食用菌菌渣组合猪粪好氧堆肥效果研究.pdf

dible fungi菌 渣 利 用2023年第45卷第4期dible fungi摘要探究食用菌菌渣组合猪粪好氧堆肥的效果。对比纯菌渣组及菌渣1 1猪粪组在堆肥过程中物料的理化性质及养分变化，结果表明，菌渣猪粪堆肥可缩短堆肥周期，提高堆肥质量，物料含有机质34.6%，pH 8.1，含水率27.6%，含总养分8.26%，含机械杂质0.46%，均满足 有机肥料：NY/T 5252021 中的指标要求。菌渣组合猪粪堆肥是一种有效、可持续的农业废弃物处理方法，具有环境效益和农业效益，有助于农业部门的循环经济和环境友好型农业实践。关键词食用菌菌渣猪粪好氧堆肥理化性质养分变化中图分类号S141.4文章编号1000-8357（2023）04-0068-04菌渣是食用菌栽培后剩余的基质材料，由有机物、菌丝体和一些残留的菌菇组成，是当前全球环境污染的重要来源之一1。随着食用菌产业的蓬勃发展，越来越多的菌渣进入环境中，如果处理不及时会释放出恶臭气味和挥发性有机化合物（VOCs），导致空气污染，还会污染地表水和地下水，造成水体富营养化，形成黑臭水体。食用菌菌渣中含有病原微生物或害虫，如果不妥善处理，病原体、微生物或害虫的传播可能对人类健康造成潜在风险，并对农业生产产生严重的负面影响2。菌渣中含有丰富的营养物质和有机质，如纤维素、蛋白质和维生素等3。采用好氧堆肥技术处理菌渣，可以利用微生物代谢分解掉其中的有机物，并能在高温下进行无害化处理，产生有机肥料。研究表明，菌渣的碳氮比高，纤维结构能增强堆肥过程，是一种理想的堆肥膨胀剂4。堆肥处理后的菌渣含有对植物生长有益的营养物质，如氮、磷、钾和微量元素，可以改善土壤肥力，提高作物产量，增加土壤微生物多样性。因此菌渣的堆肥处理一直是大家关注研究的重点。有研究指出将菌渣与其他有机废物（如牲畜粪便、作物秸秆和食物垃圾）共同堆肥有助于平衡物料碳氮比，增加养分含量，提高有机肥的质量5。猪粪是规模化养猪业产生的一种潜在环境风险大的废弃物，其含有较多的有机质和氮磷钾养分且分解缓慢。菌渣组合猪粪堆肥可以达较佳的碳氮比，促进有机物高效分解和减少氮损失，还可以改善整个堆肥过程，产生营养丰富的堆肥产品6。目前菌渣组合猪粪堆肥多为试验阶段，工厂化菌渣猪粪堆肥规模生产仍缺乏相关研究支撑。笔者通过菌渣组合猪粪进行好氧堆肥中试试验，采用高温好氧堆肥工艺，研究堆肥过程中物料理化性质，评价猪粪组合菌渣好氧堆肥的可行性和有效性，为其资源化处理利用提供参考。1材料与方法1.1试验材料试验菌渣购自江苏省连云港市某食用菌生产加工基地，为金针菇、杏鲍菇、平菇的混合菌渣。猪粪由上海市崇明区某生猪养殖场提供，养殖场清粪方式为水冲粪，且经过固液分离后的固相猪粪渣用于堆肥试验。堆肥菌剂采用市售枯草芽孢杆菌。试验材料的理化性质见表1。表1供试材料的理化性质原料菌渣猪粪水分/%58.878.3pH5.138.21C/N31.414.1有机质/%55.777.3总磷/%2.463.16总氮/%1.582.51总钾/%2.821.731.2试验方法试验设2个处理，菌渣和猪粪均以湿重计。处理 1 纯菌渣，使用 9 t 菌渣，不添加猪粪，含水量为62.8%；处理2菌渣和猪粪（1 1），将4.5 t菌渣和4.5 t猪粪充分混合，含水量为67.2%。将两个处理物料拌匀并添加 0.2%枯草芽孢杆菌后转运至有机肥车食用菌菌渣组合猪粪好氧堆肥效果研究林淼1姚春霞1李默挺2*（1上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海201403；2 上海市机电设计研究院有限公司，上海200040）收稿日期：2023-04-10一稿；2023-04-22修改稿。基金项目：上海市科技兴农项目，稻田面源污染综合防治技术与生态系统构建示范，沪农科推字（2022）第2-3号。作者简介：林淼，农艺师，硕士，从事农产品质量安全研究。联系电话：[phone]。E-mail：*通信作者：李默挺，助理工程师，硕士，主要从事有机固废资源化处理工艺设计研究。联系电话：[phone]。E-mail：，2023，45（4）：6871林淼，等：食用菌菌渣组合猪粪好氧堆肥效果研究68dible fungi菌 渣 利 用2023年第45卷第4期间，堆成宽2.5 m，高1.2 m的堆体，采用机械翻抛机对堆体翻抛。堆肥周期为35 d，分别于第1天，第3天，第6天，第10天，第16天，第24天，第35天取样。取样时采用多点混合法在不同处理堆体中随机采样，每次取样1 kg。指标测定及方法见表2。表2堆肥物料的理化指标分析方法检测项目pH和电导率含水量/%有机质/%有机碳/%总氮/%总磷/%总钾/%种子发芽指数/%分析方法或仪器电位法（固液比1 10）真空烘干法（105）重铬酸钾容量法重铬酸钾-外加热法蒸馏后滴定法分光光度法水饱和浸提-火焰光度计法生物毒性法参照标准NY/T 5252021GB/T 85762010NY/T 5252021LY/T 1237-1999NY/T 5252021NY/T 25412014NY/T25402014NY/T 52520211.3数据分析采用Excel对试验数据进行分析。2结果与分析2.1堆肥物料温度和含水量由图1可知，两个处理的物料堆料过程中均经过快速升温、高温、降温3个阶段，处理2的物料升温更快，第3天就超过50，且55 以上维持14 d，这是因为菌渣的纤维结构可以改善堆体的通气性，使氧气更好地扩散，促进好氧微生物活动，分解活动加强，温度上升更快，堆肥时间更短。同时猪粪的加入丰富了菌渣物料中的微生物群落，增加细菌、真菌数量，加速纤维素、半纤维素、木质素的分解。处理 1（单纯菌渣）的堆体温度第 5 天才达54.8，55 以上维持了11 d。两组物料堆肥均满足 粪便无害化卫生标准：GB 795987 之规定，高温杀死致病微生物达到卫生学要求。E图1堆肥过程中堆体的温度变化堆肥物料的含水量在好氧堆肥过程中起着至关重要的作用，是微生物的正常生命活动吸收养分重要介质。由图2可知，在整个堆肥过程中两组物料的含水量逐渐降低，至堆肥结束时，处理1堆体含水量由 62.8%下降至 31.3%，处理 2 堆体含水量由67.2%下降至27.6%。堆体含水量的下降幅度与堆体温度变化基本相符。堆体高温持续时间越长，堆体含水量下降幅度越大，是因为高温会导致水分蒸发带走大量热量，从而堆体的温度也会慢慢降低。处理2堆体高温持续时间最长，因而结束堆肥时其物料含水量低。E图2堆肥过程中物料含水量的变化2.2pH、电导率的变化堆肥过程中pH是揭示堆肥微生物分解物料的重要的指标。在堆肥初期由于物料含水量较高，供氧不足，堆体内的水解酸化作用积累了乙酸、丁酸等大量有机酸，导致pH短期的下降。随着物料进一步发酵，氨化作用形成的氨气及有机氮的矿化物在堆体中不断积累致使其pH逐渐升高（处理1、处理 2 分别在第 10 天、第 16 天达最大，pH 分别为7.71、8.62，pH都在5.28.8）。堆肥后期由于氨气挥发及硝化作用增强，同时有机物进一步分解产生有机酸，致使堆体pH又逐渐下降，直至中性或微碱性水平。EQ)图3堆肥过程中物料pH的变化堆肥的电导率（EC）是指堆体浸提液中的水溶69dible fungi菌 渣 利 用2023年第45卷第4期性盐的含量。由图4可知，处理2（猪粪组合菌渣），堆体的电导率显著高于处理1（纯菌渣），是由于猪粪中含有更多的营养物质及可溶性盐类。处理1、处理2含盐量变化趋势相似。在堆肥初期可利用的有机物充足，微生物不断将其分解为无机小分子，小分子溶于水导致电导率上升。处理2堆体高温持续时间长，微生物处于长时间的活跃状态，使得EC最大值达4.31 ms/cm，两处理最终堆体的电导率分别为2.05 ms/cm（处理1）、3.89 ms/cm（处理2），不会对植物的生长产生不良影响。E NThDN图4堆肥过程中物料电导率的变化2.3有机质含量的变化有机质含量的改变主要是因为堆肥物料的降解及腐殖化。由图5可知，处理1、处理2的有机质含量都是逐渐下降，相比于堆肥前处理1、处理2分别下降了 25.2%、24%。菌渣添加猪粪后，在升温期、高温期，适宜的温度、氧气条件下物料内微生物新陈代谢加快，大量降解可溶性糖、淀粉等易降解有机物来维持其自身的生命活动，处理2的有机质降解速度明显快于处理1（纯菌渣）。说明菌渣协同猪粪堆肥可以加快物料中有机质的降解速度，加快堆肥腐熟。在堆肥的降温期，物料内微生物主要降解剩余难降解的有机物，降解速度明显下降并逐渐趋于稳定。2.4总养分及腐熟度的变化堆肥中总氮、总磷、总钾的变化如表 3。由表3可知，堆肥总氮、总磷、总钾的含量均有所上升。原因是堆肥过程中，在微生物的矿化作用下水分及挥发性物质的减少，堆肥体积缩减和腐殖质形式的营养物质逐渐稳定，造成堆体的“相对浓缩”，氮、磷、钾等必需营养素的含量上升。总氮在堆肥后明显增加，处理1、处理2两组物料的总氮含量比发酵前分别上升了9.94%、13.3%；总磷的含量在堆肥中上升幅度较大，处理 1、处理 2 两组物料分别上升了21.9%、37.3%；总钾的含量也呈上升态势，处理1、处理2两组物料分别增加了15.97%、27.3%，可见菌渣中添加猪粪能有效促进堆肥中钾的积累。表3堆肥前后总养分及腐熟度的变化项目总氮总磷总钾碳氮比种子发芽指数处理1堆肥前1.61%2.41%2.63%29.831%堆肥后1.77%2.94%3.05%16.886%处理2堆肥前1.91%2.53%2.37%25.627%堆肥后2.16%3.09%3.01%13.891%堆肥的腐熟程度一般通过种子发芽指数（GI）和堆肥结束时的碳氮比来判定。种子发芽指数是一种敏感、可靠的通过种子的生长状态来判断堆肥腐熟度的参数。未腐熟的堆肥产品中存在大量的低分子量有机酸、多酚等有害物质，会阻碍植物生长，而腐熟的堆肥产品对植物的生长有促进作用。由表3可知，处理1、处理2堆肥的GI均80%，堆肥产品对植物生长没有毒性。堆肥的碳氮比下降，原因是碳通过微生物呼吸以二氧化碳（CO2）的形式损失，而氮在堆肥中被保存，堆肥结束时较低的碳氮比表明有机物分解的完全、堆肥的腐熟度高。通常采用 T=（C/N）结束/（C/N）开始来表示堆体的腐熟程度，一般来说，当 T0.6 时认为堆肥已经腐熟。处理1、处理2两组堆肥堆体T1=0.56、T2=0.53，均腐熟较好。2.5有机肥对标结果取样化验两处理堆肥成品，处理2（菌渣组合猪粪）好氧堆肥产品有机质含量、pH、含水量、总养分以及机械杂质含量均满足 有机肥料：NY/T 5252021 中的技术指标要求，处理1除了含水量稍微偏高之外，其余指标也均满足上述标准要求。E图5堆肥过程中物料有机质含量的变化70dible fungi菌 渣 利 用2023年第45卷第4期3小结试验结果表明：（1）猪粪与菌渣组合堆肥促进有机物的快速分解，温度上升较快，55 以上可维持14 d，而纯菌渣仅维持11 d，菌渣猪粪组合堆肥加速堆肥进程，可缩短堆肥周期，提高堆肥质量，减少环境污染。（2）菌渣猪粪的组合可以生产具有更高氮、磷、钾的堆肥产品，总养分（8.26%）高于纯菌渣堆肥（7.76%）；菌渣猪粪组合堆肥有助于提高土壤肥力，有利于植物生长。（3）菌渣组合猪粪的堆肥产品有机质含量、pH、含水量、总养分、机械杂质均满足相关标准要求，该类堆肥可以作为一种有价值的有机肥料。综上所述，食用菌菌渣组合猪粪堆肥是一种有效、可持续、环保的农业有机固废的资源化利用处置方法，可以促进农业生产系统的长期可持续发展。参考文献 1 陈雪冬，刘雪龙，高冠群，等.食用菌副产物资源化再利用研究进展J.天津农业科学，2021，27（10）：41-46.2 冷鹏，刘召部，李西强，等.食用菌菌渣生产微生物有机肥研究进展J.湖北农业科学，2021，60（S1）：17-19.3 陈广银，王德汉，项钱彬.蘑菇渣与落叶联合堆肥过程中养分变化的研究J.农业环境科学学报，2006（5）：1347-1353.4 魏云辉，刘益仁，李菁，等.食用菌菌渣有机肥中试与肥效试验J.江西农业学报，2014，26（9）：44-46.5 刘超，徐谞，顾文文，等.典型畜禽粪便配伍食用菌菌渣堆肥研究J.中国农学通报，2018，34（21）：84-90.6 王定美，麦力文，杨霞，等.粪便对食用菌渣堆肥中碳氮转化的影响J.环境污染与防治，2020，42（11）：1368-1374.本文编辑 逯连静表4两处理堆肥对标结果指标有机质的质量分数（以烘干基计）/%总养分（N+P2O5，+K2O）的质量分数（以烘干基计）/%水分（鲜样）的质量分数/%酸碱度（pH）机械杂质的质量分数/%处理131.27.76317.250.33处理234.68.2627.68.10.46有机肥料：NY/T5252021304.0305.58.50.5对标结果均满足均满足A组满足，B组不满足均满足均满足河南省部分地区香菇市场行情（2023-06-21）信息（周建方）产区河南省西峡县河南省卢氏县河南省灵宝市、陕州区三门峡市农贸市场零售价干菇收购价/（元 kg）花菇94100金针菇8元/kg、杏鲍菇10元/kg、香菇16元/kg、平菇10元/kg、双孢蘑菇26元/kg麻花菇7072厚菇5052次菇3640鲜菇收购价/（元 kg）商品菇10.010.511.0等外菇777信息来源河南省西峡县富源菌种厂 关良洲 13193818149河南省卢氏县职专菌种厂陈永生 13569607206河南省三门峡市富康食用菌合作社 张来延 13603818582平菇6.0金针菇（切根）4.0金针菇（带根）3.7香菇8.8精品花菇16.0小朵花菇13.0白玉菇（散袋装）7.6白玉菇（盒装）11.0蟹味菇（盒装）11.0蟹味菇（散袋装）7.6海鲜菇7.0双孢蘑菇15.0榆黄菇14.0虫草16.0杏鲍菇7.2猴头菇21.0秀珍菇12.0茶树菇30.0鸡腿菇24.0草菇17.0猪肚菇40.0品种价格/（元 kg-1）品种价格/（元 kg-1）品种山东省寿光市农产品物流园及菜市场食用菌（鲜品）价格（2023-06-27）价格/（元 kg-1）（孙庆温）71