利用食用菌生產(chǎn)循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物

朱華玲,班立桐,徐曉萍,卜路霞

摘要：綜述了食用菌生產(chǎn)在循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物過程中的重要作用、主要模式、現(xiàn)狀和存在的問題。

關(guān)鍵詞：食用菌生產(chǎn)；農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物；循環(huán)利用

中圖分類號(hào)：S646文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.030

Circulating Utilizing of Agricultural Organic Waste with the Production of Edible Mushrooms

ZHU Hua-ling1，BAN Li-tong2，XU Xiao-ping1，BU Lu-xia1

(1. Department of Basic Course, Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China; 2.Department of Agriculture, Tianjin Agricultural University,

Tianjin 300384,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: The importance, main models, present state and question ofthe circulating utilizing of agricultural organic waste with the production of edible mushrooms were summarized and analyzed.

Key words: production of edible mushrooms; agricultural organic waste; circulating utilizing

農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村居民生活排放的有機(jī)廢棄物的總稱，主要包括農(nóng)作物副產(chǎn)物(玉米秸稈、玉米芯、豆秸、稻草、稻殼、花生秧、花生殼)、畜禽糞便(牛糞、馬糞、豬糞、雞糞)、食品和飲料加工中的邊角余料、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物等[1-3]。中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生7億多t的農(nóng)作物秸稈，26億多t的畜禽糞便及大量有機(jī)廢棄物[4]，合理妥善地處理和利用這些農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，對(duì)自然、社會(huì)的和諧發(fā)展起著舉足輕重的作用。食用菌是生態(tài)鏈上處于還原者位置的真菌，若將其引入農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的處理環(huán)節(jié)中，不僅可以減少農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物對(duì)環(huán)境的影響和污染，還可以變廢為寶，生產(chǎn)出美味可口的綠色食品，所以，借助于食用菌生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的資源化循環(huán)利用是處理和利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的最佳方式。

1資源化循環(huán)利用是農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物最經(jīng)濟(jì)最合理的處置方法

要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村持續(xù)發(fā)展，建設(shè)農(nóng)村小康社會(huì)，就必須實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置和廢棄物的循環(huán)利用，才符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。而循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要思想是：“沒有廢物，只有放錯(cuò)了地方的資源” [5]，或者說只要把農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物放到合適的地方，它們?nèi)匀豢梢允潜焕玫馁Y源，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的快速發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。所以說農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的資源化循環(huán)再利用是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的最經(jīng)濟(jì)的利用途徑。

在“生產(chǎn)者-消費(fèi)者-分解者”組成的生態(tài)鏈上，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物屬于生產(chǎn)者和消費(fèi)者均不能有效利用的剩余物，他們只有被分解者徹底分解才能重新回歸生態(tài)鏈，才能真正實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)。而生態(tài)農(nóng)業(yè)的實(shí)踐早已指明了變“ 廢”為“ 寶”的途徑[6]，所以，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化循環(huán)利用也符合生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和要求?？傊?，資源化循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物是最合理的處理方法，既可以持續(xù)利用資源又能保持生態(tài)平衡、改善環(huán)境質(zhì)量，全面促進(jìn)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展。

2食用菌生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物循環(huán)利用鏈條上關(guān)鍵的一環(huán)

2.1食用菌生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)生態(tài)鏈中的地位

食用菌是農(nóng)業(yè)生態(tài)鏈中的還原者,是聯(lián)系生產(chǎn)者(綠色植物)和消費(fèi)者(人類、 動(dòng)物)之間的物質(zhì)和能量的紐帶，是連接種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等多個(gè)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵一環(huán)（圖1）。

食用菌人工栽培是以農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物(如農(nóng)作物秸稈、玉米芯、棉籽殼、鋸木屑、牛糞、雞糞等)為原料生產(chǎn)食用菌產(chǎn)品的過程，培養(yǎng)基組成及其配比、培養(yǎng)溫度、初始含水量、初始 pH值、種齡等因素對(duì)栽培結(jié)果的影響較大。食用菌菌絲體在生長過程中通過分泌胞外酶分解有機(jī)物質(zhì)如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、多糖等而在培養(yǎng)基內(nèi)外進(jìn)行有氧生長。在得到食用菌子實(shí)體的同時(shí)，也得到食用菌菌渣。菌渣可作為動(dòng)物飼料或有機(jī)肥, 實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物質(zhì)循環(huán)反復(fù)利用, 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。所以說，食用菌生產(chǎn)是循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物各鏈條上關(guān)鍵的一環(huán)。

正因?yàn)橛惺秤镁a(chǎn)這一環(huán)節(jié),才形成了一個(gè)多物種共生、多層次搭配、多環(huán)節(jié)相扣、多梯級(jí)循環(huán)、多層次增值、多效益統(tǒng)一的物質(zhì)和能量體系,構(gòu)成食物鏈和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán),促進(jìn)生態(tài)的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展[7]。通過食用菌生產(chǎn)鏈條的延伸,可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)思,進(jìn)一步提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭力[8]。

2.2 食用菌生產(chǎn)在循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物過程中的作用

食用菌生產(chǎn)可以有效地促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物的循環(huán)再利用，主要表現(xiàn)在食用菌生長的全過程都可以是降解利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的過程；而且食用菌生長過程中，不同的階段對(duì)廢棄物的利用能力是不同的，這與其不同生長發(fā)育期對(duì)物質(zhì)的需求不同有關(guān)。梁連友等[9]研究發(fā)現(xiàn)，蘋果園每667 m2每年修剪的枝條達(dá)150 kg，可以栽培100袋香菇，生產(chǎn)鮮香菇100～150 kg，每667 m2果園在不影響蘋果生產(chǎn)的前提下增加產(chǎn)值400元以上，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益；而且用果樹修剪枝條栽培香菇后菇渣中木質(zhì)素降解了20%～30% , 粗纖維降解了15%～50%，說明食用菌生長的過程是降解利用果樹枝條的過程。李曉博等[2]的研究表明，在雙孢蘑菇培養(yǎng)料堆制發(fā)酵過程中，稻草、玉米秸桿和玉米芯中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維的降解率介于10%～30%；而在雙孢蘑菇生長發(fā)育過程中，稻草、玉米秸桿和玉米芯中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的降解率則介于30%～40%，明顯高于堆制發(fā)酵過程中的降解率。這說明在雙孢蘑菇準(zhǔn)備和生產(chǎn)的整個(gè)過程中對(duì)稻草、玉米秸桿和玉米芯等農(nóng)業(yè)廢棄物都有一定的降解能力，但在雙孢蘑菇生長發(fā)育階段需求更大，這一階段的利用主要是漆酶、過氧化物酶、濾紙纖維素酶、梭甲基纖維素酶、半纖維素酶和菌絲共同作用的結(jié)果。食用菌對(duì)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物中的纖維素和半纖維素利用速率最快的時(shí)期是在出菇階段，是子實(shí)體形成時(shí)期，需要利用纖維素和半纖維素合成細(xì)胞壁；而對(duì)木質(zhì)素利用最快的時(shí)期是原基形成前，是因?yàn)槟⒐降臓I養(yǎng)生長階段對(duì)木質(zhì)素的需求較多。

除了農(nóng)作物的副產(chǎn)物以外，食品加工和飲料生產(chǎn)的邊角下料可以作為食用菌生產(chǎn)的栽培料而被循環(huán)利用。戴德慧等[10]利用釀造的醬渣進(jìn)行食用菌發(fā)酵生產(chǎn)富含真菌多糖的生物飼料。研究結(jié)果表明，平菇能在醬渣中快速生長；固體發(fā)酵培養(yǎng)基醬渣含量70%時(shí)，平菇有較快的生長；液體種子培養(yǎng)基添加20%醬渣可促進(jìn)菌絲球的形成，發(fā)酵產(chǎn)物的水分含量為 50.5%，多糖為17.3%，粗蛋白為 19.1%。王建芳等[11]用香菇對(duì)中藥廢渣進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵研究發(fā)現(xiàn)，中藥廢渣經(jīng)固體發(fā)酵，粗蛋白含量提高了68.20％，粗纖維含量降低了44．9％，多糖含量提高了150．9％；朱忠貴等[12]的研究表明，將農(nóng)作物秸稈粉、木薯渣、醋糟、奶牛糞等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，按比例混合配制成低碳復(fù)合型食用菌培養(yǎng)料，替代棉籽殼用于食用菌栽培，不僅充分利用農(nóng)業(yè)下腳料、符合低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，而且其價(jià)格只有棉籽殼的1/2～2/3，大大降低了食用菌生產(chǎn)成本，能夠?qū)⑥r(nóng)民育菇經(jīng)濟(jì)效益提高20%~35%。朱輝等[13]從利用淀粉廢水的角度出發(fā)，在淀粉廢水中對(duì)金針菇菌絲體進(jìn)行了液體培養(yǎng)，獲得了合適的培養(yǎng)條件，為工業(yè)化利用淀粉廢水生產(chǎn)金針菇菌絲體，減輕淀粉廢水污染提供了技術(shù)支持。解秋菊等[14]用真姬菇液體發(fā)酵海帶廢渣，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后上清液中的多糖抗氧化活性比未發(fā)酵海帶廢渣中的多糖抗氧化活性顯著提高，從而為海帶廢渣的高附加值再利用提供了科學(xué)依據(jù)。

農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物經(jīng)食用菌菌絲的分解作用, 分泌出某些激素類和特殊生物活性酶, 加上菇渣中菌體蛋白的大量存在, 因此，用菇渣作肥料比用秸稈堆漚的肥料有更多的可給態(tài)養(yǎng)分和更好的增產(chǎn)效果[9]；用菌糠作為有機(jī)肥施用，對(duì)番茄的生長發(fā)育和品質(zhì)有明顯的提高，單株產(chǎn)量達(dá)到2.69 kg，比施用尿素增加28.10%[2]。用果樹修剪枝條栽培香菇后菇渣中粗蛋白由2%～3%提高到10%～17.14% , 氨基酸含量增加到5%～6% , 特別是含有多種禽畜體內(nèi)不能合成的、一般飼料中又缺乏的必需氨基酸和菌類多糖，因此, 栽培香菇的下腳料作為菌糠飼料又具有食用菌的清香味, 且適口性好, 有利于提高畜禽產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量[9]。劉潤葉[15]將腐植酸膠體、食用菌渣和禽糞等副產(chǎn)物按比例復(fù)合，添加特殊的符合微生物菌群，經(jīng)過復(fù)合發(fā)酵形成復(fù)合腐植酸有機(jī)肥，不僅能徹底解決菌渣、禽糞等的重復(fù)再利用問題，實(shí)現(xiàn)腐植酸有機(jī)肥-農(nóng)作物種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖-食用菌栽培、禽類養(yǎng)殖-腐植酸有機(jī)肥的良性循環(huán)。

利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物栽培食用菌，可改變資源浪費(fèi)型傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)草成金、化害為利、變廢為寶、無廢生產(chǎn)”，是農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物綜合開發(fā)利用的一條最為有效、持久的捷徑；與此同時(shí)還能建立一個(gè)多層次的生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，食用菌作為主要的鏈接者，既能循環(huán)利用農(nóng)牧產(chǎn)品廢棄物和凈化環(huán)境，又能作為產(chǎn)業(yè)鏈推動(dòng)生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。由于食用菌的作用，可使種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)地結(jié)合起來，并且在這個(gè)結(jié)合過程中，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。所以說食用菌生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物循環(huán)利用過程中起到的是連接、紐帶和促進(jìn)的作用。

3利用食用菌生產(chǎn)循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的主要模式

各個(gè)地區(qū)根據(jù)自身特點(diǎn)，分別發(fā)展了不同的以食用菌為紐帶的農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的循環(huán)利用模式，比較有代表性的有山東省久發(fā)食用菌有限公司開發(fā)形成的各環(huán)節(jié)耦合，產(chǎn)業(yè)鏈條延伸，多元化多循環(huán)，集種植業(yè)、 養(yǎng)殖業(yè)與工業(yè)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)[16-17]，見圖2。

還有淳安縣以桑枝等農(nóng)業(yè)廢棄物為原料栽培食用菌發(fā)展形成了桑枝食用菌生產(chǎn)循環(huán)模式[18-19](圖3)。張巖等[20]提出了食用菌生產(chǎn)的“廢棄物”循環(huán)利用模式(圖4)。沈明珠等[21]提出了農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的循環(huán)利用的最佳模式(圖5）。李曉等[1]提出了雙孢蘑菇生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的利用的模式(圖6)。

除了這些比較典型的循環(huán)利用模式之外，各地也發(fā)展了一些實(shí)用的模式[5,22]，雖然具體內(nèi)容不完全相同，但總體特征基本相似，都以食用菌生產(chǎn)作為農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物循環(huán)降解利用的紐帶，都對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)起了積極地推動(dòng)作用。

4利用食用菌生產(chǎn)循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的研究現(xiàn)狀和存在的問題

近年來，各地響應(yīng)生態(tài)農(nóng)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，以食用菌生產(chǎn)為紐帶循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物已取得了顯著進(jìn)展，不僅種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的廢棄物被廣泛應(yīng)用，甚至一些工廠的有機(jī)下腳料、食用菌生產(chǎn)的菌渣，也被廣泛的重新循環(huán)再利用，使農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物再次被使用在能源、肥料、飼料和材料等方面，既節(jié)省了資源，又減少了污染，對(duì)自然、社會(huì)的和諧發(fā)展起了積極地推動(dòng)作用。但由于農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物數(shù)量大、品質(zhì)差、危害多，人們對(duì)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的價(jià)值還存在一些消極的觀念，沒有放在整個(gè)社會(huì)循環(huán)系統(tǒng)中去考慮，導(dǎo)致對(duì)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用過程中仍存在不少問題，阻礙了農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物循環(huán)利用技術(shù)的發(fā)展、推廣和應(yīng)用。

另一方面，雖然現(xiàn)在很多地方已有廢棄物資源化利用的傳統(tǒng)，但是循環(huán)利用技術(shù)相對(duì)片面，創(chuàng)新技術(shù)少，利用率不高。導(dǎo)致農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品品種單一、質(zhì)量差、利用率低、商品價(jià)值低，不能形成產(chǎn)業(yè)化，也不能有效地循環(huán)利用。例如，目前利用食用菌生產(chǎn)循環(huán)利用的廢棄物主要是農(nóng)作物的副產(chǎn)物，而畜禽糞便的應(yīng)用就相對(duì)較少[24-25]。如果通過添加特定的材料和微生物菌種， 將畜禽糞便用來生產(chǎn)栽培食用菌的專用料，將發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益[26]。再例如，食用菌的液體發(fā)酵與固體栽培相比，具有菌絲生長速率快，營養(yǎng)成分利用率高，生長周期短，產(chǎn)量大；接種方便，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；產(chǎn)生的活性物質(zhì)品種多而且產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，然而在循環(huán)利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的過程中，食用菌固體栽培技術(shù)應(yīng)用較多，液體發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用較少，這也是今后技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方面。

隨著生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，食用菌以生產(chǎn)周期短、投入少、產(chǎn)出多、效益好而越來越多地被引入到生態(tài)農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)中，成為物質(zhì)和能量良性循環(huán)的主要環(huán)節(jié)[24-25]。畜禽養(yǎng)殖、食用菌生產(chǎn)、環(huán)境治理有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物循環(huán)再利用，對(duì)構(gòu)筑大農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)具有重大意義。

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