基于食用菌菇渣为机插秧育苗基质的堆肥研究

吉春明 黄年生 张小祥 吴政 袁静 刘建凤

摘    要：为探索工厂化生产食用菌的菇渣替代传统机插秧育苗基质配方中的营养土，设计了菇渣+有机肥发酵剂和菇渣+尿素处理，以菇渣直接发酵堆肥为对照，对堆肥过程中各个时期温度、水分、pH值、全氮、全磷、全钾的变化进行测定，并以堆肥后的菇渣为基质开展了机插秧育苗试验。结果表明，在堆肥过程中，菇渣+有机肥发酵剂和菇渣+尿素处理较对照的堆体高温期提前且高温的持续时间延长，同时堆肥结束前温度下降快;堆肥结束后，菇渣基质中全氮、全磷和全钾的含量均不同程度增加;结合物理特征和化學指标，菇渣+有机肥发酵剂的堆肥效果最优;菇渣基质机插秧育苗试验表明，不同处理的菇渣基质均适用于水稻机插秧育苗，菇渣+有机肥发酵剂和菇渣+尿素处理秧苗生长速度和生育进程快于对照。综上，工厂化生产食用菌的菇渣作为机插秧育苗基质可行，不同处理整体表现为菇渣+有机肥发酵剂>菇渣+尿素>对照。

关键词：食用菌菇渣;机插育苗;基质;堆肥

中图分类号：S141.4          文献标识码：A         DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.08.016

Study on Compost from Edible Fungi Residue Used for Transplanting Seedlings Matrix

JI Chunming， HUANG Niansheng， ZHANG Xiaoxiang， WU Zheng， YUANG Jing， LIU Jianfeng

（Institute of Agriculture Science in Lixiahe Region of Jiangsu Province， Yangzhou， Jiangsu 225007， China）

Abstract： To explore the edible fungi residue produced by factory replacing the nutrient soil in the traditional formula of transplanting seedling， the experiment designed two treatments including edible fungi residue + organic fertilizer starter and edible fungi residue + urea， the direct fermentation compost of edible fungi residue was used as control，the changes of temperature， moisture， pH value， total nitrogen， total phosphorus and total potassium during composting were determined， and the mechanical transplanting seedling experiment was carried out with composted edible fungi residue as substrate.The results showed that compared with the control， the high temperature period was earlier and the high temperature duration was prolonged during the composting process in the two treatments， and meanwhile the temperature declined rate was accelerated before the end of composting.After composting， the contents of total nitrogen， total phosphorus and total potassium in edible fungi residue matrix increased in varying degrees.Combining physical characteristics and chemical indexes，the composting effect of edible fungi residue + organic fertilizer starter was the best.The seedling experiment showed that the substrate of different treatments were suitable for rice mechanical transplanting seedlings， and the growth rate and growth process of edible fungi residue + organic fertilizer starter and edible fungi residue + urea seedlings were faster than the control.In conclusion， edible fungi residue produced in factory is feasible as the seedling medium for transplanting seedlings by machine，the fermentation effects and seedling effects represented as edible fungi residue + organic fertilizer starter >edible fungi residue + urea > control.

Key words： edible fungi residue;machine transplanting seedling;substrate;compost

水稻为世界上最重要的粮食作物，也是我国粮食生产和消费中占主导地位的口粮作物。近年来随着现代农业的发展和农业机械化进程的加速，水稻生产机械化水平稳步提升[1]，水稻机械化生产，育秧是最关键的环节[2]，秧苗素质的优劣直接关系到水稻机械栽插的质量及机插水稻的产量[3]。适宜机械化栽插要求的秧苗，需嚴格符合机械化作业的标准，既要有利于减轻植伤，立苗活棵快，又有利于水稻高产。所以培育出苗整齐、个体健壮、供肥强度高、根系发达、盘根力强、无病斑虫迹、易整齐切割成块状、栽后缓苗期短的秧苗，是机插秧技术成功推广的关键[4]。

育秧的前提是合理选用苗床材料。传统的营养土是取农田表层土用于育秧，对于小规模低层次的育秧尚可，而对大规模育秧则存在费工费时、取土难且连年的取土造成耕作层土壤破坏以及大量高产良田表层土流失的问题，同时用苗床土育秧易产生水稻恶苗病、立枯病等病害[5]。常规土培育的秧苗质量较差，秧龄的弹性也较小，很难培育出完全符合要求的健壮秧苗，这也是机械插秧水稻的最大弊端。为解决这些问题，研究人员发现采用基质育秧替代传统的营养土培肥育秧，能够省时节工，既可减少取土对土层的破坏，又无病害传染，可以有效克服上述问题[6]。当前市场上代土育秧基质按原料来源可分为无机基质和有机基质，无机基质主要为用疏水、透气的蛭石和膨胀珍珠岩等，有机基质主要是秸秆、谷壳、沼渣等农业废弃物通过物理技术、微生物发酵等技术，结合水稻秧苗的需肥特点加入泥炭土开发而成[7]。然而降低育秧成本也是育秧基质推广的关键[8]，育秧成本主要包括两方面：基质成本和运输成本，所以为了降低育秧成本，基质的原材料最好能因地制宜，如果采用当地的食用菌废弃物来研制适于机插秧的、标准化的、专用的、全价的育秧基质，不仅节省使用成本，减少操作成本，同时又能对食用菌废弃物循环利用。这样对机插秧的可持续生产具有重要的实践意义，同时也具有较好的生态效益和经济效益。

食用菌菇渣是食用菌子实体采收后产生的培养基废弃物[9]，近年来，在政府强农惠农政策的推动下，食用菌产业得到了迅猛发展，子实体采收后菇渣平均产生量大约是子实体的5 倍，年产生量巨大[10]。菇渣不但拥有孔隙度大、容重轻、持水性能优良、透气性好、含有丰富的有机物和多种矿质元素等优良性状[11]，而且具有易降解、可再生的特点，收集成本低，是一种无土栽培的好材料。目前菇渣作为蔬菜[12]、瓜果[13-14]、烟草[15]等基质的研究很多，且大多研究主要侧重于堆肥应用效果，然而作为机插秧育苗基质堆肥工艺和参数控制的研究却很少。江苏里下河地区农业科学研究所长期以来对培育壮秧进行了大量研究，20世纪90年代针对水稻旱育秧存在的技术难点，研制出干粉型水稻高吸水种衣剂（商品名为“旱育保姆”），在全国各地得到了迅速推广应用[16];21世纪初针对水稻机插秧育苗的瓶颈，研发了机插秧育苗专用肥“育苗伴侣”[17]，在江苏、安徽、湖北、四川、云南等省大力推广，应用面积逐年扩大[18]。本试验选用扬州市广陵区上品食用菌专业合作社工厂化生产草菇的菌渣为有机材料，通过添加不同的发酵剂，探明堆肥发酵的效果，以期为食用菌菇渣基质化应用机插育秧基质的工艺条件提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试菌 菌菇渣为扬州市广陵区上品食用菌专业合作社工厂化栽培草菇的菇渣，新鲜、无霉、无虫。堆肥前测定菇渣的理化指标，其水分35.67%、pH值7.76、有机碳39.72%、全氮1.38%、全磷0.53%、全钾1.89%，C/N指标是29.27∶1。

1.1.2 供试发酵剂 发酵剂：有机肥发酵剂和尿素。有机肥发酵剂购于洛阳欧科拜克生物技术股份有限公司;尿素为市售，含氮量46%。

1.2 试验方法

1.2.1 试验时间及地点 试验从2019年8月27日食用菌菌渣在试验基地建堆开始，至2019年10月6日发酵结束。试验地点在江苏里下河地区农业科学研究所试验基地。

1.2.2 菇渣发酵处理设计 试验设计3 个处理：菇渣+有机肥发酵剂、菇渣+尿素、对照（菇渣），各处理组原料的配比见表1。

有机肥发酵剂菌种的激活：准备干净的塑料壶作为发酵容器，取0.33 kg的食用红糖加入3.3 kg的无菌水中，搅拌溶化，加入有机肥发酵剂33 g，搅拌后装入塑料壶，密闭发酵7 d，打开塑料壶盖子闻到酸香味或酒糟味（此时pH值在4左右），菌种激活成功。将激活后的有机肥发酵剂与菇渣充分混合堆体发酵。

1.2.3 菇渣的堆制和发酵[19] 菇渣的预处理：8月23日运回的菇渣建堆前先用自来水喷淋两次，除去菇渣内的杂质，降低电导率（EC），喷淋预湿2 d，让菇渣浸透水分，再晾2 d，除去多余的水分。

菌渣的堆制：8月27日将预处理后的菇渣分别加入有机肥发酵剂或尿素搅拌均匀，水分控制在65%左右，即手握可成团，撒地可散。菇渣拌匀后建堆，料堆宽1.5 m，高1 m，长度依场地和菇渣的总量而定。建堆时将菇渣抖松，避免结块。料堆建好后，四周拍实，堆顶拱起呈龟背状。用木棍从堆体上方垂直向下打2 排直径为5 cm的孔洞，在料堆的中1/3及2/3处打3 排直径为5 cm左右的平行孔，孔道深度要达到料堆底部和料堆中心位置，利于堆体的有氧发酵。料堆建好后插上温度计，每天分别测定各处理的料温和室温。

菇渣的发酵：建堆后料温快速上升，当温度达到最高点开始下降时，进行第1 次翻堆，翻堆时再次将料抖松，把堆中心的料翻至周边，周边的料翻入中心。翻料结束后，再按照上面的方法建堆、打孔。待料温再次达到最高点开始下降时，进行第2 次翻堆，翻堆方法同第1 次。共翻堆3 次。当堆体温度与环境温度趋于一致，菇渣色泽均匀呈棕褐色，质地疏松，无氨味和臭味，堆肥结束。

1.2.4 测定内容及方法 样品的采集：各处理的菇渣从建堆至发酵结束每天早晚观测料温的变化;建堆、第1 次翻堆前、第2 次翻堆前、第3 次翻堆前、堆肥结束时分别取样，取样方法为从堆体上中下各分4 点采样，每点取样约250 g，采样1 kg后，混合并及时带回实验室，粉碎再混合，取一定量用于基质水分、pH值检测，剩余的样品烘干粉碎器粉碎至100 目，用于C、N、P、K指标的检测。

测定方法：采用烘干法测定各处理的水分;电位法测定各处理pH值;重铬酸钾外加热法测定各处理碳含量;H2SO4-H2O2消煮法测定各处理中的总氮;钼锑抗比色法测定各处理中的总磷;火焰光度法测定各处理中的总钾[20]。

1.2.5 堆肥基质的育秧试验 供试品种为‘扬粳4227，千粒质量29.31 g，发芽率92.5%，选用机插秧育秧常用软盘（内尺寸长度58 cm，宽度28 cm，高度2.5 cm）作为试验秧盘，每盘播种量为干稻种120 g。3个处理的堆肥基质分别加入江苏里下河地区农科所研制的机插秧育苗专用肥“育苗伴侣”（l5 g·盘-1），充分混匀，试验为单因素随机区组设计，3 次重复。在播种后20 d，每个处理分别切取10 cm×10 cm的秧块1 个，从中选取秧苗20 株，测定其株高、叶龄、茎基粗等生物学性状;再取秧苗100 株，将根系剪下，茎叶、根系分别放入烘箱中105 ℃烘1 h杀青，继而在烘箱60 ℃条件下烘干至恒质量。

2 结果与分析

2.1 堆肥过程中温度的變化

堆肥中温度的变化是堆肥进度的重要参数，同时也体现了堆体中微生物活动和发酵的进程。由图1可知，整个堆肥过程分别于第9，18，27天进行了3次翻堆，3个处理在每一次翻堆和调湿前均呈现先升温后降温的单峰趋势。其中，第一次翻堆和调湿前3个处理的堆体温度上升速率表现为菇渣+有机肥发酵剂>菇渣+尿素>对照，前二者于第7 天时温度达到第一个峰值，分别为65，63 ℃，而对照于第8天达峰值，为57 ℃，然后温度逐渐下降;在第一次翻堆和调湿后，温度随着每一次翻堆呈波动下降的趋势，至第3次翻堆后最终下降至29～32 ℃，在此期间温度下降速率表现为菇渣+有机肥发酵剂>菇渣+尿素>对照，3个处理分别在第37，38，40 天温度下降至35 ℃。综合说明，与对照相比，有机肥发酵剂和尿素有助于菌渣堆体的快速升温，缩短了达到高温期的时间，同时亦有助于堆体的快速降温，可以缩短堆肥的时间，且添加有机肥发酵剂的处理优于添加尿素的处理。

2.2 堆肥过程中水分的变化

如图2所示，3 个处理建堆时水分含量均调节在65.43%～66.87%之间，整个堆肥过程含水量呈逐渐下降的趋势，其中除初始含水量外的其他各时间段3个处理的含水量基本均表现为菇渣+有机肥发酵剂<菇渣+尿素<对照，说明添加有机肥发酵剂或尿素的处理失水快于对照，这应该与发酵温度二者高于对照相对应，即相对的高温促进了水分散失，至第41 天发酵结束时3个处理的含水量在43.81%～45.32%之间。

2.3 堆肥过程中pH值的变化

pH值是评价菇渣堆肥基质酸碱坏境的一项重要指标，也是堆肥过程中影响微生物活动的重要因素。由堆肥中pH的变化情况（图3）可知，菇渣+有机肥发酵剂、菇渣+尿素、对照的初始pH值分别为7.68，7.73，7.66。堆肥过程中，添加有机肥发酵剂处理的pH值呈先下降后上升再下降的趋势，其pH值在除初始值外的各时间段均低于对照和添加尿素的处理;添加尿素的处理pH值呈先升后降的趋势，这是由于添加尿素后随着堆温的升高菌群活动加快，产生的氨态氮增加，从而使堆肥初期pH值升高，但是第1 次翻堆后，温度进一步升高，微生物活动受阻，氨态氮含量减少，pH也随着降低，这与赵青松等[21]的研究结果相似;对照呈缓慢下降的趋势，其pH值在除初始值外的各个时间段均介于其他两个处理之间。其中对照和添加有机肥发酵剂的处理主要是随着有机物的分解产生有机酸使物料的pH值呈下降趋势，而后者因后期发酵菌群分解堆肥过程中产生的有机酸导致堆肥后期pH值又出现缓慢上升。堆肥结束后，上述3个处理的pH值分别为7.34，7.51，7.41，均达到了工厂化食用菌菌渣发酵生产基质pH值在6.5～7.5的要求[19]。

2.4 堆肥过程中碳氮比的变化

碳氮比的变化是反映堆肥腐熟的重要指标，通常认为，堆肥开始时C/N最佳范围为25～35∶1，堆肥腐熟时C/N为15～20∶1，16∶1最佳，建议采用T值=（终点C/N）/（初始C/N）来评价堆肥的腐熟度，并认为当T值在0.5～0.7时堆肥成功[22]。由图4可见，堆肥前菇渣+有机肥发酵剂、菇渣+尿素、对照的C/N分别为28.78，26.63，28.78，堆肥过程中各处理的C/N总体变化呈下降趋势，堆肥至41 d，3个处理的C/N分别为15.02，16.53，15.87，达到腐熟的T值分别是0.52，0.62、0.55，基本上均已腐熟，符合堆肥成功的评判标准。

2.5 堆肥过程中全氮、全磷、全钾和外观的变化

由表3可知，各处理在堆肥过程中全氮、全磷、全钾均较堆肥开始时有不同程度的增加，其中菇渣+有机肥发酵剂、菇渣+尿素、对照全氮分别增加了0.11，0.14，0.05百分点，全磷分别增加了0.18，0.13，0.11百分点，全钾分别增加了0.24，0.16，0.12百分点。其原因可能是堆肥过程中微生物分解了有机物，使堆肥原料的体积和质量减少而产生的浓缩效应。堆肥第1天，三组处理氮、磷、钾的总养分分别为3.70%，3.75%，3.69%，堆肥结束后三组处理的氮、磷、钾的总养分分别为4.12%，4.09%，3.93%，说明添加发酵剂对提高堆肥中全氮、全磷、全钾的含量效果更明显。

堆制41 d后，从外观看，3 个处理的堆肥均呈褐色，无臭味、无氨味，质地松软，手抓成形，手松即散，颗粒较细，完全腐熟。根据物理特征和化学指标，接种有机肥发酵剂的处理腐熟效果最好。

2.6 腐熟后的菌渣基质育秧试验结果

由表3可知，不同处理秧苗株高、叶龄、茎基粗、地上百株干质量均表现为菇渣+有机肥发酵剂>菇渣+尿素>对照，地下百株干质量表现为菇渣+尿素>菇渣+有机肥发酵剂>对照，表明添加有机肥发酵剂和尿素制作的腐熟菌渣基质有助于促进秧苗生长并加快生育进程。菌渣育秧秧苗根系比较发达，盘根多，秧苗易分离，利于机插，完全符合水稻机插秧育苗的壮秧指标[23]。

3 结 论

本研究结果表明，菇渣中分别添加有机肥发酵剂或尿素的堆肥处理，有利于堆体温度的快速上升，且高温的持续时间延长，堆肥结束前温度下降也快，缩短堆肥的时间。堆肥结束后，3个处理的含水量在43.81%～45.32%之间，pH值分别为7.34，7.51，7.41，腐熟度的T值在0.5～0.7之间，全氮、全磷和全钾的含量均不同程度增加，全氮分别增加了0.11，0.14，0.05百分点，全磷分别增加了0.18，0.13，0.11百分点，全钾分别增加了0.24，0.16，0.12百分点，表明堆肥已经腐熟。结合物理特征和化学指标，堆肥效果菇渣+有机肥发酵剂>菇渣+尿素>对照。

在本试验条件下，采用工厂化生产草菇的菇渣堆肥基质对机插秧育苗是可行的，对其它种类的菇渣、菇渣的处理方式、机插秧苗地上部分和根系更加协调生产的菇渣添加比例等问题还有待进一步研究。

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