不同含水量对菇渣发酵影响的试验研究

王朋成 张建 王艳 张其安 刘茂 董言香 田红梅 严从生 方凌

摘 要：该文研究了以棉籽壳、木屑为主料的菇渣在室温发酵条件下，不同含水量对菇渣发酵的温度、时间及腐熟菇渣理化性状的变化情况，并分析和讨论了菇渣基质化发酵的条件及利用方式。结果表明：不同含水量菇渣发酵时，显著改变了腐熟后菇渣的理化性状；在常温下，棉籽壳菇渣含水量为55%、木屑菇渣含水量为60%时，自然发酵70d后，菇渣充分腐熟，其理化性状有利于配制工厂化育苗营养基质和无土栽培基质。

关键词：含水量；菇渣；发酵；理化特性；育苗基质

中图分类号 S63 文献标识码 A 文章编号 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

菇渣是食用菌大规模种植产生的废弃物，除部分被还田或作燃料外，大量菇渣被丢弃或焚烧，不仅造成了资源浪费，且对生态、环境造成了严重污染，其综合利用已成为了不容忽视的问题[1-2]。将菇渣发酵腐熟和再利用，形成育苗和无土栽培基质，不仅解决了农业废弃物的环境污染问题，而且降低了基质生产成本[3]。因此，对不同原料、不同含水量菇渣发酵腐熟物的理化性状研究，有利于批量、稳定生产腐熟菇渣，能够提高菇渣有效利用率和菇渣基质的专用化、标准化生产能力。然而，目前针对不同物料来源产生的菇渣發酵研究仍相对较少。为此，本研究以棉籽壳、木屑为主料的菇渣，研究不同含水量在常溫、自然发酵条件下对菇渣发酵的理化性质的影响，旨在确定菇渣转化为育苗基质适宜的发酵条件，为菇渣发酵、再利用提供实验参数，并且为菇渣基质的稳定、标准化生产及应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 菇渣选择及处理

1.1.1 菇渣种类 试验选择2种菇渣。菇渣I：以棉籽壳为主要栽培料（棉籽壳+玉米芯+麸皮）生产金针菇的废弃菌棒；菇渣II：以木屑为主要栽培料（木屑+麸皮+糖+石膏粉）生产香菇的废弃菌棒。

1.1.2 菇渣处理 生产金针菇、香菇后的废弃菌棒，经菌棒专用脱皮粉碎机后，去除菌棒塑料袋并过孔径1cm筛，得到混合菇渣。

1.2 试验方法

1.2.1 试验时间及场地 菇渣发酵时间选择在7—9月高温季节，发酵场地为避雨遮阳棚室内。

1.2.2 试验处理 菇渣发酵起始含水量设置3个处理，即用清水调节菇渣I、菇渣II含水量分别为50%、55%、60%。每个处理3次重复。

1.2.3 发酵方法 每个处理菇渣用量2m3，堆成高1m梯形堆，然后覆盖农膜发酵。发酵期间每10d翻堆一次，并补充清水调节菇渣含水量至起始水分含量。

1.2.4 水分调节方法 首先测量菇渣基础含水量，根据菇渣目标含水量，计算添加清水重量；采用喷雾方式将清水均匀添加至菇渣中。计算公式如下：W=W1[X1/（1-X1）-X2/（1-X2）]。W：添加清水质量（kg）；W1：发酵起始菇渣2m3干重（kg）；X1：菇渣目标水分含量（%）；X2：菇渣基础水分含量（%）。

1.3 测量项目

1.3.1 菇渣发酵过程检测 （1）发酵温度：测量菇渣堆中间温度；即每个处理设置一个温度，温度计插至菇渣堆中间，距地面0.5m处；每日8：00记录温度。（2）电导率和酸碱度：发酵过程中每次翻堆取样品一次，每个处理3点取样，混合后自然风干，测量电导率和酸碱度。

1.3.2 菇渣发酵腐熟后检测 当菇渣温度由高温降至低温后，温度稳定不在变化时，视为菇渣发酵腐熟；每个处理3点取样，混合后自然风干，测量粒径分布、容重、孔隙度、氮磷钾养及电导率和酸碱度。

1.3.3 检测方法 （1）粒径分布：采用4级（1mm、2mm、3mmm、4mm）筛分法，称各粒径质量，计算各粒径质量占总质量的百分比；（2）电导率和酸碱度：采用1∶5浸提法，用雷磁pHS-3C精密pH计测定pH，雷磁DDS-307电导率仪测定EC值；（3）水解性氮、有效磷和速效钾：水解性氮的测定用2mol/L的KCl溶液浸提，过硫酸钾消煮，采用Smartchem全自动间断化学分析仪测定；速效磷用NaHCO3浸提钼锑抗比色法；速效钾用NH4OAc浸提，火焰光度法测定；（4）数据分析：采用Excel 2010和SAS9.1软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 含水量对发酵温度变化影响 图1说明，菇渣I在发酵初期，在含水量为50%时，升温较快，而含水量为55%和60%时，升温相对较慢；发酵中期，3种含水量发酵最高温度差别不大，均在70～72℃；发酵后期，含水量60%的温度下降较快，发酵时间大于50d时菇渣温度接近室温并趋于稳定；而含水量50%、55%的菇渣温度接近室温并趋于稳定所用的时间为60d以上。图2说明，菇渣II在发酵初期，含水量为55%时，升温较快，而含水量在50%和60%时升温相对较慢；发酵中期，含水量为55%时，发酵最高温度达72℃，其次是含水量50%时温度为66℃、含水量60%时温度为62℃；发酵后期，3种含水量的菇渣温度下降至室温并趋于稳定所用时间均为45d。

2.2 含水量对发酵菇渣EC值变化影响 图3表明，菇渣I在含水量为60%时，发酵过程中EC值升高明显且数值最大；含水量50%时EC值变动幅度不大且数值最小；3种含水量菇渣的发酵时间大于70d时，EC值趋于稳定，含水量60%、55%、50%菇渣稳定后的EC值分别6 716.7μS/cm、

5 408.3μS/cm、3 259.9μS/cm；说明含水量对发酵菇渣I的EC值大小有影响，对EC值稳定时间无显著影响。图4表明，菇渣II在含水量55%时，发酵过程中EC值升高明显且数值最大；含水量60%时EC值相对较小；含水量50%、55%菇渣发酵时间大于70d时EC值趋于稳定，分别为

2 898.7μS/cm、3 299.4μS/cm，而含水量60%菇渣发酵时间大于60d时EC值趋于稳定为2 645.2μS/cm；说明含水量对发酵菇渣II的EC值大小及稳定时间均有影响。

2.3 含水量对发酵菇渣pH变化影响 图5表明，3种含水量的菇渣I发酵50d以前，pH值无显著变化；发酵50d以后开始出现分化，含水量50%时pH值较高、含水量60%时pH值较低。含水量55%和60%、发酵时间大于60d时pH趋于稳定，分别为7.2和7.5；含水量50%、发酵时间大于70d时pH趋于稳定为8.3；说明含水量对发酵菇渣I的pH值高低和稳定时间均有影响。图6表明，3种含水量的菇渣I发酵50d以前，pH值无显著变化；发酵50d以后开始出现分化，含水量60%时pH值较高、含水量55%时pH值较低。3种含水量、发酵时间大于70d时pH趋于稳定，含水量60%、55%、50%菇渣稳定后的pH值分别为7.1、6.3和6.6；说明含水量对发酵菇渣II的pH值大小有影响，对稳定时间无显著影响。

2.4 含水量对腐熟菇渣的物理性状影响 图7表明，不同含水量影响腐熟菇渣I的粒径分布比例，小于1mm、2～3mm、3～4mm粒径比例随含水量增加而增大，1～2mm、大于4mm粒径比例随含水量增加而减小。图8表明，不同含水量对腐熟菇渣II小于1mm和大于4mm粒径比例有显著影响，含水量增加小于1mm粒径比例增大、大于4mm粒径比例减小。表1说明，菇渣I和菇渣II随含水量增加，颗粒变小、容重增大、總孔隙度减小、气水比增大，通气性降低。

2.5 含水量对腐熟菇渣速效氮磷鉀含量影响 图9表明，腐熟菇渣I中速效氮磷钾总含量最高是含水量为60%的菇渣，其次是含水量55%的菇渣，分别比含水量50%的菇渣提高15.7%和11.8%；腐熟菇渣II中速效氮磷钾总含量最高是含水量为55%的菇渣，其次是含水量60%的菇渣，分别比含水量50%菇渣提高14.1%和5.6%；说明含水量对腐熟菇渣中的速效氮磷钾养分总含量高低有影响，增加含水量至55%～60%有利于提高基质中速效氮磷钾的含量。图10表明，菇渣I：3种含水量对总速效养分中水解性N占比基本无影响、比例为4.1%～4.3%，对P2O5和K20占比有影响，其中含水量55%菇渣中的P2O5占比最高为22.8%、K20含量占比最低为72.9%。图11表明，菇渣II：3种含水量对总速效养分中水解性N占比影响不大、比例为8.9～10.2%，对P2O5和K20占比有影响，其中含水量55%的P2O5占比最低为22.0%、K20占比最低为69.1%。说明含水量对速效养分总量中水解性N占比基本无影响，对P2O5和K20占比有影响，然而同一含水量对不同材质菇渣的影响程度不同。

3 结论与讨论

由本次研究表明，不同含水量的棉籽壳和木屑菇渣在室温自然条件下，发酵腐熟物的物理特性均不相同。

菇渣发酵一般经历高温期、低温期和成熟转化期3个阶段，当菇渣的EC值和pH相对稳定后，菇渣即充分腐熟。两种菇渣分别在含水量50%、55%和60%条件下发酵，最高温度达60～72℃，均能达到大多数常见种类病原菌的死灭温度[4]。3种含水量的棉籽壳和木屑菇渣，虽然进入各发酵阶段时间不同，但稳定EC值和pH值所需时间基本一致，说明两种菇渣在含水量50～60%、常温自然条件下充分发酵腐熟时间为70d。

基质容重一般0.1～0.8g/cm2、总孔隙在54%～96%、气水比在1∶2～1∶4的范围内，适合作物生长[5]。3种含水量棉籽壳菇渣腐熟后，容重为0.27～0.32g/cm2、总孔隙度为72.5%～75.4%、气水比为1：2.8～3.2，符合作物生长要求。3种含水量木屑菇渣腐熟后，容重为0.19～0.24g/cm2、总孔隙度为82.5%～83.4%，符合作物生长要求，而气水比为1∶4.7～5.8，不在适宜的范围内，应用时需添加较大粒径的珍珠岩或蛭石进行调整气水比值。

作物生长的安全EC值应为≤2 600μS/cm[6]，理想基质的电导率要求在2 000μS/cm以下[7]；基质的酸碱度受基质化学组分的影响，中性或偏酸性的基质适宜作物根系的生长，一般适宜的pH是5.5～6.5[5]。在育苗或栽培时，选用草炭、沼渣、菇渣、椰糠、蛭石、珍珠岩等一种或几种物料按照合理的配比进行混配，其具有良好的理化性质，有利于提高育苗或植株的栽培效果。当腐熟菇渣EC和pH值超过作物适宜范围时，宜选用EC值较小、pH趋于中性的菇渣用于配制基质。本研究显示，利用棉籽壳菇渣配制基质，选择55%含水量进行发酵腐熟时EC值相对较小为5 408.3μS/cm、pH值7.5；利用木屑菇渣配制基质，选择60%含水量进行发酵腐熟时EC值最小为2 645.2μS/cm、pH值7.1。

营养育苗专用基质是根据不同作物幼苗生长对基质孔隙度、EC值、pH值及氮磷钾养分等需求特性，配制的育苗期间免营养液管理的理想基质[8]。不同含水量的棉籽壳、木屑菇渣发酵后的速效氮磷钾总养分含量以及水解性N、P2O5、K2O占比各不相同，可根据需求，选择不同含水量菇渣发酵，制备不同养分含量的腐熟菇渣配制专用育苗基质。

我国作为最大的食用菌生产及出口国，年产菇渣量千万余吨[9]，由于所种植食用菌的种类不同，菇渣的理化性质也有很大差异。基质原料的稳定性和各类组分配比后形成稳定的适宜育苗的物理性状是影响基质批量标准化生产的关键因素[10]。本试验研究分析了棉籽壳生产金针菇、木屑生产香菇的菇渣，在不同含水量、常温、自然发酵条件下发酵腐熟后的理化性状，提出了菇渣稳定发酵方法及基质化利用方式，为稳定生产商品化菇渣栽培基质、菇渣有机肥、菇渣育苗基质等产品提供理论依据。

参考文献

[1]齐新英.我国有机废弃物农业利用生态工程[J].生态农业研究，1998，6（1）：73-76.

[2]余文娟，陈罡晓，牛庆良.不同类型菇渣发酵前后理化性质的变化[J].上海农业学报，2014，30（5）：74-80.

[3]钟建明 陈恩波，梁文芳，等.蘑菇菇渣不同配比基质的性状及其对姜柄瓜幼苗影响的初步研究[J].中国农学通报，2010，26（5）：201-204.

[4]蒲一涛，邢苗.接种固氮菌对堆肥发酵过程的影响[J].环境卫生工程，2004，12（2）：65-67.

[5]郭世榮.固体栽培基质研究、开发现状及发展趋势[J].农业工程学报，2005，21（增刊）：1-4.

[6]Raul Cabrera.Monitoring and managing soluble salts in ornamental plant production[J].New Jersey：Rutgers NJAES Cooperative Extension，1996：1-4.

[7]Wever G，Winkel van A.Interlaboratory study Cen-Methods and soil improvers[J].Brussels：European Committee for Standardization，1999：13037-13041.

[8]游莹卓，辛国凤，魏珉，等.黄瓜免营养液无土育苗基质组配研究[J].中国土壤与肥料，2015（3）：95-99.

[9]肖艳松，钟权，王文艺，等.菇渣发酵有机肥对烤烟产质量的影响[J].中国烟草科学，2016，37（3）：34-39.

[10]李耀龙，季延海，于平彬，等.基于不同基质理化特性的無土栽培混合基质筛选[J].北方园艺，2016（8）：36-40.

（责编：张宏民）