龐 杰 于傳宗 王海燕 李亞嬌 孫國琴

秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌的研究與應(yīng)用思考

龐 杰 于傳宗*王海燕 李亞嬌 孫國琴

（內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院 食用菌內(nèi)蒙古自治區(qū)工程研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030）

秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌是秸稈綜合利用、提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、打造循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要舉措和環(huán)節(jié)。分析我國秸稈生產(chǎn)現(xiàn)狀及特點(diǎn)、秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌的研究現(xiàn)狀，指出未來研究主要方向應(yīng)為秸稈生產(chǎn)食用菌基礎(chǔ)理論研究、配套生產(chǎn)技術(shù)及配套設(shè)施機(jī)械研發(fā)等，提出不同區(qū)域秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌應(yīng)針對不同情況選擇適宜的發(fā)展模式。

秸稈；食用菌；基質(zhì)化；綜合利用

秸稈是重要的生物質(zhì)資源。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、農(nóng)村能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改善和農(nóng)村飼養(yǎng)習(xí)慣的改變等，不少地區(qū)出現(xiàn)了地區(qū)性、季節(jié)性、結(jié)構(gòu)性的秸稈過剩[1]，農(nóng)作物秸稈被隨意堆棄與焚燒，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。如何環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效地處理農(nóng)作物秸稈成為一項(xiàng)重要的工作。

食用菌菌絲通過分泌各種胞外酶，分解利用基質(zhì)中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、多糖等大分子物質(zhì)，進(jìn)而形成可供人類食用的子實(shí)體[2]。其生產(chǎn)依賴森林資源，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)原料不足問題日趨嚴(yán)重。秸稈富含有機(jī)質(zhì)，其基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌，不僅可以解決食用菌生產(chǎn)原料不足、價(jià)格上漲的問題，還可以實(shí)現(xiàn)秸稈資源的環(huán)保轉(zhuǎn)化、就地轉(zhuǎn)化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)我國循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

有關(guān)秸稈綜合利用的研究較多[3-8]，采用秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌，可以大大提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。我國秸稈基質(zhì)化利用栽培食用菌的經(jīng)濟(jì)潛力非常巨大，年增值空間為49 749.29萬～202 425.74萬元[9]。在增加食用菌種植效益的同時(shí)，提高農(nóng)民收集秸稈的積極性，避免秸稈不當(dāng)處理。食用菌生產(chǎn)結(jié)束后的基質(zhì)還可以直接粉碎還田或作為飼料，促進(jìn)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[10,11]。

1 我國秸稈產(chǎn)出的現(xiàn)狀及特點(diǎn)

1.1 我國秸稈資源量大，種類多

我國地域遼闊，農(nóng)作物種類繁多，各類型秸稈資源量大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國28種作物的全年秸稈產(chǎn)量[12]達(dá)97 071.67萬噸（表1），其中玉米秸稈年產(chǎn)量最高，為33 689.78萬噸，占全部秸稈總產(chǎn)量的34.7%；其次是稻谷和小麥，各占總產(chǎn)量的25.3%和17.6%。前三大類作物秸稈產(chǎn)量合計(jì)占總產(chǎn)量的77.6%。年產(chǎn)秸稈量超千萬噸的作物有9種，占總產(chǎn)量95.0%。

1.2 分布范圍廣，地區(qū)分布不均

我國各省秸稈產(chǎn)量差異較大，其中，河南年產(chǎn)量達(dá)9845.43萬噸，占全國總產(chǎn)量10.14%，居首位；黑龍江9664.06萬噸、山東7555.60萬噸分別排第二、第三位。前三名合計(jì)占全國秸稈總量的27.88%。全國排名前十五位省份的年秸稈產(chǎn)量占全國的83.55%（表2）。

表1 2018年我國不同作物秸稈產(chǎn)量

序號作物種類秸稈類型秸稈產(chǎn)量/萬噸序號作物種類秸稈類型秸稈產(chǎn)量/萬噸 1稻谷稻草20152.26 花生殼 485.30 稻殼 4454.7116油菜籽 3585.92 2小麥 17087.2717芝麻 120.82 3玉米玉米秸稈28289.1318葵花籽 698.38 玉米芯5400.6519胡麻籽 67.04 4谷子 327.8520黃紅麻 5.43 5高粱 465.5021亞麻 1.43 6大麥 104.2622大麻 31.86 7其他谷物 444.5223苧麻 35.04 8綠豆 108.9824其他麻類 0.27 9紅小豆 44.4625甘蔗甘蔗渣 2594.33 10大豆 2554.74 甘蔗葉鞘1080.97 11其他豆類 364.2626甜菜甜菜渣 45.11 12馬鈴薯 1726.44 甜菜葉 112.77 13其他薯類 672.2127烤煙 337.55 14棉花 3051.4028其他煙葉類 21.01 15花生花生秸稈2599.80總計(jì) 97071.67

注：數(shù)據(jù)來自國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站（http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2018/indexch.htm），因2020年、2019年數(shù)據(jù)不全，故使用2018年數(shù)據(jù)。表2同。

1.3 秸稈產(chǎn)出時(shí)間相對集中

從各種作物的成熟時(shí)間看，我國秸稈供應(yīng)時(shí)間相對集中[13]，一年中9月～10月的秸稈產(chǎn)量最大，達(dá)到55 028.91萬噸，占全年總產(chǎn)量的56.69%，這兩個(gè)月是大多數(shù)地區(qū)的水稻（全年產(chǎn)量的71.32%）、玉米（全年產(chǎn)量的86.71%）、大豆（全年產(chǎn)量的91.71%）、花生（全年產(chǎn)量的67.77%）、棉花（全年產(chǎn)量的90.79%）、甜菜（全年產(chǎn)量的99.82%）的收獲期。其次為5月～6月，秸稈產(chǎn)量18 872.22萬噸，占全年總產(chǎn)量的21.56%，大多數(shù)地區(qū)的油菜（全年產(chǎn)量的81.19%）、小麥（全年產(chǎn)量的89.92%）在此時(shí)收獲。

表2 2018年我國各?。ㄊ?、自治區(qū)）秸稈總產(chǎn)量

排序地區(qū)秸稈產(chǎn)量/萬噸占總量比重/%排序地區(qū)秸稈產(chǎn)量/萬噸占總量比重/% 1河南9845.43 10.1417廣東 2033.40 2.09 2黑龍江9664.06 9.9618山西 1834.15 1.89 3山東7555.60 7.7819陜西 1712.38 1.76 4安徽5411.34 5.5720甘肅 1648.73 1.70 5內(nèi)蒙古5283.36 5.4421貴州 1539.23 1.59 6河北5135.42 5.2922重慶 1374.62 1.42 7四川5090.32 5.2423浙江 793.43 0.82 8吉林4854.92 5.0024福建 616.37 0.63 9新疆4741.26 4.8825寧夏 507.16 0.52 10江蘇4721.22 4.8626天津 279.40 0.29 11廣西4229.87 4.3627海南 223.98 0.23 12湖北4219.65 4.3528青海 197.33 0.20 13湖南4211.70 4.3429西藏 136.30 0.14 14云南3201.62 3.3030上海 125.12 0.13 15遼寧2951.35 3.0431北京 45.24 0.05 16江西2887.67 2.97總計(jì)97071.64

1.4 秸稈富含有機(jī)質(zhì)

秸稈資源富含各類有機(jī)質(zhì)（表3），各主要成分含量，纖維素在22.88%～50.15%，半纖維素在9.81%～38.76%，木質(zhì)素在1.7%～27.68%，全碳在40.67%～45.96%，全氮在0.61%～1.14%，總體上均較木材中的纖維素（40%～65%）、半纖維素（25%～40%）、木質(zhì)素（20%～60%）含量低[22]。因此，秸稈資源開發(fā)利用在借鑒木材的同時(shí)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整性研究。

表3 不同作物秸稈的主要成分

秸稈種類組成成分/（%DM） 纖維素半纖維素木質(zhì)素全碳全氮 玉米秸稈37.24±3.3817.38±3.1623.13±2.9244.06±1.551.07±0.27 水稻秸稈41.30±3.6018.65±2.9018.51±3.0440.67±1.800.87±0.23 小麥秸稈38.26±4.4021.94±3.6921.73±2.5342.46±1.110.61±0.17 油菜秸稈41.63±5.2614.84±2.3119.95±2.5642.89±1.550.77±0.40 甘蔗秸稈[14]31.87±0.6626.92±0.185.72±0.08c…… 棉花秸稈38.37±4.1514.40±3.0327.68±2.9345.96±1.661.14±0.25 花生秸稈[15]28.529.818.1545.32[48]0.84 大豆秸稈[16]44.56±0.9638.76±0.79……… 馬鈴薯秸稈[17]46.95±0.3224.17±7.82……… 煙草秸稈[18]50.15……45.760.85 高粱秸稈[19]22.8823.809.94…… 大麥秸稈[20]39.99±1.9925.79±4.075.17±2.08…… 芝麻秸稈[21]47.247.21.7……

注：玉米、水稻、小麥、油菜、棉花數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[22]，“…”表示未查到相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.5 秸稈體積大、密度低、運(yùn)輸成本高

秸稈資源具有體積大、密度低，運(yùn)輸成本高的特點(diǎn)。目前我國秸稈的主要收集方式有以秸稈經(jīng)紀(jì)人為主體的分散型收儲(chǔ)運(yùn)模式和以專業(yè)秸稈收儲(chǔ)公司為主體的集約型收儲(chǔ)運(yùn)模式兩種[23]。主要依靠人工和小型機(jī)械田間轉(zhuǎn)運(yùn)的方式收集，受種植面積、回收機(jī)械、勞動(dòng)力等因素的限制較大。在經(jīng)濟(jì)效益不高的情況下，農(nóng)戶回收秸稈的意愿較低。以內(nèi)蒙古包頭地區(qū)為例，2016年每噸收購價(jià)格小麥秸稈僅30元，玉米秸稈40元，向日葵秸稈20元，而單位運(yùn)輸成本均為3元/噸·千米[24]。受限于機(jī)械設(shè)備及運(yùn)輸?shù)鹊母叱杀?，目前我國秸稈開發(fā)應(yīng)用少有遠(yuǎn)距離集中、規(guī)模化處理。

2 秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌研究現(xiàn)狀

近年來，國家及各地區(qū)都出臺相關(guān)政策和指導(dǎo)意見，要求因地制宜地推進(jìn)秸稈肥料化、飼料化、能源化、基料化和原料化等“五化”利用[25]。關(guān)于秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌的研究也取得一定的成果。在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫中，以相應(yīng)食用菌名稱和秸稈為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索（表4），發(fā)現(xiàn)目前秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌研究的食用菌種類和秸稈種類都較為集中，食用菌種類主要集中在平菇、香菇、雙孢蘑菇和草菇等，秸稈種類主要為玉米芯、棉籽殼、麥秸和稻秸等[26-30]。

秸稈可以作為食用菌生產(chǎn)的原料，且部分已成為食用菌生產(chǎn)的重要原料，如棉籽殼、玉米芯等，但對于大多數(shù)秸稈種類仍然需要做大量基礎(chǔ)研究工作。香菇方面的研究表明，秸稈還不能完全代替木屑栽培，但采用適宜的秸稈培養(yǎng)基配方，香菇子實(shí)體的產(chǎn)量與生物學(xué)效率接近以木屑為主料的常規(guī)配方，可極大降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益[31]；以小麥秸稈、花生殼為基質(zhì)栽培香菇是可行的，部分處理與對照相比，菌絲生長快、濃密潔白，子實(shí)體生長健壯，生物學(xué)效率高，產(chǎn)投比也高[32]。對于規(guī)模化、設(shè)施化的草菇栽培戶來說，稻草栽培草菇是穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展模式[33]。利用稻麥秸稈栽培雙孢蘑菇技術(shù)已較為成熟[34]。平菇方面的研究結(jié)果表明，基質(zhì)中高水稻秸稈含量與低水稻秸稈含量對平菇菌絲生長和子實(shí)體營養(yǎng)品質(zhì)沒有顯著影響，但會(huì)影響出菇時(shí)間和生物學(xué)效率[35]；基質(zhì)中蕎麥秸稈含量對平菇原種菌絲生長速率具有顯著影響[36]。

表4 常見食用菌利用秸稈栽培的研究論文數(shù)量

序號食用菌名稱文章數(shù)量/篇序號食用菌名稱文章數(shù)量/篇 1平菇34310靈芝24 2香菇7711猴頭菇13 3雙孢蘑菇7012秀珍菇12 4草菇6813白靈菇11 5雞腿菇6014銀耳5 6大球蓋菇4615毛木耳5 7金針菇4016茶樹菇2 8黑木耳3917滑子菇2 9杏鮑菇3318真姬菇2

注：數(shù)據(jù)根據(jù)中國知網(wǎng)檢索結(jié)果統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)時(shí)間截止2021年12月30日。

許多秸稈基質(zhì)化用于食用菌栽培尚處于開發(fā)階段，如大豆秸稈栽培平菇[21]、馬鈴薯秸稈栽培平菇[37]、煙草秸稈栽培平菇[38]、花生秸稈代料栽培秀珍菇[39]等。鮮有利用年產(chǎn)量巨大的油菜、向日葵、高粱等秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌的專門研究報(bào)道。

3 秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌研究待突破的問題

雖有大量學(xué)者開展了秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌技術(shù)研究并取得成果，但仍有大量的研究有待開展，特別是秸稈生產(chǎn)食用菌基礎(chǔ)理論研究、配套生產(chǎn)技術(shù)及配套設(shè)施機(jī)械研發(fā)等方面。

3.1 秸稈生產(chǎn)食用菌基礎(chǔ)理論研究

目前，完全采用秸稈生產(chǎn)食用菌還存在一定的難度。李超等[6]完全采用玉米秸稈替代木屑栽培黑木耳，其產(chǎn)量是木屑配方產(chǎn)量的79.93%，產(chǎn)出的黑木耳軟糯、色澤稍淺。鄭云峰等[40]采用棉籽殼、玉米芯、花生殼、豆秸4種作物秸稈栽培平菇，生物轉(zhuǎn)化率分別是101.13%、98.95%、80.00%和116.41%，產(chǎn)量差異較大。如何高效利用秸稈資源，提高其生產(chǎn)的食用菌產(chǎn)品的品質(zhì)成為重要研究方向[41]。

結(jié)合不同秸稈理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，充分利用草腐菌、木腐菌不同的生理特性和營養(yǎng)需求，以提高秸稈生產(chǎn)食用菌的生物學(xué)效率和產(chǎn)量為目標(biāo)，研究不同秸稈成分對食用菌產(chǎn)量形成過程各生理現(xiàn)象的影響，如基質(zhì)降解、產(chǎn)量形成、營養(yǎng)消耗、菌絲老化等。通過基礎(chǔ)理論研究提升秸稈生產(chǎn)食用菌的生物學(xué)效率，可為開發(fā)新型秸稈食用菌基質(zhì)奠定理論基礎(chǔ)，既是對食用菌生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的深化和提高，又為從理論上指導(dǎo)秸稈在食用菌生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用提供科學(xué)支撐。

3.2 秸稈高效生產(chǎn)食用菌配套技術(shù)研發(fā)

我國的食用菌栽培模式多樣，各地區(qū)可針對本地區(qū)秸稈資源和氣候特點(diǎn)選擇發(fā)展不同食用菌品種，研究科學(xué)配方，在遵循食用菌品種生長特性的基礎(chǔ)上，開發(fā)秸稈高效生產(chǎn)食用菌配套技術(shù)，具體包括新品種引進(jìn)與選育、秸稈基質(zhì)配方開發(fā)和栽培技術(shù)創(chuàng)新等。

通過建立秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌的技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)示范基地，引導(dǎo)食用菌企業(yè)向標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化方向轉(zhuǎn)變，提高秸稈生產(chǎn)食用菌的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。特別是未來工廠化生產(chǎn)食用菌大趨勢下，要開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的秸稈栽培食用菌技術(shù)規(guī)程，為秸稈資源大規(guī)模利用創(chuàng)造條件。

3.3 配套機(jī)械裝備研發(fā)

農(nóng)作物秸稈主要分布在田間地頭，面廣且比重小，收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工等工作基本依靠人工完成。因缺乏高效的技術(shù)裝備，導(dǎo)致現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)廢棄物的利用成本較高，農(nóng)民的收集、利用積極性不高[42]。并且不同秸稈理化性狀差異較大，需要研發(fā)適用于不同生產(chǎn)類型和生產(chǎn)模式的秸稈加工處理機(jī)械裝備，獲得適合食用菌生產(chǎn)的最佳形態(tài)。因此，開發(fā)適用于秸稈生產(chǎn)食用菌的小型化、體系化的實(shí)用型機(jī)械十分必要。

4 秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌的建議

近年來，我國食用菌栽培發(fā)展迅速，各地發(fā)展情況不一。在秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)食用菌模式研發(fā)中，要充分考慮不同地區(qū)的發(fā)展特點(diǎn)，建議在秸稈資源量大而集中區(qū)域內(nèi)以工廠化生產(chǎn)模式為主；在秸稈資源量相對少且分散地區(qū)以發(fā)展散戶生產(chǎn)為主，可著力打造“一村一品” “一鄉(xiāng)一品” “一縣一品”的生產(chǎn)模式。

工廠化生產(chǎn)的優(yōu)勢是集中生產(chǎn)、周年生產(chǎn)，可以帶動(dòng)周邊農(nóng)民成為產(chǎn)業(yè)工人，增加農(nóng)民收入。對于農(nóng)戶分散生產(chǎn)模式，建議采用“菌棒廠+農(nóng)戶”模式，一定區(qū)域內(nèi)建設(shè)菌棒廠集中生產(chǎn)菌棒，供周邊區(qū)域內(nèi)農(nóng)戶分散栽培出菇，集中收購產(chǎn)品。該模式下企業(yè)可充分利用設(shè)備和專業(yè)技術(shù)的優(yōu)勢，選擇優(yōu)良品種，保證菌棒生產(chǎn)質(zhì)量，還可減少出菇設(shè)施建設(shè)的資金投入；而農(nóng)民充分利用空閑場地和人力資源進(jìn)行出菇管理，規(guī)避了菌棒生產(chǎn)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，減少了設(shè)備采購、信息收集和產(chǎn)品銷售方面的財(cái)力、人力投入。秸稈集中收購、處理，用于生產(chǎn)菌棒，可以極大地提高農(nóng)戶收集秸稈的積極性，助推農(nóng)民增收；還可促進(jìn)大型機(jī)械設(shè)備的使用，提高秸稈的處理能力和處理質(zhì)量。

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Analysis on the technology of application of straw substrate in the production of edible mushrooms

Pang Jie Yu Chuanzong Wang Haiyan Li Yajiao Sun Guoqin

(Inner Mongolia Academy of Agricultural & Animal Husbandry Sciences Vegetable Iinstitute; Engineering Research Center of Edible Mushroom Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot, Inner Mongolia 010030, China)

The production of edible mushrooms by straw substrate is an important measure and link of straw comprehensive utilization, improving agricultural economic benefits and building circular agriculture. In this paper, the current situation and characteristics of straw production, the significance and advantages of application of straw substrate in the production of edible mushrooms, technical problems and solutions of straw based production of edible mushrooms are discussed. It is pointed out that the main research direction in the future should be the basic theoretical research of straw based production of edible mushrooms, the research and development of coordinative production technology and machinery, and it is proposed that the straw based production of edible mushrooms in different regions should choose the appropriate development mode according to different conditions.

straw; edible mushrooms; substrate; comprehensive utilization

S646

A

2095-0934（2022）02-089-06

2020年內(nèi)蒙古科技計(jì)劃項(xiàng)目“農(nóng)作物秸稈基質(zhì)化生產(chǎn)木腐食用菌關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（2020GG0050）；2021年內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新基金項(xiàng)目“基于轉(zhuǎn)錄組測序的黑木耳木質(zhì)纖維素降解機(jī)理解析及關(guān)鍵基因功能研究”（2021QNJJNO4）；2021內(nèi)蒙古自治區(qū)自然基金項(xiàng)目“老化過程對黑木耳菌絲體胞外酶和代謝組學(xué)的影響”（2021BS03047）

龐杰（1986—），博士，副研究員，主要從事食用菌種質(zhì)資源與種質(zhì)創(chuàng)新研究。E-mail：378382180@qq.com。

于傳宗（1976—），研究員，主要從事食用菌種質(zhì)資源與種質(zhì)創(chuàng)新研究。E-mail：nmgnmykxy@163.com。