張 溪，王 楠，陳永山，盛 任，王應(yīng)嶺，劉鑌嫻

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，吉林 132101）

食用菌生產(chǎn)廢料資源化農(nóng)用模式的探索

張 溪，王 楠※，陳永山，盛 任，王應(yīng)嶺，劉鑌嫻

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，吉林 132101）

伴隨食用菌產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，其生產(chǎn)廢料的數(shù)量也在迅猛增加。隱藏在食用菌美味的背后，是巨大的環(huán)境隱患和資源浪費。富含有機物質(zhì)和礦物質(zhì)元素使食用菌生產(chǎn)廢料能夠成為優(yōu)質(zhì)有機肥料的基礎(chǔ)原材料，然而，現(xiàn)階段對于該類廢料的使用尚處于探索階段，焚燒、填埋、肆意堆放是其常見的處置方式，嚴重影響著鄉(xiāng)村的生態(tài)環(huán)境，制約著鄉(xiāng)鎮(zhèn)特色產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。將菌糠“廢料”通過堆腐、加工成為“肥料”是其資源化農(nóng)用的主要方式，文章以此為切入點展開論述，力求通過食用菌生產(chǎn)廢料農(nóng)用的優(yōu)勢分析入手，歸納其合理的堆腐方式，即將食用菌生產(chǎn)廢料堆腐的最佳溫度控制在55～60℃、物料水分含量控制在60%～65%之間、pH值應(yīng)盡量調(diào)至7.5～8.5的范圍。當(dāng)生產(chǎn)廢料堆肥的腐殖化參數(shù)（HI）＞1.9、腐殖酸E4/E6值有降低趨勢、種子發(fā)芽指數(shù)（GI）＞0.8、C/N比低于20、T值（終點C/N與初始C/N之比）處于0.5～0.7的范圍、pH值達到8.0～9.0的弱堿性范圍，即可認定食用菌生產(chǎn)廢料堆腐完成。相關(guān)成果可為食用菌生產(chǎn)廢料資源化農(nóng)用提供理論依據(jù)和現(xiàn)實參考。

食用菌生產(chǎn)廢料；堆肥；資源化農(nóng)用；腐熟

食用菌是指子實體碩大、可供食用的大型真菌，平菇、香菇及木耳等食用型菌類均屬此范疇。我國食用菌資源極為豐富，是世界上最大的食用菌生產(chǎn)國、出口國和消費國。鮮美的味覺、豐富的營養(yǎng)使食用菌成為人們餐桌上的名貴美食。食用菌富含蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖、膳食纖維、不飽和脂肪酸、核苷及多種生理活性物質(zhì)，因此，其不僅具有較高的營養(yǎng)價值，同時也具有重要的醫(yī)療保健功效［1］。近年來，更有人提出，營養(yǎng)的膳食方式應(yīng)該是“一葷一素一菇”，可見，人們在餐桌飲食上對食用菌的重視和親睞程度。

現(xiàn)階段，隨著人們對食用菌消費數(shù)量的激增，使得食用菌生產(chǎn)企業(yè)迅速攀升。該產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展不僅強村富農(nóng)、帶動地方特色經(jīng)濟，而且也合理消化了作物秸稈，使其物有所用。然而，大量食用菌生產(chǎn)過后，菌袋中玉米芯、鋸末子、稻草和糠麩等物質(zhì)行使完其生產(chǎn)職能，即被肆意丟棄，其通常被認為是沒有農(nóng)用價值的生產(chǎn)廢料。大量菌糠廢料由于沒有得到妥善安置和利用，既污染了環(huán)境，又浪費了資源。栗方亮等［2］在其文章中指出，僅2010年我國食用菌菌糠的總量就突破3000萬噸，可見，隱藏在食用菌美味的背后，是巨大的環(huán)境隱患和資源浪費，若不加以處理，將極大影響特色產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1　食用菌生產(chǎn)廢料資源化利用的必要性

食用菌生產(chǎn)廢料，俗稱為菌糠，是栽培食用菌后的培養(yǎng)料，其不僅富含有機物質(zhì)和礦質(zhì)元素，而且含有食用菌菌體蛋白、次生代謝產(chǎn)物（粗纖維、粗蛋白、維生素等）和微量元素等多種水溶性養(yǎng)分，可作為優(yōu)質(zhì)有機物料充當(dāng)培肥沃土的“急先鋒”。此外，菌糠疏松質(zhì)軟、孔隙多，能夠較快降低土壤容重，增加土壤孔隙度，促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，團粒結(jié)構(gòu)大、小孔隙兼?zhèn)洌罂紫犊商岣咚秩霛B率，減少地表徑流，進而降低水土流失的幾率，無水下滲時還能夠為微生物創(chuàng)造良好的好氣環(huán)境，增加土壤有效養(yǎng)分的提供效率，小孔隙可保蓄降水，其內(nèi)部缺乏氧氣的狀態(tài)能夠促進微生物的厭氧活動，對土壤有機質(zhì)的形成較為有益。另外，菌糠微孔結(jié)構(gòu)亦可成為微生物活動的場所，使微生物脫離“居無定所”的繁衍環(huán)境，使其活性保持在較高水平，因此，菌糠可從化學(xué)、物理及生物的角度對土壤實施全方位改良。

盡管菌糠資源化利用的前景較好，但現(xiàn)階段，大量食用菌生產(chǎn)過后，菌糠廢料的處置仍是令菇農(nóng)頭疼的問題，除一小部分菌糠焚燒處置外，大部分被肆意丟棄。長此以往，菌菇生產(chǎn)基地到處堆滿菌糠廢料，嚴重污染了鄉(xiāng)村環(huán)境，不僅如此，長時間暴露在空氣中的菌糠廢料加上高溫、雨水的助推，不斷腐解，散發(fā)出令人作嘔的味道，既招惹蒼蠅蚊蟲，又可滋生病菌，此類問題的出現(xiàn)使很多菇農(nóng)不得不放棄菌菇的生產(chǎn)，改投其他產(chǎn)業(yè)。

如何處理滯留在食用菌場周圍的菌糠是當(dāng)前農(nóng)業(yè)資源利用領(lǐng)域急需攻克的難關(guān)。眾所周知，菌糠是經(jīng)食用菌及其菌絲殘體酶解、結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變的、含有粗纖維成分的復(fù)合物。當(dāng)前廢棄的菌糠除焚燒和飼料加工外，絕大多數(shù)處于擱置狀態(tài)，其在堆放場地極易發(fā)霉，而發(fā)霉的菌糠又不宜作二次栽培料和動物飼料，但仍可堆腐發(fā)酵生產(chǎn)有機肥料?？梢姡Y源化農(nóng)用是其唯一有效、科學(xué)的處理方式。

若能在食用菌生產(chǎn)基地附近建造較大型的有機肥廠和養(yǎng)雞場，食用菌生產(chǎn)廢料一部分可以作飼料，供養(yǎng)雞需求，另一部分直接和雞糞堆腐生產(chǎn)有機肥，有機肥既合理消化了菌糠，又利用了雞糞資源，生產(chǎn)所得有機肥還能夠為玉米等作物提供有效養(yǎng)分，玉米增產(chǎn)后秸稈數(shù)量增多，玉米芯又能再次成為食用菌栽培料，菌糠再堆肥，進而實現(xiàn)“玉米種植—菌糠堆肥—糠肥沃土—玉米再種植”的良性循環(huán)，在這一生態(tài)鏈上，我們既得到了糧食，又得到了肉類和菌類資源，且全程沒有廢料?？梢?，將菌糠由“廢料”加工成為“肥料”是鏈接這一生態(tài)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2　食用菌生產(chǎn)廢料農(nóng)用的優(yōu)勢分析

長期在耕地上施用化肥會導(dǎo)致土壤板結(jié)，肥力漸趨下降，而輔以適量的有機肥則能實現(xiàn)“既用地又養(yǎng)地”的雙重效果。培肥土壤離不開有機物料，而傳統(tǒng)的畜禽糞便盡管堆腐容易，但資源有限，玉米秸稈等物質(zhì)又因富含木質(zhì)素成分而不易腐解。有機肥源的嚴重匱乏制約著土壤潛在肥力的表達，亟待質(zhì)量上乘的有機物料作填補，而食用菌生產(chǎn)廢料恰好可作為有機肥料的基礎(chǔ)原材料。

2.1食用菌生產(chǎn)廢料對土壤培肥的效果分析

2.1.1菌糠農(nóng)用對土壤物理性狀的提升效果王根茂［3］在報道中指出，菌糠質(zhì)輕且孔隙大，施入土壤后可促進較小粒徑的微團聚體向較大粒徑的方向團聚。隨著菌糠用量的增加，會顯著降低土壤容重，提高孔隙度［4］。菌糠在土壤中進一步分解，可形成疏水性物質(zhì)，能增強土壤的透氣性，這對植物根系的生長極為有利［5］。施入土壤后的菌糠在短期內(nèi)即可改良土體結(jié)構(gòu)、減輕土壤板結(jié)、增加肥效。此外，施用菌糠亦可在一定程度上緩解土壤旱情，據(jù)郝淑麗［6］報道，隨著菌糠施用數(shù)量的增加，土壤田間持水量也漸趨增加，土壤透氣通水性能得以改善，為作物根系吸收養(yǎng)分和水分提供更為充分的物質(zhì)條件。

2.1.2菌糠農(nóng)用對土壤生物及化學(xué)性狀的改良

菌糠中有機成分頗多，通過施用腐熟的菌糠物料，可為土壤提供較為新鮮的有機質(zhì)，這一做法對于豐富土壤中有益微生物數(shù)量、抑制病原菌及有害微生物繁衍、改善土壤生物環(huán)境具有重要作用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，稻田施用菌糠能顯著提高土壤pH值、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和交換性鈣、鎂的含量，土壤酶活性在此過程也受到提升［2］，這些酶能夠促進生化反應(yīng)，可從復(fù)雜的有機物中釋放更多的易被作物吸收的營養(yǎng)物質(zhì)。劉雯雯等［7］通過種子發(fā)芽試驗證實了菌糠提取液對植物沒有毒性的結(jié)論，另外，其指出，未經(jīng)堆肥腐熟處理的菌糠能夠作為微生物肥料的載體?；谟衩着c小麥間的輪作，王根茂［3］研究了底肥施用菌糠對土壤酶活性的影響，結(jié)果表明，基施菌糠能夠顯著改善土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶的活性，而對于過氧化氫酶的影響則不顯著，可見，菌糠在促進養(yǎng)分有效性方面具備獨特優(yōu)勢。除此之外，菌糠還可作為有機添加劑對土壤實施改良，使土壤鹽分含量組成、陽離子含量組成等指標向優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)的方向轉(zhuǎn)化，同時降低土壤堿化度，據(jù)此可知，菌糠可攜帶堿土改良劑對鹽堿地實施調(diào)酸改良。

2.2食用菌生產(chǎn)廢料對作物產(chǎn)量及品質(zhì)的改善效果

現(xiàn)今，作物產(chǎn)量提升愈發(fā)依賴化肥的投入，土地肥力貧瘠的趨勢難以遏制，急需有機物料的施入。菌糠作為優(yōu)質(zhì)有機物料，除了提供有機質(zhì)和養(yǎng)分外，其在土壤中經(jīng)歷的腐熟進程亦可產(chǎn)生熱量，在東北地區(qū)作為底肥投入，可在早春季節(jié)迅速提升地溫，提早播種時間，為后續(xù)作物成熟提供充足的生育期保障。馮德慶［8］等研究發(fā)現(xiàn)，施用菌渣可有效增加水稻分蘗及其有效穗數(shù)，進而獲得水稻高產(chǎn)。侯立娟等［9］研究指出，施用平菇菌糠可顯著改善辣椒品質(zhì)。施用未滅菌的雙孢蘑菇菌糠能有效改善小白菜根際的微生態(tài)環(huán)境，促進小白菜的生物量積累［10］?？梢姡放喾蚀_有較大優(yōu)勢，在沃土和豐產(chǎn)工程上可考慮采用腐熟菌糠作為補充資源替代商品有機肥料。

3　食用菌生產(chǎn)廢料堆腐方式的研究

食用菌栽培料多為稻草、玉米芯、棉籽殼及鋸木屑等農(nóng)副產(chǎn)品，其具備堆肥的物質(zhì)基礎(chǔ)。堆肥化處理菌糠是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化農(nóng)用的最佳途徑。菌糠經(jīng)微生物降解后，在余下的物料中，有機物質(zhì)及礦質(zhì)元素含量仍很豐富，相對于傳統(tǒng)的畜禽糞便，其在有機碳含量上同樣具備明顯優(yōu)勢。據(jù)中國知網(wǎng)的不完全統(tǒng)計，以菌糠為主要原材料，能夠?qū)⑵涑浞指廪D(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)有機肥料的專利技術(shù)僅有10余項，其中比較典型的有：中南林業(yè)科技大學(xué)周國英等［11］研發(fā)的食用菌培養(yǎng)料的隧道筐式堆肥發(fā)酵方法（CN101492317），常大勇［12］研發(fā)的食用菌菌渣有機肥原料及其制備方法（CN102617208A），南京農(nóng)業(yè)大學(xué)胡鋒等［13］研制的一種利用蚯蚓處理食用菌殘渣的方法（CN102812930A）?？梢姡范逊实难芯可刑幱谔剿麟A段，針對不同種類食用菌菌糠亦沒有考慮到菌糠物料特性對堆腐物料品質(zhì)的差異影響。

4　食用菌生產(chǎn)廢料充分腐熟評價的指標體系的建立

4.1溫度

堆肥的溫度變化是反映發(fā)酵最直接、最敏感的指標，較高的堆體溫度不僅能殺死有害蟲卵，而且能促使微生物將其中的有毒物質(zhì)分解。據(jù)呂子文等［14］報道，堆肥過程中的溫度變化是一個升高、降低的交替過程，在堆肥趨于腐熟的最后階段逐漸降溫，整體呈先升高、后降低的趨勢。堆肥工藝的科學(xué)調(diào)整可以幫助縮短堆腐的周期。此外，適度的翻堆也是有必要的，一方面，微生物菌群在堆料中分布不均且移動性差，菌群周邊的底物被分解后，微生物活性有所降低，另一方面，堆肥釋放的帶有臭氣的化合物，如脂肪酸、胺類、芳香烴和硫化物等均對微生物有抑制作用，翻堆使分解底物得到重新分配，進而給微生物注入新的活力。據(jù)悉，現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)的最佳溫度一般控制在55～60℃，在此期間，大多數(shù)微生物可獲得較為活躍的溫度范圍，而病原菌和寄生蟲中的大部分可被殺死。

4.2水分含量

堆肥原料的水分含量直接影響到好氧反應(yīng)速率及堆肥的品質(zhì)。水分過多有礙于氣體輸送，制約微生物的有氧代謝，易產(chǎn)生惡臭，而水分過少又會限制微生物的活躍程度。在堆置前期，將物料水分控制在60%～65%之間，可創(chuàng)造物料分解的最佳條件，而在堆制后期（25 d以后），開始撒水，堆制結(jié)束時原料水分可降至35%左右。另外，在堆制的高溫階段，水分散失量大，適量補水也是有必要的，而在降溫階段則應(yīng)適時停止補水，以便降低水分含量，減少后續(xù)處理的能量消耗。

4.3腐殖質(zhì)組成及胡敏酸的光學(xué)特性

若將土壤有機質(zhì)比作“鉆戒”，腐殖質(zhì)則是其上所鑲嵌的“鉆”，這一比喻明確了腐殖質(zhì)在有機質(zhì)成分中的核心地位。腐殖質(zhì)并非單一的有機化合物，而是在組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)上既有共性又有差別的一系列有機化合物的混合物。胡敏酸（HA）和富里酸（FA）作為其重要的兩大組分，其性質(zhì)和數(shù)量的差異在某種程度上決定了腐殖質(zhì)的質(zhì)量。

堆肥過程伴隨著腐殖化的過程，研究各腐殖化參數(shù)的變化是評價腐熟度的重要方法［15］。然而，截止目前，仍沒有制定出統(tǒng)一的、權(quán)威的評價堆肥腐熟度的標準參數(shù)和方法。一般來講，隨著堆肥進行，F(xiàn)A含量降低，而HA含量增加。王玉軍等［16］在其報道中指出，HA與FA間的比值，即腐殖化參數(shù)（HI）可代表堆肥的腐殖化程度，其比值越大，表明堆肥腐熟得越完全。有報道稱，當(dāng)腐殖化參數(shù)HI＞1.9時，堆肥達到腐熟。

堆肥物料所提取的胡敏酸在波長465與665 nm處吸光度的比值，我們稱之為E4/E6值，可用于描述腐殖酸品質(zhì)及芳構(gòu)化程度。一般來講，隨著堆肥進程的延續(xù)，一些大分子腐殖酸逐漸形成，E4/E6值有降低趨勢。

4.4發(fā)芽指數(shù)

種子發(fā)芽指數(shù)（GI）是堆肥腐熟程度評價體系中極為重要的生物指標，是植物對于堆肥低毒性（植物根長）與高毒性（發(fā)芽率）的綜合反映，其可用于衡量植物的發(fā)芽能力及活力，進而得知腐熟物料的培養(yǎng)液是否影響該類植物的生長。有報道指出，當(dāng)GI＞0.6時，表明堆肥基本腐熟，而當(dāng)GI＞0.8時，表明堆肥已達完全腐熟。發(fā)芽指數(shù)GI的計算公式為：

4.5C/N比

在堆肥過程中，微生物首先對有機物料中可溶性糖、淀粉、有機酸及蛋白質(zhì)類等易于分解的有機物實施礦化，隨后才降解半纖維素、纖維素和木質(zhì)素等難分解有機物。據(jù)此可推斷，在堆肥的初始階段，堆料有機碳含量往往表現(xiàn)為迅速降低，而后保持穩(wěn)定。作為評價堆肥腐熟程度的重要指標，當(dāng)C/N比低于20時，可以認定堆肥達到腐熟標準。另外，參數(shù)T=（終點C/N）/（初始C/N）亦可作為堆肥腐熟的評價指標，當(dāng)T值在0.5～0.7范圍時即可認為堆肥已腐熟［17］。

4.6pH值

pH值隨堆肥進程延續(xù)也是有變化的，因此可用于揭示堆肥的分解過程。適宜的pH值對于微生物活性的發(fā)揮具有促進作用。通常，物料在堆肥前，pH值應(yīng)盡量調(diào)至7.5～8.5之間，在此期間，微生物可獲得較大的堆肥效率，而在堆肥初期，pH值會有所下降，在堆肥充分腐熟后，其pH值可達到8.0～9.0的弱堿性范圍。通過上述規(guī)律變化，我們可以推斷，在堆肥初期，微生物利用了較易分解的有機質(zhì)快速繁殖，大量有機酸的產(chǎn)生導(dǎo)致了pH值的略微下降，而后由于有機酸的揮發(fā)和氨的產(chǎn)生，pH值有所回升并趨于穩(wěn)定。此變化規(guī)律是堆體中微生物群落演替和主要代謝產(chǎn)物變化結(jié)果的直接表征［15］。

4.7養(yǎng)分性狀

栽培平菇產(chǎn)生的菌糠，經(jīng)腐熟后，物料中全氮、全磷及全鉀含量可分別達到0.21%、0.95%及0.62%［18］。在水稻生產(chǎn)中，菌糠直接施用量以7180 kg/hm2最為適宜［8］。郭夏麗等［19］以食用菌渣和牛糞為主要原料進行堆肥試驗，分別研究不同原料比例、腐熟堆肥及外源菌劑添加對食用菌渣堆肥中各種形態(tài)氮素轉(zhuǎn)化的影響，結(jié)果表明：腐熟堆肥和纖維素降解菌劑能夠增加食用菌渣堆肥的有機氮含量，具有一定的氮素固持作用。孫建華等［20］以菌渣、豬糞及硫酸銨等為基礎(chǔ)原料進行肥料堆置，結(jié)果表明，堆料含氮量由初期的1.48%漸趨增加到堆制后期的1.86%，同時，全磷及全鉀含量也隨著堆制時間的延長而有逐步增加的趨勢，可見，微生物作用對有機碳的分解，使堆肥原料體積及重量的減少，變向增加了堆料的總養(yǎng)分含量。孫曉杰等［21］也認為，在堆肥過程中，由于堆料有機物的降解導(dǎo)致減重，會使某些元素的含量增加。因此，有機原材料中重金屬的風(fēng)險在堆肥后因減重效應(yīng)的發(fā)生而有所加重，需要格外注意。李帆等［22］研究了雞糞與蘑菇渣鮮質(zhì)量比2：1、含水率56%、C/N比16.2的發(fā)酵工藝對堆肥腐熟度效果的影響，結(jié)果表明，58d的條垛式高溫好氧堆肥能夠使混料全氮（2.02%）、全磷（2.27%）、全鉀（1.88%）及有機質(zhì)含量（45.7%）達到有機肥料的行業(yè)標準。陳翠玲［23］通過對栽培金針菇后的棉籽殼廢料、栽培香菇后的木屑廢料、栽培平菇后的玉米芯及棉籽殼混合廢料進行養(yǎng)分測定，結(jié)果表明，上述生產(chǎn)廢料的全氮、全磷及全鉀含量分別為4.9～11.0g/kg、0.046～0.068g/kg和0.038～0.162g/kg，有機質(zhì)含量為23.6～76.2%，盡管其全磷、全鉀含量低于土壤，但其較高的全氮和有機質(zhì)含量仍可使之成為生產(chǎn)有機肥料的理想原材料。

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責(zé)任編輯：建德鋒

Exploration of Agricultural Utilization of Solid Wastes Coming from Edible Mushroom Production

ZHANG Xi，WANG Nan，CHEN Yongshan，SHENG Ren，WANG Yingling，LIU Binxian
（Jilin Agricultural Science and Technology University School of Plant Science，Jilin 132101）

With the vigorous development of edible mushroom industry，the amount of their production wastes had a rapid increase.It had a tremendous environmental risk and waste of resources，despite the edible mushrooms tasted delicious.The wastes from edible mushrooms production contained a great deal of organic matter and mineral elements，which could become a high quality raw material of organic fertilizer.However，the utilization of wastes from the edible mushrooms production was still in the stage of exploration so far.The common ways of disposal mainly included open burning，buried garbage and arbitrary stack，which could affect the rural ecological environment seriously and restrict the sustainable development of villages and towns special industries.Through the composting，the edible mushrooms production wastes being able to turn into the fertilizer was the main approach of agricultural reutilization of them.The article considered it mentioned above as a breakthrough point.The reasonable way of composting process was summarized from the advantage of edible mushrooms production wastes.The optimum temperature range of composting process using edible mushrooms production wastes as raw materials was controlled 55～60℃.The moisture content of compost materials should control among the range of 60%～65%.The pH value should be transferred to the range of 7.5～8.5.When the humification index（HI）of compost materials＞1.9，the E4/E6 ratio of humic acid alkaline solution having a decreasing trend，the seed germination index（GI）being greater than 0.8，the C/N ratio being less than 20，the T value（the ratio of final C/N to initial C/N）being in the range of 0.5～0.7，the pH value being in a weak alkaline range（8.0～9.0），which could be considered the Completely matured compost.The relevant results could provide a theoretical basis and a practical reference for the agricultural reutilization of edible mushrooms production wastes.

edible mushrooms production wastes；composting；agricultural reutilization；matured compost

X712

A

2016-04-11

吉林省教育廳大學(xué)生科技創(chuàng)新科研項目（吉農(nóng)院合字［2015］第2015021號）

張 溪（1996-），男，江蘇省淮安市人，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院2013級園林專業(yè)學(xué)生。

※為本文通訊作者