不同含水量對菇渣發酵影響的試驗研究

王朋成 張建 王艷 張其安 劉茂 董言香 田紅梅 嚴從生 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酵條件下，不同含水量對菇渣發酵的溫度、時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化發酵的條件及利用方式。結果表明：不同含水量菇渣發酵時，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，自然發酵70d后，菇渣充分腐熟，其理化性狀有利于配制工廠化育苗營養基質和無土栽培基質。

關鍵詞：含水量；菇渣；發酵；理化特性；育苗基質

中圖分類號 S63 文獻標識碼 A 文章編號 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

菇渣是食用菌大規模種植產生的廢棄物，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，且對生態、環境造成了嚴重污染，其綜合利用已成為了不容忽視的問題[1-2]。將菇渣發酵腐熟和再利用，形成育苗和無土栽培基質，不僅解決了農業廢棄物的環境污染問題，而且降低了基質生產成本[3]。因此，對不同原料、不同含水量菇渣發酵腐熟物的理化性狀研究，有利于批量、穩定生產腐熟菇渣，能夠提高菇渣有效利用率和菇渣基質的專用化、標準化生產能力。然而，目前針對不同物料來源產生的菇渣發酵研究仍相對較少。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、自然發酵條件下對菇渣發酵的理化性質的影響，旨在確定菇渣轉化為育苗基質適宜的發酵條件，為菇渣發酵、再利用提供實驗參數，并且為菇渣基質的穩定、標準化生產及應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 菇渣選擇及處理

1.1.1 菇渣種類 試驗選擇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）生產香菇的廢棄菌棒。

1.1.2 菇渣處理 生產金針菇、香菇后的廢棄菌棒，經菌棒專用脫皮粉碎機后，去除菌棒塑料袋并過孔徑1cm篩，得到混合菇渣。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗時間及場地 菇渣發酵時間選擇在7—9月高溫季節，發酵場地為避雨遮陽棚室內。

1.2.2 試驗處理 菇渣發酵起始含水量設置3個處理，即用清水調節菇渣I、菇渣II含水量分別為50%、55%、60%。每個處理3次重復。

1.2.3 發酵方法 每個處理菇渣用量2m3，堆成高1m梯形堆，然后覆蓋農膜發酵。發酵期間每10d翻堆一次，并補充清水調節菇渣含水量至起始水分含量。

1.2.4 水分調節方法 首先測量菇渣基礎含水量，根據菇渣目標含水量，計算添加清水重量；采用噴霧方式將清水均勻添加至菇渣中。計算公式如下：W=W1[X1/（1-X1）-X2/（1-X2）]。W：添加清水質量（kg）；W1：發酵起始菇渣2m3干重（kg）；X1：菇渣目標水分含量（%）；X2：菇渣基礎水分含量（%）。

1.3 測量項目

1.3.1 菇渣發酵過程檢測 （1）發酵溫度：測量菇渣堆中間溫度；即每個處理設置一個溫度，溫度計插至菇渣堆中間，距地面0.5m處；每日8：00記錄溫度。（2）電導率和酸堿度：發酵過程中每次翻堆取樣品一次，每個處理3點取樣，混合后自然風干，測量電導率和酸堿度。

1.3.2 菇渣發酵腐熟后檢測 當菇渣溫度由高溫降至低溫后，溫度穩定不在變化時，視為菇渣發酵腐熟；每個處理3點取樣，混合后自然風干，測量粒徑分布、容重、孔隙度、氮磷鉀養及電導率和酸堿度。

1.3.3 檢測方法 （1）粒徑分布：采用4級（1mm、2mm、3mmm、4mm）篩分法，稱各粒徑質量，計算各粒徑質量占總質量的百分比；（2）電導率和酸堿度：采用1∶5浸提法，用雷磁pHS-3C精密pH計測定pH，雷磁DDS-307電導率儀測定EC值；（3）水解性氮、有效磷和速效鉀：水解性氮的測定用2mol/L的KCl溶液浸提，過硫酸鉀消煮，采用Smartchem全自動間斷化學分析儀測定；速效磷用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法；速效鉀用NH4OAc浸提，火焰光度法測定；（4）數據分析：采用Excel 2010和SAS9.1軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

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

2.2 含水量對發酵菇渣EC值變化影響 圖3表明，菇渣I在含水量為60%時，發酵過程中EC值升高明顯且數值最大；含水量50%時EC值變動幅度不大且數值最小；3種含水量菇渣的發酵時間大于70d時，EC值趨于穩定，含水量60%、55%、50%菇渣穩定后的EC值分別6 716.7μS/cm、

5 408.3μS/cm、3 259.9μS/cm；說明含水量對發酵菇渣I的EC值大小有影響，對EC值穩定時間無顯著影響。圖4表明，菇渣II在含水量55%時，發酵過程中EC值升高明顯且數值最大；含水量60%時EC值相對較小；含水量50%、55%菇渣發酵時間大于70d時EC值趨于穩定，分別為

2 898.7μS/cm、3 299.4μS/cm，而含水量60%菇渣發酵時間大于60d時EC值趨于穩定為2 645.2μS/cm；說明含水量對發酵菇渣II的EC值大小及穩定時間均有影響。

2.3 含水量對發酵菇渣pH變化影響 圖5表明，3種含水量的菇渣I發酵50d以前，pH值無顯著變化；發酵50d以后開始出現分化，含水量50%時pH值較高、含水量60%時pH值較低。含水量55%和60%、發酵時間大于60d時pH趨于穩定，分別為7.2和7.5；含水量50%、發酵時間大于70d時pH趨于穩定為8.3；說明含水量對發酵菇渣I的pH值高低和穩定時間均有影響。圖6表明，3種含水量的菇渣I發酵50d以前，pH值無顯著變化；發酵50d以后開始出現分化，含水量60%時pH值較高、含水量55%時pH值較低。3種含水量、發酵時間大于70d時pH趨于穩定，含水量60%、55%、50%菇渣穩定后的pH值分別為7.1、6.3和6.6；說明含水量對發酵菇渣II的pH值大小有影響，對穩定時間無顯著影響。

2.4 含水量對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%；說明含水量對腐熟菇渣中的速效氮磷鉀養分總含量高低有影響，增加含水量至55%～60%有利于提高基質中速效氮磷鉀的含量。圖10表明，菇渣I：3種含水量對總速效養分中水解性N占比基本無影響、比例為4.1%～4.3%，對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種含水量對總速效養分中水解性N占比影響不大、比例為8.9～10.2%，對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%。說明含水量對速效養分總量中水解性N占比基本無影響，對P2O5和K20占比有影響，然而同一含水量對不同材質菇渣的影響程度不同。

3 結論與討論

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，發酵腐熟物的物理特性均不相同。

菇渣發酵一般經歷高溫期、低溫期和成熟轉化期3個階段，當菇渣的EC值和pH相對穩定后，菇渣即充分腐熟。兩種菇渣分別在含水量50%、55%和60%條件下發酵，最高溫度達60～72℃，均能達到大多數常見種類病原菌的死滅溫度[4]。3種含水量的棉籽殼和木屑菇渣，雖然進入各發酵階段時間不同，但穩定EC值和pH值所需時間基本一致，說明兩種菇渣在含水量50～60%、常溫自然條件下充分發酵腐熟時間為70d。

基質容重一般0.1～0.8g/cm2、總孔隙在54%～96%、氣水比在1∶2～1∶4的范圍內，適合作物生長[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%，符合作物生長要求，而氣水比為1∶4.7～5.8，不在適宜的范圍內，應用時需添加較大粒徑的珍珠巖或蛭石進行調整氣水比值。

作物生長的安全EC值應為≤2 600μS/cm[6]，理想基質的電導率要求在2 000μS/cm以下[7]；基質的酸堿度受基質化學組分的影響，中性或偏酸性的基質適宜作物根系的生長，一般適宜的pH是5.5～6.5[5]。在育苗或栽培時，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行混配，其具有良好的理化性質，有利于提高育苗或植株的栽培效果。當腐熟菇渣EC和pH值超過作物適宜范圍時，宜選用EC值較小、pH趨于中性的菇渣用于配制基質。本研究顯示，利用棉籽殼菇渣配制基質，選擇55%含水量進行發酵腐熟時EC值相對較小為5 408.3μS/cm、pH值7.5；利用木屑菇渣配制基質，選擇60%含水量進行發酵腐熟時EC值最小為2 645.2μS/cm、pH值7.1。

營養育苗專用基質是根據不同作物幼苗生長對基質孔隙度、EC值、pH值及氮磷鉀養分等需求特性，配制的育苗期間免營養液管理的理想基質[8]。不同含水量的棉籽殼、木屑菇渣發酵后的速效氮磷鉀總養分含量以及水解性N、P2O5、K2O占比各不相同，可根據需求，選擇不同含水量菇渣發酵，制備不同養分含量的腐熟菇渣配制專用育苗基質。

我國作為最大的食用菌生產及出口國，年產菇渣量千萬余噸[9]，由于所種植食用菌的種類不同，菇渣的理化性質也有很大差異。基質原料的穩定性和各類組分配比后形成穩定的適宜育苗的物理性狀是影響基質批量標準化生產的關鍵因素[10]。本試驗研究分析了棉籽殼生產金針菇、木屑生產香菇的菇渣，在不同含水量、常溫、自然發酵條件下發酵腐熟后的理化性狀，提出了菇渣穩定發酵方法及基質化利用方式，為穩定生產商品化菇渣栽培基質、菇渣有機肥、菇渣育苗基質等產品提供理論依據。

參考文獻

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[10]李耀龍，季延海，于平彬，等.基于不同基質理化特性的無土栽培混合基質篩選[J].北方園藝，2016（8）：36-40.

（責編：張宏民）