適宜于金針菇菌渣周年化栽培草菇的品種和基質(zhì)配方篩選

曲紹軒，楊華平，李輝平，林金盛，蔣 寧，侯立娟，駱 昕，馬 林*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，南京 210014；2.江蘇江南生物科技有限公司，江蘇 丹陽 212364)

草菇(Volvariellavolvacea)是一種喜溫型的食用真菌，隸屬于傘菌目光柄菇科小苞腳菇，自然生長于熱帶和亞熱帶地區(qū)[1].草菇因其味道鮮美、營養(yǎng)價值高、栽培周期短、見效快等特性在我國得到廣泛栽培，產(chǎn)量居世界之首，因此，草菇被稱為“中國蘑菇”[2].

草菇傳統(tǒng)栽培基質(zhì)有廢棉、稻草、麥秸和棉籽殼等，隨著南菇北移和食用菌生產(chǎn)規(guī)模的不斷增長，草菇栽培對原材料需求大幅增加.近年來，由于秸稈就地還田，棉花種植面積萎縮，導(dǎo)致食用菌可高效利用的生產(chǎn)原料日漸不足，而廢棉價格逐年上漲，因此尋求經(jīng)濟高效的栽培基質(zhì)成為草菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題[3].

隨著我國食用菌產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，食用菌栽培規(guī)模逐年提高，2018年全國食用菌總產(chǎn)量為3 842.04萬噸(數(shù)據(jù)來自中國食用菌協(xié)會)，產(chǎn)值為2 937.37億元，每年產(chǎn)生的菌渣在1億噸左右，因此菌渣作為新型基質(zhì)逐漸被開發(fā)利用[4].杏鮑菇(Pleurotuseryngii)菌渣由于容重小、疏松透氣性好，既能保水通氣也能提供充足的養(yǎng)分，成為良好的栽培基質(zhì)，現(xiàn)已成功應(yīng)用在二次栽培草菇、秀珍菇(P.geesteranus)等食用菌上[5-6].而金針菇(Flammulinavelutipes)是工廠化的主導(dǎo)品種，產(chǎn)量在香菇、黑木耳、平菇和雙孢蘑菇之后，每年產(chǎn)生400多萬噸的菌渣，菌渣多用于燃料、肥料及飼料等方面，其附加值較低[7-8].本試驗從品種和配方篩選兩個層面開展金針菇菌渣栽培草菇的研究，意在“變廢為寶”，降低草菇生產(chǎn)成本，有利于推動草菇工廠化栽培.

1 材料和方法

1.1 供試草菇品種

供試菌株共4個，分別為草菇V1M、v93、v03、v23菌株，其母種由福建農(nóng)林大學(xué)菌物研究中心和江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供.

1.2 試驗基質(zhì)材料

金針菇菌渣來自江蘇江南生物科技有限公司、連云港麗莎食用菌有限公司、灌南縣燦綠食用菌有限公司、江蘇華綠生物科技股份有限公司和南京金萬辰生物科技有限公司；杏鮑菇菌渣來自連云港市香如食用菌有限公司；廢棉、玉米芯由江蘇江南生物科技有限公司提供.

1.3 菌渣營養(yǎng)成分和重金屬含量測定

采用硫酸-雙氧水消解，微量凱氏定氮法測定氮含量[9]；采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定全碳含量[9]，直接灰化法測定灰分含量[10]；采用硝酸-雙氧水消解，ICP-aes測定鉛、鎘、汞、鉻含量[11]；采用玻璃電極法測定pH值[12]；采用電極法測定EC值[13].

1.4 菌絲生長速度和生物酶活性測定

菌絲生長速度測定在平板PDA(d=9.0 mm)中進行.將PDA培養(yǎng)基分裝于滅菌后的平皿中，將待測生長速度的菌株先轉(zhuǎn)接一次復(fù)壯，然后用直徑1.0 mm的打孔器取接種塊，將接種塊放入平皿中間，倒置30 ℃培養(yǎng).1 d后劃線為起始測定0點，直到菌絲長滿平皿前，每天測量1次，計算日平均菌絲生長速度(mm/d)[13].

以微晶纖維素為碳源，每250 mL三角瓶中含有PDB培養(yǎng)基100 mL及1.0 g微晶纖維素，滅菌，冷卻后接種.將草菇母種接種到液體培養(yǎng)基中，接種量為5%，于32 ℃、150 r/min下避光培養(yǎng)5 d.將培養(yǎng)好的菌絲連同培養(yǎng)液加人到均質(zhì)儀中，低速30 s-高速30 s-低速30 s均質(zhì)后用無紡布過濾，得到的濾液在10 ℃ 8 000 r/min下離心10 min，取上清液即得到酶液.采用ABTS法測定漆酶[14]、DNS法測定木聚糖酶[14]、考馬斯亮藍法(以牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)品)測定可溶性蛋白[15]和β-木糖苷酶(以4-硝基苯基-β-D-木搪苷為底物產(chǎn)生對硝基苯酚的量來確定)[16]等生物酶活性，用于評價品種間降解木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的能力.

1.5 金針菇菌渣栽培基質(zhì)配方和草菇品種篩選

以傳統(tǒng)廢棉為主料的配方作為對照，以v23品種篩選以金針菇菌渣為主料的栽培配方.根據(jù)菌渣的營養(yǎng)成分的組成，30 kg干料/m2，設(shè)立了4種不同配方.

配方1：金針菇菌渣80%，玉米芯17%，石灰粉和碳酸鈣各1.5%.

配方2：金針菇菌渣40%，杏鮑菇菌渣40%，玉米芯17%，石灰粉和碳酸鈣各1.5%.

配方3：金針菇菌渣80%，玉米秸稈17%，石灰粉和碳酸鈣各1.5%.

配方4：金針菇菌渣80%，油菜桿17%，石灰粉和碳酸鈣各1.5%.

對照：廢棉97%，石灰粉和碳酸鈣各1.5%.

草菇品種篩選試驗：根據(jù)配方篩選試驗，選擇高產(chǎn)配方為生產(chǎn)配方，添加2%的稻草增加培養(yǎng)料的通氣性.即金針菇菌渣40%，杏鮑菇菌渣40%，玉米芯15%，稻草(3 cm)2%，石灰粉和碳酸鈣各1.5%.品種為V1M、v23、v03和v93四個.

1.6 最佳配方菌渣發(fā)酵前后理化性質(zhì)測定

采用玻璃電極法測定pH值；用電極法測定EC值；總孔隙度=(加入水質(zhì)量+原基質(zhì)質(zhì)量×含水量)/容器體積；持水孔隙度=(加入水質(zhì)量-排出水質(zhì)量+原基質(zhì)質(zhì)量×含水量)/容器體積；通氣孔隙度=排出水質(zhì)量/容器體積.分析金針菇菌渣、杏鮑菇菌渣、堆場上混合好的金針菇和杏鮑菇菌渣(比例1∶1)和發(fā)酵好的準(zhǔn)備種草菇的料等不同來源的菌渣和處理前后的各項指標(biāo).

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

以上測得的數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行整理.單因素方差分析(one-way ANOVA)和Student-Newman-Keuls(SNK)檢驗后多重比較(P=0.05)，使用SPSS 21.0軟件完成，所有統(tǒng)計數(shù)值均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±s.e.)，小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字.

2 結(jié)果與分析

2.1 菌渣營養(yǎng)成分和重金屬含量分析

營養(yǎng)是草菇生長發(fā)育和子實體形成的物質(zhì)基礎(chǔ).草菇等食用菌均不能利用無機碳，只能利用有機碳態(tài)，以及纖維素、木質(zhì)素和淀粉等高分子有機物.菌渣中以玉米芯和米糠為主料的培養(yǎng)料含有機碳遠遠高于以木屑、棉籽殼為主的培養(yǎng)料(表1).菌渣含氮量均高于1%，其含量過高，在栽培草菇中可以添加稻草、秸稈等農(nóng)業(yè)下腳料調(diào)低氮含量.

從菌渣營養(yǎng)分析結(jié)果來看，以木屑、棉籽殼為主的培養(yǎng)料的菌渣含有機碳含量較低，菌渣中碳氮比低于30∶1；而以玉米芯、米糠為主的培養(yǎng)料的菌渣有機碳含量高，菌渣的碳氮比在30∶1～50∶1之間.因此，選擇玉米芯、米糠為主料的菌渣作為栽培草菇的主料.而以木屑、棉籽殼為主料的菌渣建議在栽培草菇時添加稻草、豆粕增加碳氮比.

表1 金針菇菌渣來源及營養(yǎng)成分分析Tab.1 Analysis of origin and nutrient composition of F.velutipes substrate

表2 不同來源金針菇菌渣中重金屬含量Tab.2 Content of heavy metals in F.velutipes substrate from different sources

表3 品種間菌絲生長速度和生物酶活性測定結(jié)果Tab.3 Hyphae growth rate and enzymatic activity analysis between different varieties

注：小寫字母代表顯著性差異(SNK分析，P<0.05).

草菇生長和子實體形成需要磷、鉀等無機鹽，這些無機鹽在培養(yǎng)料中的含量在100～500 mg/L適宜.菌渣中磷、鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在1.51%～1.77%、0.58%～1.04%為宜即可滿足草菇需求[17-18].

本試驗中所檢測的金針菇菌渣中重金屬含量低于國標(biāo)NY-525 2012[19]中對有機肥料重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)(表2).

2.2 草菇品種間菌絲生長速度和生物酶活性分析

4個草菇品種室內(nèi)利用平板菌絲測定法測定不同草菇品種的菌絲生長速度.采用隨機單因素方差分析模型進行顯著性分析.試驗表明：v03平板菌絲生長速度顯著快于其他3個品種，v93的生長速度最慢，如表3所示.

品種間對木質(zhì)素和纖維素相關(guān)酶活性測定結(jié)果顯示：v23漆酶和可溶性蛋白的酶活顯著高于其他3個品種(這3個品種間無顯著性差異)，木質(zhì)素降解酶測定的木聚糖酶和β木糖苷酶在4個品種間無顯著性差異.

2.3 適宜金針菇菌渣栽培的配方和品種篩選

以傳統(tǒng)廢棉為主料的配方作為對照，以v23品種篩選以金針菇菌渣為主料的栽培配方，試驗結(jié)果見表4.金針菇菌渣80%含量的培養(yǎng)料即配方1、3和4污染較多，發(fā)菌后期出現(xiàn)鬼傘，如圖1所示.可能原因是金針菇菌渣中玉米粉和麩皮的含量較高，導(dǎo)致菌渣黏度大、透氣性差，產(chǎn)量低.而配方2菌絲長勢旺盛，有較好的出菇能力，生物轉(zhuǎn)化率極顯著高于其它配方，但產(chǎn)量低于廢棉；各配方出菇時間相差不大，出菇期在10 d左右.

表4 不同培養(yǎng)基質(zhì)培育草菇(品種v23)的產(chǎn)量及生物轉(zhuǎn)化率Tab.4 Yield and bioconversion of V.volvacea (Strain v23) cultivated by different cultures

注：小寫字母代表顯著性差異(SNK分析，P<0.05).

配方1 配方2 配方3 配方4圖1 以金針菇菌渣為主的不同配方栽培草菇的出菇情況Fig.1 Production of V.volvacea cultivated with different formulations of F.velutipes substrate

草菇品種篩選試驗以金針菇菌渣40%、杏鮑菇菌渣40%、玉米芯15%、稻草2%、石灰粉和碳酸鈣各1.5%為栽培基質(zhì).草菇品種為V1M、v23、v03和v93四個.4個品種的品比試驗表明，v23有最短的生產(chǎn)周期、最高的生物轉(zhuǎn)化率(表5)，產(chǎn)量與其它3個品種有極顯著差異，而其它3個品種間的產(chǎn)量無顯著性差異.因此，v23品種適合金針菇菌渣栽培.

表5 不同草菇品種的產(chǎn)量及生物轉(zhuǎn)化率Tab.5 Yield and bioconversion of V.volvacea in different strains

注：**表示極顯著差異(SNK分析，P<0.001).

表6 最佳配方菌渣發(fā)酵前后理化性質(zhì)測定Tab.6 Physicochemical properties before and after fermentation

注：小寫字母代表顯著性差異(SNK分析，P<0.05).

2.4 最佳配方菌渣發(fā)酵前后理化性質(zhì)分析

草菇喜歡偏堿的培養(yǎng)基質(zhì)，酸堿度(pH)7.5～8.5之間[17]，一般培養(yǎng)料的pH值用碳酸鈣、石灰等調(diào)節(jié)在7～8之間，發(fā)酵后pH會上升，滿足草菇生長發(fā)育需求.本試驗中所使用的金針菇菌渣和杏鮑菇菌渣在發(fā)酵前pH為5左右，與輔料混合后用石灰粉和碳酸鈣調(diào)節(jié)pH到7.5左右，發(fā)酵后pH值較為理想(表6).

電導(dǎo)率(EC)反映了發(fā)酵料浸提液中離子總濃度.發(fā)酵后有機酸和各種離子積累使EC值迅速上升，都低于1.0臨界值.

3 結(jié)論

食用菌工廠化生產(chǎn)是提供適宜食用菌生長環(huán)境、工業(yè)化的栽培工藝、定時定量的生產(chǎn)過程、智能化和自動化的管理模式，是目前唯一真正意義上工廠化的農(nóng)業(yè)種植(養(yǎng)殖)[20].我國食用菌工廠化行業(yè)發(fā)展歷史較短，但企業(yè)數(shù)量由2006年的47家增加至2017年的529家，發(fā)展迅猛.全球食用菌工廠化品種主要有金針菇、真姬菇(Hypsizigusmarmoreus)、杏鮑菇、雙孢蘑菇(Agaricusbisporus)等.其中，金針菇和杏鮑菇是我國工廠化生產(chǎn)的主要品種，日產(chǎn)量達7 500 t以上.食用菌工廠化生產(chǎn)的栽培原料主要有雜木屑、玉米芯、甜菜渣、甘蔗渣、麩皮等多種農(nóng)作物下腳料，食用菌采收后，其菌渣經(jīng)過處理發(fā)酵成各種植物菌肥，從而實現(xiàn)菌渣的生態(tài)和經(jīng)濟循環(huán)利[21].現(xiàn)已有選多研究證實利用菌渣二次種菇后再發(fā)酵成菌肥，可大幅度提高資源的利用率和經(jīng)濟附加值.

由于栽培品種和原材料、栽培工藝的不同，造成菌渣營養(yǎng)成分和物理結(jié)構(gòu)有較大差異，不能簡單類比應(yīng)用.金針菇菌渣由于玉米芯、玉米粉和麩皮等原料占比多，菌渣營養(yǎng)豐富，但高占比的培養(yǎng)料得不到充分發(fā)酵，易造成雜菌污染.本試驗中，嘗試以金針菇為主料(占比80%)輔以其它農(nóng)業(yè)秸稈等廢棄物，以常規(guī)發(fā)酵時間來栽培草菇，出菇期補水后，由于發(fā)酵不徹底鬼傘嚴(yán)重.因此，以金針菇菌渣為主料栽培草菇時，應(yīng)該根據(jù)發(fā)酵腐熟度調(diào)整發(fā)酵時間.試驗表明，金針菇菌渣與杏鮑菇菌渣1∶1配比，輔以玉米芯和稻草，增加碳含量，降低氮含量和料的通氣性，草菇菌絲生長旺盛，出菇力強.生產(chǎn)中可根據(jù)不同菌渣的營養(yǎng)成分進行適當(dāng)調(diào)配獲得最佳生產(chǎn)配方.

從品種生物學(xué)特性以及生物轉(zhuǎn)化率比較分析發(fā)現(xiàn)，v23品種在所試品種中具有較強的纖維素降解能力，較適宜在金針菇菌渣栽培.雖菌渣的生物轉(zhuǎn)化率不高，但是原材料成本比廢棉大幅度降低了70%，以5 kg/m2產(chǎn)量、10元/kg批發(fā)價格核算，直接增加經(jīng)濟收入50元/m2，具有較高的經(jīng)濟附加值.