王美侖 吳曉雨 楊延澤 杜豪 張東旭 劉華晶

摘要：作為超級農(nóng)業(yè)大國，秸稈是我國重要的可利用資源，秸稈處理也是一大難題。秸稈“五化”利用中的基料化利用技術(shù)在發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)方面具有突出優(yōu)勢，對實現(xiàn)“雙碳”目標、促進鄉(xiāng)村振興有著重要意義。本文介紹了秸稈基料化處理技術(shù)近年的研究進展及推廣情況，并分析了秸稈基料化技術(shù)在經(jīng)濟效益、生態(tài)價值和社會需求方面的應用前景，為相關(guān)研究提供參考。

1.秸稈基本利用情況

1.1秸稈資源概況

2021年我國糧食產(chǎn)量為13657億斤，較2020年增產(chǎn)267億斤，創(chuàng)歷史新高[1]。同時秸稈的產(chǎn)量也隨之增加，2021年全國秸稈產(chǎn)量達到8億余噸，大量的秸稈資源采取不恰當?shù)奶幚矸绞饺绶贌€田、直接粉碎還田等，不僅利用效率低下造成資源浪費，還會對環(huán)境造成嚴重污染。但實際上秸稈中含有豐富的氮、磷、鉀等作物必需營養(yǎng)元素，還含有粗蛋白、粗纖維及水溶性糖，具有極高的利用價值，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中完全可以同收獲的糧食作物一樣得到高效利用。目前我國將農(nóng)作物秸稈的多種綜合利用模式主要歸納為五類，分別為秸稈的肥料化、原料化、能源化、飼料化以及基料化，稱為秸稈“五化”利用。

1.2秸稈資源化利用方式

在秸稈“五化”處理當中肥料化是我國當前應用最廣泛的，多數(shù)地區(qū)會將農(nóng)作物秸稈用機械粉碎翻壓入土壤中，但這種利用方式可能導致由于秸稈分解不完全而與作物爭奪養(yǎng)分或分解出有機酸影響作物幼苗發(fā)育等問題，破壞次年的耕種作業(yè)。近年秸稈的原料化利用技術(shù)也在快速發(fā)展，國家鼓勵以秸稈為原料進行紙張、餐具、生活用品等產(chǎn)品的制作。秸稈的能源化可以細分為秸稈燃料化供熱、秸稈氣化、秸稈液化生產(chǎn)乙醇和秸稈發(fā)電四個方面，能有效降低碳排放產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)能源。但其設(shè)備投入成本過高，所以普及程度上仍然較低。秸稈的飼料化通過微生物發(fā)酵技術(shù)將秸稈轉(zhuǎn)化為供家畜食用的優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)飼料，但是秸稈飼料化處理有著僅適合于反芻動物的局限性，而且處理方式繁瑣，還有可能在氨化處理等過程中產(chǎn)生二次污染。

基料化作為秸稈“五化”利用重要途徑之一，主要指以秸稈為主原料制成培養(yǎng)基用于食用菌和農(nóng)作物栽培的技術(shù)。利用秸稈栽培食用菌不僅可以減少對于林木資源的過度消耗，還能夠降低生產(chǎn)成本。食用菌生產(chǎn)過后的廢菌糠可以再次利用，形成循環(huán)農(nóng)業(yè)，如作為優(yōu)質(zhì)有機肥料進行還田處理，實現(xiàn)土地用養(yǎng)結(jié)合。秸稈基料化處理可以有效地降低碳排放，促進農(nóng)業(yè)綠色循環(huán)，響應當前的“雙碳”目標政策，產(chǎn)生良好的社會價值和生態(tài)效益。

2.秸稈基料化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1研究進展

秸稈基料化栽培食用菌在我國發(fā)展時間較長，已實現(xiàn)多種食用菌的秸稈栽培，包括大部分草腐菌和多種木腐菌，如平菇、金針菇、真姬菇、大球蓋菇、雙孢蘑菇、珊瑚猴頭菌、竹蓀等。

目前關(guān)于高秸稈降解率食用菌菌種篩選和栽培基質(zhì)配方優(yōu)化的研究開展較廣，向高廢物利用率、高產(chǎn)量方向發(fā)展。劉天海等報道了一種以100%小麥秸稈為基料的平菇生料栽培技術(shù)，通過飽和石灰水浸泡的預處理降低pH并殺滅秸稈上的雜菌和蟲卵，操作簡便，不需要添加輔料。韓建東等利用工廠化金針菇菌渣和玉米芯、苜蓿秸稈分別混配栽培平菇，獲得的產(chǎn)量和利潤明顯高于以單一廢舊菌渣為主料的栽培方式，實現(xiàn)了秸稈和廢棄菌渣的再利用。

關(guān)于秸稈基料化技術(shù)的研究不斷深入，已擴展到分子水平。苗人云等通過測定羊肚菌分解基質(zhì)的幾種關(guān)鍵酶活性和活性氧分子含量以及營養(yǎng)物質(zhì)含量，驗證了產(chǎn)量增加與關(guān)鍵酶活性上調(diào)有關(guān)，并得到了優(yōu)化配方。Yanli Li等發(fā)現(xiàn)具有高木質(zhì)纖維素降解能力的側(cè)耳中編碼PdLPMO9A蛋白的基因上調(diào)，并將其在畢赤酵母中異源表達，證實來源于側(cè)耳的PdLPMO9A蛋白具有顯著增加纖維素酶介導的玉米秸稈水解效率的潛力。José Pinela等使用水稻秸稈、向日葵籽殼等農(nóng)業(yè)廢棄物栽培紫孢側(cè)耳，發(fā)現(xiàn)側(cè)耳可以降低底物中的酚類化合物濃度、抗氧化性和細胞毒性，利于生產(chǎn)飼料。Shahar Yoav等對比敲除和過表達CRE1基因的糙皮側(cè)耳，該基因可以調(diào)節(jié)真菌降解纖維素和木質(zhì)素的偏好，但也觀察到木質(zhì)素酶的分泌水平并不完全依賴CRE1表達水平，需要進一步研究。

2.2應用推廣

在手工栽培之外，秸稈基料化食用菌的工廠化栽培模式日漸趨于成熟。雋加香等篩選出了適用于三次發(fā)酵技術(shù)的工廠化生產(chǎn)雙孢蘑菇的稻秸稈配方。徐珍在以稻草為主料的工廠化栽培條件下篩選出了三株出菇速度快、產(chǎn)量高、菇形好的雙孢蘑菇，適合在南方地區(qū)推廣。王明友等建立了“作物秸稈-食用菌栽培基質(zhì)-菌渣-烘干-燃料/飼料、肥料”的食用菌工廠化生產(chǎn)模式，實現(xiàn)了秸稈的高效循環(huán)利用，并在公司試驗成功。

加入食用菌種植環(huán)節(jié)的循環(huán)農(nóng)業(yè)表現(xiàn)出高產(chǎn)量、低投入的特點。鐘珍梅等利用15N同位素示蹤技術(shù)研究了“水稻/狼尾草-食用菌-白菜”模式中的氮利用效率，證實了增加秸稈基料化栽培食用菌環(huán)節(jié)可以顯著提高系統(tǒng)中氮的循環(huán)利用率，使氮肥投入量減少50%[2]。劉高遠等研究發(fā)現(xiàn)相比于小麥—玉米輪作，大球蓋菇—玉米輪作能顯著提高秸稈降解率，改善土壤的含水量、團粒結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分狀況等理化性質(zhì)。相比于普通秸稈還田，大球蓋菇處理的秸稈還田使玉米產(chǎn)量提高22.9%[3]。

3秸稈基料化應用前景

3.1經(jīng)濟效益較高

用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)食用菌可獲得可觀的收入。其中以秸稈為原料生產(chǎn)食用菌每畝（667m?）年收入約為1萬元[20]，利潤因種植品類、季節(jié)等因素不同而存在差異。生產(chǎn)完食用菌后的廢菌糠又可以作為優(yōu)質(zhì)肥料進行還田，它們作為有機肥料不僅可以起到提供植物必需營養(yǎng)物質(zhì)的作用，還能改善土壤理化性質(zhì)，為農(nóng)戶節(jié)省下一定的肥料成本。每畝使用1～2噸廢菌糠，可減少60～70%的化肥施用量，每畝節(jié)約化肥費用約150元[21]。

3.2生態(tài)價值良好

以秸稈基料用量與食用菌產(chǎn)量1∶1推算，我國食用菌栽培秸稈潛在需求達1.5億t，而目前該方面的秸稈利用量僅為2400萬t[1]。以大球蓋菇為例，栽培大球蓋菇每平方米需用干草料20-25kg，而在黑龍江省一畝玉米秸稈的產(chǎn)量約在600-900kg，一畝水稻稻殼的產(chǎn)量在180-200kg，即栽培1畝地面積的大球蓋菇可以處理10畝玉米秸稈及10畝水稻稻殼秸稈，處理效率極高。生產(chǎn)遺留的菌糠是優(yōu)質(zhì)的腐殖質(zhì)，對土壤性質(zhì)改良有很大作用，可以促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，使得土壤有更好的通氣性和保肥性，有利于糧食作物根系的生長，促進高產(chǎn)。9D07E3DD-DA89-42A7-BBEC-52F6494CB6B7

3.3社會需求廣泛

“一葷一素一菌”和“藥食同源”是人們生活里常見的說法，食用菌具有極高的保健價值和藥用價值，郁建強等認為，每人每日攝食300 g的食用菌，從中能獲得大約l0 g的優(yōu)質(zhì)蛋白，食用菌具有高營養(yǎng)價值的同時具備風味鮮美的特點，廣受消費者喜愛。秸稈基料化栽培食用菌技術(shù)對于非食用菌種植農(nóng)戶來說可以作為農(nóng)閑時間補充收入的方式，有利于增加農(nóng)民收入、改善農(nóng)民生活水平。

4結(jié)論

秸稈基料化栽培食用菌技術(shù)生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)方式便利，容易被種植戶接受，易于推廣和應用。秸稈基料化不僅對秸稈資源進行合理有效利用，還能夠減輕環(huán)境污染，增強土壤肥力，保護生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益，推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。在未來，應當提高基礎(chǔ)研究投入，加強技術(shù)優(yōu)化升級，進一步擴大秸稈基料化應用覆蓋面。

參考文獻：

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作者簡介：

第一作者：王美侖，女，本科在讀，出生日期：2001.10.26，單位：東北農(nóng)業(yè)大學。

指導教師：劉華晶

資助信息：2021年大學生SIPT計劃項目;

項目名稱：秸稈基料化綜合利用研究;

項目編號：202110224050X。9D07E3DD-DA89-42A7-BBEC-52F6494CB6B7