菌渣廢棄物循環(huán)利用技術(shù)模式及研究展望

黃東風(fēng) 王利民 李衛(wèi)華 邱孝煊 羅濤

摘 要：該文總結(jié)了當(dāng)前菌渣廢棄物循環(huán)利用的主要技術(shù)模式，主要包括：菌渣重復(fù)利用技術(shù)模式、菌渣肥料化利用技術(shù)模式、菌渣飼料化利用技術(shù)模式、菌渣能源化利用技術(shù)模式、菌渣藥物化利用技術(shù)模式和菌渣環(huán)境凈化利用技術(shù)模式；并提出菌渣廢棄物循環(huán)利用中存在的主要問(wèn)題及今后應(yīng)該重點(diǎn)的研究方向，主要包括：（1）深入研究菌渣廢物多級(jí)循環(huán)利用內(nèi)在機(jī)制及標(biāo)準(zhǔn)化利用技術(shù)；（2）深入研究菌渣肥料化利用的長(zhǎng)期環(huán)境效應(yīng)；（3）加強(qiáng)菌渣廢棄物循環(huán)利用過(guò)程中的二次污染問(wèn)題研究；（4）菌渣廢棄物多級(jí)循環(huán)利用過(guò)程中應(yīng)該加強(qiáng)研究的其它若干問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：菌渣廢棄物 循環(huán)利用 技術(shù)模式 存在問(wèn)題 研究展望

中圖分類(lèi)號(hào)：S321.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（b）-0134-03

Technology Models and Research Prospects on the Cyclic Utilization of Fungus-Residue Castoff

Huang Dongfeng Wang Limin Li Weihua Qiu Xiaoxuan Lou Tao

（Institute of Soil and Fertilizer， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou Fujian，350013 China）

Abstract：In this paper， some primary cyclic utilization models of fungus-residue are summarized. Those utilization models include reutilization， fertilization， forage， energy， medication and environmental depollution utilization. Moreover， some exist problems and research prospects on the cyclic utilization of fungus-residue castoff are brought forward. Those research prospects include： 1） Going deep into studying immanence mechanism and standardization utilization technology on the cyclic utilization of fungus-residue castoff. 2） Going deep into studying the long-term environmental effects on the fertilization utilization of fungus-residue castoff. 3） Going deep into studying the secondary pollutions on the cyclic utilization of fungus-residue castoff. 4） Going deep into studying some other issues on the cyclic utilization of fungus-residue castoff.

Key Words：Fungus-residue castoff；Cyclic utilization；Technology model；Exist problem；Research prospect

中國(guó)是世界上最大的食用菌生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量70%以上[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)食用菌生產(chǎn)總量達(dá)到2571.7萬(wàn)t，產(chǎn)值超過(guò)1400億元，出口創(chuàng)匯24.07億美元[2]。食用菌產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)廣大農(nóng)村的支柱產(chǎn)業(yè)。但是人們?cè)谏a(chǎn)出大量?jī)?yōu)質(zhì)食用菌的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的菌渣廢棄物。研究顯示，每生產(chǎn)1 kg的食用菌，大約可產(chǎn)生5 kg的菌渣[3]。據(jù)此以2011年我國(guó)食用菌總產(chǎn)量推算，菌渣產(chǎn)生量高達(dá)1.3億t。由此可見(jiàn)，我國(guó)食用菌菌渣的產(chǎn)生量是非常之巨大的，如何資源化利用之顯得尤為重要。然而，在我國(guó)有不少食用菌栽培區(qū)對(duì)菌渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、利用方法了解不多，菌渣往往被隨地丟棄或燃燒，造成了資源的極大浪費(fèi)及環(huán)境污染，嚴(yán)重制約著我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)的提升。

食用菌菌渣又叫菌糠、下腳料、廢料、廢菌棒等，是指人們利用農(nóng)副產(chǎn)品下腳料（如秸稈、木屑、玉米芯等）為主料栽培食用菌時(shí)，鮮菇采收后遺留的培養(yǎng)基，是一類(lèi)由食用菌菌絲殘?bào)w及經(jīng)食用菌酶解、結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變的粗纖維、粗蛋白、多糖及其他營(yíng)養(yǎng)成分組成的復(fù)合物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有比較高的利用價(jià)值。因此，如何資源化利用菌渣對(duì)于食用菌產(chǎn)業(yè)的加工再生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)鏈延伸及實(shí)現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè)等均起到極其重要的作用。

無(wú)論從食用菌產(chǎn)業(yè)特性，還是從國(guó)內(nèi)外最新研究成果來(lái)看，對(duì)廢棄物資源進(jìn)行多級(jí)循環(huán)利用已成為現(xiàn)代食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然與核心競(jìng)爭(zhēng)力[4]，食用菌菌渣的高效循環(huán)利用已成為共識(shí)。但從總體上看，由于當(dāng)前食用菌菌渣處理模式尚不夠成熟，處理手段尚不多，應(yīng)用范圍比較狹窄，菌渣資源浪費(fèi)與環(huán)境污染問(wèn)題仍然普遍存在[5]。本研究在歸納總結(jié)出當(dāng)前菌渣廢棄物循環(huán)利用的主要技術(shù)模式的基礎(chǔ)上，提出了當(dāng)前菌渣廢棄物循環(huán)利用中存在的主要問(wèn)題及其今后重點(diǎn)的研究方向，旨在為我國(guó)食用菌菌渣廢棄物資源化利用的深入研究提供借鑒。

1 菌渣廢棄物循環(huán)利用的主要技術(shù)模式

1.1 菌渣重復(fù)利用技術(shù)模式

不同食用菌類(lèi)型的生物學(xué)特性各異，其對(duì)培養(yǎng)基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分的要求也不同，將一種食用菌生產(chǎn)后的菌渣經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理作為配料重新栽培另一種食用菌效果較好。若菌渣中的菌絲生長(zhǎng)較好，未被雜菌污染，便可將其曬干粉碎后按一定比例添加到新原料中進(jìn)行重復(fù)利用。菌渣重復(fù)利用技術(shù)一般用于制作菌種和做栽培料。（1）制作菌種：利用曬干、無(wú)霉變的菌渣廢料替代部分新料，可占總料的30%～40%，制出的菌種與用全部新料制的菌種無(wú)明顯差異。（2）做栽培料：食用菌生產(chǎn)完畢的菌渣廢料，仍含有各種營(yíng)養(yǎng)成分及大量的有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚砗?，還可作為另一種菇類(lèi)的栽培原料。因食用菌種類(lèi)不同，對(duì)培養(yǎng)料中營(yíng)養(yǎng)成分的利用率也不一樣[6]。如草腐型和木腐型食用菌對(duì)菌棒中的木質(zhì)素和纖維素的利用率不同，種植過(guò)草腐型食用菌的菌渣可再利用種植木腐型食用菌，同樣種植過(guò)木腐型的菌渣可再利用種植草腐型食用菌。

1.2 菌渣肥料化利用技術(shù)模式

食用菌收獲后的菌渣廢物含有大量的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等作物生產(chǎn)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，是一種很好的有機(jī)肥源[7]；同時(shí)，菌渣的角質(zhì)層在食用菌栽培過(guò)程中被破壞而呈疏松多孔結(jié)構(gòu)，是很好的土壤結(jié)構(gòu)改良劑[8]；此外，菌渣中的菌絲體在其生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)分泌一些促進(jìn)生化反應(yīng)的生物活性酶，在這些酶的作用下，菌渣中的復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)被分解并釋放出更多的容易被植物吸收利用的營(yíng)養(yǎng)成分；菌絲體的存在還為多種微生物提供了適宜的活動(dòng)場(chǎng)所。因此，菌渣作為農(nóng)作物生產(chǎn)的有機(jī)肥源已為人們普遍接受。目前，菌渣肥料化利用的主要技術(shù)模式有：（1）菌渣直接還田利用模式，主要有林間套種雞腿菇種植模式、架式栽培的菌渣經(jīng)堆漚后還田利用模式、大棚蔬菜和食用菌輪作模式、配制花卉營(yíng)養(yǎng)土利用模式，等等；（2）生產(chǎn)有機(jī)肥料模式；（3）生產(chǎn)無(wú)土栽培基質(zhì)模式。

1.3 菌渣飼料化利用技術(shù)模式

菌渣是食用菌栽培料經(jīng)過(guò)多種微生物發(fā)酵降解作用后的產(chǎn)物，其中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等在很大程度上均被降解，而粗蛋白和粗脂肪含量則明顯增加；同時(shí)，菌渣中含有較豐富的氨基酸、維生素和Ca、Mg、Zn、Fe等中微量營(yíng)養(yǎng)元素[9-10]，加上其具有蘑菇香味，適口性良好，因此具有很高的飼料價(jià)值。菌渣飼料化加工技術(shù)主要有：直接飼用技術(shù)、干燥儲(chǔ)藏技術(shù)、短期發(fā)酵技術(shù)、長(zhǎng)期發(fā)酵技術(shù)等等。目前，菌渣飼料化利用的主要技術(shù)模式有：（1）飼養(yǎng)畜禽利用模式。選取那些菌絲生長(zhǎng)潔白、未被污染的菌渣，堆積發(fā)酵3～4d，促使其進(jìn)一步發(fā)酵腐熟，而后曬干、搗碎，再與飼料按1∶4體積比混合，即成為食用菌菌渣飼料。食用菌菌渣飼料具有促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、增加體重、養(yǎng)肥增膘，且適口性較好，可用作牛、豬、羊、雞、魚(yú)等動(dòng)物飼料，該項(xiàng)技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，易掌握，并能降低養(yǎng)殖成本，提高效益。（2）高含量蛋白飼料開(kāi)發(fā)利用模式。如，將菌渣廢料集中堆漚，適當(dāng)增加濕度，可飼養(yǎng)大量的蠐蠟、菇蚊、菇蠅幼蟲(chóng)等腐食性小動(dòng)物，為其它動(dòng)物提供活體動(dòng)物蛋白，用這些昆蟲(chóng)作飼料喂鯰魚(yú)、肉雞等，可節(jié)約大量的飼料投資，降低成本；同時(shí)，飼養(yǎng)的魚(yú)及肉雞等個(gè)大體肥，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高[11]。

1.4 菌渣能源化利用技術(shù)模式

目前，菌渣能源化利用的主要技術(shù)模式有：（1）沼氣化利用技術(shù)模式。菌渣中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、菌絲體及營(yíng)養(yǎng)元素等，很適合沼氣微生物的繁殖，而且產(chǎn)氣快、效果好。同時(shí)，菌渣中的好氣污染菌在厭氧產(chǎn)沼環(huán)境中將被徹底殺滅，從而確保了產(chǎn)地環(huán)境安全。用菌渣生產(chǎn)的沼氣是一種清潔能源，可用作煮飯、燒水和照明等日常生活燃?xì)?，還可用于儲(chǔ)糧、水果保鮮等；沼渣可用于育秧、肥田或經(jīng)過(guò)處理后再作為食用菌的培養(yǎng)料；沼液可用于浸種、葉肥追施、飼料添加劑等。（2）燃料化利用技術(shù)模式。菌渣中含有大量的木質(zhì)素和纖維素，曬干后可作燃料。在菌種生產(chǎn)和熟料栽培時(shí)能當(dāng)作滅菌燃料；或在冬季自然溫度低、不采取輔助升溫措施很難出菇的情況下，替代煤或木炭等燃料。以菌渣為燃料，其燃燒不像燃煤那樣會(huì)產(chǎn)生硫化物污染食用菌子實(shí)體的問(wèn)題[12-13]。因此，使用菌渣燃料，不僅節(jié)約了能源，還節(jié)省了生產(chǎn)成本，同時(shí)也解決了廢料造成的環(huán)境污染問(wèn)題。

1.5 菌渣藥物化利用技術(shù)模式

食用菌菌絲在生長(zhǎng)過(guò)程中，會(huì)分泌激素類(lèi)物質(zhì)和特殊的酶，因此，菌渣中含有糖類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)、激素、酶等物質(zhì)，具有生態(tài)高值化利用的潛力。提取菌渣廢料中的激素和抗菌素，可制成增產(chǎn)素和抗菌素。據(jù)報(bào)道[14]，平菇發(fā)酵液中的多糖物質(zhì)對(duì)炭疽菌有抑制作用；高等擔(dān)子菌水浸提液對(duì)植物浸染有抑制作用；用菌渣中菌絲浸出物的稀釋液制成植物激素噴灑于農(nóng)作物上，不僅能促進(jìn)發(fā)育，增加產(chǎn)量，還使作物莖葉茁壯，防疫抗病力增強(qiáng)。

1.6 菌渣環(huán)境凈化利用技術(shù)模式

菌渣用于環(huán)境污染修復(fù)領(lǐng)域的研究近年來(lái)也有少量報(bào)道[15-16]。已有研究表明，菌渣可以作為生物活性材料應(yīng)用于凈化土壤或水體中的苯環(huán)類(lèi)結(jié)構(gòu)有機(jī)污染物，達(dá)到土壤或水體的污染生態(tài)修復(fù)目的。Lau等[17]的研究表明，在常溫條件下，用1%的蘑菇渣處理100 mg PAHL-1，對(duì)萘和菲的生物降解率分別高達(dá)82%和59%；而在受PAH（多環(huán)芳烴）污染土壤中添加5%的蘑菇渣堆肥材料，于80℃下培養(yǎng)2d，可顯著降低土壤中PAH。Law等[18]的研究結(jié)果顯示，在室溫條件下，1 g蘑菇渣堆肥可去除水體中PCP（五氯苯酚）最高達(dá)15.5mg，PCP去除率高達(dá)88.9%，其中生物吸附和生物降解去除率分別為18.8%和70.1%。涂響等[19]研究了香菇菇渣吸附水體中Pb2+的試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值為4.09～6.00時(shí)，當(dāng)水體中Pb2+濃度分別為20、50和100mg·L-1時(shí)，香菇菌渣的最佳用量分別為1、2和5g·L-1。蔣元繼等[20]的研究結(jié)果表明，香菇菌渣可有效去除水體中的Pb2+，當(dāng)菌渣用量為3.00g·L-1，水體中初始Pb2+濃度為20mg·L-1時(shí)，經(jīng)菌渣吸附作用處理后，水體中的鉛去除率高達(dá)97%。

2 菌渣廢棄物循環(huán)利用研究展望

雖然目前對(duì)菌渣廢棄物的資源化利用模式有多種多樣，并取得了比較好的廢物利用效果，但在菌渣多級(jí)循環(huán)利用過(guò)程中仍存在不少問(wèn)題，今后應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)以下幾方面的深入研究。

（1）深入研究菌渣廢物多級(jí)循環(huán)利用內(nèi)在機(jī)制及標(biāo)準(zhǔn)化利用技術(shù)。例如，將菌渣用作飼料、肥料等方面相關(guān)機(jī)理的研究還存在著諸多問(wèn)題[21-22]，有待于進(jìn)一步深入研究確定；菌渣堆肥化工藝和參數(shù)控制規(guī)范化技術(shù)尚缺乏[23]；關(guān)于以食用菌菌渣為主料進(jìn)行有機(jī)肥和有機(jī)—無(wú)機(jī)肥的發(fā)酵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也未見(jiàn)制定，需要今后加強(qiáng)研究制定，以利于菌渣多級(jí)循環(huán)利用技術(shù)模式進(jìn)一步大面積推廣應(yīng)用。

（2）深入研究菌渣肥料化利用的長(zhǎng)期環(huán)境效應(yīng)。雖然施用菌渣肥對(duì)作物增產(chǎn)、土壤改良等效應(yīng)在田間短期試驗(yàn)已取得顯著成效，但是長(zhǎng)期施用菌渣肥對(duì)農(nóng)田土壤的基本物理化學(xué)性狀、土壤微生物區(qū)系演變、土壤酶活性以及田間溫室氣體排放等方面的影響研究目前報(bào)道較少。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)施用菌渣肥的田間長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)研究工作，為科學(xué)評(píng)價(jià)長(zhǎng)期連續(xù)施用菌渣肥對(duì)改良農(nóng)田土壤質(zhì)量及探討土壤碳庫(kù)演變規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)，并為菌渣肥料的科學(xué)施用提供理論依據(jù)。

（3）加強(qiáng)菌渣廢棄物多級(jí)循環(huán)利用過(guò)程中的二次污染問(wèn)題研究。如，對(duì)菌渣進(jìn)行堆漚、發(fā)酵處理時(shí)，很容易出現(xiàn)因堆放區(qū)域選擇不當(dāng)而污染附近水源或土壤，或與附近其他污染源（如生活垃圾等）產(chǎn)生交叉污染等情況；在菌渣燃料化利用過(guò)程中，仍然有廢氣和部分二次廢渣的產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境存在威脅；以菌渣作為配料時(shí)，食用菌生產(chǎn)農(nóng)戶大多將經(jīng)過(guò)處理之后的菌渣按自身經(jīng)驗(yàn)添加到栽培包中，缺乏定量化和標(biāo)準(zhǔn)化，容易引起二次污染問(wèn)題，今后應(yīng)加強(qiáng)不同類(lèi)型菌渣科學(xué)配比及科學(xué)配料處理規(guī)范化技術(shù)研究。

（4）菌渣廢棄物多級(jí)循環(huán)利用過(guò)程中應(yīng)該加強(qiáng)研究的其它若干問(wèn)題。菌渣重復(fù)利用于栽培其它類(lèi)型食用菌時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注某些食用菌可能與前茬菌渣之間可能存在的化感效應(yīng)問(wèn)題，著重避免有害效應(yīng)的發(fā)生。以菌渣作為園藝植物的栽培基質(zhì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)研究施用富含碳酸鈣、石膏等無(wú)機(jī)鹽菌渣對(duì)農(nóng)田土壤的鹽堿化影響問(wèn)題。菌糠作為飼料時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)研究菌渣中殘留的霉菌毒素、農(nóng)藥等有害物質(zhì)對(duì)畜禽健康的影響及飼用安全技術(shù)規(guī)范，以更有效地提高菌渣的飼用價(jià)值。

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