文章信息
- 王涛, 雷锦桂, 陈永快, 林碧英
- WANG Tao, LEI Jingui, CHEN Yongkuai, LIN Biying
- 不同添加物对海鲜菇渣堆体腐熟效果的影响
- Effect of different additives on decomposition of Hypsizygus marmoreus residue heap
- 亚热带农业研究, 2018, 14(4): 253-258
- Subtropical Agriculture Research, 2018, 14(4): 253-258.
- DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2018.04.007
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文章历史
- 收稿日期: 2018-08-14
2. 福建农林大学园艺学院, 福建 福州 350002
2. College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
海鲜菇(Hypsizygus marmoreus)又名玉蕈、真姬菇,全身洁白、菌肉肥厚、口感细腻、味道鲜美,具有较高的营养价值和药用价值[1]。近年来,随着消费水平的提高,消费者对食用菌的需求量逐年增加[2]。福建省是食用菌生产大省[3],仅古田县每日可生产约80 t海鲜菇。菇渣资源丰富、价格低廉,且富含营养物质,团粒结构相对稳定,合理的利用不仅可以解决环境问题,还能变废为宝,实现农业的可持续发展。
堆肥腐熟是对菇渣中残留的病原菌进行无害化处理的主要方式。不同菇渣底料差异较大,导致腐熟效果不同[4-6]。菇渣腐熟主要以高温好氧堆肥方式为主[7-8],通过提高堆体中微生物活性,分解有机物并释放大量热量,利用高温环境杀死病原菌、害虫虫卵以及杂草种子等,从而实现无害化处理。武亚敬等[9]认为控制堆体含水量为30%~35%可有效改善蘑菇渣容重、总孔隙度、通气孔隙、大小孔隙比等指标。郄丽娟等[10]研究发现,在平菇菇渣中添加1 kg·m-3酵素菌,可以提高堆体的最高温度,延长发酵时间。林志斌等[11]研究表明,在杏鲍菇菌渣中添加沸石和微生物菌剂,能够有效提高堆体中全氮含量及堆体温度,并缩短腐熟时间。本研究以海鲜菇渣无害化为目的,探讨不同添加物对海鲜菇渣理化性质的影响,筛选出最佳的腐熟处理方法,以期为大面积海鲜菇渣的腐熟提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料以海鲜菇渣、生物菌剂、生石灰、尿素、鸡粪肥、鸽子粪为供试材料。其中,海鲜菇渣由福建农林大学菌宝生物科技有限公司提供(主要成分有木屑、麦皮、棉籽壳,三者占菇渣总量85%以上);生物菌剂由广州市微元生物科技有限公司提供,有效活菌数≥2×1010 cfu·g-1;鸽子粪由当地养鸽户提供;生石灰、尿素、鸡粪肥采购自建新花卉市场(生石灰中氧化钙含量>95%,尿素中总氮含量>46.4%,鸡粪肥中氮磷钾含量>5%、有机质含量>30%)。
1.2 试验方法试验于2016年12月21日—2017年1月24日在福建农林大学园艺学院妙峰山基地单体塑料大棚(25 m×6 m)内进行。采用高温好氧动态堆肥技术,堆体长×宽×高为1.5 m×1.1 m×0.6 m,体积约1 m3,含水量控制在55%左右。共设6个处理:海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+2 kg生石灰(A1);海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+5 kg尿素(A2);海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥(A3);海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸽子粪(A4);海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥+5 kg尿素(A5);海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥+5 kg尿素,加盖地膜处理(A6)。以不做任何处理的海鲜菇渣为对照(CK)。
试验期间,每天上午9:00测定堆体20 cm处温度,当堆体温度≥50 ℃并保持5 d以上时进行人工翻堆,之后温度每达到50 ℃则再进行翻堆。分别于建堆时、翻堆后1 d、堆肥结束时,按5点取样法取样,每点采样不少于2 kg,经四分法缩分至500 g,备用。
1.3 测定项目及方法2016年12月20日、2018年1月25日分别测定各处理堆体腐熟前后的各项理化指标,包括容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、pH值、EC值及全氮、全磷、全钾、有机质含量。土壤温度采用双金属温度计测定;容重、孔隙度等采用环刀法[12]测定;pH值采用精密酸度计测定;EC值采用电导率仪测定。全氮含量采用凯氏定氮法测定,全磷含量采用钼锑抗比色法测定,全钾含量采用火焰光度法测定,有机碳含量采用重铬酸钾法测定[13]。
1.4 统计与分析采用Excel、DPS处理软件进行数据处理。
2 结果与分析 2.1 不同添加物对海鲜菇渣堆体温度的影响堆体温度是衡量堆体是否达到无害化要求的重要指标,也是腐熟过程中微生物活性大小的判断依据,其升温的主要动力依赖于堆体中微生物代谢释放所产生的能量[14]。在堆体高温好氧腐熟过程中,温度的变化一般包括升温期、高温期以及降温期。由图 1可以看出,各处理组海鲜菇渣堆体腐熟过程中温度变化整体趋势相同,均表现为先上升后缓慢下降最后趋于室温,但不同处理间存在一定差异。其中,A4处理堆体温度上升最快,第3天温度比A2处理高4.2 ℃,第6天达51 ℃,并进入高温分解阶段,第9天达最高温,为56.4 ℃,第11天进行翻堆,导致温度下降,随后又上升,并于第20天开始缓慢下降。其他处理间温度变化相差不大,最高温度均在46~51 ℃之间,且腐熟最高温度均低于A4。整个腐熟过程中CK处理温度变化不大,最高温度仅27.1 ℃,腐熟效果不理想。
2.2 不同添加物对海鲜菇渣堆体容重及孔隙度的影响经过35 d的堆体腐熟,各处理组海鲜菇渣堆体温度均趋于室温,腐熟基本完成。由表 1可知,腐熟处理后,各处理组的堆体容重增加,总孔隙度和通气孔隙度下降,但均在理想基质范围内(容重0.20~0.80 g·cm-3、总孔隙度65%~96%、通气孔隙度15%~30%、持水孔隙度40%~75%[9])。其中,A4处理的容重和通气孔隙度最高,达0.31 g·cm-3和18.19%,分别比CK大0.04 g·cm-3和2.27%,且差异显著。A3处理总孔隙度和持水孔隙度最大,为71.09%和54.24%,分别比CK大1.18%和0.88%。对比A5和A6处理可以发现,加盖地膜后,容重、总孔隙度、通气孔隙度及持水孔隙度均有小范围增加。
处理 | 容重/(g·cm-3) | 总孔隙度/% | 通气孔隙度/% | 持水孔隙度/% | |||||||
腐熟前 | 腐熟后 | 腐熟前 | 腐熟后 | 腐熟前 | 腐熟后 | 腐熟前 | 腐熟后 | ||||
A1 | 0.18 | 0.30ab | 70.64 | 69.35ab | 18.94 | 16.96ab | 51.71 | 52.39ab | |||
A2 | 0.19 | 0.28b | 72.63 | 70.29ab | 20.49 | 17.21ab | 52.14 | 53.09ab | |||
A3 | 0.18 | 0.29ab | 73.17 | 71.09a | 17.97 | 16.84ab | 55.20 | 54.24a | |||
A4 | 0.19 | 0.31a | 71.63 | 70.12ab | 19.62 | 18.19a | 52.01 | 51.93ab | |||
A5 | 0.17 | 0.29ab | 69.96 | 68.28b | 19.82 | 17.66a | 50.14 | 50.63b | |||
A6 | 0.19 | 0.30ab | 74.38 | 70.53ab | 18.61 | 17.83a | 55.77 | 52.70ab | |||
CK | 0.20 | 0.27b | 71.30 | 69.28ab | 17.77 | 15.92b | 53.53 | 53.36ab | |||
1)A1.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+2 kg生石灰;A2.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+5 kg尿素;A3.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥;A4.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸽子粪;A5.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥+5 kg尿素;A6.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥+5 kg尿素,加盖地膜处理;CK.不做任何处理的海鲜菇渣。同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。 |
由图 2可知,腐熟处理后,各处理组pH值均有一定提高,达5.39~6.24。其中,CK和A1处理pH值最低,分别为5.39和5.54,与其他处理组存在显著性差异。除了CK外,各处理组pH值均满足理想基质的pH范围(5.8~7.0[9])。其中,A3处理的pH值最高,为6.24,除A2和A6外,与其他处理间均存在显著差异,说明腐熟处理添加鸡粪肥最有利于pH值提高。
2.4 不同添加物对海鲜菇渣堆体EC值的影响由图 3可知,各处理组海鲜菇渣腐熟后EC值均高于腐熟前,范围为3.89~5.40 ms·cm-1。其中,A2处理最高,达5.40 ms·cm-1,除A6外,与其他处理间均存在显著差异。而CK处理腐熟前后EC值变化最小,腐熟后仅3.98 ms·cm-1,比A2处理小1.42 ms·cm-1。各处理组海鲜菇渣腐熟后的EC值均不符合理想范围(<3.00 ms·cm-1[9]),说明海鲜菇渣需要与其他基质复合使用以降低EC值。
2.5 不同添加物对海鲜菇渣堆体营养成分的影响由表 2可知,腐熟处理后,各处理组海鲜菇渣堆体中的全氮、全磷、全钾含量均有所提高,但有机质含量则降低。其中,A4处理全氮、全磷、全钾含量分别比腐熟前提高了42.78%、52.04%、45.74%,说明海鲜菇渣堆体中添加240 g发酵菌剂和10 kg鸽子粪进行腐熟有利于提高基质中全氮、全磷、全钾含量。而A2处理腐熟后全氮、全磷、全钾含量变化最小,分别提高了36.66%、32.04%、18.00%,尤其是全钾含量提高最少,说明海鲜菇渣堆体中添加240 g发酵菌剂和5 kg尿素,腐熟效果最差。腐熟后海鲜菇渣堆体全氮含量以A4处理最高,与除A6外的其他处理之间存在显著差异;全磷含量以A3处理最高,与A1、A2、A5之间存在显著差异;全钾含量以A4处理最高,与其余处理之间均存在显著差异;有机质含量以CK处理最高,与A2、A3、A4和A5处理间存在显著差异。
% | |||||||||||
处理 | w全氮 | w全磷 | w全钾 | w有机质 | |||||||
腐熟前 | 腐熟后 | 腐熟前 | 腐熟后 | 腐熟前 | 腐熟后 | 腐熟前 | 腐熟后 | ||||
A1 | 0.94 | 1.45c | 0.46 | 0.75bc | 0.51 | 0.79de | 74.10 | 65.35a | |||
A2 | 0.91 | 1.44c | 0.45 | 0.67c | 0.50 | 0.60f | 72.92 | 55.03c | |||
A3 | 0.93 | 1.57bc | 0.47 | 1.02a | 0.52 | 0.85bc | 73.33 | 56.60bc | |||
A4 | 1.03 | 1.80a | 0.47 | 0.98a | 0.51 | 0.94a | 72.26 | 60.07b | |||
A5 | 0.88 | 1.48c | 0.46 | 0.66c | 0.51 | 0.82cd | 71.53 | 53.05c | |||
A6 | 0.97 | 1.70ab | 0.47 | 0.90ab | 0.52 | 0.88b | 73.25 | 65.11a | |||
CK | 0.93 | 1.42c | 0.47 | 0.90ab | 0.51 | 0.77e | 73.15 | 65.91a | |||
1)A1.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+2 kg生石灰;A2.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+5 kg尿素;A3.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥;A4.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸽子粪;A5.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥+5 kg尿素;A6.海鲜菇渣+240 g发酵菌剂+10 kg鸡粪肥+5 kg尿素,加盖地膜处理;CK.不做任何处理的海鲜菇渣。同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。 |
高温好氧腐熟堆肥是当前我国废弃物腐熟最常用的方法[15]。高温可充分分解菇渣中的有机物,改变其物理及化学性质,还可以消灭虫卵、杂草种子以及病原菌等[16],从而达到无害化和稳定化[17]。我国粪便无害化卫生标准(GB 7959—1987)[18]规定,堆肥的最高温度需达50~55 ℃,并持续5~7 d,才能够杀灭其中的有害物质,从而达到无害化处理水平。本研究表明,6个处理的海鲜菇渣堆体腐熟过程中温度变化整体趋势相同,均为先上升后缓慢下降,最后逐渐接近室温。其中,A4处理堆肥温度最高,维持高温时间最长。菇渣堆肥温度主要依靠堆腐原料中微生物代谢所释放的能量[19],说明A4处理中微生物活性最强。本试验腐熟中高温时间维持较短,可能是由于冬季气温较低,堆体体积不够大造成的。
3.2 不同处理对海鲜菇渣堆体理化性质的影响容重、孔隙度、pH及EC值是影响作物基质使用效果的重要因素。本研究表明,腐熟处理后,海鲜菇渣容重值增加,总孔隙度和通气孔隙度下降,可能是海鲜菇渣腐熟后大粒径数量减少,小粒径增加;全氮、全磷、全钾含量明显提高,有机质含量下降,可能是海鲜菇渣堆肥过程中有机物不断被微生物降解,堆体干物质含量逐渐减少,同时在高温环境下,堆体中含水量不断下降,无机养分产生浓缩效应,使腐熟后菇渣堆体养分含量增加[20]。这与武敬亚等[5, 9]在蘑菇渣腐熟上的结论一致。
腐熟处理后,各处理组海鲜菇渣pH值均有所提高,但CK处理腐熟前后变化不大,说明添加尿素、鸡粪肥、鸽子粪均能够提高堆体的pH值。其中以A2和A3处理变化最大,可能是较多的微生物通过矿化作用对有机氮进行分解,海鲜菇渣中氮素主要以铵态氮为主,从而造成pH值增加,这与张蓓[21]在玉米秸秆发酵得出的结论相同。pH值也是影响堆体腐熟过程的重要因素,大部分微生物在中性及偏碱的环境中活性更高,代谢更旺盛,从而影响腐熟效果。EC值反映了基质中离子总浓度的大小,目前国内外学者认为菇渣可以代替草炭,但存在EC值偏高的问题[22]。本研究表明,海鲜菇渣经过腐熟处理后EC值均有所提高,范围为3.89~5.40 ms·cm-1,不满足理想基质的要求。可见,腐熟后海鲜菇渣不宜作为单一基质,需要与其他基质混合使用。由于菇渣的EC值较高,在育苗及栽培过程中应该浇灌清水或使用低浓度营养液,再慢慢过渡至正常浓度,否则会导致烧苗,这与李谦盛等[23]的研究结论相近。
综上所述,相较于自然堆放的腐熟方式,加入鸡粪肥、尿素、鸽子粪等处理,均能够提高堆体温度及高温持续时间,增加堆体容重和pH值,有效提高腐熟效率。其中,A4处理腐熟过程中温度最高,高温持续时间最长,无害化效果最好,且腐熟后容重、通气孔隙度及全氮、全磷、全钾含量最高。因此,从腐熟前后的堆体理化性质、高温及腐熟时间来看,A4处理表现较优,即每立方米海鲜菇渣堆体中加入240 g发酵菌剂和10 kg鸽子粪,腐熟堆中基质含水量控制在55%左右,腐熟时间约35 d。
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