秸稈栽培食用菌的資源化利用研究進展

李毓茜, 王夢雨

(1.河北省保定市環(huán)境保護監(jiān)測站,河北保定 071000;2.南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院,江蘇南京 210095)

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秸稈栽培食用菌的資源化利用研究進展

李毓茜1, 王夢雨2

(1.河北省保定市環(huán)境保護監(jiān)測站,河北保定 071000;2.南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院,江蘇南京 210095)

摘要從秸稈帶來的污染與傳統(tǒng)秸稈利用方式兩方面，分析了農(nóng)作物秸稈利用現(xiàn)狀，綜述了秸稈在食用菌栽培中的應用現(xiàn)狀，最后對利用秸稈栽培食用菌的前景進行了展望。

關(guān)鍵詞秸稈；綜合利用；現(xiàn)狀；栽培；食用菌

秸稈是一種可以綜合利用的重要生物資源，可用作肥料、飼料、生活燃料及工副業(yè)生產(chǎn)的原料等[1]。近年來，隨著農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)秸稈的剩余量越來越大，據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量在6億t以上，稻草、玉米秸、麥秸3種秸稈數(shù)量一般占秸稈總量的75%以上[2]。當前農(nóng)村新能源雖然在極速發(fā)展，但是仍處于發(fā)展階段，剩余秸稈的回收利用成為備受關(guān)注的問題。

作物秸稈除含大量的碳素外，還含有氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硅和各種微量元素，以及纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)[3]。大量研究表明，作物秸稈的資源化利用以及對循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展有著更廣闊的前景[4-6]。同時，我國玉米秸稈資源擁有量居世界首位，其中42%直接還田或過腹還田，30%作農(nóng)用燃料，8%作工業(yè)或其他用途，剩余20%未被利用[7]。因此，農(nóng)作物的資源化循環(huán)綜合利用是既節(jié)省資源又保護生態(tài)環(huán)境的處理方式，更是促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。隨著經(jīng)濟技術(shù)水平的不斷提高，秸稈飼料化、肥料化、能源化有所發(fā)展，再加上人們生活水平的提高，對食用菌的需求量不斷增大，秸稈作為原料已運用于食用菌栽培中。筆者在分析秸稈利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，整理了秸稈的各種傳統(tǒng)綜合利用方式，闡述了秸稈在食用菌栽培過程中的應用原理和前景，旨在為秸稈在食用菌栽培中的資源化利用及農(nóng)村新能源的發(fā)展提供借鑒。

1農(nóng)作物秸稈利用現(xiàn)狀

1.1秸稈帶來的污染隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)民生活水平的不斷提高，農(nóng)民已經(jīng)不再需要將秸稈作為主要燃料，因而大量的秸稈被閑置甚至露天燃燒。雖然國家已經(jīng)明令禁止焚燒秸稈，但是秸稈有效利用的方式仍不普遍，仍有部分地區(qū)將秸稈進行焚燒處理，這不僅浪費了大量資源，還會造成大氣污染[7]。除此之外，未經(jīng)處理的秸稈被廢棄于田間地頭，不僅占用了土地，還會影響農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生，帶來火災隱患。因此，應加強秸稈綜合利用，實現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益的統(tǒng)一。

1.2傳統(tǒng)秸稈利用方式

1.2.1飼料化利用。將秸稈制作牲畜飼料，按照制作技術(shù)可分為氨化、青貯、微貯等主要技術(shù)[8]。在飼料制作過程中其成品有一定的適用范圍[9-11]，如青貯的飼料只適用于反芻動物[9]。

1.2.2肥料化利用。肥料化過程分為直接還田和間接還田。研究表明，秸稈還田腐解后能夠提高土壤有機質(zhì)含量，補充土壤氮、磷、鉀和微量元素，使土壤理化性能改善，土壤中物質(zhì)的生物循環(huán)加速[12]。這樣既能將秸稈資源化利用，又能改善土壤的肥力結(jié)構(gòu)，但是秸稈還田也有一定的限制性，其對秸稈的需要量有限，難以將秸稈全部利用。

1.2.3能源化利用。秸稈的能源化利用是指將秸稈直接作為燃料或者添加適量的黏結(jié)劑與水混合，施加一定的壓力使其固化成型后作為燃料被人們利用。另外，在能源方面，秸稈的氣化也是高效利用秸稈資源的一種生物能轉(zhuǎn)化方式。這種方法是將秸稈經(jīng)適當粉碎后，在氣化裝置內(nèi)缺氧燃燒，產(chǎn)生出一氧化碳為主要成分的可燃氣體。燃氣經(jīng)降溫、多級除塵和除焦油等凈化和濃縮工藝后，由羅茨風機加壓送至儲氣柜,然后直接用管道供用戶使用[13]。秸稈氣化經(jīng)濟、方便、衛(wèi)生，在小康村鎮(zhèn)建設中廣受歡迎，但大規(guī)模推行秸稈制氣還需解決氣化系統(tǒng)投資偏高，燃氣熱值偏低，以及燃氣中氮氣與焦油含量偏高等問題[14]。與氣化相比，秸稈的發(fā)酵制沼有更好的經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境價值。這是通過作物秸稈適配人畜糞在厭氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生出以甲烷為主要成分的可燃氣體，這些氣體在稍高于常壓的狀態(tài)下，通過PVC管道送往農(nóng)戶家中，其使用起來類似于城市的管道煤氣，更加便捷。

2秸稈在食用菌栽培中的應用現(xiàn)狀

食用菌，是微生物生長發(fā)育過程，把地球上人類不能直接食用的植物纖維等農(nóng)副產(chǎn)品，變成蛋白質(zhì)豐富、低脂肪、低熱量的綠色食品[15]。食用菌營養(yǎng)豐富、風味鮮美，具有食藥兼用等特點,自古以來就被譽為“山珍”[16]，尤其是聯(lián)合國糧農(nóng)組織提倡“一葷一素一菌”為合理飲食結(jié)構(gòu)，進入21世紀以來，食用菌就作為大眾保健品被人們食用。食用菌產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，栽培面積、產(chǎn)量以及產(chǎn)值都有了大幅度的提高。生產(chǎn)的快速擴大，伴隨的是對栽培原料的巨大需求，利用玉米秸稈栽培食用菌有明顯的優(yōu)越性。不僅可以變廢為寶，提高農(nóng)民收入，還可以改善人民生活的食物結(jié)構(gòu)，提高人體健康水平，同時有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[17]，帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

秸稈含有豐富的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。食用菌菌絲在秸稈基質(zhì)中分泌的胞外酶，如漆酶、木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、纖維素酶、木聚糖酶等，可以降解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，將粗纖維轉(zhuǎn)化為人類可食用的優(yōu)質(zhì)蛋白，把大分子物質(zhì)分解成為小分子物質(zhì)，再參與其他合成反應。菌絲在降解基質(zhì)的過程中，菌絲體自身也獲得營養(yǎng)和能量，最后在菌絲體內(nèi)合成蛋白質(zhì)、脂肪和其他成分[18]。鄭國華對栽培鳳尾菇后的稻草秸稈進行分析發(fā)現(xiàn)，粗纖維的含量比接種前降低了45.45%，粗蛋白質(zhì)含量提高了31.00%～61.22%。真菌是自然界轉(zhuǎn)化植物纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的“主力軍”, 采用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)食用菌，能為人們提供高蛋白、低糖、低鹽、低脂肪的功能營養(yǎng)食品，符合現(xiàn)代社會人們對健康食品的需求[19]。我國人工栽培的食用菌品種已達到40余種，且每種食用菌都有不同的品種或菌株[20]。

我國利用秸稈培植食用菌的技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，二次發(fā)酵技術(shù)、無公害、反季節(jié)栽培技術(shù)等一系列先進技術(shù)相繼問世，采用各種農(nóng)作物秸稈培植食用菌的成果豐富。目前，多用玉米、水稻、小麥、油菜秸稈作為生產(chǎn)原料[21]，在利用農(nóng)業(yè)秸稈栽培的食用菌品種方面，不僅大部分草生菌、蘑菇、姬松茸、草菇等可以利用秸稈栽培[22-24]，而且部分木生菌也實現(xiàn)了秸稈栽培，如香菇、平菇、木耳等[25-27]。李燁等[28]研究證明：用秸稈栽培平菇時，為簡化操作可將秸稈粉碎后添加適量石灰粉，然后直接接種栽培，利用菌種的恢復期對秸稈進行堿化處理，具有操作簡單、污染率低、周期較短、產(chǎn)量較高等優(yōu)點，有著很好的應用前景。

梁枝榮等[29]在農(nóng)村粗放栽培條件下，用玉米秸稈作主料栽培雙孢蘑菇，其生物學效率達到40%以上，單產(chǎn)在10 kg/m2左右。姚升好等[30]研究發(fā)現(xiàn)，用油菜秸稈栽培金針菇，不僅可縮短菌絲的培養(yǎng)期和子實體的催蕾期及出菇時間，還可以提高經(jīng)濟效益。張廣鐸等[31]用玉米秸稈代替部分木屑(40%)混合生料地栽香菇，培養(yǎng)料不必經(jīng)過蒸料，不需制作滅菌鍋，節(jié)省燃料，降低了生產(chǎn)成本，具有生產(chǎn)工藝簡單、操作方便、降低勞動強度，易推廣，產(chǎn)量較高，品質(zhì)較好等優(yōu)點，投入產(chǎn)出比為1.0∶4.2，有較大的推廣價值。

秸稈栽培食用菌產(chǎn)生的菌糠可栽培其他食用菌或用作飼料，留在菌糠中的前一種食用菌菌絲殘體可作為后一種食用菌的氮源，而畜禽糞便則是沼氣的生產(chǎn)原料，最后以沼渣作為肥料還田，食用菌菌渣腐熟還田，用作農(nóng)作物基肥能改良土壤，提高肥力，增加農(nóng)作物產(chǎn)量。另外，食用菌菌渣含有大量的粗蛋白和粗脂肪，可將其添加到動物飼料中循環(huán)利用[32]，這樣就形成了“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)—農(nóng)業(yè)廢棄物(秸稈)—食用菌生產(chǎn)—食用菌菌渣—有機肥(飼料添加劑)—農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，這對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3展望

我國農(nóng)作物秸稈資源豐富，綜合利用方式較多，但是傳統(tǒng)的秸稈綜合利用方式的發(fā)展仍不盡人意，如何更有效地利用秸稈能源備受關(guān)注。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，各領(lǐng)域研究人員正在研發(fā)經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益統(tǒng)一發(fā)展的秸稈綜合利用方式。近年來，食用菌的大力發(fā)展對原料需求逐漸增加，我國學者對秸稈栽培食用菌的方式方法均有報道。但是目前具有代表性的利用秸稈發(fā)展食用菌產(chǎn)業(yè)較少，因此，秸稈栽培食用菌的利用方式仍需要進一步完善。如何利用好農(nóng)作物秸稈栽培食用菌關(guān)系到現(xiàn)代可持續(xù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展，也是因地制宜發(fā)展節(jié)約林木資源型低碳環(huán)保食用菌產(chǎn)業(yè)的一條新途徑。

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Research Progress of the Resource Utilization of Straw Cultivation of Edible Fungi

LI Yu-qian1, WANG Meng-yu2

(1. Environmental Protection Monitoring Station of Baoding City, Baoding, Hebei 071000; 2. College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095)

AbstractUtilization status of crop straw was analyzed from the two aspects of straw pollution and traditional straw utilization. Application status of straw in edible fungi cultivation was reviewed. Finally, prospect of using straw cultivation of edible fungi was forecasted.

Key wordsStraw; Comprehensive utilization; Present situation; Cultivation; Edible fungi

基金項目全國大學生科技創(chuàng)新活動基金項目。

作者簡介李毓茜(1980- ),女,河北保定人,工程師，在讀碩士，從事環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與資源化利用。

收稿日期2016-02-07

中圖分類號S 181

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)08-088-02