不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣堆肥腐熟效果研究

摘要：通過研究不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣堆肥腐熟效果的影響，篩選出適宜西北地區黑木耳菌渣發酵的腐熟菌劑。對黑木耳菌渣添加5種不同腐熟劑進行高溫堆肥，研究不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣發酵溫度、水分、化學成分和種子發芽指數的影響。結果表明，接種不同腐熟菌劑均能不同程度縮短黑木耳菌渣料堆升溫時間，加速堆體水分的下降，顯著降低料堆的碳氮比，提高黑木耳菌渣料堆粗纖維的降解率，顯著提高料堆的種子發芽指數和EC值。總體來說，黑木耳菌渣添加洛陽歐克生物科技有限公司、濟寧世合生物有限公司和北京裕豐力多金肥業有限公司的腐熟菌劑堆肥腐熟效果更好。

關鍵詞：黑木耳菌渣；有機物料腐熟菌劑；發酵；理化性質；菌劑篩選

中圖分類號：S147 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）12-1167-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.12.017

Effects of Different Decomposition Agents on Auricularia auricular

Residue Composting

WANG Wenli 1， WANG Xiaowei 2， LI Tong 2， FU Junmei 3， FU Xiaohui 3

（1. Institute of Soil， Fertilizer and Water-saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070，China;

2. Institute of Vegetables， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. TianshuiHongya

River Fungus Planting Co.， Ltd.， Tianshui Gansu 741039， China）

Abstract： This study evaluated the effects of various decomposition agents on the decomposition of Auricularia auricula residue， aiming to identify inoculants suitable for fermenting Auricularia auricula residue in northwestern region. By adding 5 different inoculants to the residue and conducting high-temperature compost， this study examined how each inoculant affected compost through fermentation temperature， moisture levels， chemical composition， and the seed germination index. The results indicated that using these inoculants significantly reduced the time period for heating， accelerated water loss， lowered the carbon/nitrogen ratio， increased the degradation rate of coarse fiber， and enhanced both the seed germination index and electrical conductivity （EC） of the Auricularia auricula residue compost. In summary， inoculants from Luoyang Okobaike Biotechnology Co.， Ltd.， Jining Shihe Biotechnology Co.， Ltd.， and Beijing Yufengliduo Fertilizer Co.， Ltd.， demonstrated the most effective results for Auricularia auricula residue composting.

Key words： Auricularia auricula residue; Organic matter decomposing agent; Fermentation; Physicochemical property;Screening microbial agent

中國是世界上最大的食用菌生產國［1 ］，2022年食用菌產量4 222.54萬t（鮮品），黑木耳作為我國主產的食用菌品種，2022年全國產量為749.00萬t，甘肅省年產33.47萬t（鮮品）［2 ］。研究表明，每生產1 kg的食用菌約產生3.25 kg的菌渣［3 ］，按此比例計算，我國2022年總產菌渣1.37億t，僅黑木耳便產生約2 434萬t的菌渣。近年來甘肅省黑木耳產業發展迅速，天水、隴南和甘南等主產區因此產生大量黑木耳菌渣，通常堆積在道路和溫室兩旁，不及時處理和利用會引起堆積腐爛，造成滋生病原菌、排放溫室氣體、環境污染等問題［4 ］。

目前，我國食用菌菌渣的利用途徑主要有生產動物飼料、蘑菇栽培基質、生物炭、吸附劑、有機肥料等［5 ］。利用高溫堆肥將菌渣無害化處理成本較低，但我國西北地區冬季寒冷，堆肥發酵啟動慢，尤其是富含難降解的木質纖維素的菌渣存在發酵周期長、腐熟不完全等問題，從而影響堆肥產品質量。高效的降解微生物菌劑在堆肥過程中可以縮短堆肥周期，減少養分損失，降低對環境的污染。微生物菌劑在堆肥生產中已取得了一定進展［6 - 8 ］，但甘肅省冬季黑木耳菌渣高溫堆肥菌劑的利用鮮有系統研究。因此，本研究使用不同有機物料腐熟菌劑進行黑木耳菌渣高溫堆肥發酵，通過測定堆料的物理、化學、生物指標的動態變化，篩選出適宜西北地區黑木耳菌渣發酵的微生物菌劑，為黑木耳菌渣的有效利用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黑木耳菌渣來自天水洪崖河菌業種植有限公司2023年袋料栽培木耳后的廢棄菌棒（含有機質64.0%、總氮0.6%、總磷0.32%、總鉀0.4%、pH 8.27）。供試牛糞購自天水市秦州區利橋養殖場新鮮牛糞（含有機質40.3%、總氮1.38%、總磷0.9%、總鉀2.3%、pH 9.03）。5種供試腐熟菌劑均為市售的腐熟菌劑，具體成分及來源見表1。

1.2 試驗設計

采用隨機區組設計，設6個處理，每種腐熟菌劑為1個處理，以不施菌劑為對照（CK），重復3次。將黑木耳菌渣和牛糞按照體積比10∶1混勻，再按試驗設計將不同菌劑和菌渣牛糞混合料混勻，調節料堆的含水量率為58%后堆制。每個堆的長、寬、高分別為2.5、1.8、1.0 m，根據堆溫確定翻堆次數（初次翻堆溫度為60 ℃，之后每隔2～3 d翻堆1次，當堆溫下降至50～40 ℃時，每隔3～5 d翻堆1次，直至發酵結束）。

1.3 測定方法

1.3.1 取樣 分別于堆肥初期（C）、升溫期（S）、高溫期（G）、降溫期（J）、腐熟期（M）在每處理料堆的中部和距離兩端0.5 m處取樣，取樣時在剖面上從上到下取5 cm厚的物料約2 000 g，混勻，編號。每個樣品分成2份，1份陰涼風干，1份4 ℃短期保存。

1.3.2 料堆溫度測定 每天對料堆的上層（表層下30 cm）和中間層（堆體50 cm部位）使用水銀玻璃溫度計測溫，發酵的第1～20 d分別于09：00時和16：00時各測定1次，發酵的第21～31 d每天 09：00時測定堆溫，重復3次，計算上層溫度和中間層溫度的平均值。

1.3.3 發酵堆肥 水分、有機碳、全氮、全磷、全鉀、pH、EC值分別在堆肥初期（C）、升溫期（S）、高溫期（G）、降溫期（J）、腐熟期（M）測定。取20.00 g堆肥鮮樣，105 ℃下烘24 h至恒重，冷卻后測定其含水量，重復3次。參考NY 525/T — 2021測定有機碳、全氮、全磷、全鉀及pH［9 ］。參考NY/T 2118 — 2012測定EC值［10 ］。T值是評價有機物料腐熟的重要指標，隨著堆肥腐熟程度的增加T值不斷下降。T值=（終點C/N）/（初始C/N）。

1.3.4 種子發芽指數（GI）測定 參照NY/T 525 —2021進行測定［9 ］，以未包衣的蘿卜種子為指示材料，在堆肥浸提液中培養，統計發芽種子的粒數，用游標卡尺測量主根長。

種子發芽指數（GI）=（A1×A2）/（B1×B2）

式中，A1為浸提液培養的種子發芽率，A2為浸提液培養的種子的平均根長，B1為水培養的種子發芽率，B2為水培養的種子的平均根長。

1.3.5 粗纖維含量測定 于發酵料初始、腐熟期參考飼料中粗纖維的含量測定（GB/T 6434 — 2022）中的過濾法測定物料的粗纖維［11 ］。

粗纖維損失率=［（初始粗纖維含量-發酵結束粗纖維含量）/初始粗纖維含量］×100%

1.4 數據處理

采用Excel 2021軟件進行數據統計和作圖，使用SPSS 26.0軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣發酵料堆溫度的影響

由圖1可見，各處理堆體升溫和降溫的趨勢基本一致，整體上呈先上升后下降的趨勢。JBL處理的黑木耳菌渣料堆升溫最快，其次是HWN和SH，以上3個處理在堆制第5天料堆的平均溫度均達到55.0 ℃；JN和WB處理在第6天達到55.0 ℃；CK在第7天達到55.0 ℃。JBL、HWN和SH處理料堆55.0 ℃以上的高溫保持天數最長，為16 d；其次為JN、WB處理，為15 d；CK處理最短，為14 d。各處理料堆的累計溫度均高于CK，其中JBL最高，比CK高53.8 ℃；其次是HWN和SH處理，分別比CK高39.0、17.3 ℃。在發酵的第30 d，各料堆的平均溫度為20.0～28.0 ℃，接近室溫，堆肥基本腐熟。

2.2 不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣發酵料堆含水率的影響

由圖2可見，發酵初期各處理料堆的含水率均在58%左右，隨著發酵的推進各處理料堆的含水率均呈現下降趨勢。SH、JBL和HWN處理的料堆含水率下降最快，腐熟期含水率較初期分別下降了25.35%、25.88%、25.53%；其次是WB處理和JN處理，分別下降了24.53%、21.91%；CK料堆含水率下降最慢，僅下降了12.88%。

2.3 不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣發酵料碳氮比的影響

由表2可見，各處理料堆的初期（C）碳氮比無顯著差異，5種腐熟菌劑處理發酵過程中料堆的碳氮比下降幅度均顯著大于CK。其中，JBL處理料堆的碳氮比下降幅度最大，下降了8.51%～27.35%；其次是HWN處理，下降了5.22%～26.76%；SH、WB、JN處理分別下降了6.94%～25.45%、2.80%～24.45%、2.88%～24.21%。腐熟期（M）JBL、HWN、SH、WB、JN處理料堆的碳氮比較CK分別下降了10.23%、9.95%、7.33%、5.19%、4.89%。各處理料堆的T值均顯著低于CK，其中JBL、HWN處理的T值最小，顯著低于其他處理；SH、WB、JN處理的T值差異不顯著。說明接種腐熟菌劑有助于黑木耳菌渣發酵腐熟。

2.4 不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣發酵料養分的影響

由表3可見，發酵初期（C）各處理料堆全氮、全磷、全鉀的含量均無顯著差異。腐熟期（M）不同處理料堆的全氮、全磷、全鉀含量均比初期（C）顯著提高，CK分別提高了16.67%、22.50%、16.67%，5種菌劑處理分別提高了20.83%～24.66%、23.68%～25.64%、33.33%～50.00%。其中JBL、HWN、SH處理對料堆全氮、全磷、全鉀的提升幅度大于JN處理和WB處理。

2.5 不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣發酵料pH和EC值的影響

由圖3 a可見，發酵初期（C）各處理料堆的pH無顯著差異，在整個發酵過程中各處理料堆的pH均呈先上升后下降的趨勢，均在升溫期（S）達到最大，其中JN處理的pH最高，其次為WB處理，JBL處理最低；腐熟期（M）各處理料堆的pH均低于CK。由圖3 b可見，發酵初期（C）各處理料堆的EC值無顯著差異，各處理料堆的EC值在整個發酵過程中均呈先上升后下降的趨勢，均在升溫期（S）達到最大，其中SH處理料堆的EC值最高，其次為HWN處理，WB處理最低；各處理料堆腐熟期（M）的EC值均高于CK，其中SH、JBL和HWN處理的EC值顯著高于CK。

2.6 不同腐熟劑對黑木耳菌渣發酵料粗纖維含量的影響

由表4可見，各處理料堆的發酵初期（C）粗纖維含量差異不顯著，腐熟期（M）CK和JN處理纖維素含量顯著高于其他處理，SH處理料堆的粗纖維含量最低。SH處理料堆粗纖維損失率顯著高于其他處理；JBL處理和HWN處理差異不顯著，均顯著高于CK、JN、WB處理；CK處理料堆的粗纖維素損失率最小。說明SH、JBL和HWN處理的料堆的大分子物質降解較多，腐熟程度顯著好于CK、JN、WB處理。

2.7 不同腐熟菌劑對黑木耳菌渣發酵料堆種子發芽指數的影響

由圖4可見，整個發酵過程中各處理料堆的種子發芽指數均呈上升趨勢，到腐熟期（M）達到最大，各處理種子發芽指數上升的幅度均大于CK處理。各處理料堆發酵初期（C）的種子發芽指數為73.38%～75.58%，腐熟期（M）SH、JBL和HWN處理的種子發芽指數較高，分別較CK了增加13.89%、12.91%、17.32%，JN處理和WB處理分別增加了6.46%、7.53%。表明添加有機物料腐熟菌劑能降低黑木耳菌渣發酵物料的毒性，加快堆肥腐熟進程，其中以HWN、SH和JBL處理腐熟菌劑效果最佳。

3 討論與結論

堆肥的升溫期是指堆肥從環境溫度升高的階段，該階段對微生物大量繁殖及啟動堆肥反應有著重要意義［12 - 13 ］。在堆肥升溫階段，微生物利用物料中的水溶性有機物迅速生長繁殖，同時將部分半纖維素和纖維素分解為單糖或二糖，并釋放熱量使堆體升溫［14 ］。本研究結果表明，接種不同有機物料腐熟菌劑均能不同程度縮短黑木耳菌渣料堆升溫時間，使料堆迅速進入高溫期，這與陳鑫等［15 ］研究結果相似。溫度是衡量堆肥成熟度和分解程度的最直觀指標，添加復合微生物菌劑能延長堆肥的高溫期［16 ］，堆體的溫度和高溫持續時間會影響堆肥發酵的速度和質量［17 ］。本研究發現加入濟寧世合生物有限公司、北京裕豐力多金肥業有限公司和洛陽歐克生物科技有限公司生產的腐熟菌劑能延長料堆55℃以上的高溫保持天數，增加料堆發酵過程中的累計溫度，加快料堆進程。

水分是影響堆肥中微生物活躍程度的重要因素之一，也是影響堆體通氣性好壞的重要指標。研究表明，堆肥物料發酵的最佳含水率為45%～65%，在此區間堆體的通氣率處于最佳狀態，利于微生物的代謝活動和堆肥腐熟進程［18 ］。本研究表明，隨著黑木耳菌渣發酵進程的推進各處理料堆的水分含量均呈下降趨勢，接種外源腐熟菌劑能加速堆體水分的下降，而且溫度上升越高的處理堆體的水分下降越快，表明接種該菌劑的料堆中的微生物活動比其他處理更強烈，促使堆體升溫加大蒸發量，從而降低堆體的含水量。

堆肥是一個有機物分解、腐殖酸形成并逐漸穩定的過程，一般有機碳的降解率越高，堆肥越穩定［19 ］。隨著堆肥發酵進程的推進，堆肥中的有機碳被分解并以CO2的形式釋放，總碳量減少總氮量增加，碳氮比增加［20 ］。Bernai等［21 ］的研究表明，當堆肥的碳氮比小于20時，可以判定堆肥性質穩定已經達到完全腐熟，但是由于堆肥原料性質差異，有的堆肥材料腐熟完成后的碳氮比僅為12，所以僅僅通過碳氮比并不能準確判斷出所有堆肥材料的腐熟程度［22 ］。T值即堆肥材料終點碳氮比和初始碳氮比的比值，適用于不同物料堆肥的腐熟度評價，不同物料堆肥腐熟時T值約為0.5～0.7，當T值小于0.7時可認為堆肥腐熟［23 ］。本研究中由于黑木耳菌渣中絕大多數是木屑，所以碳氮比在發酵初期很高，至腐熟期各處理的碳氮比均在35以上，當加入外源腐熟菌劑時，能顯著降低料堆的碳氮比，北京裕豐力多金肥業有限公司和洛陽歐克生物科技有限公司生產的腐熟菌劑處理料堆的碳氮比最低，其T值也更接近于0.7，說明加入這2種腐熟菌劑能促進黑木耳菌渣腐熟。

堆肥中的纖維素是對熱處理最敏感的成分，其降解程度受熱處理溫度和時間的影響［24 - 25 ］。本研究表明，加入腐熟菌劑能提高黑木耳菌渣料堆粗纖維的降解率，且不同菌劑降解效果不同，濟寧世合生物有限公司、北京裕豐力多金肥業有限公司和洛陽歐克生物科技有限公司生產的種腐熟菌劑對黑木耳菌渣料堆的粗纖維降解效果較好，說明該類菌劑更適合于含難降解有機物料的發酵應用。

種子發芽指數（GI）可以驗證堆肥產物的生物毒性，當GI大于80%時，可認為堆肥已達到腐熟標準［26 ］。堆肥浸提液的電導率EC值能反應堆肥的鹽分含量，EC值越高，鹽分含量越高，對植物的毒害就越大［27 - 28 ］。Garcia等［29 ］的研究表明，堆肥腐熟后其EC值小于4 ms/cm時才不會對植物種子產生毒害。本研究發現，黑木耳菌渣發酵料本身的鹽分含量和全氮含量均較低，所以發酵初期GI較高，各處理料堆的GI值為73.38%～75.57%；隨著發酵進程的推進，各處理料堆的GI迅速超越80.00%，至腐熟期時各處理料堆的GI均大于100%。加入腐熟菌劑會顯著提高料堆的GI和EC值，進一步說明外源腐熟菌劑有助于降解黑木耳菌渣中的大分子物質，促進黑木耳菌渣腐熟，增加植物可以直接利用的有效養分。

綜上所述，添加腐熟菌劑可降低黑木耳菌渣發酵物料的含水率和粗纖維含量，提高種子發芽指數，加快黑木耳菌渣的腐解進程，增加黑木耳菌渣的腐熟程度，降低黑木耳菌渣發酵物植物毒性。總體來說，洛陽歐克生物科技有限公司、濟寧世合生物有限公司和北京裕豐力多金肥業有限公司生產的腐熟菌劑效果最佳，適合在西北地區黑木耳菌渣發酵生產中推廣應用。

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