食用菌菌渣有机肥对甘蔗生长效应的影响

李赫桐 韦荣耀 农艳丰 李 健*

（1百色学院，广西 百色 533000；2华南农业大学，广东 广州 510642）

食用菌菌渣是以农业废弃物（如米糠、木屑、棉籽壳、玉米芯等）为主要原料种植食用菌，蘑菇采收之后残留的培养基[1]。食用菌菌渣是由食用酵母菌丝残体经食用菌酵解、结构上发生变质后的粗纤维、粗蛋白质、多糖及其他多种营养物质所组成的复合体[2]，不经再处理很难在农作物上直接使用[3]。菌渣随意排放不仅会污染环境，还可能产生镰孢霉、蚊蝇和农作物害虫等[4]，影响作物发育。将菌渣与动物粪便混合沤肥[5]，既可以解决废弃菌渣处理问题，又能降低栽培成本、增加农作物产量。

发酵后的鸡粪是一种优质的生物有机肥，其中有机质含量约为23.8%、氮素约为1.57%、磷素约为1.51%、钾素约为0.85%，且富有多种有益的生态功能细菌组和酶类。在禽畜粪便作为主要原料的有机肥料中，鸡粪能大幅度改善土地中的重金属铅的形态，具有降低土壤重金属污染的效果，还可有效抑制根结线虫病、枯萎病和青枯病等[6]。鸡粪中的高效有益微生物菌群可以活化环境和调节土壤微量元素平衡，溶解难溶性的磷钾养分，还可提高土壤的抗氧化功能，使土壤保持疏松，从而增加土壤孔隙度，促进植株根系的正常生长发育，同时增强土壤抗雨、保肥功能，减少土地淋洗损失。使用鸡粪堆肥不仅可以有效解决养殖场的粪便处理问题，还能大幅度改善养殖场生态环境，降低禽畜疫病的发病率，提高禽畜产品质量，减缓农业有机废弃物对生态环境的污染和资源的浪费。

为降低农业废弃物对环境的污染，更有效地利用菌渣与禽畜粪便，降低农户种植投入成本，本研究用食用菌菌渣复配鸡粪，利用一定量的发酵菌剂堆制有机肥料[7]，作用于南方主要经济作物甘蔗上，比较甘蔗的农艺特征、光合指标，探究不同的堆肥时间和不同浓度配比对甘蔗生长的影响。分析最优堆肥时间和浓度配比，为菌渣复配鸡粪有机肥的比例、堆肥时间与对甘蔗的应用提供技术参考，在解决禽畜粪便与食用菌菌渣的后续处理问题的同时，降低农户种植成本，提高生物资源利用率和转换价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

使用百色学院食用菌基地的废弃食用菌菌渣和河北省木森肥业的干鸡粪，加入地衣芽孢杆菌有机肥腐熟剂进行堆肥；使用甘蔗苗为桂糖21 号甘蔗品种。

1.2 试验处理

试验于2022年6月—2022年11月在百色学院食用菌基地进行。设置4种不同配比，分别为菌渣∶鸡粪=7∶3，记作T1；菌渣∶鸡粪=6∶4，记作T2；菌渣∶鸡粪=5∶5，记作T3；菌渣∶鸡粪=4∶6，记作T4。在堆肥容器中加入250 mL 提前激活的地衣芽孢杆菌有机肥腐熟剂激活液，每个配比分别设置15、25 和35 d 的堆肥时间。甘蔗种植试验设计13个处理，每个处理4 盆，每盆3 株，选用长势一致的甘蔗苗作为试验材料。其中第1组为CK处理：使用0.5 kg木屑、砖红壤5 kg 和育苗基质2 kg 混合装入栽培盆中，并将长势一致的甘蔗苗移栽进盆中，每日正常浇水，保持水分充足。第2—13组分别用堆肥15 d的4个浓度、堆肥25 d 的4 个浓度和堆肥35 d 的4 个浓度的菌渣鸡粪有机肥0.5 kg、砖红壤5 kg 和育苗基质2 kg 混合装入栽培盆中，将长势一致的甘蔗幼苗移栽进花盆中，每日正常浇水，并每隔15 d进行追肥，每次追肥用量应在1 kg。

分别在移苗工作完成的当天和第30、60天进行株高、茎径的测量，在第65～70天完成净光合速率、分蘖率、叶绿素含量和气孔导度的测量。对比所得数据，探究适宜堆肥时间、有机肥配比和各浓度有机肥对甘蔗生长的影响。

1.3 试验方法

1.3.1 有机肥中氮含量测定取过1 mm 筛的风干菌渣鸡粪有机肥0.7 g，放入100 mL开氏瓶或消煮管中，加入含水杨酸的硫酸10 mL，放置30 min 后，加入硫代硫酸钠1.5 g 再加水10 mL，稍微加热5 min，冷却。加入3.5 g 混合催化剂，充分混合内容物，低温加热至泡沫停止后，在瓶口处放置1 个小漏斗，升高温度至颜色变白。继续消煮30 min，待消煮液冷却后将其移至10 mL 容量瓶，冷却后定容。吸取25 mL 消煮液进行蒸馏、滴定。试验3 次重复，记录数据，代入公式算出菌渣鸡粪有机肥的全氮含量。

1.3.2 有机肥中磷含量测定称取过1 mm 筛的菌渣鸡粪有机肥试样1.0 g 于100 mL 开氏瓶中，加入HSO4-HNO3混合液13 mL，先低温加热至棕色烟消失，然后再高温煮至出现白烟后再消煮10 min。如果消煮液未全部变白，稍冷后再加5 mL 浓HNO3继续消煮至残渣全部变清为止。冷却后沿瓶壁加入50 mL蒸馏水，加热至微沸1 h后，冷却并将溶液转入100 mL容量瓶中定容。用干滤纸过滤于干的三角瓶中供磷、钾测定。取上述待测液5 mL，置于50 mL容量瓶中，加100 g/L酒石酸钠溶液2 mL，充分摇匀，再加入100 g/L KOH 溶液中和溶液中的酸，加水至40 mL 摇匀，加奈氏试剂2.5 mL，定容后充分摇匀。30 min 后用分光光度计比色，波长为420 nm。在样品测定的同时需做空白试验，以校正试剂误差[8]。共重复3 次，记录好数据，计算出有机肥中的磷含量。

1.3.3 有机肥钾含量测定吸取待测液5～10 mL于50 mL容量瓶中，在火焰分光光度计上测定，记录读数，然后从标准曲线上查得待测液的K浓度，代入公式计算出钾含量，试验重复3次。

1.3.4 株高、茎径测量在对甘蔗幼苗进行试剂处理之前分组做好标记，用软尺测量每株甘蔗苗从土壤到第1 片完全叶的高度，记录数据，用游标卡尺测量每株甘蔗距离地面6 cm 的茎径并记录。

1.3.5 叶绿素含量测定参考赵京东等[9]方法，具体步骤：取甘蔗的鲜嫩叶片，称0.5 g，剪碎放置于试管中，加入10 mL 的80%丙酮溶液，塞上试管塞或用封口膜密封，并置于阴暗环境浸提至叶片完全发白，以80%的丙酮溶液作空白对照，在663、646 mm 吸光度的分光光度计上进行测定，试验3 次重复，并记录数据。计算出总叶绿素含量。

1.3.6 分蘖率计算记录每株甘蔗除主干外其他分蘖的总数量：分蘖率（%）=分蘖苗数（含死苗数）/主苗数×100。

1.3.7 甘蔗叶片光合速率与气孔导度测定使用LCpro-SD光合仪测定叶片的光合速率与气孔导度，记录数据，取平均值分析。

1.4 数据处理

本试验采用Excel 2019 进行数据汇总，用SPSS 27.0 对试验数据进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对鸡粪菌渣有机肥营养成分的影响

不同的堆肥时间和不同浓度的鸡粪菌渣有机肥的主要营养成分见表1。其中，全氮、全磷和全钾含量在整个堆肥过程均随着时间缓慢上升，这是因为随着有机肥的发酵，相关物质被不断分解，水分被蒸发，使有机肥得以浓缩，故全氮、全磷和全钾含量缓慢提升。由于堆肥前期大量微生物在有机肥中繁殖，微生物消耗氮素速度大于有机肥浓缩速度，导致堆肥前期时全氮含量小幅度减少，在15 d之后才开始上升。研究发现，有机肥的全钾含量随着鸡粪配比的增大而上升，这是因为鸡粪中含有大量的钾元素，这与周祖法等[10]的研究结果一致。由表1可知，有机肥在堆肥到25 d时各浓度的总养分都很高，而堆肥35 d 的各浓度总养分有所减少。pH 值也是影响有机肥质量的因素之一。在堆肥前测得各个处理的pH值均在6.0左右，经过15～35 d堆制，各个处理pH值为6.5～7.5，pH值也随堆肥处理期限的增加而上升[11]。

表1 不同堆肥时间、不同浓度的有机肥主要营养成分（以风干基计）

2.2 不同处理的鸡粪菌渣有机肥对甘蔗生长指标的影响

2.2.1 甘蔗株高由表2 可知，施用堆肥25 d T2浓度有机肥的甘蔗在第30、60天的株高与施用其他处理方法的有机肥下的甘蔗株高差异较大，且堆肥25 d T2浓度有机肥下甘蔗株高增长率也最大。但3个发酵时间的T3、T4浓度有机肥处理下甘蔗株高表现都较差，施用堆肥35 d 的4 个浓度有机肥下的甘蔗株高增长率远不如其他2个堆肥时间的有机肥下的甘蔗株高增长率，施用堆肥35 d T4浓度有机肥的甘蔗长势甚至没有对照组高。

表2 施用各个处理的有机肥对甘蔗株高变化的影响

2.2.2 甘蔗茎径由表3 可知，施用不同堆肥时间、不同浓度有机肥对甘蔗茎径变化有很大影响。从配比浓度来看，各个堆肥时间的T2浓度有机肥比同一堆肥时间其他浓度有机肥对甘蔗茎径增长率的影响要大，T1浓度有机肥下甘蔗茎径稍逊色于T2浓度，T3、T4浓度有机肥下甘蔗茎径远不如T1、T2浓度。其中，施用堆肥25 d、T2浓度有机肥的甘蔗茎径增长率最高。从堆肥时间来看，有机肥堆肥15 d 时甘蔗茎径表现较好，堆肥25 d 时4 个浓度有机肥下甘蔗茎径增长率均大于同浓度不同堆肥时间有机肥下甘蔗茎径增长率，但堆肥35 d的有机肥对甘蔗茎径增长率的影响远低于其他两个堆肥时间有机肥对甘蔗茎径的影响。

表3 施用各个处理的有机肥对甘蔗茎径变化的影响

2.3 甘蔗分蘖率

甘蔗侧芽的萌发对有机肥中的氮、磷元素需求量较大，钾元素需求量小，由图1 可知，不同堆肥时间、不同浓度的鸡粪菌渣有机肥对甘蔗分蘖率的影响小，只有施用了堆肥25 d T2浓度有机肥的甘蔗分蘖率在60%以上，施用堆肥了35 d T4浓度有机肥的甘蔗分蘖率较对照组甘蔗的分蘖率低。

图1 施用不同堆肥时间、不同浓度的有机肥的甘蔗分蘖率

2.4 甘蔗光合指标

对施用不同堆肥时间、不同浓度配比有机肥甘蔗的净光合速率、总叶绿素含量和气孔导度进行测量，施用堆肥15、25 和35 d 不同配比浓度有机肥的光合指标结果如表4—6 所示。施用不同处理有机肥的甘蔗在光合指标上有很大的区别，施用T2浓度有机肥的甘蔗光合指标普遍比同发酵时间不同配比有机肥下甘蔗高，净光合速率和气孔导度最高的是施用堆肥25 d T2浓度有机肥的甘蔗，而总叶绿素含量最高的是施用堆肥15 d T2浓度有机肥的甘蔗，T3、T4浓度有机肥下甘蔗的光合指标差异不大。

表4 施用发酵15 d不同配比浓度有机肥的甘蔗光合指标

表5 施用堆肥25 d的不同配比浓度有机肥的甘蔗光合指标

表6 施用堆肥35 d的不同配比浓度有机肥的甘蔗光合指标

3 结论与讨论

有机肥营养元素丰富，合理利用有机肥对农业可持续发展至关重要。本试验食用菌菌渣有机肥采用地衣芽孢杆菌进行好氧发酵，好氧发酵温度高、周期短、脱水速度快，可以有效杀灭致病菌[11-12]，且堆体温度变化能直接反映堆肥进程和物料腐熟程度[13]，便于随时检查有机肥的堆制情况。试验所堆制的鸡粪菌渣有机肥的氮、磷、钾含量以及pH 值都接近或者达到国家有机肥标准。

本试验不同堆肥时间、不同浓度配比的鸡粪菌渣有机肥均有利于甘蔗株高的生长和茎径的增粗，对甘蔗生长影响最大的有机肥使甘蔗的株高增长率达到294%，且对甘蔗总叶绿素含量、净光合速率等也有不小的加成，即有机肥对干物质积累的速度也是有利的，但在分蘖率等农艺特征上并未发现很大的差异。

鸡粪菌渣有机肥可有效促进甘蔗的生长发育，显著提高甘蔗的生长指标、农艺特征和光合指标。其中，堆肥时间为25 d、浓度配比为鸡粪∶菌渣=4∶6的有机肥对甘蔗的株高、茎径、分蘖率和光合指标的影响均大于其他堆肥时间和浓度配比的有机肥，其肥效表现也最好。同一浓度配比下，有机肥对甘蔗的肥效随堆肥时间的增加呈先上升后下降的趋势，堆肥25 d 时达到肥效最大值。同一堆肥时间下，有机肥对甘蔗株高、茎径的影响基本上表现出T2浓度＞T1浓度＞T3浓度＞T4浓度，施用T2浓度有机肥的甘蔗分蘖率较高，利于甘蔗的产量增加。

植物光合作用对产量有着决定性的作用，其叶绿素含量与气孔导度均与净光合速率呈显著正相关。高光合速率可以促进甘蔗糖分的积累，提高农作物质量。试验结果表明，堆肥25 d 有机肥对甘蔗净光合速率、总叶绿素含量和气孔导度的影响与其他发酵时间有机肥的影响差异较大，T2浓度有机肥也比同时间的其他浓度有机肥肥效大，堆肥时间为25 d 浓度配比为鸡粪∶菌渣=4∶6 的有机肥效果最为显著，该条件下甘蔗净光合速率达到了31.59 μmol/（m2·s），但施用堆肥25 d T2浓度有机肥的甘蔗总叶绿素含量表现却不如堆肥15 d T2浓度有机肥，原因可能是获取堆肥25 d T2浓度有机肥作用甘蔗的新鲜叶片时光强度太高，叶绿素受到光氧化而被破坏。综合其他指标可知，堆肥25 d T2浓度的有机肥适合甘蔗生长需要。

用地衣芽孢杆菌好氧发酵的鸡粪菌渣有机肥，堆肥25 d时具备较好肥效，该堆肥时间下浓度配比为鸡粪∶菌渣=4∶6 时对甘蔗的生长指标、农艺特征和光合指标影响最大，可以满足甘蔗生长的有机肥需要；堆肥15 d各个浓度有机肥对甘蔗的生长也起到加持作用；堆肥35 d的有机肥表现较差，可能是因为有机肥过分腐熟，养分挥发并伴有杂菌产生。因此，堆制鸡粪菌渣有机肥除了堆肥时间与浓度配比外，还要注意通风与防水，尽量减少外部环境中杂菌对有机肥堆制的影响，料堆建议大于1 m3或不少于500 kg，还应注意施用量，避免出现烧苗、毒害等现象。