李艳华，罗 杰，胡 佳, 顾昌华，罗 刚

(1. 铜仁职业技术学院 农学院，铜仁 554300； 2. 铜仁市特种水产养殖发展与提升工程技术研究中心，铜仁 554300； 3. 铜仁市梵净山食用菌菌种繁育工程技术研究中心，铜仁 554300)

随着我国畜牧业的大力发展，2014年我国猪肉产量达到5 671万吨，猪粪产生数量为35.61亿吨[1]。大量猪粪未经处理而直接堆置到农田等外环境中，任其腐败变质产生大量有害微生物，造成严重的生态污染[2]。食用菌目前也已成为我国第五大农作物，年产量已超过3 597万吨，占世界总产量的70%以上[3]，按照40%的生物转化效率，保守估计我国年产废菌渣1 438.8万吨[4-5]，食用菌废菌渣大部分暴露搁置于地面，传统的处理方式也只是将其直接作为肥料或燃料，致使废菌渣中丰富的有机质、蛋白质，以及氮、磷、钾等矿物质元素未能被充分利用，利用方式粗放低效[6-8]。目前，采用蚯蚓处理食用菌菌渣的研究在国外没有研究报道，在国内的研究也是屈指可数，有关学者[9-10]对不同食用菌菌渣组合牛粪饲养蚯蚓开展了相应研究，但还鲜见食用菌菌渣搭配猪粪饲养蚯蚓的研究。蚯蚓号称地球上最有价值的动物，它终生以腐殖质为食，能对畜禽粪便和食用菌菌渣进行很好的生物降解，获得高质量的蚯蚓蛋白和生物有机肥[11-13]。在资源日益枯竭的背景下，如何将这些农业废弃物变“废”为宝，促进我国农业经济可持续发展，是行业热点更是亟待解决的科学问题。鉴于此，作者对食用菌菌渣搭配猪粪饲养蚯蚓开展研究，以期为综合利用农业废弃物提供基础。

1 材料和方法

1.1 材料

新鲜平菇废菌渣采自铜仁市梵净山食用菌菌种资源工程技术研究中心生态试验大棚；大平二号蚯蚓由铜仁市特种水产养殖发展与提升工程技术研究中心提供；新鲜的猪粪和牛粪由铜仁职业技术学院生态养殖场提供。试验用的平菇废菌渣、猪粪和牛粪的基本性状见表1。

表1 基质原料成分性状

1.2 方法

1.2.1 原材料的处理

取新鲜的平菇废菌渣、猪粪和牛粪，挑出霉变和杂质。平菇菌渣新鲜或晾干备用，牛粪堆沤发酵10 d，猪粪堆沤发酵15 d，发酵结束翻堆敞气3 d备用。

1.2.2 试验分组与设计

(1)平菇废菌渣搭配猪粪、牛粪试验分组与设计。猪粪和牛粪分别按照与平菇废菌渣的质量比例为0∶5、1∶4、2∶3、3∶2、4∶1和0∶5进行搭配，混合后调节各处理组基质含水量在70%～80%，每组取6个重复，每个重复取750 g混合基料放于塑料盒中(上口径15 cm，高12 cm，塑料盒的盖子和底部打有小孔)，同一处理每个盒子中放入大小均匀的性将成熟蚯蚓15条(总重2.5 g±0.28 g)。试验期间保持基质水分70%～80%，试验周期为60 d。

(2)堆肥自由选择分组与试验设计。根据平菇废菌渣搭配猪粪、牛粪试验分组的试验结果，把堆肥自由选择试验分为A、B、C共3组。 A组为100%(纯)平菇菌渣，不做处理；B组在平菇菌渣中加入40%最佳比例的牛粪混合饲喂；C组在平菇菌渣中加入最佳比例20%的猪粪混合饲喂。在直径1 m的圆圈地面上放上防逃网，并在正中位置放置一直径为15 cm，高20 cm的圆柱体大孔筛网，以筛网为中心，将圆圈地面均分为3等份，每等份放入40 kg含水量为70%～80%的A、B、C 3种基质，共3个重复，在每个重复的中心圆筛位置放入1 kg的蚓种。试验期间每天补充适当水分，保持基质水分70%～80%，试验周期为75 d。

1.2.3 指标的测定方法

试验结束后将各组中的成蚓、幼蚓分别进行计数、称重，记录蚓茧数；收集与称重各组蚓粪和蚯蚓，烘干后用于测定蚓粪的肥效指标、蚯蚓中的重金属含量。涉及的各指标定义及检测方法如下：

基质转化效率=试验结束时的基质重量×100%/ 试验开始时的基质重量；

蚯蚓增重倍数=(试验结束时蚯蚓的总质量-试验开始时的蚯蚓质量)/试验开始时的蚯蚓质量(单个蚓茧重量按0.02 g计算)；

增殖倍数=(试验结束时幼蚓总条数+2×蚓茧数)/初始种蚓条数(单个蚓茧按孵化2条蚯蚓折合计算)；

有机质采用重铬酸钾氧化法测定；全氮采用半微量凯氏定氮法；全磷采用磷钼酸喹啉重量法；全钾采用四苯硼酸钾重量法；速效氮采用锌粉-硫酸亚铁还原法；速效磷采用硫酸浸提钒钼黄比色法；速效钾采用硫酸浸提火焰光度法。碳素(C/N)的测定采用K2Cr2O7—外热源法测定；氮素的测定采用硫酸-过氧化氢消煮后，蒸馏滴定法。蚯蚓体内重金属铜、锌参照《GB/T14540—2003》测定；铬、砷、汞、铅参照《GB/T 23349—2009》测定；镍参照《NY/T 3161—2017》测定。

2 结果与分析

2.1 平菇废菌渣搭配猪粪、牛粪试验

表2表明猪粪搭配平菇废菌渣试验在20%猪粪搭配下蚯蚓的生长繁殖效果最好，其他各组明显低于该组，60%猪粪搭配甚至出现负增长；牛粪搭配平菇废菌渣以40%配比蚯蚓的生长繁殖效果最优，但是与60%和20%配比无显著差异。

表2 猪粪、牛粪搭配平菇废菌渣饲喂蚯蚓生长繁殖结果

2.2 自由堆肥组中蚯蚓的生长繁殖情况及基质转化率

由表3可知,C组蚯蚓末总重和性成熟蚯蚓数量均极显著(P<0.01)高于A组，A和B、B和C组间差异均不显著；A、B、C 3组幼蚓数量、蚓茧数量和增殖倍数的排序为C >B > A，且各组间差异均极显著。

表3和图1表明各组物质转化率由高到低的顺序为C >B > A，加入牛粪、特别是猪粪能显著提高蚯蚓的生长繁殖性能，且能提高基质的转化率。

图1 蚯蚓对基质转化情况Figure 1 The change of matrix by earthworms

表3 蚯蚓自由选择条件下生长繁殖情况

2.3 蚯蚓体内金属元素含量测定结果

表4结果表明在万分之一的检测精度下未检测到蚯蚓体内的汞和铅含量。蚯蚓体内镍含量在C组中含量最高，且与A、B 2组差异极显著。蚯蚓体内的铜、锌、铬、砷的含量排序均为C>B>A，且各组间含量差异均为极显著。

表4 各基质组蚯蚓体内及基质原料金属元素的检测结果

2.4 蚓粪养分成分变化结果

由表5结果可知，A、B、C组的有机质含量均有极显著下降，分别下降29.34%、28.43%和27.77%；A组蚯蚓消解前后全氮含量极显著提高，升高11.76%，B组蚯蚓消解前后全氮含量升高6.58%，但前后差异不显著，C组蚯蚓消解前后全氮极显著降低，降低9.42%；A、B、C 3组蚯蚓消解前后的全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量都有显著或极显著的提高，碳氮比都有极显著的降低。

表5 各处理组试验前后养分成分检测结果

3 讨论

3.1 平菇废菌渣搭配猪粪、牛粪试验

结果表明平菇废菌渣搭配20%猪粪时蚯蚓的生长和繁殖效果最好，其次为40%猪粪配比。平菇废菌渣搭配牛粪在各种配比下都能达到较佳的生长和繁殖效果，尤其以40%和60%配比效果最佳，这一结果与有关学者[14-15]的研究结果较为一致。

3.2 自由堆肥组中蚯蚓的生长繁殖情况及基质转化率

已有研究[16]表明蚯蚓适宜堆肥饵料的C/N比范围为16～25。20%猪粪配比基质C/N比为22.7，40%牛粪基质C/N比为28.6，100%平菇废菌渣基质C/N比为33.7。蚯蚓在20%猪粪配比组生长与繁殖最好，其次为40%牛粪配比组，最差的为100%平菇废菌渣组。因此，本研究结果较好地印证了刘亚纳[16]的研究结果。猪粪的搭配显著地降低了基质的碳氮比，丰富了基质的氮素营养，从而更利于蚯蚓的生长繁殖。但是也有研究表明在促进赤子爱胜蚓生长方面猪粪要好于牛粪，而在促进赤子爱胜蚓繁殖方面牛粪较猪粪更有利[17-18]。研究还表明基质转化率与蚯蚓的生长繁殖利用率存在明显负相关，牛粪、特别是猪粪的添加能显著提高基质的转化率，从而获得更多的蚓粪有机肥，而低营养组的纯菌渣组只通过重复摄食利用、增加饵料摄食效果、降低基质转化率来维持不断生长繁殖。

3.3 蚯蚓体内金属元素含量测定

蚯蚓处理完畜禽粪便等有机废弃物后常被制作成重要地龙、饲料蛋白等，因此对蚯蚓体内重金属含量的检测不容忽视。众多研究表明，蚯蚓对基质中的重金属元素具有很强的富集作用[19]，除了Cu和As略有富集(富集系数<1)，蚯蚓对基质中的Zn、Cr、Ni、Hg和Pb均没有出现富集，Hg和Pb的含量甚至低于检测精度，除As略超出标准限额外，其他重金属含量都在饲料卫生标准《GB13078—2017》限额内。这与孙茂红[20]、吴国英[21]等报道的蚯蚓对牛粪和猪粪中Cu、Zn的富集量比Hg明显的结果相一致，也与陈玉成等[22]研究发现蚯蚓易富集金属元素As，而不易富集 Hg的结果相一致。但是本研究的蚯蚓对重金属的低富集系数应该与蚯蚓在基质中的试验暴露时间有密切关系，相关研究也证明了这点[20-21]，而且有关研究也表明蚯蚓对重金属的吸收能力与物料 C/N 比、温度、湿度和蚯蚓接种密度等相关[20]。

3.4 蚓粪养分的变化

结果表明各组基质经蚯蚓消解后，有机质含量和碳氮比均有明显下降，这与蚯蚓生长过程中利用了基质有机质来提供能源和碳源，并有一部分碳以CO2的形式排放消耗有关，也与很多学者[15,23-24]的研究结果相一致。A组试验前后的全氮与A、B、C 3组基质实验前后的全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾的含量均有明显或极明显升高，这与很多学者[14,23-25]的研究结果一致，但与王惠敏等[23]的研究结果相反。造成这一差异的原因可能是本研究是在室内进行，养分不受雨水影响，而王惠敏等[23]的研究是在室外露天进行，难免有雨水流淋，造成养分丢失。B组基质试验前后全氮含量略有上升，但是无统计学差异；C组基质试验前后的全氮是唯一发生显著下降的组别，可能跟猪粪中氮素较充足，并以氨气形式释放逃逸有关，这种情况在一些学者[15]的研究中也有发生。因此，总体上各类基质的有机质和碳氮比明显下降、养分含量有明显提升，蚓粪肥略经调配适合做优质有机肥[15,17]。

4 结论

综上分析表明，为合理解决食用菌产业和畜牧业的快速发展带来的大量农业废弃物，对畜禽粪便和食用菌菌渣进行合理搭配养殖蚯蚓是生态循环农业的较佳路径。牛粪适宜搭配的推荐比例以40%为宜，猪粪适宜搭配比例以20%为宜，各类基质经为期75 d的蚯蚓消解后，可以获得优质有机肥和蚯蚓蛋白，且蚯蚓中重金属并未发生明显富集，适合饲用或者药用。