許文釗 顧妍 程瑞 戚春雷 黃大躍 王林闖 仲秀娟 孫玉東

摘要：為研究杏鮑菇渣基質(zhì)化應(yīng)用的適宜發(fā)酵條件，通過添加木薯渣、牛糞、雙孢菇渣和設(shè)置不添加，添加0.05%、0.10%發(fā)酵菌劑3個(gè)試驗(yàn)組合，測(cè)定不同發(fā)酵階段發(fā)酵產(chǎn)物發(fā)酵溫度、積溫、孔隙度、容重、可溶性鹽濃度（EC）值及pH值等，并通過育苗試驗(yàn)對(duì)不同處理發(fā)酵產(chǎn)物基質(zhì)化利用結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，不同處理之間的有效積溫存在差異，其中添加0.10%發(fā)酵菌劑的杏鮑菇渣處理有效積溫最高;添加雙孢菇渣處理的EC值均顯著高于其他處理，添加牛糞處理的EC值始終最低;不同處理的pH值變化趨勢(shì)不規(guī)律。發(fā)酵結(jié)束各處理的總孔隙度在43.04%～54.10%之間，通氣孔隙在9.45%～30.44%之間，持水孔隙在20.72%～39.39%之間，容重在0.18～0.33 g/cm3之間。杏鮑菇渣和木薯渣混合發(fā)酵產(chǎn)物配制的育苗基質(zhì)綜合表現(xiàn)最好。綜上，本試驗(yàn)條件下杏鮑菇渣發(fā)酵腐熟的最佳方法為每500 L杏鮑菇渣與500 L木薯渣混合。

關(guān)鍵詞：杏鮑菇渣;快速發(fā)酵;基質(zhì)化利用;育苗基質(zhì);木薯渣

中圖分類號(hào)：X712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）05-0212-06

收稿日期：2021-07-01

基金項(xiàng)目：淮安市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（農(nóng)業(yè)和社會(huì)發(fā)展類）項(xiàng)目（編號(hào)：HAN201809）;淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科研發(fā)展基金（編號(hào)：HNY201711、HNY201913）。

作者簡(jiǎn)介：許文釗（1984—），男，江蘇淮安人，碩士，助理研究員，主要從事育苗和栽培基質(zhì)研究。E-mail：1140053022@qq.com。

通信作者：孫玉東，研究員，主要從事蔬菜遺傳育種和設(shè)施蔬菜栽培等研究工作。E-mail：751665242@qq.com。

菇渣是指食用菌人工栽培收獲產(chǎn)品后剩下的培養(yǎng)基廢棄物，主要由鋸末、麥糠、棉籽殼、麥秸等發(fā)酵而成[1]，其含有豐富的菌體蛋白、多種代謝產(chǎn)物及未被充分利用的氮、磷、鉀以及中微量元素等養(yǎng)分物質(zhì)，是較好的栽培基質(zhì)原料[2]。前人對(duì)菇渣利用的研究主要集中在基質(zhì)配比，李海燕等研究認(rèn)為，將草炭、菇渣按體積比1 ∶1比例混合可代替草炭栽培基質(zhì)，適宜番茄幼苗生長(zhǎng)[3];郭淑云等研究認(rèn)為，將菇渣、爐渣、雞糞按體積比9 ∶5 ∶3比例混合可以作為黃瓜的最優(yōu)栽培基質(zhì)配方[4];陸建蘭等研究表明，草莓殘植、菇渣、雞糞按體積比2 ∶1 ∶1比例混合配制的培養(yǎng)基培育的生菜植株其長(zhǎng)勢(shì)及品質(zhì)都優(yōu)于對(duì)照[5]。

杏鮑菇是我國(guó)四大工廠化食用菌的核心品種之一，近年來，各地杏鮑菇生產(chǎn)規(guī)模逐年擴(kuò)大，但工廠化生產(chǎn)的杏鮑菇只出一潮菇，菇渣數(shù)量呈不斷增加趨勢(shì)，不僅污染環(huán)境，而且造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)[6]。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展，我國(guó)的基質(zhì)需求缺口巨大，提高菇渣基質(zhì)化利用率，有利于緩解生態(tài)環(huán)境壓力，也可為設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供持續(xù)動(dòng)力。目前，菇渣基質(zhì)化利用依然存在理化性狀一致性差、可溶性鹽濃度（EC）值高限制基質(zhì)化利用等問題[7]。白永娟等研究表明，菇渣宜采用氮源為雞糞+尿素或者牛糞+尿素的組合進(jìn)行發(fā)酵[8]。單洪濤等通過發(fā)酵的方法降低菌渣EC值，以滿足育苗基質(zhì)的要求[9]。本研究以杏鮑菇渣為發(fā)酵主原料，研究不同添加物和菌劑含量對(duì)其發(fā)酵及基質(zhì)化利用的影響，探索杏鮑菇渣轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性狀基質(zhì)適宜的發(fā)酵條件，為杏鮑菇渣的基質(zhì)化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2019年1—5月在淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科研創(chuàng)新基地（119.02°E、33.49°N）塑料大棚內(nèi)進(jìn)行，以杏鮑菇渣（含氮2.12%，含碳39.13%）為主要發(fā)酵原料，分別添加木薯渣（含氮1.93%，含碳17.46%）、牛糞（含氮1.54%，含碳20.01%）、雙孢菇渣（含氮2.00%，含碳23.86%）進(jìn)行混合發(fā)酵，以純杏鮑菇渣為對(duì)照;菌劑添加劑量設(shè)置3個(gè)水平，分別為0、0.05%、0.10%，具體試驗(yàn)組合見表1。采用靜態(tài)高溫堆腐的方式進(jìn)行發(fā)酵處理，每隔15 d左右翻堆1次，堆置70 d;采用5點(diǎn)取樣法，每個(gè)重復(fù)取樣200 g，分別在發(fā)酵前期、發(fā)酵中期、發(fā)酵結(jié)束后3個(gè)時(shí)期取樣待測(cè)。通過發(fā)酵腐熟后利用發(fā)酵產(chǎn)物配制成專用型育苗基質(zhì)用于西瓜育苗。杏鮑菇渣，購(gòu)自江蘇淮香食用菌有限公司;木薯渣和牛糞，均購(gòu)自淮安市中諾農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司;雙孢菇渣，購(gòu)自江蘇紫山生物股份有限公司;發(fā)酵菌劑，購(gòu)自河南省沃寶生物科技有限公司。供試西瓜品種為蘇夢(mèng)6號(hào)，由江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所蔬菜研究中心提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 杏鮑菇渣快速發(fā)酵

發(fā)酵過程中堆體中心放置溫度記錄儀RC-5（江蘇省精創(chuàng)電氣股份有限公司）進(jìn)行溫度測(cè)定和記錄，取每日平均值;環(huán)境溫度采用溫度記錄儀RC-5進(jìn)行測(cè)定，取每日平均值。分別在發(fā)酵前期、發(fā)酵中期、發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)物pH值、EC值和氮含量的測(cè)定。氮含量測(cè)定采用硫酸-過氧化氫消煮-凱氏定氮法;發(fā)酵產(chǎn)物體積質(zhì)量（容重）、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、pH值、EC值的測(cè)定參照郭世榮的方法[10]進(jìn)行。

1.2.2 基質(zhì)配方篩選

將發(fā)酵產(chǎn)物分別與椰糠、草炭按體積1 ∶1 ∶1的比例進(jìn)行混合，按0.5 kg/m3的比例添加水溶性復(fù)合肥（N ∶P ∶K=20-10-20）[中農(nóng)（上海）化肥有限公司]，0.4 kg/m3的比例添加緩釋型氮肥脲甲醛（泰州市瑞麒生物科技有限公司），充分混勻后配制成育苗專用型基質(zhì)。不同發(fā)酵產(chǎn)物共配制成12種基質(zhì)，采用72孔穴盤進(jìn)行西瓜育苗，每種基質(zhì)分別播種3盤，以優(yōu)佳商品育苗基質(zhì)（淮安市中園園藝發(fā)展有限公司）為對(duì)照，育苗過程保持條件均勻一致，并采用商業(yè)化管理。播種 35 d 后進(jìn)行西瓜幼苗生長(zhǎng)情況觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，使用直尺測(cè)量株高，游標(biāo)卡尺測(cè)定植株莖粗，千分之一天平測(cè)定植株干、鮮質(zhì)量，手持葉綠素SPAD儀測(cè)定植株成熟葉片葉綠素含量。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地上干質(zhì)量/地下干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量，根冠比=地下鮮質(zhì)量/地上鮮質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 20.0等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)杏鮑菇渣發(fā)酵溫度的影響

溫度是發(fā)酵過程中重要的指標(biāo)，發(fā)酵溫度的高低決定著發(fā)酵的速度和質(zhì)量。本試驗(yàn)對(duì)發(fā)酵過程中溫度變化進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)（圖1），結(jié)果表明，發(fā)酵前期（0～6 d）發(fā)酵產(chǎn)物堆體中心溫度持續(xù)上升，達(dá)到峰值后開始下降。發(fā)酵后15 d進(jìn)行翻堆混勻后，T1、T2、T3、T4、T5處理堆體中心溫度再次出現(xiàn)明顯上升，達(dá)2次峰值后下降。發(fā)酵后30 d進(jìn)行翻堆混勻后，T10、T11、T12處理堆體中心溫度略有上升，其他處理堆體中心溫度上升不明顯。發(fā)酵后45 d進(jìn)行翻堆混勻后，除T3處理堆體中心溫度急劇上升外，其他處理堆體中心溫度略有升高。發(fā)酵后60 d進(jìn)行最后一次翻堆混勻后，僅有T3處理堆體中心溫度再次出現(xiàn)明顯上升，其他各處理組溫度相對(duì)穩(wěn)定。發(fā)酵70 d后，各處理堆體中心溫度均開始下降，表明發(fā)酵過程已完成。

由表2可知，整個(gè)發(fā)酵過程中各處理堆體中心溫度呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，但堆體中心最高溫度存在明顯差異，最高溫度從高到低依次為T2>T12>T3>T8>T7>T1>T10>T11>T4>T9>T5>T6。其中，T2最高溫度達(dá)到66.0℃，T6最高溫度為46.0 ℃;各處理的日平均積溫存在明顯差異，其中T2和T3最高，達(dá)到36.4 ℃，T8最低僅為23.5 ℃。日均溫大于55 ℃天數(shù)中T3最高，有13 d;T4、T5、T6、T9最低，均為 0 d。在最初的發(fā)酵過程中，不同處理發(fā)酵堆體有效積溫相差不明顯，在堆體溫度達(dá)到峰值后，開始出現(xiàn)明顯差異，杏鮑菇渣（T1、T2、T3）有效積溫的平均值達(dá)到了2 351.9 ℃，高于其他幾個(gè)水平的處理，其中T3處理有效積溫最高（表2）。

2.2 不同處理對(duì)杏鮑菇渣發(fā)酵過程中EC值和pH值的影響

基質(zhì)電導(dǎo)率和酸堿度是影響植株生長(zhǎng)的重要因子，本試驗(yàn)分別測(cè)定了發(fā)酵前期、發(fā)酵中期和發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵底物的EC值和pH值。由圖2-A至圖2-C可知，在整個(gè)發(fā)酵過程中，各處理的EC值存在一定差異，但以雙孢菇渣為發(fā)酵底物的處理（T10、T11、T12）EC值均顯著高于其他處理，以牛糞為發(fā)酵底物的處理（T7、T8、T9）EC值均在各處理中處于最低值。不同菌劑含量發(fā)酵堆中EC值也存在差異，不添加菌劑的不同發(fā)酵底物在整個(gè)發(fā)酵過程中EC值變化相對(duì)穩(wěn)定（圖2-A）;添加0.05%菌劑的不同發(fā)酵底物在整個(gè)發(fā)酵過程EC值呈先上升后下降趨勢(shì);添加0.10%菌劑的處理中，T6處理EC值在整個(gè)發(fā)酵過程中呈上升趨勢(shì)。

由圖2-D至圖2-F可知，在整個(gè)發(fā)酵過程中，各處理間pH值存在明顯差異，且不同菌劑含量發(fā)酵物中變化趨勢(shì)不規(guī)律。不添加菌劑的不同發(fā)酵底物在整個(gè)發(fā)酵過程中pH值以杏鮑菇渣、雙孢菇渣為底物（T1、T10）的發(fā)酵產(chǎn)物pH值在發(fā)酵過程中相對(duì)穩(wěn)定，以木薯渣為底物（T4）的發(fā)酵產(chǎn)物在發(fā)酵過程中pH值呈上升狀態(tài)，以牛糞為底物（T7）的發(fā)酵產(chǎn)物在發(fā)酵過程中pH值呈先下降后上升趨勢(shì)。添加0.05%菌劑的不同發(fā)酵底物在整個(gè)發(fā)酵過程中除以牛糞為底物的發(fā)酵產(chǎn)物pH值呈持續(xù)上升外，其他各處理發(fā)酵產(chǎn)物pH值均呈先降后升的趨勢(shì)。添加0.10%菌劑的不同發(fā)酵底物在整個(gè)發(fā)酵過程中以牛糞為底物的發(fā)酵產(chǎn)物pH值呈持續(xù)上升，以雙孢菇渣為處理的發(fā)酵產(chǎn)物pH值呈先上升后下降的趨勢(shì)，以杏鮑菇渣和木薯渣為處理的發(fā)酵產(chǎn)物pH值均呈先略有下降后上升的趨勢(shì)。

2.3 菇渣發(fā)酵過程中氮含量的變化

為進(jìn)一步研究添加不同處理為底物的發(fā)酵過程中氮含量的變化情況，本試驗(yàn)分別對(duì)發(fā)酵前期、發(fā)酵中期、發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行氮含量測(cè)定。結(jié)果（圖3）表明，T2、T4處理的氮含量持續(xù)下降，T5、T8處理的氮含量呈先降低后升高趨勢(shì)，T7處理的氮含量呈持續(xù)升高趨勢(shì)，其他各處理的氮含量呈先升高后降低趨勢(shì)。其中，在整個(gè)發(fā)酵過程中，以杏鮑菇渣為底物的發(fā)酵產(chǎn)物氮含量始終較高，以雙孢菇渣為底物的次之，以牛糞為處理的最低。

2.4 不同處理發(fā)酵產(chǎn)物的孔隙度和容重

容重和孔隙度是基質(zhì)重要的理化性質(zhì)，適宜植物生長(zhǎng)的基質(zhì)容重應(yīng)在0.1～0.8 g/cm3之間，總孔隙度應(yīng)在54%～96%之間[10]。由表3可知，發(fā)酵結(jié)束后各處理的總孔隙度在43.04%～54.10%之間，通氣孔隙在9.45%～30.44%之間，持水孔隙在20.72%～39.39%之間，容重在0.18～0.33 g/cm3之間。總孔隙度T2最高，為54.10%，T12次之，T11最低，為43.04%。通氣孔隙T12最高，為30.44%，T5最低，為9.45%。持水孔隙T5最高，為39.39%，T11最低，為20.72%。容重T8最高，為0.33 g/cm3，T2最低，為0.18 g/cm3。各處理容重在適宜植物生長(zhǎng)的范圍，總孔隙度接近適宜植物生長(zhǎng)的范圍。

2.5 不同處理對(duì)杏鮑菇渣發(fā)酵基質(zhì)化利用的影響

本試驗(yàn)以西瓜育苗為研究對(duì)象，對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物基質(zhì)化利用進(jìn)行評(píng)價(jià)。分別測(cè)定了西瓜播種后的出苗率、株高、莖粗、葉綠素含量、植株地上和地下部分干鮮質(zhì)量等，并進(jìn)行了根冠比和壯苗指數(shù)計(jì)算。由表4可知，T1株高明顯小于對(duì)照，其中T7最高，達(dá)140.8 mm，T6次之。T1莖粗明顯小于對(duì)照，其中T6莖粗最高， 為5.76 mm。以杏鮑菇渣+木薯渣處理（T4、T5、T6）和杏鮑菇渣+牛糞處理（T7、T8、T9）的發(fā)酵產(chǎn)物配制成的育苗基質(zhì)株高和莖粗明顯優(yōu)于其他基質(zhì)，并顯著優(yōu)于對(duì)照。T6、T8處理的西瓜幼苗植株干質(zhì)量顯著高于對(duì)照，其他處理與對(duì)照差異不顯著。所有處理地上鮮質(zhì)量均高于對(duì)照，其中T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10處理顯著高于CK，其中T6最高為4.962 g，杏鮑菇渣+木薯渣處理（T4、T5、T6）和杏鮑菇渣+牛糞處理（T7、T8、T9）顯著高于其他處理。所有處理地下鮮質(zhì)量均顯著高于對(duì)照，其中T5處理最高，為0.856 g。12種不同處理的葉綠素含量都處于34.7～47.0之間，T12處理的西瓜幼苗葉綠素含量顯著高于對(duì)照基質(zhì)，其他處理的西瓜幼苗葉綠素含量均顯著低于對(duì)照。T4、T8處理壯苗指數(shù)顯著高于對(duì)照，其他處理與對(duì)照差異不顯著，其中以T4為發(fā)酵底物的處理壯苗指數(shù)最高。T1、T2、T4、T5、T12處理根冠比顯著高于對(duì)照處理，其他處理間差異不顯著。T1處理發(fā)芽率最低，為83.33%，T7處理最高，為100%，其中T4、T6、T7處理發(fā)芽率顯著高于T1處理。

3 討論與結(jié)論

農(nóng)業(yè)廢棄物需要通過微生物的發(fā)酵作用，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行有效的生物降解，將其轉(zhuǎn)化為富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的腐殖質(zhì)發(fā)酵才能進(jìn)行基質(zhì)化利用[11]。有研究表明，農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵溫度最佳為40～65 ℃之間[12]。本試驗(yàn)各處理溫度在發(fā)酵第3天均達(dá)到高溫（40 ℃以上），并持續(xù)一段時(shí)間，處于最佳發(fā)酵溫度范圍內(nèi)。有研究表明，添加菌劑可以縮短腐熟時(shí)間、提高發(fā)酵溫度和延長(zhǎng)高溫時(shí)間[13-15]。本試驗(yàn)在杏鮑菇渣發(fā)酵處理和杏鮑菇渣+雙孢菇渣處理中，與前人研究結(jié)果相符，其中添加0.05%發(fā)酵菌劑的杏鮑菇渣處理發(fā)酵溫度最高。而杏鮑菇渣+木薯渣和杏鮑菇渣+牛糞2個(gè)試驗(yàn)組合中，添加發(fā)酵菌劑后日平均積溫均下降，這可能與添加的發(fā)酵菌劑抑制木薯渣和牛糞自身的微生物菌群生長(zhǎng)有關(guān)。研究表明，添加有機(jī)氮源有利于延長(zhǎng)發(fā)酵堆體高溫時(shí)間，促進(jìn)菇渣快速發(fā)酵[16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，杏鮑菇渣添加有機(jī)氮源后，發(fā)酵堆體高溫時(shí)間均有下降，這與發(fā)酵初始的碳氮比偏低有關(guān)。

瓜菜育苗基質(zhì)容重應(yīng)為0.15～0.40 g/cm3，基質(zhì)pH值在5.8～7.0之間、EC值在0.6～2.0 mS/cm之間，有利于植株生長(zhǎng)，EC值高于3.5 mS/cm，植株生長(zhǎng)會(huì)被抑制[17-19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同發(fā)酵產(chǎn)物配制的育苗基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗質(zhì)量的影響較大，其中杏鮑菇渣和木薯渣混合發(fā)酵產(chǎn)物配制的育苗基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)最有利。本研究表明，杏鮑菇渣與木薯渣進(jìn)行等體積混合發(fā)酵，其發(fā)酵產(chǎn)物容重為 0.29～0.31 g/cm3，通氣孔隙為9.45%～19.71%，持水孔隙為28.57%～39.39%，EC值為3.67～4.12 mS/cm，pH值為6.97～7.06，與草炭、椰糠等體積混合可以滿足西瓜育苗基質(zhì)需求。

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