赤子爱胜蚓对不同发酵方式平菇菌渣的利用研究

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　　 摘要：为探索赤子爱胜蚓对不同方式发酵平菇菌渣的利用情况，通过物质转化率、蚯蚓的生长与繁殖率、蚓粪肥效4个观测指标，研究自然发酵、需氧发酵、厌氧发酵和不发酵4种情况下的平菇菌渣资源化利用效果。结果表明，对平菇菌渣进行7 d的需氧菌发酵处理后饲喂赤子爱胜蚓，蚯蚓生长最快，繁殖率最高;蚓粪中有机质含量达到70.67%，总氮水平达到1.80%。该食用菌菌渣处理方法既有利于蚯蚓生长繁殖，生产蚯蚓蛋白，又可有效处理食用菌废菌棒，生产有机肥，具有潜在的应用前景与价值。
　　 关键词：食用菌;蚯蚓;发酵;平菇菌渣;蚓粪;无害化处理;资源化利用
　　 中图分类号： X712;S899.8 文献标志码： A
　　 文章编号：1002-1302（2020）07-0281-04
　　 食用菌已成为我国第五大农作物，年产量已超过3 000万t[1]，采摘后的食用菌废菌棒数量巨大，废菌棒的处理已经成为制约食用菌可持续发展的瓶颈之一。当前，我国农业废弃物利用率仅为34%，大部分暴露搁置于地面上，传统的处理方式也只是将其直接作为肥料或燃料，致使废菌棒中丰富的有机质、蛋白质以及氮、磷、钾等矿物质元素未能被充分利用，粗放低效的利用方式对环境造成了巨大污染[2-3]。因此，如何有效处理好食用菌废菌棒成为食用菌产业可持续发展的关键。蚯蚓以腐殖质为食，能对废弃菌棒等农业废弃物进行很好的生物降解，并能在生长过程中将生长基质转化为有机肥等，而废弃菌棒又能促进蚯蚓的生长，获得高质量的动物蛋白[4-5]。目前，还没有利用不同发酵方式处理食用菌菌渣来养殖蚯蚓的研究，且关于食用菌菌渣养殖蚯蚓的研究也极少[6-8]。本研究采用不同发酵方式处理食用菌菌渣，用于饲喂蚯蚓，考察蚯蚓的生长与繁殖状况以及基质的营养变化等，探索食用菌菌棒饲喂蚯蚓的最佳处理方式，旨在为食用菌菌棒的利用提供理论和实践参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　新鲜平菇废菌棒（主要成分为棉籽壳）来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，赤子爱胜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，为经驯化，性快成熟的大平二号蚯蚓。厌氧及好氧菌种分别购自郑州启富生物科技有限公司和淮安大华生物科技有限公司，由铜仁职业技术学院民族中兽药工程中心微生物室扩繁供应。新鲜平菇废菌棒的基本性状见表1。
　　1.2 试验方法
　　1.2.1 基料的处理与发酵 取废弃的新鲜平菇菌棒，挑除霉变菌棒，粉碎至粒径为0.5 cm的以下颗粒。试验分为4组，每组3个重复。A组自然发酵30 d;B组加入活化的厌氧发酵菌剂，厌氧发酵7 d;C组加入好氧菌种，需氧发酵7 d;D组为新鲜菌渣，于盆养试验前提前1 d准备，不作发酵处理。所有发酵和不发酵菌渣保持65%～75%的水分率待饲。
　　1.2.2 试验设计 发酵结束后，调节各处理组基质含水量为65%～75%，每组设6个重复，每个重复取750 g基质放于塑料盒中（上口径为15 cm，高为12 cm，塑料盒的盖子和底部打有小孔），每盒放入大小均匀的性快成熟蚯蚓15条。试验期间每天适当补充水分，保持基质水分含量为65%～75%，试验周期为60 d。试验结束后將各盒中的成蚓、幼蚓和蚓茧挑出，分别进行计数和称质量，并收集各盒蚓粪后烘干，用于测定蚓粪的肥效指标。
　　1.2.3 测定指标及方法 采用重铬酸钾氧化法测定蚓粪有机质含量;采用半微量凯氏定氮法测定蚓粪全氮含量;采用磷钼酸喹啉质量法测定蚓粪全磷含量;采用四苯硼酸钾质量法测定蚓粪全钾含量。物质转化率（R）、日增质量倍数、日增殖倍数的具体计算公式如下：
　　物质转化率=（试验开始时的基质质量-试验结束时基质质量）/试验天数;
　　日增质量倍数=（试验结束时的蚯蚓质量-试验开始时的蚯蚓质量）/（试验开始时的蚯蚓质量×试验天数）;
　　日增殖倍数=（试验结束时蚯蚓总条数-初始蚯蚓条数）/（初始蚯蚓条数×养殖天数），每个蚓茧按1条蚯蚓计算。
　　上述指标和平菇菌棒性状指标在样品处理后送至青岛程诚检测有限公司进行检测。
　　2 结果与分析
　　2.1 蚯蚓对各组物质的转化率
　　由图1可知，蚯蚓对4个组别的基质物质转化率排序为C组>A组>D组>B组，其中C组物质转化率显著高于A组、B组和D组（P<0.05）;A组、B组和D组之间干物质转化率无显著性差异。
　　2.2 不同方式发酵的平菇菌渣饲喂的蚯蚓生长和繁殖情况
　　由表2可知，C组蚯蚓的末质量与A组、B组、D组之间差异显著（P<0.05），A组、D组与B组之间差异显著（P<0.05），A组、D组之间差异不显著。A组、C组和D组的蚯蚓条数无显著性差异，但均显著高于B组（P<0.05）。A组蚓茧数显著多于B组、C组和D组（P<0.05），D组显著多于B组（P<0.05），C组与B组、D组之间无显著性差异。C组日增质量倍数显著高于A组、B组、D组（P<0.05），A组、D组之间差异不显著，但均显著高于B组（P<0.05）。A组、C组、D组日增殖倍数无显著性差异，但均显著高于B组（P<0.05）。通过分析日增质量倍数和日增殖倍数可知，C组为最佳的基质处理方式，即需氧发酵7 d，其次为D组，不进行发酵。
　　2.3 蚓粪成分分析
　　由表3可知，与菌渣基料相比，饲养蚯蚓后各组蚓粪的有机质含量均下降，C组的有机质含量高于A组、B组和D组。与菌渣基料相比，各蚓粪组全氮含量均升高，其中C组含量显著高于其他3组（P<0.05），达到1.80%。C组和D组全磷含量差异不显著，但均显著高于A组、B组（P<0.05）。全钾分析结果显示，C组的全钾含量达到1.05%，显著高于A组（P<0.05）但与B组、D组差异不显著。从蚓粪成分分析结果可知，C组基质经蚯蚓利用后，肥效高于其他3组。 　　3 结论与讨论
　　食用菌产业可持续发展面临的一个重要课题就是如何处理菌渣废弃物，实现食用菌菌渣的无害化处理与资源化利用，其关键在于能否低成本地增加一条循环农业链。用食用菌菌渣养殖蚯蚓与单独用菌渣制作有机肥相比，既获得了蚓粪优质有机肥还增加了蚯蚓高质量蛋白，拉长了循环农业产业链。基于此，本研究对食用菌菌渣经不同方式发酵后养殖蚯蚓的效果进行了探索。
　　在衡量指标中蚯蚓的体质量增长量和增殖倍数是评价蚯蚓生长繁殖的关键指标。本研究中蚯蚓的初始体质量基本一致，经过60 d的养殖后，其体质量增长了0.55～2.27倍，蚯蚓数量增加3.49～6.48倍，表明无论用哪种发酵方式发酵的平菇菌渣养殖蚯蚓来拉长农业产业链都是可行的。同时表明，菌渣发酵处理方式的不同，会给蚯蚓带来1倍左右的生长和繁殖差异，原因可能在于发酵过程中会产生或者消耗蚯蚓生长繁殖赖以为生的有机质、糖、脂肪和各种矿物质元素，关于这一点已有学者作了研究[9-10]。本研究结果还显示，需氧发酵处理组蚯蚓的末质量和日增质量倍数均高于其他试验组，其次为新鲜的未经发酵的菌渣组;经过60 d的饲喂，蚯蚓对需氧发酵处理后的菌渣物質转化率为0.46 g/d，显著高于其他试验组;需氧发酵处理组日增殖倍数也在4组中最高，达到0.11倍，且幼蚓数明显多于其他3组，但其蚓茧数显著低于厌氧发酵组。推测出现该现象的原因是需氧发酵基质一开始有利于蚯蚓的生长，种蚓成熟快，产茧时间早，幼蚓孵化多，后期由于营养不足才导致蚓茧繁殖数大大减少。本研究发现的利用厌氧菌发酵菌渣饲喂的蚯蚓生长繁殖效果与利用EM菌发酵的农业废弃物饲喂蚯蚓的效果相似[11-12]，二者结果的一致性是否由需氧菌需氧发酵造成的，还有待对EM菌的好气或嫌气类型作进一步了解。蚯蚓对需氧菌发酵处理后的菌渣以及未经任何处理的新鲜菌渣和30 d自然发酵菌渣的利用效果均高于厌氧菌发酵处理组。本研究表明，需氧发酵菌渣是菌渣最佳的利用方式，其次是新鲜不发酵的菌渣。推测认为是由于需氧发酵菌种自身蛋白、需氧发酵产生的基质营养物质以及新鲜菌渣释放的芳香味物质比较适宜蚯蚓的生长繁殖，而厌氧发酵常常伴随产生恶臭及有害物质[13-14]，但是具体原因需要进一步研究证明。生产中，菌渣往往集中产生，在蚯蚓的全年养殖中，菌渣往往需要堆放半年以上时间，导致菌渣芳香味营养物质大大散失，尽管未经发酵菌渣饲喂的蚯蚓生长繁殖效率仅低于需氧发酵组，且与需氧发酵组相比更节省劳力和成本，但基于已知产出效益，推荐采用需氧发酵方式来处理平菇菌渣。
　　蚯蚓能够加速废弃物混合物中有机物的分解，提高多种营养元素的含量，有效减少废弃物质量和体积，使养分元素集中，形成较为浓缩、易于运输的有机肥[15]。本研究中对蚓粪的检测结果显示，与菌渣基料相比，各组的有机质含量均下降，但仍符合NY 525—2012《有机肥料》规定的有机质含量≥45%的标准;此外，蚓粪中总氮含量由1.41%提高到1.71%～1.80%，总磷和总钾含量虽然没有评价，但总量也较为丰富。在没有外源氮元素添加的情况下，基质中的氮一部分被蚯蚓所利用，另一部分以铵态氮形式挥发，但是由于碳的损耗远超过氮，基质干物质量大大减少，因此总氮含量依然会升高，这和成杰民等的研究结果[12]相一致。
　　综上所述，对平菇菌渣进行需氧发酵后饲喂蚯蚓，既能促进蚯蚓的生长与繁殖，又能有效降解菌渣废弃物，减少对环境的污染，变食用菌菌渣为蚓粪有机肥，是一种值得推广的食用菌废菌棒处理方式。但是，在食用菌菌渣中添加诸如畜禽粪便等农业或生产废弃物及无机肥等营养素是否更有利于蚯蚓的稳产高产，则需要进一步的试验与研究。
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