菌渣二次出菇處理還田再利用路徑探析

周子焱 王 闖 徐 寧 曹 娜 李國良 趙冬梅 孫澤浩 劉國娟*

（1聊城職業技術學院，山東聊城 252000；2山東省茌平縣蔬菜技術推廣中心，山東聊城 252100；3聊城江北水城旅游度假區國良種植家庭農場，山東聊城 252000）

隨著我國綜合國力的不斷提升，人民生活水平發生了顯著變化。食用菌以其高蛋白、高維生素、低脂、低熱深受廣大人民群眾的喜愛，已經成為了家家戶戶不可或缺的美味佳肴[1]。根據中國食用菌協會最新數據，2019年我國食用菌年產值達400億元人民幣，占全球食用菌產值的80%以上[2]。食用菌栽培基質通常由動物糞便、木屑、棉籽殼及其他礦物質組成，食用菌在生長過程中所分泌的胞外酶，能很好地將纖維素等大分子物質分解為小分子物質并吸收利用[3]。但杜國防等認為食用菌菌渣營養物質的利用率僅為60%～70%。在食用菌子實體被采收過后，菌渣中大量營養物質由于無法得到合理利用，不僅會造成資源浪費，還會帶來嚴重的環境污染問題[5]。因此，食用菌菌渣還田再利用，成為了當前食用菌行業與農業發展所面臨的共同難題。

目前國內對于菌渣還田的研究，大多將食用菌菌渣與珍珠巖等無機物質進行混合使用[1]，胡留杰等[6]研究發現菌渣不經過前期處理，直接進行還田耕作，增大了土壤容重、提高了土壤pH、顯著提高了土壤EC值。錢爭等[7]認為土壤EC值與土壤鹽堿化概率呈正相關，EC值的提升側面反映了土壤鹽堿化概率加劇。因此，菌渣直接還田再利用，并不能最大程度地發揮改良土壤理化性質的預期效益。如何解決菌渣還田對EC值與土壤鹽堿化加劇問題，是國內研究菌渣還田再利用發展的一大難題。本文將杏鮑菇菌渣經過二次出菇處理與簡要水浸處理后的菌渣同時進行還田復種，發現經二次出菇處理的杏鮑菇菌渣能更好地降低土壤EC值，達到了試驗預期目的，在一定程度上解決了菌渣還田種所面臨的部分問題。

1 試驗設計

1.1 試驗點概況

試驗點在聊城江北水城國良種植家庭農場，該區位于山東省西北部，屬暖溫帶季風氣候區，有利于食用菌種植和試驗開展。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗前期處理。對杏鮑菇培養基質進行不同方式的預處理：①使用水浸方式，用無菌蒸餾水對菌渣進行洗滌，稀釋鹽離子濃度；②將杏鮑菇菌渣進行堆肥處理：在1 m×1 m的畦床中均勻撒入濃度約為2.5%石灰水，將采收完畢的杏鮑菇菌渣進行除袋處理，選用干濕度為50稻草與杏鮑菇菌渣進行攪拌并堆入畦床，使用草席對混合培養料進行遮蓋，當料溫降至28℃且出現大量放線菌時重新裝袋[3]。

1.2.2 草菇種植。草菇種植試驗過程中溫室氣溫嚴格保持在18～25℃，空氣濕度控制在75%～85%。在培養初期應減少揭膜次數，保持溫室內氣流和環境的穩定性[4]。待菌絲大量扭結時，將溫度控制在30～34℃，料溫保持在33～34℃并適當維持通風環境。由于草菇生長速度較快，在子實體伸長前應及時采收。

1.2.3 番茄種植。試驗分2輪進行：第1輪將水浸后的杏鮑菇菌渣均勻撒入1 m×1 m試驗臺中，進行旋地，旋地深度約15 cm。靜置1 d后，于試驗田A中，種植番茄，番茄品種選用中蔬4號。第2輪將種植一茬草菇的杏鮑菇菌渣不做處理，直接還田。均勻地撒入位于1 m×1 m試驗田B中，進行和試驗田A同樣的操作，并種植與試驗田A中同種品質番茄品種。菌渣還田使用量為14.00 kg/m2。

1.3 數據采集與處理

采集試驗前和2輪試驗中試驗田A、B的土壤理化數據：EC值、pH、土壤容重。在2輪番茄采收前后，立刻采集相關數據。利用S型采樣法采集50 g的土壤樣品；土壤容重的測定使用環刀法采集50 g土壤樣品測定土壤容量；pH的測定使用梅特勒pH暨電導率測定儀。本次研究共設置3組數據處理：T1（對照組）、T2（水浸處理組）、T3（二次出菇處理），每組試驗數據，按照隨機取樣法隨機取3組數據并計算平均值，作為改組數據的參考值。將2組數據進行對比，并分別計算平均值、算數平方差、分析數據差異。本試驗全部數據采用Matlab 2018進行處理。

2 結果與分析

2.1 菌渣還田對土壤容重的影響

土壤緊實度是農學和土壤科學共同關注的土壤重點問題[12]。土壤緊實度過密可能會影響作物根系生長，過松散則會影響土壤田間持水量[13]。土壤緊實度一般可以反應土壤顆粒與土壤容重之間關系[14]。土壤容重是土壤最基本理化性質之一，能直接反映土壤孔隙度和土壤松軟度[15]，側面反映出土壤中影響植物生長可吸收的熱度、含肥量、含水量、含氧量等大致情況[16]。

通過對比試驗前后試驗田土壤容重，我們可以發現菌渣經二次出菇處理，再還田有利于改良土壤容重（圖1）。

圖1 菌渣還田對土壤容量的影響

T1、T2、T3組數據分別為：1.21、1.02、0.98 g/cm3（P＜0.05）。各試驗田與其對照數據相比，土壤容重分別降低了15%、18%（P＜0.05），結果較為顯著。同時試驗結果反映出，經水浸處理后的菌渣對于土壤容重的影響比經二次出菇處理的菌渣效果小。可能是因為草菇在二次出菇試驗時，將原杏鮑菇菌渣中的大分子成分分解再利用了，土壤容重的降低會造成土壤緊實度下降，能更好地為番茄根系生長提供適宜生存空間。

2.2 菌渣還田對pH的影響

李思民等[17]認為，土壤pH對土壤重金屬元素可利用性存在影響。現有試驗表明，隨土壤pH升高，土壤對重金屬粒子吸附性增強，有效性重金屬粒子含量下降[18]。楊秀敏等[19]認為，通過提升土壤pH，可將土壤重金屬粒子轉化為難利用交換態，使其不被作物根系吸收。

分析本試驗數據可知，菌渣還田提高了土壤的pH。如圖2所示，T1、T2、T3組數據的pH分別為5.6、8.5、9.1。由于受地理因素影響，原試驗田土壤較為酸化，經菌渣還田處理后，pH分別顯著提高2.9和3.6個單位，土壤酸化程度得到了顯著改良。同時，隨著土壤pH的升高，菌渣中富含大量有機質，可為土壤提供更多的吸附位點[20]，能更好地降低作物根系對重金屬粒子的吸收，減少作物根系毒害發生。并且菌渣有機質多為溶解性有機質，其可通過絡合作用和螯合作用，提高重金屬的生物可利用性[21]。減輕土壤重金屬壓力，延長土壤使用期限。

圖2 菌渣還田對pH的影響

在2組試驗田試驗前數據相差不明顯的情況下，經二次出菇處理的食用菌菌渣比經水浸稀釋后的食用菌菌渣，改良酸化程度效果更為明顯。可能是因為在二次出菇試驗中，草菇釋放了某些堿性或中性物質[22]。由此可說明，食用菌菌渣經二次出菇處理后對土壤酸化程度比經水浸后的菌渣效果更為優異。

2.3 菌渣還田對EC值的影響

土壤電導率（EC）作為土壤重要的電學特征能充分表現出土壤鹽分含量、養份儲備量、水分儲存量，可作為研究土壤理化性質的綜合參考指標[23]。通過分析控制土壤電導率，可以保證作物生產高品質，同時便于控制土壤養分盈余，降低環境風險系數。根據潘昭隆等[24]、郭文忠等[25]試驗顯示，土壤EC值與植物株高、莖粗、葉片SPAD值呈二次曲線關系，一般番茄種植EC值應控制在3 mS/cm左右。

根據試驗數據（圖3），T1、T1、T1組數據分別為498、632、501μS/cm杏鮑菇菌渣還田會在一定程度上提高土壤電導率EC值。

圖3 菌渣還田對EC值的影響

在2組數據相差不顯著的情況下，經二次出菇處理后的杏鮑菇菌渣對電導率的影響明顯低于經水浸后的菌渣。黃桂平等[26]認為，在二次出菇過程中，草菇會吸收杏鮑菇菌渣中的銅、鉀、鎂、鈣、鋅、鐵等元素，該類元素是造成土壤電導率上升的主要原因。因此，二次出菇處理能更好地克服菌渣還田對土壤電導率帶來的負面影響，在一定程度上解決了土壤經菌渣還田處理后鹽堿化概率加劇的問題。

2.4 試驗誤差分析

試驗過程中，由于某些不可控因素如氣溫驟降、降雨導致土壤濕度增加等影響，可能會對試驗結果造成部分影響。同時，不同品種的杏鮑菇、番茄、草菇，也可能會帶來一定的誤差。

3 小結

試驗結果表明，經二次出菇處理的食用菌菌渣比傳統水浸處理的菌渣對于土壤理化性質的影響更趨于有利。在土壤容重方面，經二次出菇處理的食用菌菌渣所影響的試驗田土壤孔隙度更低，土壤緊實度更疏松，對于作物根系生長發育更有利，田間持水量更高；在pH方面，二次出菇后的食用菌菌渣，改良土壤酸堿度效果更為明顯，土壤可溶解有機質含量更高，對土壤中重金屬粒子的吸附能力更強；在電導率變化方面，與傳統水浸處理不同，二次出菇處理的食用菌菌渣對于土壤EC值影響較小，對后期鹽堿化概率影響不大，但均高于番茄生長發育臨界點，可能會對番茄品質存在一定影響。

總體來說，食用菌菌渣二次出菇處理，能很好地解決食用菌菌渣還田再利用問題，為食用菌行業與循環農業提供了較好的連接思路。與傳統處理方式不同，食用菌菌渣在二次出菇過程中，種植草菇可帶來一定經濟效益，為從事食用菌行業的勞動人民，帶來更多財富。同時，食用菌菌渣二次出菇并還田再利用，積極響應了我國鄉村振興戰略中建設美麗鄉村的號召[27]。下一步，我們將繼續對食用菌菌渣還田再利用展開研究，探索食用菌菌渣在二次出菇前與出菇后對土壤其他方面造成的影響，并逐步克服二次出菇處理后土壤EC值對番茄品質產生影響的問題。