毛木耳菌渣與工業鑄造廢粉制作有機肥肥效初探

丘獻娟 盧玉文 王 寧 韋錦福 陳國龍 秦延春* 劉 斌

（1玉林市微生物研究所，廣西玉林 537000；2廣西蘭科資源再生利用有限公司，廣西玉林 537000；3廣西大學，廣西南寧 655000）

毛木耳口感柔滑可口、清香脆嫩、味鮮香濃、品質上乘，食藥兩用價值極高，具有補血活血、滋養潤燥、養胃潤腸等功效，是廣西地方特色小吃柳州螺螄粉的重要原料之一。隨著柳州螺螄粉產業迅猛發展，毛木耳的市場需求量快速增加，廣西栽培毛木耳規模持續擴大。據統計，2022年廣西毛木耳產量達8.96萬t，根據毛木耳生物學利用率90%計算，產生菌渣30.23萬t。目前毛木耳菌渣除了少部分作為畜禽飼料使用外，大部分被丟棄，易滋生病菌等有害物質，對土壤、水源以及植物生長產生嚴重危害[1]。

鑄造業是發動機產業鏈中的基礎產業和核心產業，在國民經濟中占有極其重要的地位。工業鑄造廢粉指金屬在鑄件生產過程中產生的鑄造廢砂再次利用后產生的粉末，資源化利用差[2]，目前主要用于生產燒結磚。但隨著“雙碳”政策的大力實施，燒結磚有被隨時叫停的風險。因此，研究鑄造廢粉再利用技術，是實現綠色鑄造的關鍵所在。

有機質是肥力的物質基礎，是影響肥力的決定性因素，而腐殖質是有機質的主體[3]。鑄造廢粉主要包含60%膨潤土、30%煤炭粉、5%硅微粉、3%碳化物等物質[4]，膨潤土具有較強的吸水性、遇水分散性、膨脹性和保水性，能夠降低有機物料的分解速率，緩釋肥料，提高腐殖化系數，增加有機質的含量和質量，提高酶活性，促進微生物蛋白合成及代謝活動等作用[5]。煤炭粉可以有效地提高土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質的含量，提高土壤酶活性，降低土壤pH值[6]。硅微粉是硅砂的粉化產物，可作為土壤有效硅的來源[7]。碳化物的微孔結構，可有效減緩肥料釋放速度[4]。因此，鑄造廢粉與食用菌菌渣制作新型有機肥，是實現工農業固廢無害化、資源化利用的重要途徑，可達到變廢為寶的效果，現將其肥效試驗總結如下。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

鑄造廢粉來自廣西蘭科資源再生利用有限公司；毛木耳菌渣（栽培配方：雜木屑80%，玉米芯17%，碳酸鈣1%，石灰2%），廣西北流市健勇木耳栽培專業合作社，用粉碎機粉碎后過篩（孔徑為0.25 mm），并暴曬殺菌；有機物料腐熟劑：粗降寶，廣州微立旺生物科技有限公司生產；紅糖、尿素、硫酸鉀、磷酸二銨、石灰，市售。

經檢測，毛木耳菌渣理化性質為全氮0.44%、全磷0.32%、全鉀0.25%、有機碳38.43%、有機質64.52%、含水率32.27%、pH6.81、碳氮比為65.66；鑄造廢粉重金屬含量為砷2.30 mg/kg、汞0.01 mg/kg、鉛6.50 mg/kg、鎘0.12 mg/kg、鉻34.40 mg/kg，原料均符合要求。

1.2 試驗配方

試驗于2023年9—10月在廣西蘭科資源再生利用有限公司肥料工廠化生產基地進行，采用單因素隨機區組方法，按鑄造廢粉添加質量比為0%、15%、30%、60%設4個供試配方制作有機肥，其中添加鑄造廢粉為0%的配方為對照（CK），供試配方成分組成如表1。

表1 供試配方成分組成 單位：kg

1.3 試驗方法

1.3.1 有機物腐熟劑活化

配制營養液：紅糖2%，硫酸銨0.5%，磷酸二銨0.1%；有機物料腐熟劑∶營養液=1∶20（質量比），混合后活化1～2 h。

1.3.2 堆肥發酵

堆制前，用粉碎機將菌渣粉碎，并暴曬殺菌。將菌渣與鑄造廢粉按表1均勻混合，得到發酵料。按質量比添加0.01%的有機物腐熟劑。為了使腐熟劑充分混勻到原料中，先取10 kg發酵料與活化的有機物腐熟劑混合，然后均勻噴灑到發酵料中[8]。所有料用翻拋機充分拌勻，調節碳氮比為20∶1～30∶1，調節料含水量為45%～60%?；旌虾玫陌l酵料堆成條垛發酵，條垛堆寬2 m，高1.5 m，長度視堆量而定，用塑料膜覆蓋堆頂。堆制期間每隔1 d測定堆體溫度。采取人工翻堆的形式補充氧氣。55～65 ℃時2 d翻堆一次，65～70 ℃時1 d翻堆一次，超過70 ℃立即翻堆，高溫發酵周期維持10 d左右，至堆體溫度小于35 ℃且趨于穩定的時候，發酵結束。過度腐熟會導致有機碳與氮素損失大從而降低肥效[9]。此時，發酵料顏色呈褐色，團粒疏松無結塊、無臭味。

1.3.3 有機肥的制備

參照有機肥國家標準（NY/T 525－2021），先將腐熟后的發酵料烘干、粉碎、過篩（孔徑0.85 mm）。最后干燥、造粒。

1.3.4 肥效試驗設計

供試土壤為黑土，每盆（長50 cm×寬40 cm×高30 cm）裝土 30 kg，在距土表10 cm處施入底肥（土壤與有機肥體積比為3∶1），調節土壤含水量為20%。每盆均勻播種80粒小白菜種子，覆蓋0.5 cm細土，在播種后3 d統計發芽率，5 d統計真葉率，出苗第7天定苗，每盆留30株，生長一個月后收獲[8]。每個配方及對照（CK）重復3次。

1.3.5 指標測定

在發酵過程中，每隔1 d定時將溫度傳感器插入堆體深度約40 cm，測量記錄堆體溫度（每次取均勻分布的3個樣點，每點間隔為1 m）；統計種子發芽率和真葉率；小白菜收獲時測量根長、株高、平均單棵質量；委托玉林市檢驗檢測研究院測定有機肥成品的有機質、全氮、全磷、全鉀、pH，委托廣西壯族自治區產品質量檢驗研究所檢測有機肥成品的汞、砷、鎘、鉛、鉻含量。

1.4 數據處理

采用Excel 2007進行數據處理。采用SPSS 18軟件分析試驗數據，評估不同配方間差異顯著性（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 供試配方發酵料發酵溫度的變化

由圖1可知，配方1、配方2、配方3及對照（CK）在第1天的變化并不明顯，發酵堆的內部溫度與外部空氣溫度接近，在第3天均上升到50 ℃以上。配方1、配方2、配方3快速升溫，在第11天均到達最高溫度，分別為68.63 ℃、70.17 ℃、67.8 ℃，對照（CK）在第13天到達最高溫（66.57 ℃），最高溫排序為配方2＞配方1＞配方3＞對照（CK）。之后發酵料降溫經歷快速降溫和緩慢降溫的階段，配方1、配方2、配方3在第15天下降至50 ℃左右，保持50 ℃以上高溫時間為13 d，在第25天溫度降為30 ℃左右并趨于穩定，連續2 d溫差不超過2 ℃時發酵完成。對照（CK）在第17天下降至50 ℃左右，保持50 ℃以上高溫時間為15 d，在第29天溫度降為30 ℃左右并趨于穩定，連續2 d溫差不超過2 ℃時發酵完成。

圖1 供試配方發酵料發酵溫度的變化

從結果可知，添加鑄造廢粉后，與對照（CK）相比，3個配方均在同等時間快速上升到最高溫，到達最高溫時間提前2 d，其中配方2＞配方1＞配方3，保持50 ℃以上高溫時間縮短2 d，50 ℃下降至30 ℃時間縮短2 d，總發酵時間縮短4 d。說明添加適量鑄造廢粉有利于發酵，提高發酵速度和溫度，縮短發酵時間，改善發酵進程，但與添加量并不呈正相關，過量添加鑄造廢粉反而抑制發酵。這是因為鑄造廢粉含有60%膨潤土和30%煤炭粉，膨潤土、煤炭粉都具有提高有機物腐殖化系數、提高酶活性、促進微生物繁殖代謝等作用，發酵期間補水、補氧，也會增強微生物活性，都會造成溫度的急劇上升；過量添加鑄造廢粉，發酵料通氣孔隙減少，濕度降低，抑制微生物分解代謝活動，減緩溫度上升速度[9]。

2.2 供試配方發酵料種植小白菜種子發芽生長情況

由表2可知，小白菜種子3 d發芽率，3個配方均優于對照（CK），其結果為配方2＞配方1＞配方3＞對照（CK）＞80%，說明3個配方和對照（CK）均已腐熟，且配方2的腐熟程度最佳；5 d真葉率，3個配方均優于對照（CK），其結果為配方2＞配方1＞配方3＞對照（CK），說明施用配方2的小白菜長勢最佳。這是因為，添加適量鑄造廢粉后，促進堆肥腐熟，配方2的腐熟程度最好，發酵料的營養成分得到充分的釋放，有機質的含量和質量最優，而配方3過度添加鑄造廢粉，減弱微生物分解活動，影響發酵料腐熟，導致有機碳與氮素損失，抑制肥效[10]。

表2 供試配方發酵料種植小白菜種子的發芽率和真葉率

2.3 供試配方發酵料種植小白菜生長情況

由表3可知，與對照（CK）相比，3個配方均能促進小白菜根長、株高及單棵質量。小白菜的平均根長、株高、平均單棵質量分別為10.87 cm、22.87 cm、119.42 g，比對照（CK）提高68.97%、37.77%、83.35%，且排序均為配方2＞配方1＞配方3＞對照（CK），這與種子萌發指標結果一致。

表3 供試配方發酵料種植小白菜生長情況

2.4 供試配方發酵料的營養成分

根據國家有機肥NY/T 525－2021檢測標準：總養分含量≥4%，有機質含量≥30%，pH為5.5～8.5。由表4可知，3個配方和對照（CK）的總養分均符合標準，排序為配方1＞配方2＞配方3＞對照（CK），這是因為毛木耳菌渣的氮、磷、鉀含量較低，添加比例越高，總養分越低。有機質的含量排序為對照（CK）＞配方1＞配方2＞配方3，這是因為菌渣的有機質含量高，鑄造廢粉的有機質含量低，鑄造廢粉的占比越高，肥料的有機質含量越低。3個配方及對照（CK）的pH均符合標準，其排序為對照（CK）＞配方1＞配方2＞配方3，煤炭粉的有機碳礦化分解，降低pH值，鑄造廢粉添加越多，pH越低。

表4 供試配方發酵料營養成分（以烘干料計）

2.5 供試配方發酵料重金屬含量

根據國家有機肥NY/T 525—2021檢測標準：汞≤2 mg/kg、砷≤15 mg/kg、鎘≤3 mg/kg、鉛≤50 mg/kg、鉻≤150 mg/kg。由表5可知，汞、鎘含量排序為對照（CK）＞配方1＞配方2＞配方3，這是因為鑄造廢粉中汞、鎘的含量極低，鑄造廢粉的占比越高，汞、鎘的含量越少；砷、鉻、鉛含量結果排序均為配方3＞配方2＞配方1＞對照（CK），這是鑄造廢粉中砷、鉻、鉛的含量相對菌渣高，鑄造廢粉的占比越高，砷、鉻、鉛的含量越多。所有有機肥成品的汞、砷、鎘、鉛、鉻含量均符合要求。

表5 不同配方的重金屬含量（以烘干基計） 單位：mg/kg

3 小結

利用毛木耳菌渣與鑄造廢粉制作有機肥，能加快發酵料升溫，縮短發酵時間，改善發酵進程，還能明顯提高小白菜的種子萌發率、真葉率、根長、株高、產量。配方2的發酵料升溫最快，溫度最高；小白菜種子發芽率、真葉率最高，分別比對照（CK）提高11.46%、22.8%，配方2的發酵料腐熟程度最佳；配方2的小白菜生長指標最優，其根長、株高、單棵質量分別比對照（CK）提高68.97%、37.77%、83.35%，說明配方2促進農作物生長作用最強，肥效最佳。不同配方的有機質、總養分、重金屬含量、pH均符合要求。

利用毛木耳菌渣與鑄造廢粉制作有機肥除了能優化發酵進程，加快啟動升溫，打破傳統發酵升溫啟動慢的難題，長時間保持高溫，縮短發酵時間外，還能快速分解有機質，改土養地，顯著提高土壤有機質、全氮、磷、鉀含量，延長肥效，對農作物發芽生根壯苗，植株生長，抗病蟲害，增產豐收具有重要作用。結果為毛木耳菌渣加工業鑄造廢粉制作有機肥提供參考依據，且推薦使用配方2。