王 楠，李玉璽，姚 凱，徐俊平，王 帥，陳 晨，劉 蘭

(吉林農(nóng)業(yè)科技學院 植物科學學院，吉林 吉林 132101)

添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料腐殖質組成的影響

王 楠，李玉璽，姚 凱，徐俊平，王 帥*，陳 晨，劉 蘭

(吉林農(nóng)業(yè)科技學院 植物科學學院，吉林 吉林 132101)

為揭示添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆肥的效果，通過腐殖質組成特征篩選適宜的配方,將風干、粉碎后的平菇或香菇菌糠添加到木耳菌糠-雞糞堆料中[平菇菌糠∶木耳菌糠∶雞糞分別為3∶4∶3(Ⅰ-1)、2∶4∶4(Ⅰ-2)、1∶4∶5(Ⅰ-3),香菇菌糠∶木耳菌糠∶雞糞分別為3∶4∶3(Ⅱ-1)、2∶4∶4(Ⅱ-1)、1∶4∶5(Ⅱ-1)]，進行為期90 d的好氧堆腐試驗，探索不同配方對堆料總有機碳(TOC)、胡敏酸碳(CHA)、胡敏素碳(CHu)含量，胡富比(CHA含量/CHu含量)，胡敏酸(HA)堿溶液在465、665 nm處光密度比值(E4/E6)的影響，進而確定平菇或香菇菌糠與木耳菌糠-雞糞間的最優(yōu)配比。結果表明：與10 d相比，堆腐90 d后，除了Ⅰ-1處理能使堆料TOC含量得以累積，使其增加4.0%外，其余處理均可促進TOC的礦化；Ⅰ-1處理對堆料CHA的消耗程度最大，而在2∶4∶4和1∶4∶5兩個配比下，添加香菇菌糠(Ⅱ-2、Ⅱ-3)比平菇菌糠(Ⅰ-2、Ⅰ-3)更有利于木耳菌糠-雞糞堆料CHA的礦化分解；除了Ⅱ-3處理能使HA堿溶液E4/E6有3.9%的增加外，其余處理均可促使E4/E6下降，使HA的縮合度和芳構化程度提升，Ⅱ-1處理的優(yōu)勢最為明顯，其次是Ⅰ-2處理；在堆料腐解期間，胡富比均有所降低，其中Ⅰ-1處理的降低幅度最大，Ⅰ-2和Ⅱ-3處理可促進菌糠堆肥的腐熟；在分解胡敏素(Hu)方面，Ⅰ-2處理更有優(yōu)勢，其次是Ⅱ-2和Ⅱ-3，而Ⅰ-1、Ⅰ-3和Ⅱ-1處理對Hu組分的降解能力相對較弱。平菇菌糠、木耳菌糠、雞糞間質量比為2∶4∶4(Ⅰ-2)時更有利于堆料HA縮合以及Hu降解，最終促使堆料腐熟。

平菇； 香菇； 木耳； 菌糠； 雞糞； 腐殖質組成； 堆肥

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和礦質元素，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。現(xiàn)階段，隨著人們對食用菌消費數(shù)量的激增，食用菌生產(chǎn)行業(yè)迅速發(fā)展。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，使其物盡其用。然而，大量食用菌生產(chǎn)過后，產(chǎn)生大量菌糠，其通常被認為是沒有農(nóng)用價值的生產(chǎn)廢料。廢棄菌糠長期滯留于食用菌場周圍，不僅污染周邊環(huán)境而且嚴重制約了食用菌產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。廢棄菌糠在堆放場地極易發(fā)霉，而發(fā)霉的菌糠又不宜作二次栽培料和動物飼料，而制作堆肥是其最佳的資源化利用途徑。

木耳、平菇、香菇菌糠中都含有纖維素、半纖維素和木質素[1]，但纖維素酶含量不同。通常認為，堆肥時纖維素酶含量或活力高的菌糠可以較好地完成自身纖維素的分解，取得較好的堆肥效果。平菇在生長過程中分泌的纖維素酶比其他食用菌多，最終集聚于菌糠中[2]。利用超聲波法浸提木耳、香菇菌糠，其纖維素酶活力分別為7.50、9.61 IU/g，由此可見，香菇菌糠的纖維酶活力大于木耳菌糠[3-4]。與平菇和香菇菌糠相比，木耳菌糠更難于降解。劉斌等[5]以土壤為對照，采用木耳菌糠生材料、堆腐發(fā)酵、添加10%豬糞堆腐發(fā)酵、蒸汽滅菌及干熱滅菌等5種無土育秧基質前處理方式，研究木耳菌糠對水稻育苗基質性質及稻苗生長的影響，結果表明，前處理并不影響木耳菌糠等材料的養(yǎng)分含量。另外，研究表明，木耳菌糠與雞糞間復混，無論何種配比均無法滿足堆肥的質量要求[6]。吉林省作為木耳生產(chǎn)的重要省份，對木耳菌糠的資源化利用更符合市場需求。為了制定科學的木耳菌糠堆腐方案，可以嘗試采用較易堆肥的平菇或香菇菌糠作為填充料對木耳菌糠進行性狀改良，目前尚未見相關的系統(tǒng)性報道。鑒于此，本研究向木耳菌糠與雞糞堆料中添加平菇或香菇菌糠，以總有機碳含量(TOC)及腐殖質組成指標定量評價并篩選適宜木耳菌糠堆肥的配方，以期為木耳菌糠資源化農(nóng)用提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1試驗材料

木耳、平菇、香菇菌糠均取自吉林市豐滿區(qū)旺起鎮(zhèn)，其C、N含量分別為47.9%、0.56%，50.5%、0.48%，46.6%、1.04%。雞糞取自吉林農(nóng)業(yè)科技學院養(yǎng)雞場，風干后粉碎，其C、N含量分別為43.8%、2.20%。

菌劑由水谷欣生物科技有限公司生產(chǎn)的富硒-堆肥專用菌粉(含硒鉀細菌、芽孢桿菌群、乳酸菌群、曲霉菌群和5406菌群等，有益微生物數(shù)量可達200億cfu/g)制成，將1 g菌粉與1 g蔗糖均勻混合，而后裝入離心管中，加入100 mL無菌水，在25 ℃氣浴振蕩器中搖瓶培養(yǎng)10 h，而后離心、過濾，濾液即為接種菌劑。

1.2試驗設計

將晾曬好且粉碎過0.25 mm篩的木耳菌糠、雞糞、平菇或香菇菌糠粉末均勻混合，總干質量為2 kg，其中平菇菌糠∶木耳菌糠∶雞糞分別為3∶4∶3(Ⅰ-1)、2∶4∶4(Ⅰ-2)、1∶4∶5(Ⅰ-3),香菇菌糠∶木耳菌糠∶雞糞分別為3∶4∶3(Ⅱ-1)、2∶4∶4(Ⅱ-2)、1∶4∶5(Ⅱ-3)，然后用硫酸銨溶液調節(jié)堆料至適宜的含水率(60%)和C/N(25)，然后將2 kg堆料置于9 L桶狀反應容器中，均勻接種100 mL微生物菌劑，用塑料薄膜封口，扎孔后啟動好氧堆腐進程，每個處理重復3次。

在堆腐的前25 d內適時補水，確保堆料含水率穩(wěn)定于60%，25 d后停止補水并將其轉入溫室繼續(xù)堆腐，每24 h進行1次翻堆以確保通氣，總堆肥期設為90 d，分別在堆腐10、20、30、45、60、90 d取樣，樣品在50 ℃鼓風干燥箱中去除水分，粉碎后過0.1 mm篩，用于相關指標的測定。

1.3測定項目及方法

采用腐殖質組成修改法對堆料中的胡敏酸(HA)、富里酸(FA)及胡敏素(Hu)組分進行提取，采用重鉻酸鉀氧化法對堆料中的TOC及HA、FA、Hu的碳(CHA、CFA、CHu)含量進行測定，并計算胡富比(CHA含量與CFA含量之比)[7]。采用北京譜析通用有限公司生產(chǎn)的TU-1810型紫外可見分光光度計測定HA堿溶液在465、665 nm處的吸光值，并計算兩者的比值(E4/E6)。

2 結果與分析

2.1添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料TOC含量的影響

由圖1可見，隨著堆腐進行，Ⅰ-1、Ⅰ-2處理堆料的TOC含量先降低而后升高；Ⅰ-3處理堆料TOC含量先大幅降低而后歷經(jīng)波動并再次降低；Ⅱ-1和Ⅱ-2處理堆料的TOC含量在堆腐前期相對穩(wěn)定，而在堆腐60 d后下降趨勢明顯；Ⅱ-3處理堆料的TOC含量總體呈下降趨勢，而后趨于平穩(wěn)。與堆腐10 d相比，堆腐90 d后，除了Ⅰ-1處理能使堆料TOC含量得以累積，使其增加4.0%外，其余處理均可有效促進TOC的礦化，使其含量降低，其中Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3處理堆料TOC含量分別降低10.5%、17.4%、24.8%、32.5%、30.6%。由此可見，Ⅰ-1處理不利于堆料的礦化，當平菇菌糠、木耳菌糠與雞糞混合時，增加雞糞所占比例更有利于堆料礦化。與平菇菌糠相比，在木耳菌糠-雞糞堆料中添加香菇菌糠會獲得更大的礦化效果，同樣地，提高雞糞所占比例亦有利于礦化作用的進行。

圖1 添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料TOC含量的影響

2.2添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料CHA含量的影響

HA是相對穩(wěn)定的、結構復雜的大分子有機物[8]，其含量通常被認為是評判堆肥產(chǎn)品品質的重要指標[9]。在堆肥過程，HA含量與腐殖質的變化有著較為明顯的相關性[10]，HA的形成是堆肥的終極目標[11]。由圖2可知，隨堆腐進行，Ⅰ-1處理堆料CHA含量逐漸降低；Ⅰ-2和Ⅰ-3處理堆料CHA含量先降低后升高；Ⅱ-1—Ⅱ-3處理堆料CHA含量整體表現(xiàn)為先降低后升高再降低的趨勢。與堆腐10 d相比，堆腐90 d后，Ⅰ和Ⅱ處理堆料CHA含量均有不同程度的降低，Ⅰ-1—Ⅰ-3和Ⅱ-1—Ⅱ-3處理分別降低66.7%、11.1%、13.3%和16.7%、12.4%、30.5%。由此可見，Ⅰ-1處理堆料CHA含量的下降幅度最大，而在2∶4∶4和1∶4∶5兩個配比下，添加香菇菌糠(Ⅱ-2、Ⅱ-3)比平菇菌糠(Ⅰ-2、Ⅰ-3)更有利于CHA的礦化分解，堆料CHA含量的下降幅度更大。

圖2 添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料CHA含量的影響

2.3添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料HA堿溶液E4/E6的影響

E4/E6是反映HA縮合度和芳構化程度的重要指標，其值愈低表明HA分子縮合度和芳構化程度愈高，分子量愈大[12]。如圖3所示，隨堆腐進行，添加不同比例的平菇或香菇菌糠處理堆料HA堿溶液E4/E6表現(xiàn)出不同的波動規(guī)律，但整體表現(xiàn)為先增后減的趨勢，在堆腐30～45 d達到峰值。與堆腐10 d 相比，堆腐90 d后，除了Ⅱ-3處理能使HA堿溶液E4/E6有3.9%的增加外，其余處理均使E4/E6下降，Ⅰ-1—Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2處理堆料E4/E6分別降低13.4%、27.0%、16.9%、34.8%、5.7%。由此可見，90 d的堆腐使Ⅰ-1—Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2處理堆料HA的縮合度和芳構化程度增高，相比之下，Ⅱ-1處理的優(yōu)勢更為明顯，其次是Ⅰ-2處理。

圖3 添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料HA堿溶液E4/E6的影響

2.4添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料胡富比的影響

胡富比是判斷堆肥腐熟與否的關鍵指標，可以反映HA與FA形成的相對速度及其相互轉化關系[13]。一般在堆肥后期，胡富比有明顯的增加趨勢[11]。由圖4可知，隨堆腐進行，添加不同比例的平菇或香菇菌糠均使木耳菌糠-雞糞堆料的胡富比呈先降低后升高的趨勢，表明在堆肥前期堆料的HA向FA轉化，而后再由FA縮合形成新的HA。堆腐90 d后，Ⅰ-1—Ⅰ-3和Ⅱ-1—Ⅱ-3處理堆料胡富比分別為0.43、1.42、1.26和1.11、1.26、1.81，分別較堆腐10 d時降低78.5%、44.4%、46.4%和22.4%、58.9%、35.6%，可見木耳菌糠-雞糞堆料經(jīng)堆腐后盡管形成了新的HA，但仍無法彌補原有HA降解的虧缺，整體HA比例有降低趨勢，其中，Ⅰ-1處理降低幅度最大，其次是Ⅱ-2。李國學[14]認為，當堆腐后物料胡富比≥1.4時可認定達到腐熟。據(jù)此規(guī)律可知，Ⅰ-2和Ⅱ-3處理堆腐后物料的胡富比達到了腐熟標準。

2.5添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料CHu含量的影響

Hu是一類與礦物質緊密結合的腐殖物質，其在酸、堿條件下都不溶解，具有不均一性的大分子結構，在堆肥過程一般表現(xiàn)為“前期下降快、后期下降慢”的特點[13]。由表1可見，隨堆腐進行，6個處理堆料CHu含量均呈逐漸降低的趨勢，與堆腐10 d相比，堆腐90 d后，Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3處理堆料CHu含量分別降低23.7%、40.1%、21.7%、23.9%、36.3%、29.2%?？梢?，在分解Hu方面，Ⅰ-2處理更具優(yōu)勢，其次是Ⅱ-2和Ⅱ-3處理，而Ⅰ-1、Ⅰ-3和Ⅱ-1處理對于Hu組分的降解能力相對較弱。

圖4 添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料胡富比的影響表1 添加平菇或香菇菌糠對木耳菌糠-雞糞堆料CHu含量的影響g/kg

3 結論與討論

本研究結果表明，隨著堆腐進行，Ⅰ-1、Ⅰ-2處理堆料的TOC含量先降低而后升高；Ⅰ-3處理堆料TOC含量先大幅降低而后歷經(jīng)波動并再次降低；Ⅱ-1和Ⅱ-2處理堆料的TOC含量在堆腐前期相對穩(wěn)定，而在堆腐60 d后下降趨勢明顯；Ⅱ-3處理堆料的TOC含量總體呈下降趨勢，而后趨于平穩(wěn)，這與李楊等[15]的研究結果相似。與堆腐10 d相比，堆腐90 d后，除了Ⅰ-1處理能使堆料TOC含量得以累積，使其增加4.0%外，其余處理均可有效促進TOC的礦化。在堆肥前期，微生物首先利用水溶性有機碳為生命活動提供能量，致使TOC含量下降[16]，后期因物料成分礦化程度不一而導致各處理TOC含量表現(xiàn)為不同的變化規(guī)律。在堆肥過程中，本研究構建了適合堆腐的外界環(huán)境條件，比如含水率60%、物料C/N為25，因此更有利于微生物對TOC的礦化。而在Ⅰ-1處理下，平菇菌糠所含纖維素酶高于其他食用菌[2]，因此微生物對其降解程度更大，致使物料失質量程度大于TOC含量下降幅度，最終使TOC含量有所增加。

基于添加平菇菌糠的堆腐，增加雞糞所占比例更有利于礦化進行。在堆料中，雞糞作為能量調理劑，是微生物深度降解有機物料所必需的能源物質之一。眾所周知，雞的消化道較短，因此在其糞便中有70%的養(yǎng)分未被利用，粗蛋白含量可達到28%，粗纖維含量約在15%，同時富含多種礦物質元素[17]。與平菇菌糠相比，在木耳菌糠-雞糞堆料中添加香菇菌糠會得到更大程度的礦化。盡管香菇菌糠的纖維素酶活力小于平菇菌糠，但前者粗纖維含量顯著高于后者[18]，因此對木耳菌糠-雞糞堆料的礦化有較好的促進作用。受上述因素影響，Ⅰ-1處理CHA受到微生物的強烈礦化，致使堆料CHA的消耗程度達到最大，而在2∶4∶4和1∶4∶5兩個配比下，添加香菇菌糠(Ⅱ-2、Ⅱ-3)比平菇菌糠(Ⅰ-2、Ⅰ-3)更有利于CHA的礦化分解，其原因可能是前者的添加更有利于堆料粗纖維含量的提升。

歷經(jīng)90 d堆腐，隨堆腐進行，6個處理堆料胡富比均總體上先降低后升高，HA堿溶液E4/E6總體上均先增加后降低，即HA分子結構的復雜程度先降低后升高。可見，以菌糠為主的有機物料，在堆肥前期因微生物可利用養(yǎng)分較多、物料通透性良好，礦化作用優(yōu)于腐殖化作用，而后腐殖化過程占優(yōu)勢使HA分子漸被縮合[19-20]。除Ⅱ-3處理外，各處理HA的芳構化程度均有增高趨勢，相比之下，Ⅱ-1處理的優(yōu)勢更為明顯，其次是Ⅰ-2處理。木耳菌糠-雞糞堆料歷經(jīng)堆腐盡管形成了新的HA，但仍無法彌補原有HA降解的虧缺，使HA比例降低，其中，Ⅰ-1處理降幅最大，而Ⅰ-2和Ⅱ-3處理能夠較好地促進菌糠堆肥腐熟。在分解Hu方面，Ⅰ-2處理更具優(yōu)勢，其次是Ⅱ-2和Ⅱ-3處理，而Ⅰ-1、Ⅰ-3、Ⅱ-1處理對Hu的降解能力相對較弱。

綜上，平菇菌糠、木耳菌糠與雞糞間質量比為2∶4∶4(Ⅰ-2)時更有利于堆料HA縮合、Hu降解，最終促使堆肥腐熟。

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Effect of Spent Mushroom Substrates ofLentinusedodesorPleurotusostreatuson Humus Composition ofAuriculariaauriculaSpent Mushroom Substrate Composted with Chicken Manure

WANG Nan,LI Yuxi,YAO Kai,XU Junping,WANG Shuai*,CHEN Chen,LIU Lan

(College of Plant Science,Jilin Agricultural Science and Technology University,Jilin 132101,China)

In order to reveal the effect of the addition ofPleurotusostreatusorLentinusedodesspent mushroom substrate(SMS) on the compost ofAuriculariaauricularSMS amended with chicken manure,the humus composition analysis was used to select a suitable formula.The air dried,ground SMS ofPleurotusostreatusorLentinusedodeswas respectively added into theAuriculariaauriculaSMS amended with chicken manure,through setting the different proportions [PleurotusostreatusSMS∶AuriculariaauriculaSMS∶chicken manure were 3∶4∶3(Ⅰ-1),2∶4∶4(Ⅰ-2),1∶4∶5(Ⅰ-3),respectively;LentinusedodesSMS∶AuriculariaauriculaSMS∶chicken manure were 3∶4∶3(Ⅱ-1),2∶4∶4(Ⅱ-2),1∶4∶5(Ⅱ-3),respectively],the aerobic composting was conducted for a period of 90 d,the effects of different formulas on the contents of total organic carbon (TOC),humic acid (CHA) and humin (CHu),the E4/E6ratio of HA alkali solution,the CHA/CFAratio were studied,so as to determine the optimum proportion among the SMS ofPleurotusostreatusorLentinusedodes,Auriculariaauriculaand chicken manure.The results showed that after the composting of 90 d,compared with the results of 10 d,except the Ⅰ-1 treatment could make its TOC content accumulated and increased by 4.0%,the other treatments could promote the mineralization of TOC;the consumption of CHAtreated by Ⅰ-1 was the most,but the addition ofLentinusedodesSMS (Ⅱ-2,Ⅱ-3) was more beneficial to the decomposition of CHAthanPleurotusostreatusSMS (Ⅰ-2,Ⅰ-3) based on the ratios of 2∶4∶4 and 1∶4∶5;except the Ⅱ-3 treatment was able to make the E4/E6ratio of HA alkali solution increased by 3.9%,the other treatments could make the E4/E6ratio declined,and then make the degrees of condensation and aromatization of HA enhanced,among which the advantage of Ⅱ-1 treatment was the most remarkable,followed by the Ⅰ-2 treatment;throughout the process of composting,all the CHA/CFAratios had a decrease,among which the decreased degree of Ⅰ-1 treatment was the most,on the contrary,the Ⅰ-2 and Ⅱ-3 treatments could promote the maturation of compost;in terms of disintegrating Hu,the Ⅰ-2 treatment had the most advantage,followed by Ⅱ-2 and Ⅱ-3 treatments,but the degradation degree of Hu treated by Ⅰ-1,Ⅰ-3 and Ⅱ-1 were all relatively weak.When the mass ratio ofPleurotusostreatus,AuriculariaauriculaSMS and chicken manure was adjusted for 2∶4∶4 (Ⅰ-2),the condensation of HA and the degradation of Hu were enhanced most,and the composting was easier to be decomposed.

Pleurotusostreatus;Lentinusedodes;Auriculariaauricular; spent mushroom substrate; chicken manure; humus composition; compost

2017-04-24

吉林省科技廳優(yōu)秀青年人才基金項目(20170520091JH)；吉林省教育廳“十三五”科學技術研究項目(吉教科合字[2016]第207號)；吉林農(nóng)業(yè)科技學院重點學科培育項目(吉農(nóng)院合字[2015]第X006號)

王 楠(1982-)，女，吉林九臺人，講師，博士，主要從事土壤肥力調控研究。E-mail:wangnan664806@126.com

*通訊作者：王 帥(1982-)，男，吉林通化人，副教授，博士，主要從事土壤環(huán)境化學研究。E-mail:wangshuai419@126.com

S141.4

： A

： 1004-3268(2017)09-0056-06