杏鮑菇菌糠發(fā)酵生物肥成分分析及其效果評價

蔣瓊鳳 盧志宏 任超迪 袁志輝

摘要：測定了杏鮑菇（Pleurotus eryngii Pholiotanameko）菌糠的重金屬含量及發(fā)酵處理前后的營養(yǎng)成分，并分析和評價了其在盆栽試驗中對作物生長的影響，為利用菌糠制作農(nóng)用肥從而實現(xiàn)廢物資源再利用提供相關(guān)理論依據(jù)。結(jié)果表明，杏鮑菇菌糠的重金屬含量符合行業(yè)標準NY 525—2012的相關(guān)要求，菌糠發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)和粗纖維含量下降，氨基酸和有機質(zhì)含量則大幅增加。與單施復合肥相比，杏鮑菇菌糠發(fā)酵后的有機肥和復合肥施用使得香姜（Alpinia coriandriodora D. Fang）、玉米（Zea mays L.）和小白菜（Brassica chinensis L.）的葉長、株高、莖粗、葉綠素含量、過氧化物酶活性和可溶性蛋白質(zhì)含量均明顯增加。

關(guān)鍵詞：杏鮑菇（Pleurotus eryngii Pholiotanameko）菌糠;發(fā)酵;生物肥;肥效

中圖分類號：S141.9?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）07-0064-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.07.014

Abstract： To provide a theoretical basis for the utilization of bacterial chaff to make fertilizer for agricultural use and realize the reuse of waste resources，the nutrient composition and heavy metals content of spent mushroom substrate of Pleurotus eryngii Pholiotanameko fermented fertilizer was analyzed，and the influence of different fertilizers on the growth of cash crops was evaluated. The results showed that the heavy metal content of spent mushroom substrate conformed to the relevant requirements of industry standard NY 525—2012. The crude protein and crude fiber content decreased significantly after fermentation，while the content of amino acid and organic matter were increased greatly. Compared with the blank control，the mixed fertilizer were applied to cash crops ginger （Alpinia coriandriodora D. Fang），corn （Zea mays L.） and Chinese cabbage （Brassica chinensis L.） could increase the leaf length，plant height，stem diameter，chlorophyll content，POD activity and soluble protein conten.

Key words： spent mushroom substrate of Pleurotus eryngii Pholiotanameko; fermentation; biological fertilizer; fertilizer efficiency

菌糠是指以棉子殼、鋸木屑、水稻秸稈、玉米芯、甘蔗渣等多種農(nóng)作物秸稈和工業(yè)廢料（如酒糟、醋糟、糖蜜、造紙廠廢液等）為主要原料栽培食用菌后的廢棄培養(yǎng)基[1]。杏鮑菇生長周期短、生物轉(zhuǎn)化率低，培養(yǎng)料中的營養(yǎng)成分未被充分分解利用，因此有較高的后續(xù)利用價值[2]。據(jù)調(diào)查，在2014年中國每年產(chǎn)生的菌糠總量達到13 080萬～16 350萬t[3]，這些菌糠基本被燃燒和廢棄處理，隨意的堆積和廢棄將造成資源的極大浪費，且會給環(huán)境帶來嚴重污染，甚至可能成為各種病原微生物的滋生地和繁殖場[4，5]。因此，菌糠的處理已成為食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。為加強廢棄杏鮑菇（Pleurotus eryngii Pholiotanameko）菌糠的資源利用，本研究測定杏鮑菇菌糠發(fā)酵前后的營養(yǎng)組分和金屬元素含量后，將杏鮑菇菌糠以蛋白質(zhì)酶產(chǎn)生菌、纖維素酶產(chǎn)生菌等微生物降解發(fā)酵，通過堆肥腐熟以制備農(nóng)業(yè)用肥。在盆栽試驗條件下，探索以杏鮑菇菌糠制成的農(nóng)業(yè)用肥對田間作物如香姜（Alpinia coriandriodora D. Fang）、玉米（Zea mays L.）、小白菜（Brassica chinensis L.）的生長影響，以期克服復合肥養(yǎng)分比例固定等缺點，減少化肥的使用，實現(xiàn)變廢為寶，降低成本，節(jié)約資源，提高經(jīng)濟效益。

1?材料與方法

1.1?樣品采集與處理

在湖南宇秀生物科技有限公司杏鮑菇培養(yǎng)基地采集無污染、無霉變的杏鮑菇菌糠（在一個車間多個培養(yǎng)瓶放置架分別采取等量的樣本，均勻混合）。2015年3月采集編號為1、2兩組樣品，于4月采集編號為3的樣品。營養(yǎng)成分和金屬元素含量測定樣品經(jīng)自然干燥、粉碎、過60目篩，裝瓶密封保存，備用。

1.2?材料與試劑

濃硫酸、鹽酸、硝酸、溴甲酚綠、碘、碘化鉀、吡啶、鄰菲羅啉、蒽酮、抗壞血酸、甲基紅、氫氧化鈉、硼酸、氫氧化鉀、重鉻酸鉀、硫酸銅、3，5-二硝基水楊酸、羧甲酯纖維素等，其中化學試劑均為分析純。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、LB肉湯培養(yǎng)基購自青島海博生物技術(shù)有限公司。

菌種購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis），菌種編號為CICC 10089，該菌種的主要特點為產(chǎn)半纖維素酶。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens），菌種編號為CICC 10063，該菌種的主要特點為產(chǎn)蛋白酶。

香姜發(fā)芽塊根由永州市雙牌縣塘底鄉(xiāng)香姜種植戶提供，品種為本地香姜，玉米和小白菜種子購于永州市種子門市部。

1.3?試驗方法

1.3.1?菌糠的發(fā)酵

1）堆置發(fā)酵。在開放通風室內(nèi)，將25 kg杏鮑菇菌糠、3 000 mL去離子水、400 mL解淀粉芽孢桿菌菌懸液、400 mL枯草芽孢桿菌菌懸液混合拌勻，建堆，形狀呈圓錐體，底部直徑1 m、高0.5 m，并在堆料四周用塑料薄膜覆蓋保溫。另在頂端垂直插入一支溫度計，當溫度上升到65 ℃左右，維持2～3 d，待溫度開始下降時，翻堆1次。建堆發(fā)酵過程中，進行了5次翻堆，直至溫度不再上升。

2）翻堆。用鐵鏟將單堆發(fā)酵樣品反復翻動，注意下面的料翻到上面，四周的料翻到中間，達到透氣效果。每天8：00、13：00、18：00記錄發(fā)酵堆溫度;每次翻堆取樣，測定pH 等。

3）含水量控制。整個發(fā)酵過程中使菌糠始終保持處于濕潤狀態(tài)，即單手抓取發(fā)酵中的樣品菌糠時，用力握緊菌糠恰有極少量液體流出。每天定時觀察含水量變化，適當并等量地對各個發(fā)酵樣品補充水分。發(fā)酵45 d，結(jié)束發(fā)酵，取樣，測定各營養(yǎng)成分含量。

1.3.2?菌糠營養(yǎng)成分的測定方法?水分采用烘箱干燥法，（105±2） ℃烘至恒重;粗灰分含量測定采用灼燒法;粗蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法，參照GB/T 5009.5—2010;粗纖維含量測定參照GB/T 5009.10—2003;有機質(zhì)含量測定參照NY/T 1121.6—2006;全氮、全磷、全鉀含量的測定均參照NY/T 2017—2011。

1.3.3?菌糠重金屬含量的測定方法?鎘、鉛含量測定參照石墨爐原子吸收分光光度法（GB/T 17141—1997）;鉻含量測定參照火焰原子吸收分光光度法（HJ/491—2009）;砷含量測定參照二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法（GB/T 17134—1997）;汞含量測定參照冷原子吸收分光光度法（GB/T 17136—1997）。

1.3.4?作物栽培和施肥方法?試驗共設(shè)4個處理，分別為不施肥對照（A）、自制菌糠肥處理（B）、復合肥處理（C，氮肥+磷肥）和混合施肥處理（D，菌糠肥+復合肥）。每處理5盆，成活率為100%。除了肥料種類不同、所施肥料用量不同之外，試驗所需其余條件皆相同。土壤為永州常見黃色土壤，每隔7 d定量施肥1次（不施肥對照除外），持續(xù)3周，第五周采樣測定植物樣本各指標。施肥量：處理B每盆施5.800 g菌糠肥（成分為菌糠發(fā)酵過后的有機肥）;處理C每盆施3.046 g復合肥（成分為氮肥+磷肥）;處理D每盆施菌糠肥2.900 g、復合肥1.523 g。

1.3.5?各作物生理生化指標測定方法?測定葉長、株高、莖粗等;葉綠素含量測定采用分光光度法[6];過氧化物酶測定采用愈創(chuàng)木酚法[7];可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍染色法[8]。

2?結(jié)果與分析

2.1?杏鮑菇發(fā)酵前重金屬含量

發(fā)酵前杏鮑菇菌糠3組樣品重金屬含量均符合行業(yè)標準NY525—2012的相關(guān)要求（限量指標：汞≤2 mg/kg、砷≤15 mg/kg、鎘≤3 mg/kg、鉛≤50 mg/kg、鉻≤150 mg/kg）（表1）。因此，將杏鮑菇菌糠用于作物肥料的發(fā)酵生產(chǎn)在重金屬含量上符合要求，用其生產(chǎn)的肥料產(chǎn)品可以達到國標要求。

2.2?杏鮑菇菌糠發(fā)酵前后常規(guī)營養(yǎng)成分變化

發(fā)酵后杏鮑菇菌糠粗蛋白質(zhì)含量下降，氨基酸和有機質(zhì)含量均大幅增加，說明菌糠在加入產(chǎn)蛋白酶的解淀粉芽孢桿菌的發(fā)酵作用下，杏鮑菇殘留的菌體蛋白質(zhì)部分被降解成氨基酸，部分隨著其他有機成分一起被轉(zhuǎn)化成有機質(zhì)。而加入產(chǎn)半纖維素酶的枯草芽孢桿菌使得發(fā)酵后杏鮑菇菌糠粗纖維含量大幅減少。發(fā)酵前后，杏鮑菇菌糠中全氮、全磷、全鉀含量變化不明顯（表2）。由此可知，發(fā)酵后的杏鮑菇菌糠更適合用于作物施肥，且營養(yǎng)豐富。

2.3?菌糠肥對試驗作物生長的影響

2.3.1?不同肥料對香姜、玉米和小白菜生長量的影響?香姜、玉米在混合施肥后的葉長、株高和莖粗都比其他處理明顯增加，小白菜的葉長和莖粗比其他處理明顯增加（表3）。混合施用復合肥和菌糠肥除了能提供作物生長所需的主要營養(yǎng)氮、磷、鉀外，還能提供復合肥所不能提供的氨基酸、有機質(zhì)等營養(yǎng)成分，促進了作物植株的生長發(fā)育，增加了葉片表面積，有了更大的光合作用面積，改善了香姜等作物的農(nóng)藝性狀。

2.3.2?不同肥料對香姜、玉米和小白菜葉片葉綠素含量的影響?由圖1可知，與不施肥對照（CK）相比，菌糠肥處理（B）、復合肥處理（C）和混合施肥處理（D）香姜葉片葉綠素含量分別增加18.75%、33.33%、64.06%;玉米幼苗葉片葉綠素含量分別增加17.19%、53.13%、75.00%;小白菜葉片葉綠素含量分別增加20.69%、31.03%、44.83%。葉綠素是重要的光合色素，其含量是衡量植物葉片對光能利用能力的指標。將復合肥與菌糠肥適當配合施用可顯著提高香姜、玉米和小白菜葉片葉綠素含量，更好地促進葉片光合作用，維持光合能力，促進香姜、玉米和小白菜的生長。

2.3.3?不同肥料對香姜、玉米和小白菜葉片過氧化物酶含量的影響?過氧化物酶與呼吸作用、光合作用以及生長素的氧化等都有密切關(guān)系，而且過氧化物酶是植物體內(nèi)負責清除H2O2的主要酶類之一，它能將H2O2催化分解成H2O和O2，因此測量這種酶，可以反映某一時期植物體內(nèi)代謝的變化。過氧化物酶與植物抗逆性密切相關(guān)，活性越高抗逆性就越強，反之則越弱。由圖2可知，各施肥處理植株葉片過氧化物酶活性明顯高于CK。混合施肥處理的香姜、玉米和小白菜中過氧化物酶的活性明顯高于其他2個施肥處理，其酶活性表現(xiàn)為D>C>B>CK。

2.3.4?不同肥料對香姜、玉米和小白菜可溶性蛋白質(zhì)含量的影響?可溶性蛋白質(zhì)含量是植物體內(nèi)碳素營養(yǎng)狀況及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)性狀的重要指標之一，它與產(chǎn)品采后保鮮期和植物抗凍能力有關(guān)。由圖3可知，與CK相比，混合施肥（D）、復合肥（C）、菌糠肥（B）處理的香姜葉片可溶性蛋白質(zhì)含量分別增加20.77%、8.49%、6.35%;玉米幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)含量分別增加35.67%、12.45%、5.75%;小白菜葉片可溶性蛋白質(zhì)含量分別增加80.00%、34.38%、21.25%。由此可知，菌糠肥和復合肥混合施用可以有效增加植株體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量。

3?結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，杏鮑菇菌糠原材料中重金屬含量符合有機肥料行業(yè)標準NY 525—2012;杏鮑菇菌糠經(jīng)過發(fā)酵，氨基酸、有機質(zhì)含量均大幅增加，粗蛋白質(zhì)和粗纖維含量大幅減少;將菌糠肥和復合肥兩者混合施用于香姜、玉米和小白菜的栽培生長，發(fā)現(xiàn)混合施肥的肥效最好，表現(xiàn)為作物葉長、株高、莖粗、葉片葉綠素含量、葉片過氧化物酶活性、葉片可溶性蛋白質(zhì)含量等比其他處理高。

葉長、株高、莖粗、葉綠素含量增加，意味著能夠促進作物的光合作用[9]。過氧化物酶活性和可溶性蛋白質(zhì)含量增加可使作物的抗逆性、產(chǎn)品采后保鮮期和植物抗凍能力提高，改善作物品質(zhì)[10]。混合施肥不僅含有復合肥的營養(yǎng)元素，還具有菌糠肥的營養(yǎng)元素如氨基酸、有機質(zhì)等，能更大程度地滿足土壤和作物的需要，同時菌糠肥的發(fā)酵菌和功能菌還能對病菌起抑制作用[11]。此外，復合肥成分可以提供作物前期生長的營養(yǎng)需求，而菌糠肥在通過自身和土壤中微生物的進一步轉(zhuǎn)化作用提供作物后期生長所需，從而表現(xiàn)出部分緩釋肥的效果。

從作物的總體生長情況看，復合肥和菌糠肥混合施用在本次盆栽試驗中表現(xiàn)出了對作物的最佳效果。這也進一步證明，菌糠發(fā)酵制成的生物肥通過與復合肥混合并將之應(yīng)用于作物的生產(chǎn)，不僅使菌糠得以有效利用，降低了對單純利用化肥的需求量，減少了化肥過量施用和菌糠廢棄兩方面造成的環(huán)境污染，而且能有效提高化肥利用率，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，實現(xiàn)了變廢為寶、節(jié)約資源、降低成本、提高經(jīng)濟收入的目標。

參考文獻：

[1] 程志強，劉景華，康立娟，等. 廢棄黑木耳菌糠特征及環(huán)境影響分析[J]. 環(huán)境污染與防治，2012，34（7）：45-48，54.

[2] 李?菁，魏云輝，胡中娥，等. 杏鮑菇菌渣有機肥在蘆筍上應(yīng)用效果試驗[J]. 食用菌，2014，36（6）：62，69.

[3] 袁志輝，劉小文，李常健，等. 菌糠酶及其對環(huán)境污染物修復功能的研究進展[J]. 食用菌學報，2016，23（2）：110-118.

[4] 李亞嬌，孫國琴，郭九峰，等. 食用菌菌糠利用的最新研究進展[J]. 中國食用菌，2017，36（4）：1-4.

[5] 劉曉梅，鄒亞杰，胡清秀，等. 菌渣纖維素降解菌的篩選與鑒定[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2015，34（7）：1384-1391.

[6] 范樹國，王朝英，李國樹，等. 5 種入侵植物葉綠素的提取與含量測定[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2009，33（2）：124-127.

[7] 李忠光，龔?明. 愈創(chuàng)木酚法測定植物過氧化物酶活性的改進[J]. 植物生理學通訊，2008，44（2）： 323-324.

[8] 曲春香，沈頌東，王雪峰，等. 用考馬斯亮藍測定植物粗提液中可溶性蛋白質(zhì)含量方法的研究[J]. 蘇州大學學報（自然科學版），2006，22（2）：82-85.

[9] 孔詳波，徐?坤. 不同肥料對生姜產(chǎn)量及葉片光合作用和葉綠素熒光特性的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2008，14（2）：367-372.

[10] 郭?煒，于洪久，李玉梅，等. 不同微生物肥料對茄子生理生化指標的影響[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學，2016（2）：44-47.

[11] 周?巍. 菌糠發(fā)酵物對常見黃瓜土傳病害防治及土壤微生物群落影響[D]. 北京： 北京林業(yè)大學，2012.