菌渣二次出菇处理还田再利用路径探析_周子焱.pdf

安徽农学通报2023年02期资源利用 农村能源菌渣二次出菇处理还田再利用路径探析周子焱1王闯1徐宁1曹娜2李国良3赵冬梅1孙泽浩1刘国娟1*（1聊城职业技术学院，山东聊城 252000；2山东省茌平县蔬菜技术推广中心，山东聊城 252100；3聊城江北水城旅游度假区国良种植家庭农场，山东聊城 252000）摘要为研究二次出菇处理后的菌渣还田对土壤理化性质的具体影响，本文探析了杏鲍菇菌渣还田再利用路径。通过设计对照试验，分别采集试验前后土壤容重、土壤pH值、土壤EC值等具体数据，经对比分析发现：二次出菇处理后的食用菌菌渣（T3）与水浸处理菌渣还田（T2）比未经还田土壤（T1）在土壤容重方面，分别降低了19%和15%；在土壤酸碱度方面，分别提升了2.9和3.5个单位；在土壤电导率方面，分别提高了134和3s/cm。结果表明：二次出菇处理后的食用菌菌渣还田能较好地改良土壤理化性质，缓解土壤连作压力。关键词食用菌菌渣；二次出菇处理；还田再利用；理化性质中图分类号S646文献标识码A文章编号1007-7731（2023）02-0148-04随着我国综合国力的不断提升，人民生活水平发生了显著变化。食用菌以其高蛋白、高维生素、低脂、低热深受广大人民群众的喜爱，已经成为了家家户户不可或缺的美味佳肴1。根据中国食用菌协会最新数据，2019年我国食用菌年产值达400亿元人民币，占全球食用菌产值的80%以上2。食用菌栽培基质通常由动物粪便、木屑、棉籽壳及其他矿物质组成，食用菌在生长过程中所分泌的胞外酶，能很好地将纤维素等大分子物质分解为小分子物质并吸收利用3。但杜国防等认为食用菌菌渣营养物质的利用率仅为60%70%。在食用菌子实体被采收过后，菌渣中大量营养物质由于无法得到合理利用，不仅会造成资源浪费，还会带来严重的环境污染问题5。因此，食用菌菌渣还田再利用，成为了当前食用菌行业与农业发展所面临的共同难题。目前国内对于菌渣还田的研究，大多将食用菌菌渣与珍珠岩等无机物质进行混合使用1，胡留杰等6研究发现菌渣不经过前期处理，直接进行还田耕作，增大了土壤容重、提高了土壤pH、显著提高了土壤EC值。钱争等7认为土壤EC值与土壤盐碱化概率呈正相关，EC值的提升侧面反映了土壤盐碱化概率加剧。因此，菌渣直接还田再利用，并不能最大程度地发挥改良土壤理化性质的预期效益。如何解决菌渣还田对EC值与土壤盐碱化加剧问题，是国内研究菌渣还田再利用发展的一大难题。本文将杏鲍菇菌渣经过二次出菇处理与简要水浸处理后的菌渣同时进行还田复种，发现经二次出菇处理的杏鲍菇菌渣能更好地降低土壤EC值，达到了试验预期目的，在一定程度上解决了菌渣还田种所面临的部分问题。1试验设计1.1试验点概况试验点在聊城江北水城国良种植家庭农场，该区位于山东省西北部，属暖温带季风气候区，有利于食用菌种植和试验开展。1.2试验方法1.2.1试验前期处理。对杏鲍菇培养基质进行不同方式的预处理：使用水浸方式，用无菌蒸馏水对菌渣进行洗涤，稀释盐离子浓度；将杏鲍菇菌渣进行堆肥处理：在 1 m1 m 的畦床中均匀撒入基金项目山东省重点科技攻关类研发计划项目（2019GNC21400；2019GNC21401）；聊城职业技术学院科技计划项目（2019LZYK06）。作者简介周子焱(2002)，男，山东德州人。研究方向为园艺技术。*通信作者收稿日期2022-04-20-148DOI:10.16377/ki.issn1007-7731.2023.02.042浓度约为2.5%石灰水，将采收完毕的杏鲍菇菌渣进行除袋处理，选用干湿度为50稻草与杏鲍菇菌渣进行搅拌并堆入畦床，使用草席对混合培养料进行遮盖，当料温降至28 且出现大量放线菌时重新装袋3。1.2.2草菇种植。草菇种植试验过程中温室气温严格保持在1825，空气湿度控制在75%85%。在培养初期应减少揭膜次数，保持温室内气流和环境的稳定性4。待菌丝大量扭结时，将温度控制在3034，料温保持在3334 并适当维持通风环境。由于草菇生长速度较快，在子实体伸长前应及时采收。1.2.3番茄种植。试验分2轮进行：第1轮将水浸后的杏鲍菇菌渣均匀撒入1 m1 m试验台中，进行旋地，旋地深度约15 cm。静置1 d后，于试验田A中，种植番茄，番茄品种选用中蔬4号。第2轮将种植一茬草菇的杏鲍菇菌渣不做处理，直接还田。均匀地撒入位于1 m1 m试验田B中，进行和试验田A同样的操作，并种植与试验田A中同种品质番茄品种。菌渣还田使用量为14.00 kg/m2。1.3数据采集与处理采集试验前和2轮试验中试验田A、B的土壤理化数据：EC值、pH、土壤容重。在2轮番茄采收前后，立刻采集相关数据。利用 S 型采样法采集50 g 的土壤样品；土壤容重的测定使用环刀法采集50 g土壤样品测定土壤容量；pH的测定使用梅特勒pH暨电导率测定仪。本次研究共设置3组数据处理：T1（对照组）、T2（水浸处理组）、T3（二次出菇处理），每组试验数据，按照随机取样法随机取3组数据并计算平均值，作为改组数据的参考值。将2组数据进行对比，并分别计算平均值、算数平方差、分析数据差异。本试验全部数据采用 Matlab 2018进行处理。2结果与分析2.1菌渣还田对土壤容重的影响土壤紧实度是农学和土壤科学共同关注的土壤重点问题12。土壤紧实度过密可能会影响作物根系生长，过松散则会影响土壤田间持水量13。土壤紧实度一般可以反应土壤颗粒与土壤容重之间关系14。土壤容重是土壤最基本理化性质之一，能直接反映土壤孔隙度和土壤松软度15，侧面反映出土壤中影响植物生长可吸收的热度、含肥量、含水量、含氧量等大致情况16。通过对比试验前后试验田土壤容重，我们可以发现菌渣经二次出菇处理，再还田有利于改良土壤容重（图1）。00.20.40.60.81.01.21.4土壤容量/(gcm-2)试验组图1菌渣还田对土壤容量的影响T1、T2、T3组数据分别为：1.21、1.02、0.98 g/cm3（P0.05）。各试验田与其对照数据相比，土壤容重分别降低了15%、18%（P0.05），结果较为显著。同时试验结果反映出，经水浸处理后的菌渣对于土壤容重的影响比经二次出菇处理的菌渣效果小。可能是因为草菇在二次出菇试验时，将原杏鲍菇菌渣中的大分子成分分解再利用了，土壤容重的降低会造成土壤紧实度下降，能更好地为番茄根系生长提供适宜生存空间。2.2菌渣还田对pH的影响李思民等17认为，土壤pH对土壤重金属元素可利用性存在影响。现有试验表明，随土壤pH升高，土壤对重金属粒子吸附性增强，有效性重金属粒子含量下降18。杨秀敏等19认为，通过提升土壤pH，可将土壤重金属粒子转化为难利用交换态，使其不被作物根系吸收。分析本试验数据可知，菌渣还田提高了土壤的pH。如图2所示，T1、T2、T3组数据的pH分别为5.6、8.5、9.1。由于受地理因素影响，原试验田土壤较周子焱等：菌渣二次出菇处理还田再利用路径探析-149安徽农学通报2023年02期资源利用 农村能源为酸化，经菌渣还田处理后，pH分别显著提高2.9和3.6个单位，土壤酸化程度得到了显著改良。同时，随着土壤pH的升高，菌渣中富含大量有机质，可为土壤提供更多的吸附位点20，能更好地降低作物根系对重金属粒子的吸收，减少作物根系毒害发生。并且菌渣有机质多为溶解性有机质，其可通过络合作用和螯合作用，提高重金属的生物可利用性21。减轻土壤重金属压力，延长土壤使用期限。012345678910T1T2T3试验组pH值图2菌渣还田对pH的影响在2组试验田试验前数据相差不明显的情况下，经二次出菇处理的食用菌菌渣比经水浸稀释后的食用菌菌渣，改良酸化程度效果更为明显。可能是因为在二次出菇试验中，草菇释放了某些碱性或中性物质22。由此可说明，食用菌菌渣经二次出菇处理后对土壤酸化程度比经水浸后的菌渣效果更为优异。2.3菌渣还田对EC值的影响土壤电导率（EC）作为土壤重要的电学特征能充分表现出土壤盐分含量、养份储备量、水分储存量，可作为研究土壤理化性质的综合参考指标23。通过分析控制土壤电导率，可以保证作物生产高品质，同时便于控制土壤养分盈余，降低环境风险系数。根据潘昭隆等24、郭文忠等25试验显示，土壤EC值与植物株高、茎粗、叶片SPAD值呈二次曲线关系，一般番茄种植 EC 值应控制在 3 mS/cm左右。根据试验数据（图3），T1、T1、T1组数据分别为498、632、501 S/cm杏鲍菇菌渣还田会在一定程度上提高土壤电导率EC值。0100200300400500600700T1T2T3试验组EC值图3菌渣还田对EC值的影响在2组数据相差不显著的情况下，经二次出菇处理后的杏鲍菇菌渣对电导率的影响明显低于经水浸后的菌渣。黄桂平等26认为，在二次出菇过程中，草菇会吸收杏鲍菇菌渣中的铜、钾、镁、钙、锌、铁等元素，该类元素是造成土壤电导率上升的主要原因。因此，二次出菇处理能更好地克服菌渣还田对土壤电导率带来的负面影响，在一定程度上解决了土壤经菌渣还田处理后盐碱化概率加剧的问题。2.4试验误差分析试验过程中，由于某些不可控因素如气温骤降、降雨导致土壤湿度增加等影响，可能会对试验结果造成部分影响。同时，不同品种的杏鲍菇、番茄、草菇，也可能会带来一定的误差。3小结试验结果表明，经二次出菇处理的食用菌菌渣比传统水浸处理的菌渣对于土壤理化性质的影响更趋于有利。在土壤容重方面，经二次出菇处理的食用菌菌渣所影响的试验田土壤孔隙度更低，土壤紧实度更疏松，对于作物根系生长发育更有利，田间持水量更高；在pH方面，二次出菇后的食用菌菌渣，改良土壤酸碱度效果更为明显，土壤可溶解有机质含量更高，对土壤中重金属粒子的吸附能力更强；在电导率变化方面，与传统水浸处理不同，二次出菇处理的食用菌菌渣对于土壤EC值影响较小，对后期盐碱化概率影响不大，但均高于番茄生长发育临界点，可能会对番茄品质存在一定影响。总体来说，食用菌菌渣二次出菇处理，能很好地解决食用菌菌渣还田再利用问题，为食用菌行业与循环农业提供了较好的连接思路。与传统处理方式-150不同，食用菌菌渣在二次出菇过程中，种植草菇可带来一定经济效益，为从事食用菌行业的劳动人民，带来更多财富。同时，食用菌菌渣二次出菇并还田再利用，积极响应了我国乡村振兴战略中建设美丽乡村的号召27。下一步，我们将继续对食用菌菌渣还田再利用展开研究，探索食用菌菌渣在二次出菇前与出菇后对土壤其他方面造成的影响，并逐步克服二次出菇处理后土壤EC值对番茄品质产生影响的问题。4参考文献1 李用芳.食用菌菌渣的再利用J.生物学通报，2001（3）：44-45.2 景全荣.我国食用菌机械化生产现状及发展趋势J.中国农机监理，2020（9）：23-24.3 郭远，宋爽，高琪，等.食用菌菌渣资源化利用进展J.食用菌学报，2022，29（2）：103-114.4 杜国防，齐波，尹成胜.金针菇菌糠栽培平菇技术的研究J.农家参谋，2017（20）：58-59.5 宫志远，韩建东，杨鹏.食用菌菌渣循环再利用途径J.食药用菌，2020，28（1）：9-16.6 胡留杰，李燕，田时炳，等.菌渣还田对菜地土壤理化性状、微生物及酶活性的影响研究J.中国农学通报，2020，36（1）：98-104.7 钱争，冯绍元，庄旭东，等.基于主成分分析的土壤盐碱化特征研究J.中国农村水利水电，2022（5）：119-124.8 王绍军，张明，宋烨，等.聊城食用菌产业发展现状与建议J.中国果菜，2020，40（10）：69-74.9 盛慧，宋颖，于松涛，等.利用北方简易温室进行食用菌废弃菌渣利用的研究J.中国食用菌，2021，40（11）：96-98，102.10 孟庆国，池景良，李鑫.工厂化栽培杏鲍菇的菌渣再利用J.中国食用菌，2021，40（9）：87-92，97.11 汤倩倩，孙育红.以稻草和鹿茸菇菌渣为原料的大棚畦式草菇栽培技术J.中国蔬菜，2022（1）：118-120.12 石磊，王娟铃，许明祥，等.陕西省农田土壤紧实度空间变异及其影响因素J.西北农业学报，2016，25（5）