豬糞沼液與玉米秸稈栽培雙孢菇技術(shù)研究

趙佳浩 姚太梅 忻龍祚

（河北北方學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院 河北 張家口 075000）

近年來(lái)，我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)迅速發(fā)展，隨之產(chǎn)生的排泄污物(豬糞、豬尿、沖圈廢水)具有體積大、數(shù)量多、難以干濕分離、有機(jī)物含量與氨氮含量高等特點(diǎn)，已成為一種主要的農(nóng)業(yè)污染源[1]。發(fā)展沼氣工程是目前處理豬糞的主要方式，但沼氣工程產(chǎn)生的大量富營(yíng)養(yǎng)的豬糞沼液廢水也會(huì)對(duì)水體生態(tài)環(huán)境以及人類(lèi)健康造成嚴(yán)重危害。經(jīng)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院檢測(cè)，豬糞沼液中碳素含量為1.596%，氮素含量為0.232%，具有氮磷濃度高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)。在未得到妥善處理的情況下，其中的氮、磷以及有機(jī)物等會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，使人類(lèi)飲用水環(huán)境受到污染，嚴(yán)重破壞水體生態(tài)平衡。另外，廢水中氨的釋放也會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。

受政策與環(huán)境壓力的影響，在全國(guó)范圍內(nèi)，規(guī)模化養(yǎng)豬行業(yè)已有北移的趨勢(shì)。如中糧家佳康(張北)有限公司在張北已建立河北省首家百萬(wàn)頭生豬養(yǎng)殖基地，但在張承地區(qū)，農(nóng)作物主要以玉米為主，種植結(jié)構(gòu)比較單一。如果將豬糞沼液作為肥料直接施于農(nóng)田[2]，豬糞沼液的消耗量并不大，無(wú)法滿(mǎn)足豬糞沼液的處理需求。同時(shí)，還會(huì)造成溫室氣體排放(如N2O、NO和N2)[3]。因此，尋求一種簡(jiǎn)單、有效且經(jīng)濟(jì)的豬糞沼液廢水處理方法就顯得極為重要。

與此同時(shí)，在食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，“南菇北移”也已成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。其中栽培面積最廣、最受歡迎的食用菌就是雙孢菇(Agaricus bisporus)[4]，又稱(chēng)白蘑菇、洋蘑菇、紐扣菇，屬傘菌目傘菌科蘑菇屬[5]，其肉質(zhì)肥嫩、味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富，是一種高蛋白、低脂肪、低熱量的健康食品[6]。雙孢菇是典型的草腐真菌，它以農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便作為主要的生產(chǎn)原料，分別為雙孢菇生長(zhǎng)提供碳源、氮源[7]。而傳統(tǒng)栽培中的畜禽糞便無(wú)法滿(mǎn)足雙孢菇生長(zhǎng)所需的氮素營(yíng)養(yǎng)，需要另加其他氮源以滿(mǎn)足其生長(zhǎng)需要。豬糞沼液廢水中含有氮、磷以及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以為雙孢菇提供充足的氮素營(yíng)養(yǎng)[8]。

本試驗(yàn)嘗試用豬糞沼液、玉米秸稈、牛糞、野草等材料進(jìn)行雙孢菇培育，不僅解決了沼氣工程中沼液過(guò)多無(wú)法處理的問(wèn)題，減輕了對(duì)水體環(huán)境的污染。同時(shí)，種完雙孢菇的培養(yǎng)料也是優(yōu)質(zhì)肥沃的有機(jī)肥料，可以直接還田[9]。

1 材料與方法

1.1 供試材料。雙孢菇AS2796，引自河北邯鄲市華沃生物科技有限公司；豬糞沼液由中糧家佳康(張北)有限公司提供；玉米秸稈與野草由河北北方學(xué)院南校區(qū)校內(nèi)農(nóng)場(chǎng)提供；牛糞由河北綠健食用菌科技開(kāi)發(fā)有限公司提供；尿素、石膏、過(guò)磷酸鈣、石灰等均由河北北方學(xué)院食用菌實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)。試驗(yàn)地點(diǎn)位于河北北方學(xué)院南校區(qū)食用菌研究所。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。本試驗(yàn)用不同比例的豬糞沼液取代水來(lái)制作栽培基質(zhì)，并以只添加純水的處理做對(duì)照。通過(guò)研究不同比例的豬糞沼液對(duì)雙孢菇栽培料的發(fā)酵溫度、到達(dá)有效溫度的時(shí)間、栽培料的含水量、密度等物理性狀，以及對(duì)雙孢菇菌絲生長(zhǎng)勢(shì)、單位產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀的影響，最后進(jìn)行綜合分析找出最適合栽培雙孢菇的處理，為豬糞沼液栽培雙孢菇提供依據(jù)。各處理主要原材料用量及碳氮比見(jiàn)表1。

表1 不同處理主要原材料配比及C/N

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 栽培料配方的確定。根據(jù)栽培料的干重，按所需達(dá)到的65%含水量的要求，計(jì)算出各個(gè)處理的用水量。用不同比例的豬糞沼液代替純水，按照碳氮比為31∶1~35∶1要求共設(shè)置6個(gè)處理，每個(gè)處理種植0.5 m2，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，其中CK為對(duì)照，按照每個(gè)處理每次重復(fù)用料15 kg(干料)的規(guī)格來(lái)制作栽培料。

1.4.2 栽培料堆置發(fā)酵。采用一次發(fā)酵工藝，按照預(yù)先設(shè)置好的配方添加原料，再根據(jù)計(jì)算出的水用量與沼液用量，進(jìn)行預(yù)濕。24 h后，將原料建成高度約1.5 m、寬度2 m左右、長(zhǎng)度不限的梯形堆，進(jìn)行發(fā)酵。每隔3~4 d翻堆1次，直至發(fā)酵腐熟。發(fā)酵腐熟的栽培料呈棕褐色，且不沾手，松軟，有彈性，輕拉即斷，無(wú)臭味。隨后即可播種，進(jìn)行養(yǎng)菌出菇管理。

1.4.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法。①栽培料的發(fā)酵溫度與時(shí)間：記錄溫度達(dá)到有效發(fā)酵溫度48℃~55℃時(shí)所用的時(shí)間，有效發(fā)酵溫度的維持時(shí)間，以及每日發(fā)酵溫度的變化情況。②栽培料含水量的測(cè)定：在每個(gè)處理中隨機(jī)取出等質(zhì)量的樣品，采用烘干法測(cè)量每個(gè)處理栽培料的含水量。含水量=(栽培料原重m1-栽培料烘干重m2)/栽培料原重m1。③栽培料體積的測(cè)定：發(fā)酵完成后將栽培料裝入塑料筐(61 cm×41 cm×15 cm)，測(cè)量出每個(gè)處理栽培料的體積(V)、質(zhì)量(m)，根據(jù)體積與質(zhì)量計(jì)算出每個(gè)處理栽培料的密度，密度=m/V。④觀察記錄每個(gè)處理中雙孢菇的菌絲生長(zhǎng)勢(shì)、單位產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀(單菇重、菌蓋厚度、菌蓋直徑、菌柄長(zhǎng)度、菌柄直徑)。⑤數(shù)據(jù)采用SPPSS Statistics 22軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理栽培料發(fā)酵情況的比較

2.1.1 不同處理栽培料發(fā)酵溫度日變化。圖1為不同處理栽培料在2020年10月15日至11月6日堆制發(fā)酵期間，栽培料發(fā)酵溫度的日變化。從圖1可以看出，自10月15日堆制發(fā)酵開(kāi)始，不同處理栽培料溫度迅速上升，到10月16日后平均發(fā)酵溫度均達(dá)到60℃~70℃，之后隨著每次翻堆，栽培料發(fā)酵溫度表現(xiàn)出規(guī)律性的起伏波動(dòng)，變化規(guī)律也基本一致，且隨著翻堆次數(shù)的增加，栽培料平均發(fā)酵溫度變化逐漸平緩。

圖1 不同處理栽培料發(fā)酵溫度日變化

2.1.2 不同處理栽培料發(fā)酵情況比較。將栽培料日發(fā)酵溫度達(dá)到48℃視為有效發(fā)酵溫度，統(tǒng)計(jì)其有效發(fā)酵積溫、有效發(fā)酵天數(shù)和平均有效發(fā)酵溫度。從表2可以看出對(duì)照組及不同處理栽培料的平均有效發(fā)酵溫度，其中，添加60%豬糞沼液的處理溫度最高，達(dá)到56.6℃，其次是對(duì)照組，平均有效發(fā)酵溫度為56.29℃，最低的是添加80%豬糞沼液的處理，平均有效發(fā)酵溫度只有54.98℃。有效積溫和有效發(fā)酵天數(shù)對(duì)于栽培料充分發(fā)酵更為重要，從表2可知，隨著豬糞沼液添加量的梯度增加，有效積溫和有效發(fā)酵天數(shù)也逐漸增加，添加90%豬糞沼液處理的有效積溫和有效發(fā)酵天數(shù)達(dá)到最高，分別為1 236.07℃和22 d；當(dāng)豬糞沼液添加量達(dá)到100%時(shí)，栽培料的有效積溫和有效發(fā)酵天數(shù)反而下降。

表2 不同處理栽培料發(fā)酵情況比較

2.1.3 方差分析。對(duì)于對(duì)照組及不同處理栽培料有效發(fā)酵溫度進(jìn)行SPSS方差分析，見(jiàn)表3、表4。從方差齊性檢驗(yàn)表可知，顯著性0.321＞0.05，說(shuō)明本次分析方差是齊性的，可以使用單因素方差分析法。從單因素方差分析表可知，通過(guò)F檢驗(yàn)，0.978＞0.05，說(shuō)明對(duì)照和各處理間有效發(fā)酵溫度不存在顯著性差異。

表3 方差齊性檢驗(yàn)

表4 單因素方差分析

2.2 不同處理栽培料物理性狀的比較。由表5可知，發(fā)酵完成后的栽培料對(duì)照組含水量最低，為63.37%；添加90%豬糞沼液的處理含水量最高，為64.43%。但各處理的含水量之間沒(méi)有顯著性差異。同時(shí)，由表5可知，栽培料密度最高的是添加90%豬糞沼液的處理，為108.34 kg/m3，密度最低的是添加80%豬糞沼液的處理，為100.09 kg/m3。但各個(gè)處理之間差異并不顯著。說(shuō)明豬糞沼液添加量的變化，不會(huì)顯著影響栽培料的物理性狀。

表5 不同處理栽培料物理性狀比較

2.3 不同處理栽培料菌絲生長(zhǎng)勢(shì)比較。表6為不同處理栽培料菌絲生長(zhǎng)情況的比較，可以看出，對(duì)照組和添加60%豬糞沼液的處理菌絲生長(zhǎng)速度最快，分別達(dá)到3.70 mm/d和3.62 mm/d，顯著優(yōu)于其他處理；從菌絲色澤與菌絲生長(zhǎng)勢(shì)來(lái)看，對(duì)照組、添加60%豬糞沼液的處理和添加70%豬糞沼液的處理菌絲顏色潔白，生長(zhǎng)勢(shì)最強(qiáng)，而添加80%豬糞沼液的處理、添加90%豬糞沼液的處理、添加100%豬糞沼液的處理菌絲顏色灰白，表明菌絲生長(zhǎng)勢(shì)弱。

表6 不同處理栽培料菌絲生長(zhǎng)勢(shì)比較

2.4 不同處理栽培料出菇產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀

2.4.1 不同處理的出菇產(chǎn)量。由表7可知，添加70%豬糞沼液的處理與添加100%豬糞沼液的處理產(chǎn)量高于對(duì)照組，其中添加70%豬糞沼液的處理產(chǎn)量最高，為7.09 kg/m2，與對(duì)照組的產(chǎn)量6.67kg/m2相比，不存在顯著性差異。同時(shí)，還可以看出，在豬糞沼液添加比例為70%時(shí)雙孢菇產(chǎn)量達(dá)到最高點(diǎn)，隨后隨著豬糞沼液添加比例的梯度增加，產(chǎn)量反而逐漸降低，當(dāng)豬糞沼液添加比例為100%時(shí)，產(chǎn)量出現(xiàn)了回升，但仍低于添加70%豬糞沼液的處理。綜上所述，可以說(shuō)明栽培料中添加適當(dāng)豬糞沼液有利于提高雙孢菇產(chǎn)量，但與對(duì)照組對(duì)比，增產(chǎn)效果并不明顯。

表7 不同處理栽培料的單位出菇量

2.4.2 不同處理的子實(shí)體農(nóng)藝性狀。由表8可知，從子實(shí)體農(nóng)藝性狀來(lái)看，對(duì)照組的單菇重、菌蓋直徑、菌蓋厚度、菌柄長(zhǎng)度均高于其他處理，但除菌蓋厚度外，對(duì)照組與其他處理并無(wú)明顯差異。從菌柄直徑來(lái)看，添加100%豬糞沼液的處理最長(zhǎng)，但與其他處理相比并無(wú)明顯差異。

表8 不同處理的子實(shí)體農(nóng)藝性狀

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，添加豬糞沼液有助于栽培料的快速生溫，但不會(huì)影響整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中的溫度變化規(guī)律；從栽培料的物理性狀來(lái)看，添加不同比例的豬糞沼液對(duì)栽培料發(fā)酵完成后的含水量、密度等物理性狀影響并不顯著；從菌絲生長(zhǎng)勢(shì)、菌絲生長(zhǎng)速度來(lái)看，添加豬糞沼液會(huì)在一定程度上抑制菌絲的生長(zhǎng)，但添加豬糞沼液比例到70%時(shí)，雖然菌絲生長(zhǎng)速度較慢，但其菌絲顏色較白，菌絲生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)?？梢钥闯?，豬糞沼液對(duì)雙孢菇菌絲的生長(zhǎng)有一定的抑制作用，可能是豬糞沼液中的硫化氫、吲哚類(lèi)、酚類(lèi)等物質(zhì)抑制了菌絲的生長(zhǎng)。從單位產(chǎn)量來(lái)看，添加70%豬糞沼液的處理單位產(chǎn)量最高，但與對(duì)照組相比增產(chǎn)效果并不明顯；從子實(shí)體農(nóng)藝性狀來(lái)看，添加豬糞沼液并不會(huì)顯著影響子實(shí)體的性狀。

綜上可以得知，豬糞沼液在雙孢菇栽培中的應(yīng)用是可行的。豬糞沼液與水的最優(yōu)比例為70%的豬糞沼液，30%的水，但其優(yōu)勢(shì)并不明顯，還需后續(xù)試驗(yàn)來(lái)探究最佳配方比例。另外，結(jié)合栽培料物理學(xué)性狀、單位產(chǎn)量、菌絲生長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行分析，可以看出，處理4有效發(fā)酵積溫、有效發(fā)酵天數(shù)、栽培料含水量、栽培料密度均為最高，但其單位產(chǎn)量最低，且密度過(guò)高會(huì)影響栽培料的透氣性，進(jìn)而影響菌絲生長(zhǎng)勢(shì)，以上問(wèn)題均可能是由于栽培料發(fā)酵的過(guò)于腐熟，消耗了大量的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)影響了栽培料的物理性狀，造成菌絲生長(zhǎng)勢(shì)較弱，后期產(chǎn)量較低。因此，還需要針對(duì)處理4的配方，探究最佳的發(fā)酵天數(shù)，并結(jié)合添加70%豬糞沼液的配方比例進(jìn)行綜合分析，來(lái)探究最優(yōu)的配方比例。