郄麗娟，趙付江，韓曉倩，韓建會(huì)*，尹慶珍

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北省蔬菜工程技術(shù)研究中心，河北石家莊050051；2.河北政法職業(yè)學(xué)院，河北石家莊050061）

不同添加物對(duì)菇渣發(fā)酵效果的影響

郄麗娟1，趙付江1，韓曉倩2，韓建會(huì)1*，尹慶珍1

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北省蔬菜工程技術(shù)研究中心，河北石家莊050051；2.河北政法職業(yè)學(xué)院，河北石家莊050061）

為了優(yōu)化平菇菇渣（棉籽殼）的發(fā)酵工藝，在平菇菇渣中分別添加尿素5 kg/m3和酵素菌1 kg/m3進(jìn)行高溫發(fā)酵，以純菇渣發(fā)酵處理為對(duì)照，研究了不同添加物對(duì)菇渣發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度以及發(fā)酵后理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明：添加尿素和酵素菌均可以縮短進(jìn)入高溫階段的時(shí)間、提高堆體的最高溫度、延長(zhǎng)持續(xù)高溫發(fā)酵的時(shí)間，最終縮短腐熟所需要的時(shí)間，其中，添加酵素菌的發(fā)酵效果較好。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，各處理菇渣的物理性質(zhì)均接近于理想栽培基質(zhì)，但容重偏輕、持水孔隙度偏小，其中，添加酵素菌處理的菇渣物理性質(zhì)與理想栽培基質(zhì)最接近；pH值均略有增高，但差別不大；EC值均有所降低，其中，添加酵素菌處理的菇渣EC值最低，為2.25 ms/cm，最接近于理想栽培基質(zhì)；全氮、全磷和全鉀含量均有所提高，其中，添加酵素菌處理的菇渣全磷和全鉀含量最高，全氮含量與添加尿素處理差別不大。在菇渣中添加酵素菌，發(fā)酵效率最高，且發(fā)酵后菇渣的理化性質(zhì)與理想栽培基質(zhì)最接近。添加酵素菌的菇渣發(fā)酵方法為平菇菇渣最優(yōu)發(fā)酵工藝。

菇渣；酵素菌；發(fā)酵；理化性質(zhì)

2013年河北省食用菌栽培面積為25.97萬(wàn)hm2，產(chǎn)量達(dá)199.86萬(wàn)t，產(chǎn)值122.05億元，在推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和增加農(nóng)民收入方面做出了重大貢獻(xiàn)[1，2]。隨著河北省食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生的菇渣也在增多，隨意處置菇渣使得環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，如何合理、有效地利用菇渣成為研究的重點(diǎn)。目前，菇渣的利用途徑主要有基肥、飼料、食用菌生產(chǎn)的配料、燃料和無(wú)土栽培基質(zhì)[3～5]，其中，在作為栽培基質(zhì)使用時(shí)，必須進(jìn)行特定的工藝處理，通常采用的方法是堆制發(fā)酵。針對(duì)自然堆積方法發(fā)酵菇渣存在發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、效率低的問(wèn)題，前人進(jìn)行了一些研究，結(jié)果顯示，添加生石灰、尿素、菜籽餅、珍珠巖和微生物菌劑等均可縮短菇渣的發(fā)酵時(shí)間[6～11]。但截至目前，添加酵素菌對(duì)菇渣發(fā)酵效果的影響研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，作者以平菇菇渣（棉籽殼）為原料，在其發(fā)酵前分別添加尿素和酵素菌，研究了不同添加物對(duì)菇渣高溫發(fā)酵效果的影響，以期篩選適宜平菇菇渣發(fā)酵的添加物種類(lèi)和發(fā)酵工藝，為平菇菇渣基質(zhì)工廠化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

平菇栽培菇渣：主要原料為棉籽殼；尿素（N含量46.4%）：購(gòu)自石家莊杜北供銷(xiāo)社；酵素菌：購(gòu)自日本酵素世界社·中國(guó)山東總部。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年3～4月在河北省農(nóng)林科學(xué)院大河實(shí)驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行。選擇平菇菇渣為原料，設(shè)在菇渣中不進(jìn)行物質(zhì)添加（純菇渣，CK）以及添加尿素和酵素菌3個(gè)處理（表1）。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。堆制前，分別將尿素和酵素菌按照處理配方均勻混入粉碎好的棉籽殼中，加水拌勻至手攥料時(shí)指間有溢水為宜。將混勻后的菇渣堆成錐形，每3 d人工翻堆1次。分別于發(fā)酵后第0、5、10、15、20和25 d，在堆體中心部位處取菇渣樣品150 g，帶回實(shí)驗(yàn)室，使其自行風(fēng)干后進(jìn)行理化性質(zhì)的測(cè)定。當(dāng)堆體溫度與環(huán)境溫度趨于一致，菇渣顏色變成褐色時(shí)，終止發(fā)酵。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1堆體溫度每天16：00，使用玻璃溫度計(jì)測(cè)定堆體中心自上到下20 cm處的溫度。

1.3.2菇渣的理化性質(zhì)

1.3.2.1容重、持水能力、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度和氣水比。參照蒲勝海等[12]的方法進(jìn)行。取已知容積（V≥4 L，標(biāo)出3 L線(xiàn)并用小刀鑿以小縫隙）的塑料燒杯，稱(chēng)凈重（W1）；把自然風(fēng)干的待測(cè)基質(zhì)填入塑料燒杯至3 L線(xiàn)，稱(chēng)重（W2）；然后將裝有基質(zhì)的塑料燒杯用2層濕紗布封口，并將所鑿縫隙用防水膠布封住，在水中浸泡24 h后（水位線(xiàn)始終要沒(méi)過(guò)容器頂部至少2cm），從水中取出，除去封口膠布，讓3L線(xiàn)以上水分自由溢出，即為飽和水狀態(tài)下的重量（W3），并將封口用的濕紗布稱(chēng)重（W4）；最后用濕紗布包住塑料燒杯后倒置8 h，讓燒杯內(nèi)的水分（重力水）自由瀝干，稱(chēng)重（W5）。根據(jù)公式，計(jì)算各物理指標(biāo)：

容重（g/cm3）=（W2-W1）/3 000

持水能力（%）=（W5-W1-W4）/（W2-W1）×100

總孔隙度（%）=（W3-W2）/3 000×100

通氣孔隙度（%）=（W3+W4-W5）/3 000×100

持水孔隙度（%）=總孔隙度-通氣孔隙度

氣水比=通氣孔隙度/持水孔隙度

1.3.2.2pH值和EC值。取風(fēng)干的菇渣樣品200 mL，加蒸餾水1 000 mL混合，浸泡8 h后取其濾液，分別利用PHB-5便攜式酸度計(jì)和DDS-12DW電導(dǎo)率儀測(cè)定pH值和EC值。

1.3.2.3全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)含量。采用凱氏定氮法測(cè)定全氮含量；采用鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量；采用火焰光度法測(cè)定全鉀含量；采用重鉻酸鉀法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量[13]。

表1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)的添加物種類(lèi)與用量Table1　Additive type and amount

2　結(jié)果與分析

2.1不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵過(guò)程的影響

添加物處理的菇渣發(fā)酵溫度達(dá)到50℃所需時(shí)間均＜CK，＞50℃持續(xù)時(shí)間和堆體最高溫度均＞CK，腐熟所需時(shí)間均＜CK（表2）。表明在菇渣發(fā)酵時(shí)添加尿素和酵素菌均可以縮短菇渣進(jìn)入高溫分解階段的時(shí)間，提高堆體的最高溫度并延長(zhǎng)持續(xù)高溫的發(fā)酵時(shí)間，最終縮短腐熟所需要的時(shí)間。但不同添加物處理的菇渣發(fā)酵溫度不同，與CK相比，處理Ⅰ和Ⅱ菇渣溫度達(dá)到50℃所需天數(shù)分別縮短3 d和5 d，50℃以上持續(xù)時(shí)間分別增加3 d和6 d，堆體最高溫度分別高5℃和10℃，腐熟所需天數(shù)分別縮短2 d和5 d?？梢钥闯?，添加酵素菌的菇渣發(fā)酵效果較好。這與陳世昌等[6]和徐智等[14]的研究結(jié)果相似。

表2　不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵過(guò)程的影響Table2　Effects of different additives on the fermentation process of mushroom residue

2.2不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵后物理特性的影響

處理Ⅰ的容重＞CK，處理Ⅱ的容重＜CK，但差別均不大（表3）。添加物處理的總孔隙度、持水孔隙度和持水能力均＞CK，其中，處理Ⅱ的指標(biāo)值均為最高，增幅分別為78.9%、41.8%和280.3%。表明菇渣腐熟后能夠改變其顆粒結(jié)構(gòu)，使得大顆粒減少，持水能力提高，其中，添加酵素菌的菇渣腐熟程度較好。

2.3不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵后化學(xué)性質(zhì)的影響

2.3.1對(duì)pH值的影響發(fā)酵體系需要維持在一定的pH值范圍[15]。本研究中，各處理菇渣的初始pH值為8.1～8.5，均處于發(fā)酵啟動(dòng)的允許范圍。在發(fā)酵過(guò)程中，所有處理的菇渣pH值均呈下降-上升-下降的變化趨勢(shì)，發(fā)酵結(jié)束時(shí)pH值均較其發(fā)酵初期略有增高（圖1）。原因可能是發(fā)酵開(kāi)始后，溫度開(kāi)始上升，微生物代謝旺盛，分解有機(jī)氮，而氮素主要以氨態(tài)氮的形式存在，造成pH值升高；隨著溫度的進(jìn)一步升高，微生物活性受到抑制，氨態(tài)氮含量減少，pH值也隨著下降。這與趙青松等[16]的研究結(jié)果相似。在發(fā)酵后第1～10 d，處理Ⅰ和Ⅱ的菇渣pH值均＞CK，其中處理Ⅰ的pH值最高，可能與處理Ⅰ氨態(tài)氮含量高有關(guān)；發(fā)酵后第15～20 d，菇渣的pH值順序?yàn)樘幚恝颍綜K＞處理Ⅰ；之后到發(fā)酵結(jié)束，處理Ⅰ與處理Ⅱ的pH值相近，但均＞CK。

2.3.2對(duì)EC值的影響EC值反映了基質(zhì)中含有的可溶性養(yǎng)分濃度。在發(fā)酵過(guò)程中，所有處理的菇渣EC值變化均較為平緩（圖2）。其中，處理Ⅰ的EC值始終＞其他處理，可能與添加尿素使得可溶性養(yǎng)分濃度變大有關(guān)。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，處理Ⅰ的EC值最大，為2.563 ms/cm；處理Ⅱ的EC值最小，為2.254 ms/cm；CK的EC值居中，為2.462 ms/cm。試驗(yàn)過(guò)程中，所有處理的菇渣EC值均穩(wěn)定在2.2～2.6 ms/cm，避免了菇渣不經(jīng)處理直接施入田間后因各種離子濃度變化劇烈而對(duì)作物生長(zhǎng)造成影響。

表3　不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵后物理特性的影響Table3　Effects of different additives on the physical properties of mushroom compost

圖1　不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵過(guò)程中pH值的影響Fig.1　Effect of different additives on pH value in the fermentation process of mushroom residue

圖2　不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵過(guò)程中EC值的影響Fig.2　Effect of different additives on EC value in the fermentation process of mushroom residue

2.4不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵后養(yǎng)分含量的影響

與發(fā)酵前相比，所有處理菇渣發(fā)酵后的有機(jī)質(zhì)含量均有所降低（表4），原因是發(fā)酵過(guò)程中好氧微生物呼吸作用消耗有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生CO2，而使有機(jī)質(zhì)含量減少。其中，添加物處理發(fā)酵后的菇渣有機(jī)質(zhì)含量均＜CK，處理Ⅱ指標(biāo)值（222.1g/kg）最低，與添加酵素菌后好氧微生物增多，呼吸作用消耗的有機(jī)質(zhì)也多有關(guān)。

與發(fā)酵前相比，所有處理菇渣發(fā)酵后的全氮、全磷和全鉀含量均有所提高，其中，添加物處理發(fā)酵后的指標(biāo)值均＞CK。處理Ⅰ發(fā)酵后的菇渣全氮含量最高，為20.9g/kg，與發(fā)酵前添加尿素有關(guān)；處理Ⅱ發(fā)酵后的菇渣全磷和全鉀含量最高，分別為7.1g/kg和23.6g/kg。

綜上分析認(rèn)為，添加酵素菌的菇渣腐熟程度較好。

表4　不同添加物處理對(duì)菇渣發(fā)酵后養(yǎng)分含量的影響（g/kg）Table4　Effects of different additives on nutrient content of mushroom compost

3　結(jié)論與討論

以平菇菇渣為原料，在其發(fā)酵前分別添加尿素5 kg/m3和酵素菌1 kg/m3，以純菇渣為對(duì)照，研究了不同添加物對(duì)菇渣高溫發(fā)酵效果的影響。結(jié)果表明，添加酵素菌的菇渣達(dá)到50℃高溫所需的時(shí)間最短，發(fā)酵溫度最高，＞50℃高溫持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，腐熟所需時(shí)間最短；在發(fā)酵結(jié)束時(shí)，各處理的菇渣pH值均略有增高但差別不大，EC值有所降低，其中添加酵素菌發(fā)酵的菇渣EC值最低，為2.25 ms/cm，最接近理想基質(zhì)的電導(dǎo)率（2.0 ms/cm以下）[17]；各處理發(fā)酵后菇渣的物理性質(zhì)均接近于理想栽培基質(zhì)的要求[18]，但容重偏輕，持水孔隙度偏小，其中添加酵素菌發(fā)酵后的菇渣指標(biāo)值最接近理想栽培基質(zhì)；在菇渣發(fā)酵過(guò)程中，有機(jī)物由不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)酵后菇渣的全氮、全磷和全鉀含量均有所提高，其中，添加酵素菌發(fā)酵后的菇渣全磷和全鉀含量最高，全氮含量與添加尿素處理差別不大。

綜合考慮，在平菇菇渣發(fā)酵腐熟過(guò)程中，添加酵素菌處理發(fā)酵效率最高，且發(fā)酵后菇渣的理化性質(zhì)也最接近理想栽培基質(zhì)，完全可以作為有機(jī)物或與其他基質(zhì)混合作為無(wú)土栽培基質(zhì)進(jìn)行應(yīng)用。

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Effects of Different Additives on the Fermentation of Mushroom Residue

QIE Li-juan1，ZHAO Fu-jiang1，HAN Xiao-qian2，HAN Jian-hui1*，YIN Qing-zhen1
（1.Institute of Cash Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hebei Provincial Engineering Research Center for Vegetables，Shijiazhuang 050051，China；2.Hebei Professional College of Political Science and Law，Shijiazhuang 050061，China）

For optimizing the fermentation process of mushroom residue(cotton seed hulls)，with the fermentation of pure mushroom residue as control，urea 5 kg/m3and enzyme bacteria 1 kg/m3were added to mushroom residue，in order to study the effect of different additives on fermentation time，fermentation temperature，the physical and chemical properties and nutrient content of mushroom compost.The results showed that addition of urea and enzyme bacteria could reduce time before the high temperature and increase the highest temperature of the pile body and prolong high-temperature fermentation time to shorten the maturity time，the fermentation effect of adding enzyme bacteria was better than others.After fermentation，the physical properties of mushroom residue after each treatment were close to the ideal culture medium，but unit weight was slightly light，water-holding porosity was slightly small，mushroom compost adding enzyme bacteria was the most close to the ideal culture medium.The pH value of mushroom compost with each treatment increased slightly，EC value decreased，EC value of mushroom compost adding enzyme bacteria was 2.25 ms/cm，it was the lowest and the most close to the ideal culture medium.Total nitrogen，total phosphorus and total potassium contents of mushroom compost with each treatment were improved，total phosphorus and total potassium contents of mushroom compost adding enzymebacteriawasthehighest，totalnitrogencontents was close to mushroom compost adding urea.The fermentation efficiency of mushroom residue adding enzyme bacteria was the highest，the physical and chemical properties of mushroom compost adding enzyme bacteria were also closest to the ideal culture medium.Therefore，mushroom residue fermentation method of adding enzyme bacteria was the optimal fermentation process.

Mushroom residue；Enzyme bacteria；Fermentation；Physical and chemical properties

S625.1

A

1008-1631（2016）05-0036-04

2016-01-14

2015年河北省農(nóng)林科學(xué)院財(cái)政項(xiàng)目；國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系石家莊綜合試驗(yàn)站項(xiàng)目（CARS-2S-G-05）

郄麗娟（1982-），女，河北石家莊人，副研究員，碩士，主要從事設(shè)施園藝及蔬菜栽培研究。E-mail：qielj2005@sohu.com。

韓建會(huì)（1954-），男，河北石家莊人，研究員，主要從事設(shè)施園藝及蔬菜栽培研究。Tel：0311-87652093；E-mail：hjh2006@126.com。