赤峰市牛糞資源化利用途徑探索

趙勝男 余洪茜 張艾明 王秀艷 常建闖 賈紅偉 于顯雙

摘 要：為豐富赤峰市畜禽糞便資源化利用途徑，提高糞便資源化利用水平，本文篩選利用當地奶牛牛糞和玉米芯為原料種植雙孢菇的配方。在測定奶牛牛糞和玉米芯營養成分基礎上，結合雙孢菇生長發育的營養需求設計4種培養料配方，進行二次發酵和棚室內栽培對比試驗。結果表明：奶牛牛糞的碳氮比與已有研究接近，玉米芯的相差較大;配方2（以每100m2計）：奶牛糞2670kg、玉米芯2330kg、尿素4kg、過磷酸鈣50kg、石灰50kg，產量最高，達13kg/m2。配方2可使每噸牛糞價值增加近2倍，可作為牛糞資源化利用和為農戶創收的途徑。

關鍵詞：赤峰;奶牛牛糞;雙孢菇;資源化利用

中圖分類號：S158.2 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2021）04-0006-05

1 引言

畜禽糞污數量大，分布廣，用則利，棄則害。赤峰市是內蒙古自治區的養殖大市，2019年肉豬出欄數172.91萬頭，位居全區第一位，占全區總量的22.8%，牛年末存欄數113.43萬頭，位居全區第二位，占全區總量的18.1%，羊出欄數627.16萬只，位居全區第六位，占全區總量的9.7%[1]。按照包維卿等[2]更新的畜禽排泄系數估算，2019年赤峰市畜禽糞污量可達1749萬噸。赤峰市委市政府高度重視畜禽糞污資源化利用工作，深入貫徹落實習近平總書記關于加快推進畜禽養殖廢棄物處理和資源化工做重要指示精神和《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》等文件，2018年制定了《赤峰市畜禽糞污資源化利用工作方案（2018-2020年）》（簡稱工作方案）。該方案明確了2018-2020年畜禽糞污綜合利用率目標，主要從能源化利用和肥料化利用兩個方向推動畜禽糞污資源化利用[3]。2021年黨中央國務院在中央一號文件中再次明確畜禽糞污資源化利用是推進農業綠色發展的重要方面[4]，因而，積極探索畜禽糞便資源化途徑對不斷提高赤峰市畜禽糞污資源化利用率和利用水平具有很強的現實意義。

在生態系統中，菌類是有機物的主要分解者，相關學者的研究表明利用牛糞等農業廢棄物栽培食用菌不僅能使廢棄物變廢為寶，降低環境污染，還可拓寬農民增收渠道，增加就業[5，6]。隨著中國居民生活水平的提高，人均食用菌消費量不斷提高，從2013年2.6kg/年，提高到2019年3.4kg/年，年均增長率為4.6%，遠高于鮮菜的增長率（0.05%），食用菌產業發展前景廣闊[7]。雙孢菇俗稱白蘑菇，屬中低溫性草腐菌，是目前世界上栽培歷史最悠久、栽培面積最大、消費人群最廣的食用菌之一，因而也被稱為“世界菇”。中國是雙孢菇的栽培大國和出口大國，國際貿易中，中國貿易量占亞洲總量的80%，占世界總量的40%;在國內種植業中，雙孢菇僅次于糧、棉、油、菜、果，居第6位[8]。我國雙孢菇生產主要集中江蘇、廣西、山東和福建等省份[9]，在“南菇北移”大潮的推動下，遼寧、吉林等北方省份發展很快。赤峰市屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候區，四季分明，光照充足，夏季利用農閑季節發酵料栽培雙孢菇，可填補南方生產空白，實現錯峰上市。鑒于此，本文以赤峰市某奶牛養殖農民專業合作社為例，分析測試其牛糞成分，探索當地利用奶牛牛糞種植雙孢菇的配方，以期為赤峰市在制定畜禽糞便資源化利用途徑和拓寬養殖戶創收渠道等方面提供有益參考。

2 材料與方法

2.1 研究區概況

項目單位位于赤峰市松山區穆家營子鎮衣家營子村，東鄰306國道2.1km，南鄰111國道1.5km，距居民區（村莊）2.5km，場區周邊環繞2000畝林地，養殖環境優越。截至2020年8月末合作社共存欄奶牛1050頭，其中成年母牛755頭，后備育成牛300頭，日交售鮮牛奶16.3t。每頭成年奶牛每天所排泄的鮮糞大約是32.34kg，后備奶牛每天所排泄的鮮糞大約是8.4kg[10]，合作社牛糞日均產量26.9t。當前，合作社將牛糞在露天空地中堆積一段時間，等待肥料商、農戶來購買，價格為45元/m3。

2.2 雙孢菇培養料配制原則

雙孢菇的培養料是指雙孢菇菌絲體可以生長在其上或其中并能長出子實體的栽培基質[11]，培養料可為雙孢菇提供生長發育所必需的碳源、氮源、無機鹽和其他生長因子。秸稈類物質、畜禽糞便通常分別作為雙孢菇生長發育的碳源和氮源，兩者常作為培養料的主要原料，占培養料總量的90%～95%;石膏、石灰、碳酸鈣、過磷酸鈣等化學肥料常作為輔助原料，為雙孢菇的生長發育提供無機鹽類，輔助原料占培養料總量的5%左右[12]。碳氮比，即培養料中總碳量與總氮量之比，決定雙孢菇出菇的快慢，是培養料配制的關鍵因素。在不同生長發育階段雙孢菇所需的碳氮比不同，其中菌絲體生長階段適宜的碳氮比17：1～18：1，發酵前培養料的碳氮比以30：1～35：1為宜。此外，氮素的絕對量代表培養料營養水平的高低，直接決定雙孢菇的產量，高產配方的氮素含量一般為1.5%～1.7%[12]。

從生物結構看，玉米芯海綿組織多，吸水性高，透氣性好，可為雙孢菇生長發育提供優質碳源，同時由于赤峰市盛產玉米，玉米芯資源豐富，運輸方便，價格低廉，因而本項目采用當地玉米芯作為雙孢菇生長發育的碳源，奶牛牛糞作為氮源。采用重鉻酸鉀法[13]和凱氏定氮法[14]檢測玉米芯和奶牛牛糞的有機碳和全碳兩個指標，在此基礎上進行各種原料的調配。

2.3 雙孢菇培養料設計方法

培養料總碳量計算方法為：

C=ycd×ccd+ycc×ccc ?（1）

其中，C為培養料總碳量，g/m2;ycd為奶牛牛糞的質量，kg（干料）/m2;ccd為奶牛牛糞的有機碳含量，g/kg;ycc為玉米芯質量，kg（干料）/m2;ccc為玉米芯的有機碳含量，g/kg。

培養料總氮量計算方法為：

N=ycd×ncd+ycc×ncc+y′×n′ ?（2）

其中，N為培養料總氮量，g/m2;ycd為奶牛牛糞的質量，kg（干料）/m2;ncd為奶牛牛糞中的全氮量，g/kg;ycc為玉米芯質量，kg（干料）/m2;ncc為玉米芯的全氮量，g/kg;y′為尿素質量，用于調節碳氮比 kg/m2;n′為尿素含氮量，本項目采用46.4%。

碳氮比=C/N ? （3）

培養料含氮量的計算方法為：

n=N/[（ycd+ycc+y′+y其他）×0.85] ?（4）

其中，n為培養料含氮量，%;y其他為其他輔助原料如石灰、過磷酸鈣等的質量，kg/m2，0.85為培養料的含水率。

2.4 栽培場所

栽培場地選在赤峰市敖漢旗某食用菌農民專業合作社內。為滿足雙孢菇對溫度、濕度、光照、空氣等生活條件的需要，避免外界復雜多變的環境條件的不利影響，需為雙孢菇設置專門的棚舍。本項目采用層架出菇技術，該方法是在大棚內利用竹木等材料排設出菇架，搭設若干排架子，每排架子有4層，每層架子長11m，寬為0.9m，每層架子間距0.6m，頂層離房頂1.5m，底層離地0.4m，每排架子相隔0.8m，栽培架示意圖如圖1和2所示。本研究共設計4個配方處理，根據尿素添加量設計3個梯度，以當地傳統方法為對照。每個配方設置4個重復，每重復栽培面積為9.9m2，4個配方按照從東到西依次排開。

2.5 雙孢菇栽培流程

雙孢菇是草腐型菌，分解木質素、纖維素等大分子物質的能力較差，栽培前需要對培養料進行發酵，以此將大分子物質降解轉化為小分子物質供雙孢菇吸收利用。雙孢菇的栽培流程為：培養料準備→建堆→一次發酵（包含四次翻堆）→二次發酵→播種→覆土→調水→采收，本項目關鍵時間節點如表1所示。

3 結果分析與討論

3.1 奶牛牛糞和玉米芯成分

如表2所示，奶牛牛糞的有機碳含量為13%、全氮含量為0.5%，碳氮比為25.6：1，與相關文獻的結果較為接近。而當地玉米芯的全氮含量高于其他文獻，碳氮比小于其他文獻，可能是由于在玉米生長過程中施加的氮肥量偏多所致。測試結果反映了不能照抄照搬其他地區的培養料配方，在設計配方前測試各種原料營養成分十分必要。

3.2 四種培養料配方

雙孢菇培養料厚度為25cm左右，每平方米培養料（干料）為50kg，本項目設計的四個配方如表3所示。配方1為當地實際使用的配方，設為對照組。計算發現，配方1的碳氮比為42.5：1，不滿足理論碳氮比30：1～35：1，主料中碳含量偏多，氮含量偏少，還應添加尿素。總含氮量應為12.33（總含碳量）÷（30～35）=（0.352～0.411）kg，需要添加氮素的量為（0.352～0.411）-0.29（添加尿素前的總含氮量）=0.062～0.121kg，折合尿素（0.062～0.121）/0.464=（0.134～0.363）kg。考慮到當地種植戶的實際操作水平，尿素添加過多會導致氨氣產生，抑制菌絲生長，因而配方2～配方4中添加的尿素量分別為每平方米0.04kg、0.08kg和0.12kg，使得培養料的碳氮比從42.5：1調整至35.7：1，含氮量從0.68%增加至0.81%。

3.3 不同培養料配方的產量對比

如表4所示，二次發酵后4個配方的碳氮比分別降至16.2：1，14.4：1，12.9：1和15.3：1，其中配方1最接近理論值17：1～18：1，但從產量看，配方1的產量為9kg/m2，是4個配方中最低的，這說明碳氮比盡管是影響雙孢菇產量的重要因素，但卻不是唯一因素，發菌階段人工管理水平的差異都會帶來產量的差異。本項目在栽培后期遭遇蟲害，雙孢菇的產量受到影響，4個配方的產量均低于常規產量15kg/m2。但是仍然可以看出，配方2-配方4（在培養料中補充氮素）的產量，相比配方1均有不同程度的提高，但雙孢菇的產量并未隨著尿素添加量的增加而持續增加。

3.4 不同配方投入和經濟效益比較

本項目共設計4個配方，每個配方栽培面積為39.6m2，各配方的成本收益如表5所示。可以看出，在遭遇蟲害的情況下，配方1和配方4的凈收益小于0，處于虧損狀態，配方2和配方3凈收益均大于0，均處于盈利狀態，其中配方2的凈收益最好，每平方米可達21.131元。奶牛養殖農民專業合作社目前一立方米牛糞創造的價值僅45元，如果采用配方2進行雙孢菇種植，同樣的牛糞創造的價值達133元，提高了2倍。如果采用配方2，以生產規模為100萬平方米的雙孢菇為例，預計每年可轉化牛糞和玉米芯15.7萬噸和13.7萬噸，以每平方米生產13公斤雙孢菇，每公斤8元計算，可創造經濟價值1.04億元。

4 結論及建議

為了提高畜禽糞污資源化利用率及利用水平，積極探索適合赤峰市當地的畜禽糞便資源化利用途徑非常必要。研究表明，選擇好栽培季節利用當地奶牛牛糞及玉米芯栽培雙孢菇完全可行。配方2（以每100m2干料計）：奶牛糞2670kg、玉米芯2330kg、尿素4kg、過磷酸鈣50kg、石灰50kg，產量最高。利用配方2可使每噸牛糞價值增加2倍，若以100萬平方米的生產規模計算，可消納牛糞13.7萬噸，創造經濟價值1.04億元。

利用雙孢菇栽培來消納畜禽糞便時，建議在配制培養料之前，測試各原料的營養成分，并結合當地農戶的技術水平，切忌照搬照抄其他地區的配方;相對來說雙孢菇種植對農戶的技術管理水平要求較高，因而種植前應進行必要的培訓。

參考文獻：

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