食用菌菌渣做为肥料研究现状分析
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摘要:
我国已经成为食用菌第一生产大国[1-2]，每年产生的菌渣至少有400 万t，拥有大量的食用菌废弃物资源，但当前食用菌菌渣利用率较低，造成乡村污染的现象依然存在。因此，开展菌渣等废弃物再利用技术与合理开发模式的研究势在必行。 本研究分析针对我国当前化学肥料使用范围广、施用量大而产生的土壤板结、肥料利用率低、作物品质下降、环境污染严重等诸多问题，结合国家环境友好型和资源节约型的农业产业政策，通过食用菌废弃菌渣利用发酵工艺进行有机化处理，添加高效功能菌，构建生物有机肥与无机肥料的科学合理配施的综合技术，形成环保节能型食用菌菌渣生物有机无机掺混肥料，以利用其养分长效和速效相结合、菌剂活化土壤等作用，可以充分改善土壤理化性状、培肥土壤、改善农作物品质和提高经济收入，为实现我国粮食安全生产、资源高效利用、产品质量提升提供技术保障，为当前农业由无机向有机转变提供强有力的技术支持，最终达到实现资源节约化利用和肥料高效利用的目的，为加速实现我国节约型农业和环境友好型农业提供动力。
关键词 ：菌渣废弃物再利用技术与合理开发的研究
中图分类号：TQ340文献标识码： A
（一）研究背景
中国用占世界9%的耕地用去了世界1/3的化肥，单位面积肥料施用量是世界平均水平的3.7倍，由此引发的土壤板结，水资源污染、作物产量和品质降低、肥料利用率下降，土壤理化性质和生物学特性状严重破坏。总之，环境与生态压力很大，肥料产业面临着巨大的转折，肥料类型的转变已经成为必然，新型肥料即微生物有机无机肥料必将在此特殊的转折期发挥巨大作用，最终达到农业可持续发展、生态可持续利用、经济高效增长等多重功效。
通过近几年来对常年作物种植区的作物生物学性状和产量性状的调查发现，土壤中肥力特性逐渐降低，速效养分及有机质含量逐年减少，土壤中死磷、死钾残留量增加，尤其是土壤中有益微生物数量急剧骤减；当前的农业生产只限于对植物、动物资源的利用，构建成“二维结构”的农业，实践证明这是一种资源浪费型的产业结构，同时会对生态环境产生不利影响，与我国实行的资源节约型和环境友好型农业模式及环境可持续发展战略相违背，只有将农业结构调整为“三维结构”即植物种植、动物养殖、微生物种群维护，才可使农业生态系统相互依存，相辅相成，才能构建成资源良性循环，符合可持续发展战略的新农业。
作物的产量和施肥、灌溉、田间管理、栽培措施有直接关系，肥料的选择不当和施肥技术方法的不合理性将会导致作物减产34%-40%，栽培技术是决定作物产量高低的关键因素，而土壤肥力的保持和调控是一切农业田间管理措施增产增收的基础。近几年来，面对自然灾害频发，作物产量和品质受到明显的影响，单一的依靠优良抗性品种的培育来提升作物品质、作物抗倒伏、抗病害、抗草害的能力难度系数逐渐增大，而土壤肥料的特性在作物增产、抗性提高、品质升级和效益提高等方面的功效越来越重要，因此土壤新型肥料即生物有机无机掺混肥料的研发以肥沃耕地土壤和保护生态环境为宗旨，是实现农业向三维结构转型和农业战略性调整的第一步。
近年来随着食用菌产业的发展，食用菌菌渣作为一种生产末端的废弃物质对环境的污染日益严重，我国每年产生的菌渣，至少有400万t，往往被随意抛洒和燃烧用作燃料。其实，菌渣中含有丰富的蛋白质和其他营养成分, 是一种很好的的有机肥源，随意丢弃是对资源的浪费, 同时还导致霉菌和害虫的滋生,增加空气中有害孢子和害虫的数量, 进而严重污染生态环境。将其作为一种有机肥料应用到肥料生产体系中，充分发挥其提高土壤肥力、改善土壤环境、增加土壤有益微生物数量的能力，既达到了废弃资源的重复利用，实现资源节约型肥料生产，又避免了环境污染，更好的促进环境友好型农业可持续发展。
（二）国内外研究现状
2.1国内外食用菌菌渣研究现状
食用菌菌渣(Edihle Fungi Residue，Residue，EFR)是食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料，又称为菌糠、薛渣、或者下脚料[3]。我国是食用菌生产大国，据中国食用菌协会统计，2008年全国食用菌总产量已达1.83×107t，占全球总产量的70%以上，总产值突破600亿元。伴随着食用菌产业的发展，每年有大量的食用菌菌渣产生，按食用菌生物学效率平均40%计算，2008年全国食用菌菌渣总产量约4.57×107t，数量巨大。然而如何对菌渣进行环保有效的处理，却一直没有得到很好的解决。每年大量的菌渣和废棒或就地堆置，或直接施入田中，即造成了农业有机资源的巨大浪费，又造成了周围环境的恶化，造成细菌繁殖和疾病传播，给附近居民生活环境造成了严重影响，也给附近食用菌产业造成了巨大危害。
目前对食用菌菌渣的利用研究，大多集中在单个领域，总结起来共有7种利用途径，即作为食用菌栽培的基质配料[4-6]，在对菌渣进行简单发酵处理后，将菌渣发酵产物与其它无机基质混合进行蔬菜或者花卉栽培，降低了生产成本，提高了产量和品质、作为育苗基质的基础材料[7-9]、作为菌糠饲料[10-13]、作为一些酶研究的介质来源[10、14-15]、作为发酵产生沼气的底物[16-17]、作生态环境修复材料[18-19]、作为肥料和生物活性物质。利用形式不一，利用效率不高，仍存在大量的浪费和二次污染现象，因此，如何科学和环保有效地处理好食用菌菌渣成为一个越来越严峻的问题。
近年来，随着食用菌生产的迅速发展，各地生产食用菌后的栽培废料也逐年增多。为了寻找新的培养材料来源，降低生产成本，人们在20世纪80年代初开始了食用菌栽培废料再利用的研究。近年来，有关食用菌栽培废料开发利用的报道很多，其中以食用菌栽培废料作为配料进行食用菌再生产的研究最多。吴长清(2000年)利用金针菇栽培废料栽培金针菇，栽培废料中的营养较易被金针菇菌丝吸收，发菌迅速，头潮菇出菇密集，产量提高明显，品质也较好。李用芳(2000年)利用金针菇栽培废料生产平菇，菌丝生长迅速，长势较好。党建章(2000年)用平菇、金针菇栽培废料栽培鸡腿蘑，发现鸡腿蘑菌丝分解纤维素能力非常强，用出过菇的废料栽培鸡腿蘑，效果良好，添加70%的栽培废料所产鸡腿蘑的蛋白质含量产量以及和可溶性蛋白均高于正常料。李东(2001年)用种过平菇的废料，经曝晒、粉碎处理，再用来栽培草菇，菌丝生长速度随废料加入量的增加而加快，菌丝浓密程度逐渐增强，生物学效率以废料占75%的最高。
香菇菌渣由于含蛋白质高和具有一定量的氨基酸，用它作为饲料添加剂，对提高猪的瘦肉率有积极效果。宋汉英(1985年)用20%香菇栽培废料代替碧糠粉养猪，发现猪的生长正常，每增重1kg，试验组比对照组节约饲料0.71kg；而在饲养的经济效益方面，试验组比对照组高30.20%，肉质正常。马玉胜(1996年)以麦秸、稻草等农作物秸秆生产食用菌，用其栽培废料饲喂奶山羊，经60天的试验，饲喂食用菌栽培废料的试验组比饲喂氨化麦秸的对照组产奶量提高19.4%，粗饲料利用率也提升了13.2%，两组间乳脂率无差异。庞思成(1993年)以食用菌栽培废料代替鼓皮喂养尼罗罗非鱼，在饲料中添加30%栽培废料，不但能满足鱼的生长，而且还可节约一些鼓皮，使饲料成本下降了8.3%，经济效益十分明显。张汝锦等(1985年)用香菇栽培废料喂兔，不但适口性好，毛长、毛重和体重的增长效果也非常明显。
2.2 国内外食用菌菌渣作为肥料研究现状
Francis 等研究了在坦桑尼亚利用木屑、剑麻废料、水稻秸秆等农业固体废物栽培口蘑的情况，发现生产过后的基料可作为饲料和肥料，可以有效地对土地进行生物修复［20］。唐翔虬认为食用菌栽培废弃物生产有机肥料，可显著增加土壤有机质，提高农产品的产量和品质等［21］。李志香等通过菌种的优化组合，将食用菌生产过程中的废菌渣生产为饲料，减少了环境污染［22］。边银丙提出食用菌产业要减少对秸秆资源和林木资源的过度依赖，应利用栽培后的菌料开发家禽和鱼类的养殖饲料加工、生产土壤有机肥料［23］。卫智涛等［24-25］研究了食用菌废料的综合利用现状。从文献查阅来看，目前对食用菌废弃物的利用方式较为常见的是直接将菌渣还田用作肥料，或者是将生产后的菌渣再加工成为饲料、肥料，作为产品进行销售。但总体而言，当前食用菌菌渣利用技术尚不够成熟，处理手段有限，应用范围狭窄，造成了较大程度上的资源浪费与环境污染。
(三)菌渣在土壤肥料的作用和研究方法
3.1菌渣的作用
由于食用菌菌渣富含的各种营养元素，是良好的有机肥源和土壤改良剂[26-28]，所以当前在肥料利用领域以利用食用菌菌渣堆肥发酵制作有机肥的研究居多。研究表明：每100公斤食用菌菌渣含氮、磷、钾最多的分别相当于尿素4.85kg或碳酸氢铰11.98kg,过磷酸钙12.14kg和氯化钾3.92kg，施用食用菌下脚料对改善、增强地力有积极意义。刘宝勇(2007)将香菇废料加入矿区复垦土壤中，研究结果表明土壤得到了不同程度的培肥与改善，在排土场复垦土壤中加入食用菌废料，可以大大增加上壤中各种微生物的数量(如细菌、真菌、放线菌等)，对增加土壤中有机质的含量和肥力具有特殊作用[29]。
3.2研究方法
3.2.1、多元功能菌的筛选和培养
具体操作：
①选择本地区典型的作物栽培区土壤，开展解磷、解钾和自生固氮菌的分离筛选，然后对筛选出的几株高效解磷细菌、解钾细菌和自生固氮菌进行菌落形态比较、革兰氏染色及一系列生理生化反应,根据菌落特征和生理生化特征对筛选出的高效菌株进行鉴定。
②高效菌株固体发酵最大活菌数测定，对筛选出的几株高效解磷细菌、解钾细菌、自生固氮菌多菌株复合菌剂固体发酵采用1000 ml 的三角瓶，每瓶装入100 g 固体发酵培养基，121℃高压蒸气灭菌后接入体积浓度5 %的单菌株或多菌株混合的液体菌种，28℃恒温培养，第4、8、12、24 和48 h 取样，利用稀释平板计数法进行细菌测数。
③复合菌剂盆栽试验，取灭菌的田间耕作土，每盆装土2 kg，试验设1个对照（不接菌）和2个处理（①P1K1N1和②P2K2N2），每处理施浇含菌108个/ml 复合菌剂30 ml，对照浇蒸馏水，共设3个重复。盆栽玉米每盆定植2 株,生长期119d；盆栽水稻每盆定植2 株，生长期135 d。观察复合菌剂对玉米、水稻植株生长的影响，采收后统计其生物量。
3.2.2、食用菌生产末端菌渣发酵技术研究
具体规范：利用微生物的好氧分解作用，将食用菌菌渣废料晒干粉碎后，以15％的比例添加添加剂（由菜园土、过磷酸钙、猪粪、草木灰以l：l：l：0.5的比例混合均匀而成）和以1:2的比例添加水，在30℃--65℃温度范围将其发酵，转化7 d后，测得发酵转化产物外观、总养分、有机质含量及E.coli值是否符合国家有机肥标准。
3.2.3、生物型有机颗粒挤压技术
将筛选出来的多元功能菌，在适宜的温度下，移接到菌渣发酵成的有机物质中，进行挤压造粒。
对辊挤压造粒机各种干粉物料从设备顶部加入，在对辊极大的挤压力作挤压力的大小可通过液压力调节。
3.2.4、生物有机肥与无机肥料（速效氮、磷、钾）的科学合理配施技术模式研究
试验结合牡丹江市牡丰专用肥有限公司前几年研究成果，无机肥料氮磷钾配比按照牡农科系列作物专用肥配比而定（2013年已经经过质量技术监督局认证），玉米专用肥【氮磷钾养分总含量35%（18-7-10），有机质≥20%，腐殖酸≥用下使物料产生塑性变形而被压缩成片状。片状物料再经过破碎、整粒、筛分等过程，得到颗粒状产品。
主要优点：物料经机械压力强制压缩成型，不添加任何润湿剂，产品纯度得到保证。 工艺流程简短，能耗低，产量大。干粉直接造粒，无需后续干燥过程，更有利于现有生产流程的衔接和改造。操作弹性大，适应范围广，5%，、特效菌≥0.2%】，水稻专用肥35%（12-9-14），有机质≥20%，腐殖酸≥5%，特效菌≥0.2%】，在该无机肥料的基础上添加20%的生物有机颗粒进行机械掺混。
3.2.5、不同作物（水稻与玉米）专用型掺混肥料田间效应研究
试验设置老三样处理、水稻与玉米专用常规复合肥料45%、水稻与玉米专用常规掺混肥料45%、食用菌菌渣型掺混肥料35%和空白对照，每种作物各自共5个处理。种植作物为水稻和玉米，测产和考种方式按照常规方法进行。
总结
针对当前无机肥料使用范围广、施用量大而产生的土壤板结、肥料利用率低、作物品质下降、环境污染严重等诸多问题，结合国家农业产业政策即环境友好型和资源节约型的提出，优质新型肥料的研制和推广已成必然，腐殖酸型生物有无机掺混肥利用其养分长效和速效相结合、菌剂活化土壤等作用，可以充分改善土壤理化性状，培肥土壤，改善农作物品质，提高经济收入。为实现我国粮食安全生产、资源高效利用、产品质量提升提供技术保障，为当前农业由无机向有机转变提供强有力的技术支持,最终实现资源节约化利用和肥料高效利用的目的，为创建节约型农业和环境友好型农业奠定基础。
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