简易通风对双孢蘑菇培养料一次发酵质量的影响

吴圣进　蒋建明　吴小建　陈雪凤　韦仕岩　王灿琴

摘要：[目的]分析简易通风对双孢蘑菇培养料一次发酵质量的影响，为双孢蘑菇轻简化栽培提供技术支持。[方法]利用简易风机人为向料堆内送风，以传统不通风料堆为对照（cK），开展双孢蘑菇培养料一次发酵试验，监测发酵期间培养料的颜色、气味、韧度、pH、电导率（Ec）、水分和C/N等理化性状及双孢蘑菇产量。[结果]简易通风发酵16d、翻堆3次的双孢蘑菇培养料质量基本达到与CK发酵20d、翻堆4次培养料相近的水平，颜色呈灰褐色或黑褐色，氨味中等，韧度0.42～0.76kg，水含量67.0%～71.2%，pH7.3～7.5，EC3.62～4.22μs/cm，c/N23.1-26.1。简易通风发酵翻堆3次培养料栽培的双孢蘑菇产量为8.7kg/m²，略高于CK（8.0kg/m²）；翻堆4次培养料栽培的双孢蘑菇产量达9.6kg/m²，显著高于CK（P<0.05）。[结论]简易通风发酵可加快双孢蘑菇培养料发酵进程，简化发酵步骤，提高一次发酵培养料的质量和双孢蘑菇产量，可在双孢蘑菇小规模农法栽培中推广应用。

关键词：双孢蘑菇；培养料；简易通风；发酵

中图分类号：S646.11 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）11-2046-06

0引言

[研究意义]我国是双孢蘑菇生产大国，平均年产量达200多万t（柯斌榕等，2017）。双孢蘑菇的培养料需预先堆制发酵，以转变其理化性质和生物学特性，才能提高双孢蘑菇产量和质量。双孢蘑菇栽培技术经历了培养料一次自然发酵、二次发酵和现代工厂化隧道发酵的发展过程（卢政辉，2009）。二次发酵技术可有效提高双孢蘑菇产量，隧道发酵技术通过应用自动化现代机械设备可极大提高生产效率，是双孢蘑菇生产的发展趋势。但在以家庭作坊式栽培为主的食用菌产区，双孢蘑菇栽培规模小，原料发酵和栽培均分散于田间地头，设置通风和加温设备极为不便，只能采用培养料一次自然发酵技术栽培双孢蘑菇，且需人工进行翻堆4～6次，以增加培养料氧气、去除二氧化碳和氨气，既费劳力效率又低。简易通风发酵是在发酵过程中采用简易风机向发酵料堆中送风、换气和增氧的一种改良自然发酵技术，可减少培养料翻堆次数，降低劳动强度，有助于实现双孢蘑菇轻简化栽培。[前人研究进展]卢政辉（2009）、黄年来等（2010）研究发现，双孢蘑菇培养料一次自然发酵法的最大缺点是发酵不均匀，容易导致厌氧发酵，发酵时间长，需通过多次翻堆来换气增氧和混匀培养料，劳动强度大。田加才（2009）研究发现，先在室外将双孢蘑菇培养料自然堆制发酵翻堆1次后再缩小料堆规模，并在堆内添设空心架，缩小料堆内厌氧区，可提高双孢蘑菇产量。范丽军等（2013）的研究结果表明，采用简易通风发酵技术进行双孢蘑菇培养料发酵，可有效提高一次发酵质量和双孢蘑菇产量。Wakchaure和Singh（2013）研究发现，在双孢蘑菇发酵料堆中设置通风管道，可改善内部通气，提高培养料一次自然发酵质量。杨建杰等（2015）、贾文捷等（2016）的研究结果显示，应用简易通风发酵技术可减少一次发酵培养料堆的厌氧区，增加放线菌活跃层厚度，提高双孢蘑菇产量。[本研究切入点]现有的简易通风发酵技术应用研究仅对发酵温度和单一时期的培养料外观进行描述（杨建杰等，2015；贾文捷等，2016），而针对发酵期间培养料理化性状的系统研究鲜见报道。[拟解决的关键问题]分析简易通风一次发酵过程中双孢蘑菇培养料的颜色、气味、韧度、pH、电导率（EC）、水分和C/N等理化性状，旨在为双孢蘑菇培养料简易通风发酵技术的合理应用提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验双孢蘑菇菌株为As2796，由广西农业科学院微生物研究所提供。

1.2试验方法

1.2.1培养料发酵试验 双孢蘑菇培养料配方为干稻草2000kg、干牛粪1200kg、过磷酸钙30kg、石膏粉50kg、石灰50kg、饼肥50kg、碳酸钙40kg和尿素10kg。培养料按传统发酵方式进行原料预湿和建堆（张桂香等，2012），建成宽1.8m、高1.6m、长6.0m的料堆。设简易通风处理和不通风对照（CK），每处理各建发酵料堆2个。简易通风处理的料堆底部正中央纵向放置1根外径120mm的PVC管，沿着PVC管两侧铺设厚约130mm的砖墙以保护PVC管免遭压坏；参照范丽军等（2013）的方法在PVC管上部打孔、端口封堵、风机连接，每3h打开风机通风5min，离心风机功率1.5kW、流量1131m³/h。CK料堆不铺设PVC管道和砖墙，无人工通风，其他措施与简易通风处理相同。发酵期间按间隔6、5、5和4d翻堆共翻堆，4次。在第1次和第2次翻堆时，若原料偏干，则补充水分，使各原料水含量不低于67.0%。

1.2.2培养料理化性状测定 发酵期间，分别在培养料表层10cm、中间距表层约80cm和底层距地面10cm的料堆中央设温度记录仪（Apresys179-TH型，美国），每天记录料堆的温度。每次翻堆时观察和记录不同深度培养料的颜色，对通过嗅觉感受培养料气味进行记录，并对上述不同深度培养料进行采样。

培养料韧度采用弹簧秤测定；水含量用干燥法测定；pH和EC分别采用pH计和电导率仪对培养料的水浸提液（鲜料：水=1：5）直接测定；C/N为分别测定培养料全碳和全氮含量后计算所得。

1.2.3双孢蘑菇栽培试验 翻堆3次后，每处理分别将一堆培养料搬入菇棚，均匀分为3份（3个重复）铺料，每重复培养料约30m²（厚约20cm）。剩余的培養料继续发酵至第4次翻堆后，按相同方法进行栽培试验。按传统栽培技术进行双孢蘑菇播种、发菌、覆土及出菇管理（张桂香等，2012），其中覆土材料为稻田土和草炭土1：1（v/v）混配物。发菌和出菇期间，观察记录菌丝生长和杂菌感染情况。双孢蘑菇生长至8成熟后及时采收，并统计鲜菇产量。

1.3统计分析

试验数据采用Excel2007进行处理，使用DPS7.05进行方差分析，以Duncans进行多重比较分析。

2结果与分析

2.1简易通风对双孢蘑菇培养料发酵温度的影响

从图1可看出，双孢蘑菇培养料发酵期间，培养料表层以下10～80cm处的发酵温度较高，每次翻堆后均能迅速上升至60℃以上，而底层距离地面10cm处的培养料温度较低，每次翻堆后温度始终在50～60℃；培养料发酵13d后（第2次翻堆前）发酵温度在70℃以上，之后呈逐渐下降趋势；简易通风处理和CK培养料的温度分布和变化趋势基本一致，但简易通风处理温度比CK高1～3℃。

2.2不同发酵时期双孢蘑菇培养料的物理性状

由表1可知，随着发酵的进行，双孢蘑菇培养料的颜色逐渐由金黄色向灰黄色、黄棕色和棕褐色至灰褐色及黑褐色转变；不同深度培养料的褐化速度不同，其中料堆底层培养料的褐化速度较中、上层慢；简易通风处理的培养料在第2次翻堆时已开始褐化，第3次翻堆时（开始翻堆后第16d），料堆上、中、下各层培养料全部褐化，而CK的培养料在第4次翻堆时（开始翻堆后第20d）才全部褐化，说明简易通风处理可加速培养料均匀发酵，加快堆料褐化进程。

由表1还可知，发酵过程中第1、2次翻堆时，培养料均有明显氨味，下层培养料还有酸臭味，说明堆料发生了明显的厌氧发酵；第3次翻堆时，简易通风处理的培养料氨味中等，CK培养料的氨味仍较浓；第4次翻堆时，简易通风处理仅有较微弱氨味，而CK氨味中等。

从图2可看出，底层培养料韧度的下降速度低于中、上层；简易通风处理培养料的韧度下降速度快于CK，至第3次翻堆时，前者韧度降至0.51-0.72kg，而后者的韧度仍维持在2.00kg以上，第4次翻堆时，前者的韧度为0.22-0.33kg，后者为0.42-0.76kg。说明随着发酵时间的推进，培养料韧度逐渐下降。

2.3不同发酵时期双孢蘑菇培养料的化学性状

从图3可看出，培养料的初始pH均为8.9，简易通风处理培养料的pH随发酵时间的推进逐渐下降，第3次翻堆时pH降至7.5左右；CK培养料的pH则随料堆深度的不同而变化，其中，中、上层培养料的pH在发酵前期基本不变，第2次翻堆后逐渐下降；底层培养料的pH在第1次翻堆时急剧下降，随后有所回升；至第4次翻堆时，各层培养料的pH均降至7.3左右。

从图4可看出，双孢蘑菇培养料发酵前的EC均为1.35μs/cm，至第4次翻堆时约上升至4.00μs/cm；简易通风处理的底层培养料EC呈稳定上升趋势，中、上层培养料的EC在第1次翻堆时迅速上升，在第2次翻堆时有所回落，之后一直呈逐渐上升的变化趋势；第3次翻堆时，各层培养料的EC在3.62-4.06μs/cm；CK培养料的EC表现为前期迅速上升，第3次翻堆时明显回落，第4次翻堆时上升至4.00～4.22μs/cm。说明发酵期间双孢蘑菇培养料的EC总体上呈上升变化趋势。

从图5可看出，简易通风处理培养料的水含量下降速度随发酵时间的推移快于CK；第3次翻堆时，简易通风处理上、中、下各层培养料的水含量分别降至67.0%、68.0%和71.2%，而CK上、中、下各层培养料的水含量分别为70.0%、71.0%和74.6%；第4次翻堆时，简易通风处理上、中、下各层培养料的水含量分别降至64.5%、65.0%和67.0%，CK上、中、下各层培养料的水含量分别为67.6%、67.5%和69.0%。说明发酵期间双孢蘑菇培养料的水分含量呈逐渐下降趋势，且底层培养料水分含量明显高于中、上层培养料。

从图6可看出，双孢蘑菇培养料的初始C/N为33.3；第3次翻堆时，简易通风处理上、中、下层培养料的C/N分别降至24.2、23.1和26.1，CK上、中、下层培养料的C/N分别降至26.5、26.2和27.7；第4次翻堆时，简易通风处理上上、中、下层培养料的C/N降至20.5、19.2和23.5，CK上、中、下层培养料的C/N分别为24.3、24.0和26.2。说明双孢蘑菇培养料的C/N随着发酵时间的推移逐渐下降。

2.4简易通风处理对双孢蘑菇生长及产量的影响

分别在第3和第4次翻堆时，取简易通风处理和CK的培养料进行双孢蘑菇栽培试验，结果（表2）表明，简易通风处理第4次翻堆后培养料栽培的双孢蘑菇产量最高，达9.6kg/m²，其次为简易通风处理第3次翻堆的培养料，产量达8.7kg/m²，二者差异不显著（P>0.05，下同）；cK第4次翻堆后培养料栽培的双孢蘑菇产量为8.0kg/m²，显著低于简易通风处理第4次翻堆后的培养料（P<0.05，下同），但與简易通风处理第3次翻堆后的培养料差异不显著；双孢蘑菇在以上培养料中生长良好，且无病虫害发生；CK第3次翻堆后培养料栽培双孢蘑菇的产量仅5.7kg/m²，显著低于简易通风处理第3、4次翻堆和CK第4次翻堆后的培养料栽培产量，且在出菇期间发现有杂菌感染。

3讨论

双孢蘑菇培养料发酵是一个复杂的物理和生物化学反应过程，受外部环境因素的影响很大，其中培养料的通气状况是影响发酵的关键因子之一，需适度控制培养料的温度（黄建春和黄丹枫，2005；Karia-gaeta1.，2012）。本研究结果表明，简易通风可使一次发酵培养料的温度比CK高1-3℃，与范丽军等（2013）、贾文捷等（2016）的研究结果一致。

简易通风能改善发酵料堆的缺氧状况，促进好氧发酵。Yoram等（2004）研究表明，料堆发酵过程中的氧气浓度在翻堆后迅速下降，且深度越深氧气浓度越低，极易在料堆底部形成发酵厌氧区。有研究表明，人为向料堆底部通风可缩小发酵厌氧区，增加料堆放线菌层厚度（范丽军等，2013；杨建杰等，2015；贾文捷等，2016）。本研究也发现，发酵前期CK培养料料堆底部有酸臭味发生，说明厌氧发酵反应较严重，而简易通风处理培养料料堆无酸臭味，且整个发酵期间氨味也较CK弱。

一般认为，腐熟的双孢蘑菇培养料质量水平为灰褐色至黑褐色，秸秆柔软且稍有韧度和弹性，氨味较弱、无酸臭味，水含量65.0%-72.0%，pH6.8-7.4，EC3.80-4.50μs/cm，C/N约20.0（吴晓林，2012；刘树才和刘国宇，2013）。本研究中，简易通风处理可明顯促进培养料褐化、韧度降低、EC升高和C/N降低；第3次翻堆时，简易通风处理培养料的颜色呈棕褐至黑褐色，氨味不浓，有弹性而易拉断，水含量约70.0%，pH7.2，EC约4.00μs/cm，C/N约23.0，基本达到腐熟双孢蘑菇培养料的质量要求；CK培养料则在第4次翻堆时才基本达到腐熟的质量要求。栽培试验结果也表明，简易通风处理的双孢蘑菇培养料只需翻堆3次，双孢蘑菇产量即可达到CK培养料翻堆4次同等略高水平。

刘树才和刘国宇（2013）研究认为，简易通风发酵受外部环境影响明显，不同部位培养料发酵不均匀，栽培的双孢蘑菇产量水平远低于隧道发酵培养料。本研究结果与其相似，底部培养料的各项理化性状指标均差于中上层培养料，因此仍需翻堆3次以上，使各层次培养料发酵均匀。Wakchaure等（2013）、Wakchaure和Singh（2013）研究表明，在发酵料堆的上、中、下不同位置同时设置通风管道的发酵效果比仅在底部设置好，上述部位分别设置1、2、3条通风管道时，仅需对培养料翻堆2次即可获得较理想的栽培产量。因此，今后还需在通风管道设置、通风量、通风频率等方面进行深入研究，以对简易通风发酵模式作进一步改善。此外，简易通风发酵的培养料生产出的双孢蘑菇在质量上有无差异，也有待研究探明。

本研究以广西双孢蘑菇栽培原料稻草和牛粪为主要成分进行培养料的简易通风发酵试验，具有很好的代表性；杨建杰等（2015）和贾文捷等（2016）的研究表明，简易通风也能促进麦秸秆牛粪培养基和棉籽壳牛粪培养基的好氧发酵，改善其发酵质量，表明简易通风可应用于不同原料为主的双孢蘑菇培养料发酵。

4结论

简易通风发酵可提高双孢蘑菇培养料的发酵温度，改善发酵料堆内部缺氧状况，促进好氧发酵，提高一次发酵质量，加速培养料发酵腐熟速度；培养料翻堆3次可获得与传统发酵翻堆4次的培养料相近的双孢蘑菇栽培效果，简化了发酵步骤，在双孢蘑菇小规模农法栽培中具有较好的应用前景。

（责任编辑思利华）