山東省農(nóng)菌資源循環(huán)利用模式現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

姚 強(qiáng)，宋慶蓬，郭洪海，郭 兵，萬(wàn)魯長(zhǎng)，韓建東，黃春燕，李 瑾，謝紅艷，楊 鵬，宮志遠(yuǎn)

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/山東省農(nóng)業(yè)面源污染防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部廢棄物基質(zhì)化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南250100）

0 引言

農(nóng)菌循環(huán)經(jīng)濟(jì)就是把循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食用菌生產(chǎn)系統(tǒng)，充分利用新技術(shù)、新設(shè)備、新方法將食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展和秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物資源綜合利用結(jié)合起來(lái)，將耗能低、減少排放量、污染少作為關(guān)鍵，依靠和技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新，推進(jìn)各種資源高效流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)、菌產(chǎn)業(yè)結(jié)合發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)相一致的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式[1-4]。

近年來(lái)，山東食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)量產(chǎn)值連續(xù)多年居全國(guó)前列。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山東省2016年食用菌總產(chǎn)量為425萬(wàn)t，產(chǎn)值為270億元，栽培品種呈現(xiàn)出大宗菇類穩(wěn)步發(fā)展、珍稀菇類快速發(fā)展的新局面，農(nóng)業(yè)式栽培模式的品種主要有平菇、香菇、黑木耳、雙孢菇、毛木耳、雞腿菇、草菇等，占全省食用菌年總產(chǎn)量的80%，工廠化食用菌生產(chǎn)品種主要有金針菇、杏鮑菇、雙孢菇、真姬菇、海鮮菇等，產(chǎn)量逐年大幅增加，占全省食用菌年總產(chǎn)量的20%。目前山東省食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)規(guī)?；耘嗯c工廠化栽培并重的局面，在政府推動(dòng)和市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化水平持續(xù)提升。由于食用菌產(chǎn)業(yè)在不同區(qū)域和地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不同，模式發(fā)展有一定的差異[5-8]。筆者以小尺度循環(huán)模式、中尺度循環(huán)模式為載體，針對(duì)山東近年來(lái)發(fā)展的不同農(nóng)菌資源循環(huán)模式進(jìn)行了探究，討論相關(guān)產(chǎn)業(yè)建議和政策保障，為發(fā)展農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)提供理論依據(jù)。

1 不同農(nóng)菌循環(huán)模式比較

農(nóng)菌資源循環(huán)利用模式主要分為小尺度和中尺度循環(huán)模式。小尺度循環(huán)模式僅限用于農(nóng)—田之間的循環(huán)模式，具有一定的范圍限制性；中尺度循環(huán)模式一般是以種植業(yè)、加工業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)之間循環(huán)鏈形成的復(fù)雜生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，應(yīng)用前景相對(duì)廣闊[4-6]。

1.1 小尺度循環(huán)模式

小尺度循環(huán)模式主要指農(nóng)—田循環(huán)模式，是根據(jù)所處位置及功能關(guān)系等以及不同的生物在環(huán)境中所處位置的差異，利用當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，發(fā)揮其自身的作用[5]。具體到本模式，主要指各類農(nóng)作物秸稈等種養(yǎng)廢棄物資源與食用菌產(chǎn)業(yè)之間的搭配，形成以農(nóng)作物秸稈等廢棄物資源等為紐帶的農(nóng)菌循環(huán)利用模式，通過(guò)前后物質(zhì)循環(huán)搭配，形成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)與能量循環(huán)鏈。

1.2 中尺度循環(huán)模式

現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下，轉(zhuǎn)變農(nóng)菌循環(huán)的發(fā)展方式是當(dāng)前農(nóng)業(yè)的必由之路。在中尺度循環(huán)模式下發(fā)展農(nóng)菌循環(huán)經(jīng)濟(jì)，必須在產(chǎn)業(yè)體系中建構(gòu)新的物質(zhì)循環(huán)通道，實(shí)現(xiàn)秸稈的資源化利用，提高了進(jìn)入系統(tǒng)的各類物質(zhì)的利用效率，但從實(shí)際效果來(lái)看，其利用程度與循環(huán)水平仍處于初級(jí)的層次，還需要進(jìn)一步完善[9-11]。中尺度循環(huán)模式是利用生態(tài)學(xué)原理中的增環(huán)效應(yīng)，形成“種養(yǎng)廢棄物—食用菌—菌渣有機(jī)肥”、“農(nóng)業(yè)廢棄物-食用菌”、“農(nóng)業(yè)秸稈—食用菌—食用菌—菌渣有機(jī)肥”、“農(nóng)業(yè)秸稈—食用菌—高附加值產(chǎn)品”等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)循環(huán)技術(shù)體系，從而使生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，促進(jìn)各級(jí)物質(zhì)能量之間的有機(jī)協(xié)調(diào)，并成為增加系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出與效益的最主要方法之一[12]。采用各類生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸和高效增值。形成各系統(tǒng)之間、產(chǎn)業(yè)之間的物質(zhì)流、能量流循環(huán)路徑，構(gòu)建起多產(chǎn)業(yè)聯(lián)合、多方向發(fā)展的農(nóng)菌循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式[9-13]，對(duì)促進(jìn)農(nóng)民增收、產(chǎn)業(yè)增效及創(chuàng)匯做出了巨大貢獻(xiàn)。

2 山東發(fā)展農(nóng)菌資源循環(huán)模式選擇

2.1 山東農(nóng)菌資源循環(huán)模式發(fā)展優(yōu)勢(shì)

山東是中國(guó)主要的糧食產(chǎn)區(qū)，也是秸稈、果木等主要產(chǎn)區(qū)。秸稈作為人們?nèi)粘Ｉ畹娜剂稀暳虾凸I(yè)原料，可以滿足食用菌工廠化生產(chǎn)的需要，各生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)戶間可進(jìn)行小循環(huán)，區(qū)域內(nèi)各企業(yè)間進(jìn)行中循環(huán)，區(qū)域間利用農(nóng)業(yè)循環(huán)互補(bǔ)性，將區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合，合理利用廢棄物充分資源，形成區(qū)域間或外部大循環(huán)[12-15]。山東省地域廣闊，農(nóng)業(yè)自然資源和經(jīng)濟(jì)文化資源十分豐富，由于氣候條件、耕作習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異，各地區(qū)所具有比較優(yōu)勢(shì)的農(nóng)產(chǎn)品不同，從各地實(shí)際情況出發(fā)，開(kāi)創(chuàng)適合地方特點(diǎn)的農(nóng)菌資源循環(huán)模式。強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)力為山東省農(nóng)菌循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了物質(zhì)保障和資金支持。山東省具有廉價(jià)勞動(dòng)力、資源豐富的特點(diǎn)，為農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)空間。農(nóng)菌循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一種勞動(dòng)、技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)，科學(xué)技術(shù)含量、精準(zhǔn)度要求較高。山東省科研能力強(qiáng)大，堅(jiān)持在循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中始終把科技創(chuàng)新放在首位，對(duì)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的投入逐漸加大。其次，山東省早已形成了市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)化驅(qū)動(dòng)源動(dòng)力，企業(yè)、推廣站、科學(xué)院所等部門(mén)各司其職，積極打造高效生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，取得顯著成效，讓食用菌產(chǎn)業(yè)成為山東省地區(qū)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)和特色產(chǎn)業(yè)。

2.2 農(nóng)菌資源循環(huán)模式選擇對(duì)山東省資源、環(huán)境影響

山東農(nóng)田系統(tǒng)是中國(guó)主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域，秸稈、花生、馬鈴薯、棉花、果樹(shù)等資源豐富。農(nóng)菌資源循環(huán)利用發(fā)展模式以農(nóng)作物秸稈、棉籽殼、農(nóng)業(yè)廢棄物下腳料等作為原料生產(chǎn)食用菌，以食用菌生產(chǎn)后的菌渣肥料堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥還田促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，不但能夠有效遏制秸稈焚燒造成的資源浪費(fèi)，還能降低環(huán)境污染，提高資源利用效率，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。在山東省開(kāi)展農(nóng)菌循環(huán)的主要原因有兩個(gè)：一方面，玉米秸稈、果木等農(nóng)業(yè)廢棄物被露天堆放、廢棄或就地焚燒，燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量煙塵和NO、SO2、CO2等有害氣體，是誘發(fā)疾病的重點(diǎn)要素；另一方面，阻斷了以秸稈等種養(yǎng)廢棄物等為紐帶的生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的正常流動(dòng)循環(huán)，產(chǎn)生了眾多污染物排放[12-15]。

2.3 適合山東省開(kāi)展的農(nóng)菌循環(huán)模式探究

2.3.1 “種養(yǎng)廢棄物—食用菌”模式 食用菌在生長(zhǎng)過(guò)程中大量降解轉(zhuǎn)化木屑、秸稈類基質(zhì)，但是木屑、秸稈等成本較高。劉傳森等人解決了這一基本問(wèn)題，用不同含量的木薯稈、木薯渣等農(nóng)業(yè)下腳料替代木屑，作為栽培杏鮑菇的主要基質(zhì)，測(cè)試了不同培養(yǎng)基質(zhì)配方處理的杏鮑菇菌絲的生長(zhǎng)速度。研究表明，菌絲生長(zhǎng)速度與木薯稈和木薯渣的含量有關(guān)，渣含量越高發(fā)菌越快[14]。用木薯稈、木薯渣等代替木屑來(lái)生產(chǎn)食用菌，不但經(jīng)濟(jì)成本降低，而且有效地利用了種養(yǎng)廢棄物資源，實(shí)現(xiàn)良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

2.3.2 “農(nóng)業(yè)秸稈—食用菌—高附加值產(chǎn)品”模式 目前，食用菌市場(chǎng)十分活躍，高附加值產(chǎn)品或功能產(chǎn)品也將會(huì)得到高度發(fā)展。食用菌具有的抗腫瘤、抗病毒、降血脂等生物活性已廣泛被接受，但加工制備食用菌為功能性食品原料的技術(shù)還有待提升。依托豐富費(fèi)食用菌產(chǎn)品資源，利用其特異性的生物活性生產(chǎn)高附加值食品顯得尤為重要。山東省食用菌的加工技術(shù)基本上實(shí)現(xiàn)了初步機(jī)械化，食用菌深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展日漸增強(qiáng)，各個(gè)公司都在朝向更深的模式轉(zhuǎn)變，如菌多糖對(duì)細(xì)胞有著極強(qiáng)的修復(fù)作用，因此功能性食用菌產(chǎn)品的研制成為一個(gè)熱點(diǎn)[15-19]。趙行、劉永成等人用超高效液相色譜法測(cè)定香菇菌多糖片的成分，為香菇菌多糖片的質(zhì)量控制提供了保障，優(yōu)化了食用菌產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生態(tài)、社會(huì)效益顯著；山東瑞芝生物細(xì)孢破壁超微粉機(jī)的研發(fā)，瑪咖超細(xì)粉、冬蟲(chóng)夏草發(fā)酵粉等系列產(chǎn)品的研制，均表明了山東省食用菌深加工行業(yè)存在巨大的發(fā)展?jié)摿?，推?dòng)了山東省高效生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

2.3.3 “種養(yǎng)廢棄物—食用菌—菌渣有機(jī)肥”模式 在秸稈等種養(yǎng)廢棄物資源生產(chǎn)食用菌的基礎(chǔ)上，采取食用菌菌渣還田的方式。很在秸稈等種養(yǎng)廢棄物資源出產(chǎn)食用菌的基礎(chǔ)上，采納食用菌菌渣還田的方法。多研究表明菌渣有機(jī)肥能夠促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)和性狀改善。如王建忠通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)施用平菇菌渣有機(jī)肥后，番茄的可溶性總糖含量、可溶性固形物含量和維生素C含量均較常規(guī)施肥得到明顯提高，而硝酸鹽含量則明顯下降，這表明施入平菇菌渣有機(jī)肥可有效改善番茄的品質(zhì)。針對(duì)菌渣在有機(jī)肥生產(chǎn)、種菇基質(zhì)、栽培基質(zhì)、動(dòng)物飼料、養(yǎng)殖墊料等方面的利用建立起技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成菌渣的“三多”綜合利用技術(shù)，建立起以菌渣為紐帶的農(nóng)菌循環(huán)利用模式，穩(wěn)定和強(qiáng)化食用菌產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)地位。

3 用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念發(fā)展農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)

山東省推進(jìn)農(nóng)菌循環(huán)經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和生態(tài)效益。一是使環(huán)境得到改善。農(nóng)業(yè)廢棄物與食用菌生產(chǎn)相結(jié)合，使農(nóng)產(chǎn)品加工下腳料、果木枝條、棉籽殼等都得到有效處置，菌渣再還田使土壤得到改善。這一方式加速了自然界的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，更有利于廢棄物的資源化利用，同時(shí)防治了秸稈就地焚燒、菌渣資源浪費(fèi)。二是產(chǎn)業(yè)鏈條不斷延伸[23-26]。通過(guò)構(gòu)建“種養(yǎng)廢棄物—食用菌—菌渣有機(jī)肥”、“農(nóng)業(yè)秸稈—食用菌—食用菌—菌渣有機(jī)肥”、“農(nóng)業(yè)廢棄物—食用菌—附加值產(chǎn)品”等產(chǎn)業(yè)模式鏈條，使農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展走向“高端化、集聚化、融合化、綠色化”的可持續(xù)道路，集成了一套“農(nóng)作物種植、食用菌集約化栽培、農(nóng)業(yè)廢棄物及菌渣綜合利用、食用菌深加工等”提升經(jīng)濟(jì)效益的工藝栽培技術(shù)體系。三是企業(yè)農(nóng)戶互惠互利協(xié)同發(fā)展。種養(yǎng)廢棄物、農(nóng)業(yè)下腳料、菌渣等綜合利用等的廣泛應(yīng)用，增加了企業(yè)、農(nóng)戶等種植食用菌的信心[27-30]，近幾年，山東各個(gè)地區(qū)的種植規(guī)模不斷擴(kuò)大，解決了無(wú)法處理菌渣的燃眉之急，又解決了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民就業(yè)的現(xiàn)實(shí)所需，促進(jìn)山東食用菌產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

3.1 建立健全農(nóng)菌循環(huán)政策，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)社會(huì)管理機(jī)構(gòu)

加強(qiáng)對(duì)農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)的管理，環(huán)保部門(mén)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)法，嚴(yán)禁焚燒秸稈、棉籽殼等農(nóng)業(yè)廢棄物，加強(qiáng)大氣環(huán)境實(shí)時(shí)污染檢測(cè)。農(nóng)業(yè)部、科技局等政府部門(mén)應(yīng)聯(lián)合出臺(tái)適合農(nóng)菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展管理的政策，進(jìn)一步加大秸稈等農(nóng)業(yè)下腳料綜合利用的技術(shù)，幫助企業(yè)、菇農(nóng)改變耕地方式，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的改造步伐，提高資源的綜合利用效率。另外，提高農(nóng)業(yè)社會(huì)化管理、服務(wù)制度的建設(shè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)制度的重要支撐，農(nóng)菌循環(huán)模式的實(shí)施對(duì)山東省食用菌企業(yè)和整個(gè)農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等方面取得顯著成效，顯著提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 加強(qiáng)農(nóng)菌循環(huán)創(chuàng)新體系，合理規(guī)劃園區(qū)，提高資源利用效率

農(nóng)菌技術(shù)的創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵[30]，為了實(shí)現(xiàn)山東省資源配置的高效率和區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，建立食用菌商業(yè)化育種機(jī)制，根據(jù)不同的市場(chǎng)需求，加強(qiáng)工廠化等新品種的培育，進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新和精深加工技術(shù)研究；對(duì)于病蟲(chóng)害的無(wú)限發(fā)生，研究適合其防治工作的新技術(shù)、新方法。合理地規(guī)劃園區(qū)、布局，有效調(diào)整各種可利用的資源，注意人才引進(jìn)與對(duì)外培養(yǎng)，加大對(duì)農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)的支持[32-37]。食用菌龍頭企業(yè)集生產(chǎn)、深加工、廢棄物處理為一體，集約化處理農(nóng)業(yè)廢棄物，降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)增效增收。通過(guò)農(nóng)菌循環(huán)工程與園區(qū)的深度對(duì)接，進(jìn)一步調(diào)節(jié)產(chǎn)業(yè)循環(huán)，加快菌渣及廢棄物綜合利用，減少資源浪費(fèi)、污染等問(wèn)題，同時(shí)提高了各方面的生產(chǎn)效益。

3.3 篩選與優(yōu)化農(nóng)菌循環(huán)利用模式，為區(qū)域農(nóng)業(yè)循環(huán)提供決策參考

農(nóng)菌循環(huán)模式在食用菌產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用較早，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用模式、菌渣還田模式和深加工模式等各具特點(diǎn)，在不同區(qū)域與特定條件下，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件篩選與優(yōu)化山東省農(nóng)菌經(jīng)濟(jì)循環(huán)利用模式，為區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。山東省農(nóng)菌資源循環(huán)模式目前還局限于小尺度和中尺度模式，沒(méi)有向更深層次模式轉(zhuǎn)變，缺乏政府部門(mén)的引導(dǎo)，對(duì)形成大尺度循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的意識(shí)薄弱[38-40]。研究合理規(guī)劃、優(yōu)化山東省農(nóng)菌循環(huán)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的結(jié)構(gòu)和布局，推進(jìn)技術(shù)研發(fā)、集成創(chuàng)新和轉(zhuǎn)化示范，創(chuàng)新市場(chǎng)化運(yùn)作等實(shí)施途徑等是山東省高效區(qū)域農(nóng)業(yè)開(kāi)展必不可少的條件[40-42]。