刘林培 管秀琼 李俊 胡海军 马永鹏

摘要：为探究食用菌菌渣协同白酒丢糟堆肥效果，研究食用菌菌渣添加比例及其对堆肥的影响，用白酒丢糟为主料，食用菌菌渣为辅料，进行了为期26 d的堆肥试验，以期为白酒丢糟堆肥技术提供新的参考。结果表明，以堆肥过程中色度、温度、pH值、电导率（EC值）、有机质含量及其降解率、C/N、T值、水溶性有机碳及其与总有机氮的比值等判断，白酒丢糟堆肥添加食用菌菌渣的最佳比例为20%～30%。其工艺参数：初始含水率为55%，初始pH值为6.5，连续通风量为1.5 L/min，初始C/N为26.5～29。

关键词：白酒丢糟;食用菌菌渣;堆肥;工艺参数

中图分类号： S141.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）23-0294-05

利用白酒丢糟制作有机肥，既能解决环保问题，又可实现资源再利用，具有较高的环保、经济和社会效益[1]。由于丢糟本身的C/N和营养条件等均不适合直接堆肥[2]，必须外加氮源、营养元素和微量元素，而添加化学物质（如尿素）会极大增加生产和技术成本，严重制约丢糟有机肥的发展。

食用菌菌渣是食用菌收获后残留的物质，由菌丝体和大量的剩余营养组成。我国每年会产生约5 214万t的食用菌菌渣[3]。由于食用菌菌渣体积密度低，无植物致病菌，并且含有蛋白酶、木质素分解酶、纤维素酶、半纤维素酶等多种酶和大量的微量元素[3-4]，可以促进纤维素和木质素的降解，所以食用菌菌渣在堆肥中具有广阔的应用价值。本试验拟探究白酒丢糟堆肥添加食用菌菌渣的最佳比例及其影响，以期为白酒丢糟堆肥技术提供新的参考。

1 材料与方法

1.1 堆肥材料

试验所用白酒丢糟取自四川某酒厂;食用菌菌渣取自四川自贡某农场;复合发酵菌剂为自购市售，有效菌种主要为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、绿色木霉和酿酒酵母等，有效活菌数≥200亿个/g。堆肥原料的物理和化学性质如表1所示。

1.2 堆肥反应器

如图1所示，堆肥反应器（0.45 m×0.4 m×0.3 m）底部装有多孔透气PVC（聚氯乙烯）板和通气管道，外接充氧装置，提供系统通风;反应器顶部附着冷凝板，可使水汽冷凝回流，降低反应器含水率挥发速率;反应器中配有温度传感器，与电脑连接，用于监测系统温度。

1.3 堆肥系统与取样

以白酒丢糟为主料，食用菌菌渣为辅料，均以物料绝干质量的0.1%添加复合发酵菌剂，同时调节各堆肥系统初始环境（含水率为55%，pH值为6.5），使其相同，设置通气量为1.5 L/min，进行连续通风。将堆肥试验设计为4组不同食用菌菌渣添加比例[20%（T1）、30%（T2）、40%（T3）、50%（T4）]，每组重复3次，进行为期26 d的试验。在堆肥后0、2、4、7、11、18、21、26 d对堆体进行物理外观变化的记录;在堆肥后0、1、4、7、11、14、17、20、26 d对系统进行人工翻堆，同时从每个堆肥系统的下部，中央和上部均匀混合采集新鲜样品（200 g左右），将其分成2等份，1份鲜样放置在4 ℃处保存，进行色度、含水率、pH值、电导率（EC值）、氨态氮和硝态氮含量、可溶性有机碳含量的分析;1份风干样粉碎过0.25 mm筛网，对总氮和有机质含量进行分析。

电脑通过温度传感器自动记录温度;将去离子水与堆肥鲜样在1 g ∶ 10 mL、30 ℃和200 r/min的条件下水平振荡 1 h，得到样品悬浮液。将悬浮液在10 000 r/min情况下离心30 min后通过0.45 μm水系滤器，得到堆肥浸提液[5]，进行色度、pH值、EC值、氨态氮和可溶性有机碳分析。色度、pH值、EC和可溶性有机碳用XZ-WS色度检测仪、雷磁PHS-3C型酸度计、雷磁DDS-307A型电导率仪和总有机碳-总氮分析仪（SHIMADZU TOC-V系列）分别测定;凯氏氮含量用凯氏定氮法测定;氨态氮和硝态氮含量按照NY/T 1116—2014《硝态氮、铵态氮、酰胺态氮含量的测定》进行测定;总氮含量等于凯氏氮含量加硝态氮含量，总有机氮含量等于凯氏氮含量减去氨态氮含量[1];含水率在105 ℃干燥24 h后测定;灰分用马弗炉550 ℃炉温，保温24 h后测定;有机质含量是干质量与灰分之差[6];有机碳含量根据公式：有机碳含量=1-灰分含量1.724×100%计算。

1.4 数据分析

使用Excel 2010和IBM SPSS 20统计软件对堆肥过程数据进行分析，采用Origin 8.5进行图形绘制。采用ANOVA法检验各参数的统计差异。所有分析都假设有双尾和95%的置信度（或α为0.05）。

2 结果与分析

2.1 系统的物理变化

通过对堆肥过程的观察发现，各处理初始状态大致呈黄褐色，均有不同程度的酸味，酸味随食用菌菌渣占系统比例的增加而减弱。不同处理在堆肥过程中的物理外观大体一致（表2）。

由表3可知，堆肥结束时，色度由高到低依次为T2、T1、T4和T3，而且不同处理的色度差异显著（P<0.05）。与之对应，色度增加率最高为T1，其次为T2，分别达到了307.70%和163.21%均与其他处理差异显著，而T3和T4的色度增加率无显著差异，处于相对较低水平。由此可以判断，T1最优，T2次之，T3和T4较差。

2.2 温度的变化

温度是影响堆肥过程及其微生物活性的重要因素之一，其高低决定了堆肥速率的快慢[7]。由图2可知，所有处理均在堆肥后1 d达最高温，但不同处理的最高温度有所不同：T2>T1>T3>T4。与此相似，不同处理的高温期（50 ℃以上）维持时间亦有所差别。T1、T2、T3和T4高温期维持时间分别为4、4、2、2 d。在堆肥中后期，所有处理的温度均缓慢下降，但下降趋势有所不同。T1和T2下降趋势一致，T3和T4下降趋势一致，且T1和T2的温度明显低于T3和T4的温度，更快接近室温。这可能是由于T1和T2的初始C/N处在 25～30 的适宜范围[8]，T4的初始C/N较高。适宜的初始 C/N 有利于微生物的繁殖，消耗有机物，产生大量的热，更快达到腐熟。由此可以判断，T2的温度变化情況最优，T1次之，T3和T4较差。

2.3 pH值和EC值的变化

pH值和EC值是重要的堆肥参数，能影响最终产品对植物生长的适宜性。由图3-A可知，所有处理pH值的变化趋势相似，均先升高后降低再升高至逐步稳定。在堆肥的初期，氨的释放占主导地位，pH值的升高主要与氨气的释放有关。随后，由于微生物活性增加使系统中的有机物分解产生低分子量脂肪酸以及硝化作用，pH值略有下降。此后，堆体含氮物质的不断降解，使系统pH值升高，逐步稳定。从堆肥后 11 d 开始至堆肥结束，所有处理的pH值均无明显差异，并达到稳定状态。而pH值相对稳定意味着发酵过程结束，堆体进入成熟阶段[9]。堆肥结束时，所有处理的pH值均符合成熟标准（5.5

EC值的变化与pH值的变化趋势大致相反，且所有处理EC值的变化趋势基本一致（图3-B）。堆肥开始时T1、T2、T3、T4的EC值最高，分别为4.72、4.87、5.02、5.16 mS/cm，随后下降，至堆肥 4 d 后略有上升，在堆肥后 7 d 再次降低。

堆肥后14 d时，T1、T2、T3和T4的EC值最低，分别为1.02、1.11、1.25、1.4 mS/cm。此后，所有处理的EC值开始逐步升高，直至堆肥结束。堆肥初期，EC值快速降低可能是由于食用菌菌渣中水溶性物质（如氨基酸）的生物降解所致。随后EC值略有增加可能是由于有机物分解过程中释放出矿物盐。此后，EC值降低，可能是氨挥发和矿物盐沉淀的结果。然而，由于系统干质量的净损失，EC值不断增加，直到堆肥结束。到堆肥结束时，所有处理的EC值均被中等敏感植物认为是可以忍受的（EC值<4 mS/cm）[11]。

2.4 有机质及其降解率的变化

有机质是微生物生存与繁殖的营养物质，其含量的变化可以反映堆肥腐熟的进程，根据其降解程度可以判断堆肥的腐熟度[12]。由图3-C和图3-D可知，所有处理有机质含量的变化趋势类似，在整个堆肥过程中均不断下降。研究表明，食用菌菌渣中含有多种可被微生物利用的易降解物质，可以促进微生物的生长，从而促进有机质的降解，但不同食用菌菌渣比例的有机质降解程度却大不相同[13]。到堆肥后4、7、11、14、17、20 d时，T2的有机质降解率分别高达5.19%、5.24%、5.58%、6.14%、6.81%和7.12%，明显高于同时期其他3个处理。到堆肥结束时，T1的有机质降解率最高，达到8.06%，明显高于其他3个处理。此时，T2、T3和T4的有机质降解率已无明显差异。由此可以判断，T1和T2有机质降解率优于T3和T4。

2.5 C/N和T值的变化

C/N常用作堆肥腐熟度的指标。由图4-A可知，T1、T2、T3、T4的C/N分别从堆肥开始时的26.5、29.20、29.29、32.40持续下降，到堆肥结束时分别为18.13、19.69、20.43、21.63。吴银宝等认为C/N小于20为腐熟标准，若由此判断，到堆肥结束时仅T1和T2腐熟[14]。但将C/N作为堆肥腐熟指标的争议一直存在，有学者认为C/N与堆肥原料有关，提出采用堆肥终点C/N与初始C/N的比值（T值）来评价堆肥腐熟度[15]。有研究者认为腐熟堆肥的T值应介于 0.49 与0.72之间[16]。由图4-B可见，所有处理的T值变化趋势相似，在整个堆肥过程中均不断下降。但在整个堆肥过程中，不同处理的T值差异明显。在堆肥后1、4、7、11 d时，T1和T2的T值虽无明显差异但均明显低于同时期的其余2组处理。在堆肥后14、17、26 d时，T2的T值明显低于其他3个处理。T1、T2、T3、T4分别在堆肥后26、14、26、26 d（T值分别为0.68、0.71、0.70、0.67）达到腐熟標准。由此可以判断，T2的C/N和T值变化情况最优，T1次之，T3和T4较差。

2.6 水溶性有机碳及其与总有机氮比值的变化

水溶性有机碳是堆肥中微生物可直接利用的碳源，也是可以被微生物直接用来合成自身物质的成分[17]。由图4-C和4-D可知，T1、T2、T3和T4的水溶性有机碳分别从堆肥开始时的4.88%、5.07%、5.11%和5.20%持续下降，到堆肥结束时分别为0.88%、1.63%、1.26%和1.43%。水溶性有机碳不断降低可能是由于有机物分解产生的水溶性有机碳不断被微生物利用消耗，这与Leita等的研究[18]相似，但与李瑞鹏等的研究[19]不同。这可能是由于在不同的堆肥原料和条件下，水溶性有机碳的动态变化规律并不完全相同。Garcia等对城市废弃物堆肥的研究结果表明，堆肥中水溶性有机碳含量小于5 g/kg时达到腐熟[15]。若由此判断，到堆肥结束时仅T1腐熟。但李承强等指出，堆肥过程中的水溶性有机碳变化比较复杂，将水溶性有机碳含量作为腐熟度指标存在争议，建议将水溶性有机碳与总有机氮的比值作为评价腐熟度的标准，并认为腐熟标准水溶性有机碳/总有机氮应小于0.7[20]。由图4-D可知，不同处理的水溶性有机碳与总有机氮的比值不断下降，其值间差异显著。在整个堆肥过程中，T1的水溶性有机碳与总有机氮的比值明显低于同时期的其他3个处理。相同的是，T1的水溶性有机碳与总有机氮的比值在堆肥后17 d为0.66，达到建议的腐熟标准，而T2、T3和T4的水溶性有机碳与总有机氮的比值直至堆肥结束也未达建议的腐熟标准。由此可以判断，T1的水溶性有机碳及其与总有机氮的比值变化情况优于T2、T3和T4。

3 结论

（1）堆肥结束时，色度由高到低依次为T2、T1、T4和T3。不同处理的色度差异显著（P<0.05）。与之对应，T1、T2和T3、T4的色度增加率同样差异显著（P<0.05），T3和T4差异不显著，色度增加率最高为T1，其次为T2，而T3和T4的色度增加率并无显著差异，处于相对较低水平。由此可以判断，T1最优，T2次之，T3和T4较差。

（2）T1、T2、T3和T4均在堆肥后1 d达最高温，其最高温度T2>T1>T3>T4，高温期维持时间分别为4、4、2、2 d。T1、T2比T3、T4更快接近室温。由此可以判断，T2的温度变化情况最优，T1次之，T3和T4较差。

（3）到堆肥结束时，所有处理的pH值均符合成熟标准（5.5

（4）所有处理的有机质含量变化趋势相似，在整个堆肥过程中均不断下降，而T2的有机质降解率明显高于同时期其他3个处理。到堆肥结束时，T1的有机质降解率最高，明显高于其他3个处理。由此可以判断，T1和T2的有机质降解率优于T3和T4。

（5）若用C/N判断，到堆肥结束时仅T1和T2腐熟。在堆肥前半期，T1和T2的T值均低于同时期的其他2组处理。在堆肥中后期，T2的T值明显低于其他3个处理。根据T值的变化，T1、T2、T3、T4分别在堆肥后26、14、26、26 d达到腐熟标准。由T值判断，T2发酵情况最优，T1次之，T3和T4较差。

（6）若由水溶性有机碳判断，到堆肥结束时仅T1腐熟。而采用水溶性有机碳与总有机氮的比值评价，则T1在堆肥后17 d为0.66，达到建议的腐熟标准，而T2、T3和T4的水溶性有机碳与总有机氮的比值直至堆肥结束也未达建议的腐熟标准。由水溶性有机碳与总有机氮的比值可以判断，T1优于T2、T3和T4。

综合考虑，在为期26 d的堆肥试验中，T1和T2处理的发酵情况优于T3和T4处理，即白酒丢糟堆肥添加食用菌菌渣的最佳比例为：20%～30%。其工艺参数：初始含水率为55%，初始pH值为6.5，连续通风量为1.5 L/min，初始C/N为26.5～29。

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收稿日期：2019-08-30

基金项目：四川轻化工大学研究生创新基金（编号：Y2018062）。

作者简介：刘林培（1994—），男，四川什邡，硕士研究生，主要从事轻工废弃物资源化利用研究。E-mail：lpliu1994@163.com。

通信作者：管秀琼，硕士，教授，主要从事轻工废弃物资源化利用研究。E-mail：xqguan2004@163.com。