以菌渣為原料制作生物有機肥的可行性及技術要點

潘健鋒，麥芹芳，李海渤，馮慧敏，魏 旭

（韶關學院英東生物與農業學院/韶關市芥菜工程技術中心，廣東 韶關 512005）

我國是世界上食用菌產量最大的國家，食用菌產量占世界總產量的70%以上[1]。據統計，2018年全國食用菌總產量3 842.04萬t（鮮品）[2]，根據食用菌生物學利用率40%計算[3]，則每年可產生5 763.06萬t菌渣（也叫菌糠、菇渣）。大量的菌渣如果處理不當或廢棄會造成環境污染、資源浪費。如果用于生產生物有機肥，則可以做到資源高效利用，有利于農業增效、增收和生態環境保護，實現資源循環利用。

由于添加功能微生物菌，生物有機肥除具備有機肥的提高土壤肥力、改善土壤結構、農產品提質增效，緩解偏施化肥造成的耕地退化、面源污染等生態問題功效外，還可以起到改善作物根際環境、解磷、解鉀、固氮、防治病蟲害等作用。

本文分析了以菌渣為原料制作生物有機肥的可行性，總結了其生產的主要流程和技術要點，以期為利用菌渣生產生物有機肥產品提供理論參考。

1 可行性分析

1.1 技術可行性

1.1.1 簡單易操作

生物有機肥的堆制是在有機肥工藝的基礎上接種微生物菌劑，技術易于掌握、肥料指標可達標，如孫建華等[4]利用菌渣生產有機肥料，菌渣經45 d的堆制，其有機質、pH值和外觀形狀等技術指標均達到生物有機肥的國家標準；曾振基等[5]用枯草芽孢桿菌等打堆發酵菌渣得到的有機肥（菌群≤100個/g、蛔蟲死亡率≥95%）達標；部分學者報道的生物有機肥理化指標見表1。

1.1.2 適用范圍廣

生物有機肥適用于各種作物，可廣泛用于糧、菜、果、茶、桑等園地的培肥，如板栗[11]、大豆[12]、花生[5]、雪菜[13]、油麥菜[14]、番茄[9]、辣椒[15]、馬鈴薯[16]、小白菜[17]、玉米[18]、番薯、苦瓜、蜜柚、臍橙、茶葉、油茶[5]等。

1.1.3 增產提效

平菇菌渣生物有機肥可有效降低番茄的硝酸鹽含量，顯著提高可溶性糖、可溶性固形物和維生素C含量[9]。667 m2施用平菇菌糠800 kg，辣椒的產量提高47.75%，有機酸含量比對照提高10.39%[15]；在無機肥的基礎上增施平菇菌渣有機肥用量達30 t/hm2時，白菜產量、株高、葉綠素含量、維生素C含量、可溶性糖含量分別比對照提高43.5%、9.7%、26.7%、15.5%和21.0%，而硝酸鹽含量降低3.4%～24.2%[19]。

杏鮑菇菌渣有機肥可提高雪菜葉綠素和可溶性糖含量及其產量，促進油麥菜葉綠素合成、產量提高[13-14]；可提高番茄的可溶性固形物、可溶性糖和維生素C的含量，降低有機酸和硝酸鹽含量，且與對照相比，2個杏鮑菇菌糠處理的維生素C含量分別提高69.7 mg/kg和165.8 mg/kg，番茄根的干質量、鮮質量和根系長分別提高4.21%、16.07%和32.69%[8,20]。靈芝、杏鮑菇菌渣生物有機肥對金柚、蜜柚、臍橙、花生、番薯、苦瓜、油茶、茶葉等均有增產效果[5]。

金針菇菌糠啤酒渣有機肥能顯著提高馬鈴薯總糖含量、總酚含量及產量[16]。黑木耳菌渣有機肥可顯著提高小白菜的根長、根系活力，與無機肥相比，產量可提高24.37%[17]。猴頭菇菌渣有機肥能提高大豆萌發率、株莢數和產量[12]。灰樹花有機肥能顯著促進板栗根系發育，降低盛果期空蓬率[11]。菌渣有機肥能促進玉米生長，有助于提高玉米產量[18]。

1.1.4 改善土壤理化性質

生物有機肥養分均衡，有助于改善土壤結構、增加土壤透氣性，如：可降低土壤容重、增加土壤孔隙度、提高pH值和CEC值，增加有機質、全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效鉀的量[9,16-17]。據報道，杏鮑菇菌糠的2個處理分別可使土壤有機質含量提高5.9%、10.89%，堿解氮含量提高5.37、79.41 mg/kg，速效磷含量提高108.16、380.16 mg/kg，速效鉀含量提高13.1、255.1 mg/kg[20]；

1.2 經濟可行性

1.2.1 產量高

以粵北地區為例，其食用菌產業多、規模大，其中梅州食用菌形成梅州農村的特色產業，每年產生5 000 t以上的菌渣[5]；韶關市是廣東省重要的食用菌生產基地，如韶關市星河生物科技有限公司，可日產鮮品食用菌約50 t、菌渣30 t，韶關武江區的百瑞生態農業種植園的企業菌渣9 t[13,21]；清遠也有林中寶、紅不讓2家企業食用菌產量較為可觀[22]；所以，菌渣的產量較高。

1.2.2 成本低

菌渣來源廣泛，成本低，可以就地取材。韶關地區目前菇渣200元/t左右，而目前生產出的生物有機肥產品市場價格為800～1 000元/t。

1.2.3 銷售渠道多

粵北地區是以農業為基礎的，種植花、果、菜、茶、糧的企業和農戶較多，很多產品供應珠三角和港澳地區，產品品質要求高，對生物有機肥的需求較多，易于銷售。

1.3 政策可行性

2015年2月，我國發布了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，化肥零增長行動在全國得到了有效的實施。韶關市支持農業發展及食用菌產業的發展，重視資源循環利用等項目，并推行了一系列政策。以韶關為例，該地區是主要的果、菜、茶等農產品的生產基地，很多產品供港或出口國外，與糧食作物相比，果、菜、茶質量安全問題更為受到關注。生物有機肥對農產品質量提升效果顯著，可有效改善土壤的貧瘠化、酸化等問題；因此，在韶關地區生物有機肥的生產、推廣應用不是問題，可以得到政策的支持。

2 工藝流程

按照堆放方式，生物有機肥的工藝流程可分為平面條垛式堆肥工藝和槽式好氧發酵工藝（圖1、圖2）。平面條垛式堆肥工藝投資小、工藝相對簡單，其缺點是占地面積大、腐熟不徹底；槽式好氧發酵工藝相對而言腐熟徹底、產品質量高、二次污染小，其缺點是設備投資大。此外，按照造粒工藝，生物有機肥的工藝流程主要有：粉肥造粒工藝、干法造粒工藝、濕法造粒工藝（圖3、圖4、圖5）。

3 技術要點

3.1 菌種（菌劑）選擇

菌種類型是生物有機肥的一個特征指標，菌種不同，生物有機肥的功效也不同。

據統計，我國目前生物有機肥采用的菌種主要有固氮菌、解磷、解鉀、抗土傳病害等的有益菌：地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、釀酒酵母、乳酸鏈球菌、發酵乳桿菌、木霉、EM菌、紅曲霉、發酵噬纖維菌、產黃纖維單胞菌、溶纖維丁酸弧菌、產纖維二糖梭菌、巨大芽孢桿菌、熱帶假絲酵母、里氏木霉、黃孢平革菌、畢赤酵母菌、黑曲霉、多粘芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、啤酒酵母和白球擬酵母[5,8-9,23]。

3.2 菌渣來源

培養菌菇的原材料種類不同（如棉籽殼、稻草、木屑等），其菌渣的理化性質差異較大。對前人報道的幾種菌渣的理化性質進行統計，由表2可知，菌渣的有機質含量較高，在34.27%～90.20%，氮含量0.48%～3.96%，磷含量為0.30%～1.91%，鉀含量為0.03%～3.64%，pH值在5.80～8.36，C/N值在8.8～66.9。

3.3 碳氮比

碳氮比影響微生物的生長代謝，合適的C/N值有利于微生物發酵。微生物吸收利用1份氮源要消耗利用25份碳源，一般碳氮比宜在（20～25）∶1。C/N高，微生物的分解作用則慢，溫度上升慢，堆肥周期長，而且要消耗土壤中氮素，需要補充氮源來調節C/N。C/N低，則反之。

C/N是判斷肥料是否腐熟的重要指標。堆肥過程中，碳源被消耗，轉化為CO2和腐殖質，氮主要以氨氣的形式揮發，或者轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，或為微生物生長代謝所吸收。總碳含量和總氮含量均呈下降趨勢，且總碳含量下降速度大于總氮含量；因此，一般C/N變化為總體上呈緩慢下降趨勢，如劉超、孫建華的報道，C/N均為下降趨勢[4,28]。低C/N的氨氣揮發顯著高于高C/N處理，說明C/N越低，氮素損失越大；而高C/N會導致堆肥肥料養分含量不達標。一般堆肥C/N控制在（25～30）∶1，有利于減小氮素的損失和促進堆肥的腐熟。

一般學者都會采用菌渣同畜禽糞便等進行配比，如：杏鮑菇菌糠與15%的雞糞混合[8]；菌渣與豬糞（或牛糞、雞糞）按2∶1比例混合[29,24]；碳氮比20∶1[4,23]等。劉超等[28]研究發現，菇渣、牛糞、稻殼等物料設置C/N為25∶1時堆肥效果最佳（與C/N為15∶1、35∶1相比）。

3.4 溫度

有機肥堆制一般采用好氧堆肥（也叫高溫堆肥），其堆溫較高，對有機質的降解速度快、堆肥周期短，一般宜控制在55～60 ℃[30]。普遍認為高溫菌對有機物的降解效率高于中溫菌。堆肥經過中溫菌1～2 d的作用，堆溫便能達到高溫菌的理想溫度50～65 ℃，按此溫度，一般堆肥5～6 d，即可完成堆肥無害化過程。一般堆肥溫度在50 ℃以上達到10 d，或60 ℃以上持續5 d，是保證堆肥的衛生指標合格和堆肥腐熟的重要條件[29]。

在堆肥前期的升溫及高溫階段會殺死植物致病病原菌、蟲卵、雜草籽等有害物質，該過程中微生物主要是新陳代謝、繁殖，產生的代謝產物少、不穩定、不易被植物吸收。后期的降溫期，微生物進行有機物的腐殖質化，該過程中產生大量有益于植物生長吸收的代謝產物。

3.5 水分

生物有機肥的發酵宜采用井水，使用自來水需要晾曬48 h，以消除氯氣的影響。堆制時水分添加量，取決于原料的含水量。一般而言，配比后的物料以保持60%左右的含水量為宜。

3.6 pH值

堆肥過程會產生有機酸，為防止酸度過大，可在堆制時添加一定量的石灰（0.1%）[23]。

3.7 翻堆及通風

有機肥堆制一般采用好氧堆肥，翻堆和通風應保持供氧充足，否則變厭氧環境。堆制時菌種、物料、水分等要充分混勻。在堆肥溫度達到50 ℃時開始翻堆或通風（一般48 h后，堆肥初期的3～5 d），使微生物反應順利。堆肥中后期，當堆溫升到80～90 ℃，將嚴重影響微生物的生長繁殖，必須翻堆、通風使堆溫下降。堆肥期間至少翻堆2～3次，一般3～5 d進行1次，并適時補充水分。堆肥時間一般3～15 d，冬天時間更長一些。

4 小結

生物有機肥技術簡單易操作、適用范圍廣，對增加作物產量、提高農產品品質有顯著作用，還可改善土壤理化性質；因此，制作生物有機肥在技術上是可行的，可以在韶關地區推廣應用。

在生產中需注意：（1）菌渣必須腐熟后才可施用。腐熟的菌渣才能釋放養分、提高肥效。未腐熟的菌渣分解緩慢、當季肥效很差，還會滋生雜草和帶入病原菌、蟲卵等。菌渣在土壤中腐熟時還會產生與幼苗爭奪水分、養分或因局部地方產生高溫、氨濃度過高而引起燒苗等問題。（2）菌渣配比畜禽糞便等其他物料時，要注意帶入重金屬的問題。通常菌渣重金屬不會超標，為了保證食用菌的質量，一般菇苞材料中重金屬不會超標[10]，但畜禽糞便可能含有重金屬[31-32]，使用前應注意檢測。

表2 不同來源菌渣理化性質