成分和機(jī)理分析，菌糠/菌糠生物肥對(duì)作物的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)是一種復(fù)雜的多因素影響調(diào)控，既有腐殖質(zhì)、氮、磷、鉀等肥效元素的生長(zhǎng)促進(jìn)，也包含生長(zhǎng)激素、微量元素、生物酶等多種菌類(lèi)代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)，還通過(guò)間接因素影響土壤條件和生物菌群，從而影響作物的生長(zhǎng)。要深入分析和了解菌糠各成分的作用機(jī)理、在作物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)過(guò)程中的相互作用，以及如何合理測(cè)定菌糠成分、設(shè)計(jì)有效施用量等問(wèn)題，還有待深入研究，如Jordan SN等[24]在菌糠成分變化分析的研究中就指出，將菌糠用作肥料使用時(shí)，最好提前對(duì)其成分進(jìn)行分析與評(píng)估。

3.3 作物生物防治

目前國(guó)內(nèi)外已有較多研究發(fā)現(xiàn)，菌糠及其發(fā)酵物具備防治植物病害的功效，如高葦[25]研究了菌糠木霉發(fā)酵物對(duì)黃瓜立枯病和枯萎病的防治效果和機(jī)理，發(fā)現(xiàn)菌糠木霉發(fā)酵物對(duì)黃瓜立枯病和枯萎病的防治效果接近對(duì)照藥劑70%甲基托布津，分別達(dá)到85．50%和83．97%。周巍[26]、谷祖敏[27]等采用綠色木霉菌糠發(fā)酵物在防治黃瓜病害方面做了類(lèi)似研究，均取得一致的應(yīng)用效果，且谷祖敏的研究顯示，菌糠與木霉混合使用不僅能顯著提高黃瓜枯萎病的防治效果，相比單因素施用，還顯著提高植株生物量，達(dá)181．04%和204．99%。雖然目前菌糠及其發(fā)酵物在其他作物病害防治方面的研究尚少，但從谷祖敏研究中看出，對(duì)黃瓜枯萎病的防治機(jī)理是菌糠與木霉共同發(fā)揮作用，香菇菌糠在病菌抑制過(guò)程中起到增效作用。因此，在將菌糠用作生物肥料使用時(shí)，深入研究和發(fā)掘其對(duì)作物病害的防治機(jī)理，結(jié)合其他物質(zhì)合理施用，是作物栽培中理想的生物防治手段。

3.4 農(nóng)殘等有機(jī)物降解與吸附

菌糠中具備大量生物活性酶等成分，研究顯示菌糠能一定程度降解或吸附土壤中農(nóng)殘等其他有機(jī)物質(zhì)。如Ribas LCC等[16]發(fā)現(xiàn)姬松茸和香菇能耐受一定濃度的除草劑莠去津，且對(duì)除草劑的降解率分別達(dá)到35%和26%。Herrero-Hernández E等[28]在菌糠修復(fù)葡萄園土壤的研究中發(fā)現(xiàn)，菌糠中的固化物和可溶性有機(jī)物質(zhì)影響了土壤中殘留殺菌劑的分布，說(shuō)明菌糠與殺菌劑在土壤修復(fù)中共同發(fā)揮了一定作用。茹瑞紅等[29]施用杏鮑菇菌糠對(duì)地黃根際土壤和地黃生長(zhǎng)的研究發(fā)現(xiàn)，杏鮑菇菌糠提取物能夠有效降解引起地黃連作障礙的酚酸類(lèi)化感物質(zhì)，菌糠施用在一定程度上緩解了地黃連作障礙。這些研究都表明菌糠在農(nóng)殘等有機(jī)物降解中發(fā)揮的生物活性作用，但具體的降解機(jī)理和有效應(yīng)用還有待深入研究。

4 結(jié)論

相比傳統(tǒng)的有機(jī)肥料，菌糠生物肥的功效十分顯著，而且中國(guó)乃至世界菌糠資源豐富，但是在目前的菌糠生物肥應(yīng)用處理方面，依然相對(duì)粗放，研究集中在作物施用效果和少量的發(fā)酵優(yōu)化、菌糠精細(xì)加工、成分發(fā)酵與提取研究方面，更多是用于工業(yè)生產(chǎn)。如Kapu NUS等[30]采用生物活性劑預(yù)處理與酶水解的方法制備生物乙醇，Ko HG等[31]從4種不同菌糠中提取各類(lèi)工業(yè)用生物活性酶，張穎等[32]研究了不同食用菌菌糠的多糖提取并對(duì)抗氧化活性進(jìn)行分析，菌糠中生物活性酶、多糖等成分雖然在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也能發(fā)揮一定功效，但是作為精細(xì)提取用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，成本價(jià)值過(guò)高，這也是菌糠生物肥的研究應(yīng)用比較粗放的主要原因。

另一方面，由于食用菌種類(lèi)繁多，栽培方式與原料差異較大，如香菇等木腐菌類(lèi)的主要栽培原料為木屑，木質(zhì)素含量高，較難降解，不如草腐菌類(lèi)菌糠的發(fā)酵肥效，因此，針對(duì)不同來(lái)源與種類(lèi)的菌糠，篩選合適的發(fā)酵菌劑，優(yōu)化其發(fā)酵工藝與原料配比，評(píng)價(jià)不同菌糠的成分與價(jià)值，依然是菌糠生物肥研究的難點(diǎn)與重點(diǎn)。在作物栽培與施用時(shí)，也需要適量控制，與栽培料合適配比施用，既保證產(chǎn)品該有的肥效，也充分發(fā)揮其在土壤改良與植保預(yù)防等多方面的應(yīng)用效果。在今后的研究應(yīng)用中，菌糠生物肥在土壤改良、生物防治、農(nóng)殘降解等方面的輔助作用依然值得深入開(kāi)發(fā)。

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Research and Development on Bio-fertilizer with Spent Mushroom Substrate

WU Fang1,JIANG Xing-jian1,HUANG Xiao-hui1,PENG yun-xiang2,WANG Chun-hui2
（1．Edible Fungi Research Institute of Hunan Province,Changsha 410000,China;2．Hunan Chunhua Biotechnology Co．Ltd．, Changsha 410000,China）

This article briefly outlines the physical and chemical properties and mechanisms of spent mushroom substrate,and the application effect in soil improvement and growth regulator of bio-organic fertilizer produced by spent mushroom substrate．As well as fermentation technology and key factors of bio-organic fertilizer with spent mushroom substrate was discussed briefly．

spent mushroom substrate;bio-organic fertilizer;physical and chemical properties;application;fermentation technology

S646.9

A

1003-8310（2017）01-0001-04

10．13629/j．cnki．53-1054．2017．01．001

“十二五”國(guó)家科技計(jì)劃課題（2013BAD16B04）。

吳芳（1988-），女，本科，實(shí)習(xí)研究員，主要從事食用菌育種栽培。E-mail:wfang17＠126．com

**通信作者：姜性堅(jiān)（1964-），男，本科，副研究員，主要研究食用菌栽培與育種開(kāi)發(fā)等。E-mail:356230945＠qq．com

2016-11-22