食用菌馴化栽培中的土壤基質(zhì)問題探討

趙永昌 趙子悅 陳衛(wèi)民 柴紅梅

食用菌馴化栽培中的土壤基質(zhì)問題探討

趙永昌1趙子悅2陳衛(wèi)民1柴紅梅1

（1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所，云南 昆明 650205；2. 昆明旭日豐華農(nóng)業(yè)科技有限公司，云南 昆明 652200）

隨著食用菌商業(yè)化栽培種類的不斷增加，土壤作用成為一個(gè)繞不開的問題，一方面期待借此提高產(chǎn)量和質(zhì)量，另一方面也可為病蟲害防治和連作障礙的解決尋找出路。綜述土壤基質(zhì)對于食用菌具有營養(yǎng)特性，支撐作用，溫度、濕度、空氣調(diào)節(jié)作用及出菇刺激作用；指出食用菌有土栽培存在病蟲害防治難度大、連作障礙和重金屬富集問題；提出氧氣、二氧化碳和基質(zhì)水分控制是實(shí)現(xiàn)無土栽培的關(guān)鍵，并對幾種菇的無土栽培和有土栽培的表現(xiàn)情況進(jìn)行了比較。

有土栽培；土壤基質(zhì)；連作障礙；卵孢小奧德蘑；刺孢地花；離褶傘

眾所周知，按營養(yǎng)生理特性，大型真菌可分為腐生、寄生、共生和兼性四大類型[1]，在宏觀生態(tài)和微觀生態(tài)環(huán)境上四大類型有各自的特點(diǎn)，人們可以從宏觀生態(tài)環(huán)境來判斷可能存在的大型真菌類群。就食用菌分布而言，宏觀生態(tài)可分為自然生態(tài)和人工生態(tài)；就栽培而言，可分為環(huán)境生態(tài)和營養(yǎng)生態(tài)。

了解生態(tài)是尋找大型真菌資源和馴化栽培的基礎(chǔ)，營養(yǎng)來源是生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，腐生菌類主要源于死亡的木本植物（含掉落的枝干、落葉）和干枯的草本植物等；菌根菌類主要來源于土壤、寄主植物等；寄生菌類則源于活體植物、寄主昆蟲、寄主真菌等。環(huán)境中的光照、溫度、濕度決定了大型真菌生長發(fā)育的時(shí)期，溫度指10～20 cm土層的土壤、地表及空氣的平均溫度、積溫和極端溫度，濕度指空氣濕度和基質(zhì)水分，光照包括強(qiáng)度和時(shí)間。光照、溫度和濕度是重要的定量因子，而決定這些指標(biāo)的主要是地形因素（海拔、坡度、坡向、土壤類型等）、氣候條件（溫度、濕度、降雨量、日照等）和植被條件（樹種、密度、樹齡）等。

食用菌生長發(fā)育過程中的微觀生態(tài)除了非生物因素之外，還包括其他生物與食用菌之間的相互作用。土壤則是作為生物因素的媒介，基質(zhì)中真菌、細(xì)菌、放線菌、菌根真菌寄主植物根系、昆蟲等與食用菌之間的作用是非常復(fù)雜的系統(tǒng)科學(xué)，早期主要基于細(xì)胞學(xué)、生化手段的微生態(tài)研究，較難深入了解食用菌與相關(guān)生物之間的互作關(guān)系。隨著組學(xué)的發(fā)展，宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組等技術(shù)在食用菌微生態(tài)研究中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)了一些與食用菌生長發(fā)育相關(guān)的生物助劑（helper）微生物[2]?；谖⑸鷳B(tài)的生物助劑研究對食用菌栽培技術(shù)和品質(zhì)的提高將起到巨大的促進(jìn)作用。同時(shí)，由于土壤基質(zhì)成分及作用的復(fù)雜性，基于土壤基質(zhì)的食用菌栽培的問題也隨之而來，土壤基質(zhì)也成為食用菌研究的重要課題。

1 土壤基質(zhì)的作用

1.1 營養(yǎng)特性

食用菌的營養(yǎng)生態(tài)類型是指食用菌生長發(fā)育獲取營養(yǎng)的方式，能夠人工栽培的是腐生（木腐生、草腐生）或兼性類食用菌，原生態(tài)有土壤基質(zhì)的主要是草腐類和兼性類，當(dāng)然由于空氣干燥的原因，一些木腐類的食用菌野生株也長在土壤中，如新疆地區(qū)的平菇（）從楊樹的根部長出，阿魏菇（）和白靈菇（）則從阿魏的根部長出等。

土壤是生態(tài)系統(tǒng)中較為復(fù)雜的部分，對長于土壤的食用菌的研究和認(rèn)識(shí)還不夠全面，現(xiàn)代研究已發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)生態(tài)類型具有相對性，隨著人們對菌類生態(tài)研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)食用菌的營養(yǎng)類型也許不能用簡單的四種類型來概括，如：①銀耳和金耳的生長發(fā)育需要伴生菌——香灰菌和毛韌革菌，深入的顯微觀察表明，銀耳和金耳是寄生于香灰菌和毛韌革菌，典型特征是有吸盤結(jié)構(gòu)，銀耳和金耳不會(huì)隨寄主香灰菌和毛韌革菌一起生長，目前這種寄生的營養(yǎng)關(guān)系還沒有得到很好的研究；②松茸、須腹菌、乳菇等是典型的菌根食用菌，但寄主并不專一，菌根合成和胞外酶的研究表明，它們可能是菌根腐生兼性的；③生長于活立木上的側(cè)耳、靈芝、裂褶菌等一般都認(rèn)為是腐生的，也有研究發(fā)現(xiàn)這些菌的菌絲體可以侵入植物活體細(xì)胞吸收營養(yǎng)；④對白蟻傘，目前的共識(shí)是其與白蟻共生，但白蟻巢穴除了有白蟻傘外還有許多其他真菌（如炭角菌）和細(xì)菌，這些菌對白蟻傘生長發(fā)育的作用并不清楚[1]。

1.2 支撐作用

食用菌從營養(yǎng)生長到生殖生長出菇，子實(shí)體的生長發(fā)育過程不僅需要從基質(zhì)中吸收營養(yǎng)，也需要借助基質(zhì)的支撐來擴(kuò)展。非土壤基質(zhì)類型的支撐分為：①活立木支撐，包括寄生腐生兼性的平菇、靈芝、桑黃、玉蕈等，木腐生：茶樹菇、冬菇、牛舌菌等；②死木支撐，包括腐生香菇、木耳、云芝、平菇等；③蟲體支撐，寄腐生的蟲草類；④菇體支撐，寄生的星孢寄生菇等。土壤基質(zhì)類型支撐：菌根共生的塊菌、牛肝菌等，腐生菌根兼性的離褶傘、松茸等，腐生的草菇、蘑菇、大球蓋菇、小奧德蘑等，弱腐生的離褶傘、暗褐網(wǎng)柄牛肝菌等，蟲菌共生的白蟻傘等，蟲寄生的冬蟲夏草、蛹蟲草等。

1.3 溫度、濕度、空氣調(diào)節(jié)

土壤是物理化學(xué)性質(zhì)緩沖作用極強(qiáng)的介質(zhì)，在食用菌生長發(fā)育過程中能較大程度地保持其生長環(huán)境（如溫度、濕度等）的穩(wěn)定性，一方面有利于食用菌生長發(fā)育，另一方面可節(jié)約能源及人工成本。近年我們的實(shí)驗(yàn)室研究還發(fā)現(xiàn)，CO2和O2濃度對假根類的食用菌原基的形成至關(guān)重要（圖1）。卵孢小奧德蘑原基易在溶氧低、CO2濃度高的地表下10～20 cm處土壤中形成，為了長出土層，原基分化出菌柄并不斷延長，形成長長的假根。CO2和O2濃度的調(diào)節(jié)成為卵孢小奧德蘑無土栽培的理論基礎(chǔ)。

圖1 卵孢小奧德蘑在培養(yǎng)袋底部出菇

1.4 出菇刺激

雙孢蘑菇的覆土栽培機(jī)理研究較為深入，研究表明：雙孢蘑菇栽培過程中，覆土基質(zhì)中的微生物具有明顯的生物作用，包括互利互作誘導(dǎo)基因表達(dá)的促生長作用，以及誘導(dǎo)營養(yǎng)生長到生殖生長的誘導(dǎo)出菇作用[2]。

相對于農(nóng)作物栽培而言，食用菌栽培中土壤基質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)的研究還只是開始，無論是其生物作用還是非生物作用，對于不同菌類都具有一定的相對性和絕對性。相對性是針對野生環(huán)境有土、無土都會(huì)發(fā)生，或栽培時(shí)有土、無土都能成功的菌類[3,4]，如卵孢小奧德蘑、離褶傘、伯氏刺孢地花等；絕對性是針對離開土壤基質(zhì)還不能或很難實(shí)現(xiàn)栽培出菇的菌類，如大球蓋菇、雙孢蘑菇、竹蓀等。相對性是絕對的，而絕對性是相對的，土壤基質(zhì)的作用是有土基質(zhì)食用菌栽培需要深入研究的重點(diǎn)。

2 食用菌有土基質(zhì)栽培的模式

根據(jù)食用菌培養(yǎng)過程中土壤基質(zhì)使用的形態(tài)和方式，食用菌有土基質(zhì)栽培大致可分為3類。

（1）覆土型：指在營養(yǎng)基質(zhì)上覆土栽培，包括發(fā)酵料培養(yǎng)后覆土（如雙孢蘑菇、姬松茸、大球蓋菇等）和菌袋（瓶）培養(yǎng)好后袋（瓶）口覆土（如靈芝、卵孢小奧德蘑、金福菇等）。

（2）埋包型：培養(yǎng)好的菌袋埋入土中出菇，包括全埋包（如卵孢小奧德蘑、竹蓀、豬肚菇、平菇、香菇、榆黃蘑等）和半埋包（如靈芝、香菇等）栽培。

（3）混合型：指培養(yǎng)基質(zhì)中加入適量土，或加富營養(yǎng)基質(zhì)與土壤分離培養(yǎng)，包括培養(yǎng)基質(zhì)中加土栽培（如卵孢小奧德蘑、暗褐網(wǎng)柄牛肝菌等），土、基質(zhì)、菌種混合栽培（老式竹蓀栽培、羊肚菌圓葉楊基質(zhì)栽培），土和基質(zhì)分離栽培（羊肚菌營養(yǎng)袋栽培）。

3 食用菌有土栽培存在的問題

3.1 病蟲害防治難度大

食用菌的有土基質(zhì)栽培多數(shù)在開放式或半開放式的環(huán)境中進(jìn)行，土基質(zhì)不能進(jìn)行或只能簡單進(jìn)行殺蟲滅菌處理，病蟲害的防治難度遠(yuǎn)大于無土栽培，一旦病蟲害發(fā)生，擴(kuò)散傳播的速度較快。

3.2 連作障礙

農(nóng)業(yè)栽培都存在一定程度的連作障礙，一般是指連續(xù)在同一土壤上栽培同種作物或近緣作物引起的作物生長發(fā)育異常，主要表現(xiàn)為生長發(fā)育不良，產(chǎn)量、品質(zhì)下降，極端情況下的絕產(chǎn)[5]。連作障礙的主要危害是病蟲害加重、生物自毒現(xiàn)象、土壤結(jié)構(gòu)變化等，換作物品種是解決連作障礙的主要方法。除有宿根性的農(nóng)作物外，大田收割后一般沒有活體農(nóng)作物殘留，而食用菌則不同，采收后土壤中不僅殘留大量的菌絲體活體，且其生長發(fā)育過程中產(chǎn)生的大量孢子（性孢子和無性孢子）也會(huì)殘留在栽培土壤及周圍，所以食用菌連作障礙的物種生物因素遠(yuǎn)大于農(nóng)作物。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，種過多年羊肚菌的區(qū)域存在區(qū)域性連作障礙，即一個(gè)區(qū)域種3～5年后，該區(qū)域無論是新地（未種過羊肚菌）還是老地（曾經(jīng)種過羊肚菌）都發(fā)生類似的連作障礙，與品種（菌株）無關(guān)。羊肚菌、大球蓋菇、姬松茸、竹蓀、靈芝等栽培曾經(jīng)嘗試用菌-稻水旱輪作模式解決連作障礙，長期效果也不佳。品種輪換的模式不能有效解決食用菌的連作障礙，食用菌之間的物種輪換也僅可以解決一次，即種過羊肚菌后可以栽培大球蓋菇或竹蓀。

3.3 重金屬富集問題

在子實(shí)體形成過程中，大多數(shù)大型真菌營養(yǎng)吸收、輸送的效率較高，有土基質(zhì)栽培的食用菌存在一定的重金屬富集作用，如姬松茸易富集鎘。解決辦法是選育低富集品種及選用重金屬含量少的土壤基質(zhì)。

4 具體栽培示例

4.1 無土栽培到有土栽培

一些腐生類食用菌除袋栽和瓶栽外，還有一定規(guī)模的地栽存在，包括大田地栽和林下地栽，種類有香菇、平菇、杏鮑菇、榆黃蘑、滑子蘑等。地栽的主要目的是節(jié)約栽培成本、提高產(chǎn)量及特殊需求（如休閑觀光、科普等）。

4.2 有土栽培到無土少土栽培

通過長期的研究，一些土生類食用菌實(shí)現(xiàn)了無土或少土栽培，如卵孢小奧德蘑、金福菇、靈芝、刺孢地花、離褶傘、豬肚菇等，其目的是通過設(shè)施化或工廠化栽培降低成本，減少病蟲害，提高品質(zhì)。

（1）卵孢小奧德蘑（）無土栽培。卵孢小奧德蘑是近年栽培發(fā)展較快的珍稀食用菌種類，俗稱長根菇，商品名為黑皮雞樅菌。卵孢小奧德蘑分布于闊葉林或針闊混交林中，野生的單生、少有叢生，柄細(xì)長，子實(shí)體較小，市場上基本見不到野生產(chǎn)品。1966年，我國最早報(bào)道了其人工栽培[6]，目前以大田埋包栽培為主。

病蟲害、削根處理對卵孢小奧德蘑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響較大。試驗(yàn)研究表明，通過調(diào)節(jié)CO2、O2和水分含量，卵孢小奧德蘑可實(shí)現(xiàn)從有土（圖2）到無土的栽培（圖3），選用大子實(shí)體菌株在秋、冬、春季栽培出菇，子實(shí)體的特點(diǎn)是含水量低、口感不脆，適宜油炸或用作即食食品加工原料。相同的方法在金福菇（）無土栽培上也適用。

圖2 卵孢小奧德蘑有土栽培

圖3 卵孢小奧德蘑無土栽培

（2）伯氏刺孢地花（）無土栽培。伯氏刺孢地花主要分布于我國南方地區(qū)針闊混交林、闊葉林中，早期的馴化栽培以埋包栽培為主。通過系統(tǒng)選育及栽培基質(zhì)發(fā)酵優(yōu)化，伯氏刺孢地花也實(shí)現(xiàn)了從有土栽培（圖4）到無土栽培（圖5）的發(fā)展，無土栽培子實(shí)體明顯變小，口感更好。

栽培菌株為0888和4316，基質(zhì)配方為發(fā)酵料80%、麥麩10%、玉米粉5%、土5%，pH自然，采用不同主料（木屑、玉米、棉籽殼）發(fā)酵料進(jìn)行栽培試驗(yàn)，結(jié)果表明，主料發(fā)酵有利于刺孢地花原基形成，但主料種類及其發(fā)酵時(shí)間對出菇時(shí)間和生物學(xué)效率的影響較為明顯（表1）。不同主料的最適發(fā)酵時(shí)間不同，木屑、棉籽殼和玉米芯的適宜發(fā)酵時(shí)間分別為90天、60天和30天，刺孢地花原基形成快，生物學(xué)效率高，兩個(gè)菌株之間的差異不明顯。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，不同主料培養(yǎng)料發(fā)酵時(shí)間較長時(shí)，均表現(xiàn)菌絲生長更快且濃密，滿袋時(shí)間縮短，但菌絲易變色、老化，不利于原基的形成。

不同的發(fā)酵料對子實(shí)體形態(tài)有一定影響，刺孢地花基本上只能采收一潮。雖然成熟的刺孢地花子實(shí)體不會(huì)木質(zhì)化，但以菌孔微開、菌蓋顏色變深且尚有白邊時(shí)的口感最好。以此為標(biāo)準(zhǔn)采收并計(jì)算生物學(xué)效率，顯示生物學(xué)效率與原基形成時(shí)間正相關(guān)，即原基形成越早產(chǎn)量越高（表1）。

（3）離褶傘（sp.）無土栽培。離褶傘屬（）是離褶傘科（Lyophyllaceae）最重要的屬，也是重要的貿(mào)易野生食用菌，雖然從營養(yǎng)特性看，離褶傘有菌根和腐生兩大類，但均能在人工培養(yǎng)基上生長，較容易得到純培養(yǎng)物。通過數(shù)十年的研究，離褶傘屬已有多個(gè)物種實(shí)現(xiàn)人工栽培條件下出菇。其中，荷葉離褶傘（，俗稱鹿茸菇）已從覆土仿生栽培發(fā)展到工廠化瓶栽。雖然離褶傘實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化無土栽培，但口感和生物學(xué)效率一直是影響其效益的主要問題。

圖4 刺孢地花覆土栽培

圖5 刺孢地花無土栽培

表1 不同發(fā)酵料栽培刺孢地花的原基形成時(shí)間和生物學(xué)效率

菌株主料不同發(fā)酵時(shí)間的原基形成時(shí)間/d不同發(fā)酵時(shí)間的生物學(xué)效率/% 0 d30 d60 d90 d180 d0 d30 d60 d90 d180 d 0888木 屑108 9275636320.522.627.540.237.5 玉米芯 90 6360657320.830.328.527.220.3 棉籽殼 99 7862627025.235.738.520.118.5 4316木 屑11510078636521.523.829.142.535.6 玉米芯 89 6060707522.731.530.226.320.5 棉籽殼 93 7560657124.534.336.518.218.0

注：表內(nèi)為20袋的平均結(jié)果，原基形成時(shí)間結(jié)果取整，生物學(xué)效率結(jié)果取小數(shù)點(diǎn)后一位。

試驗(yàn)結(jié)果表明，離褶傘覆土和不覆土都能正常出菇（圖6），但在出菇時(shí)間和生物學(xué)效率方面有顯著差異（表2、表3）。無論是否覆土，離褶傘的原基都是在表面形成，同一種栽培方式不同覆土層厚度，同一覆土層厚度不同出菇方式，對原基出現(xiàn)時(shí)間有明顯的影響，而對原基形成到采收的時(shí)間影響則不明顯，主要影響子實(shí)體形態(tài)。出菇方式對菌株4775X的影響比4452A明顯，主要原因是4775X的出菇溫度比4452A高3～5 ℃。

A、B為埋包出菇的不同階段；C為不覆土出菇；D為袋口覆土出菇。

出菇方式不僅明顯影響出菇時(shí)間，而且對生物學(xué)效率的影響更為明顯。不覆土與覆土相比：①不覆土原基多叢生，覆土原基少單生或叢生；②不覆土出菇僅1～2潮，覆土可出3～5潮；③覆土總生物學(xué)效率高于不覆土，其中以覆土3～5 cm的最高；④子實(shí)體整齊度覆土的高于不覆土的；⑤第一潮菇采收后覆土出菇，再形成原基的時(shí)間明顯短于不覆土；⑥第一潮菇采收后，不覆土的易感染霉菌，而覆土的基本不感染；⑦口感上，覆土的子實(shí)體比不覆土的脆，但由于覆土栽培需清除菌柄泥土，故覆土的商品率低于不覆土。

表2 不同栽培方式離褶傘現(xiàn)原基和采收時(shí)間

菌株出菇方式不同覆土厚度的現(xiàn)原基時(shí)間/d不同覆土厚度的現(xiàn)原基到開始采收時(shí)間/d 0 cm1 cm3 cm5 cm7 cm9 cm0 cm1 cm3 cm5 cm7 cm9 cm 4775X①151313122545151313121515 ②151415183050151415151515 ③201213172530161414141515 4452A①201818152230161213131313 ②181717152025161313121212 ③221817172022181515151616

注：出菇方式①為筐栽埋包出菇，菌絲長滿袋10天后，脫去塑料袋直立于60 cm×27 cm×27 cm筐內(nèi)，每筐放18袋，覆土厚0、1、3、5、7、9 cm；②為地栽埋包出菇，菌絲長滿袋10天后，脫去塑料袋橫放于平整的地面，每平方米放20袋，覆土厚0、1、3、5、7、9 cm；③為袋口覆土出菇，菌絲長滿袋10天后，脫去套環(huán)，拉直塑料袋，覆土厚0、1、3、5、7、9 cm。表3同。

表3 不同栽培方式離褶傘生物學(xué)效率

菌株出菇方式不同覆土厚度的生物學(xué)效率/% 0 cm1 cm3 cm5 cm7 cm9 cm 1T1T1T1T1T1T 4775X①15.825.325.835.828.837.232.849.530.841.325.737.8 ②20.530.622.538.225.540.330.750.240.148.128.335.2 ③17.322.518.533.320.736.125.541.330.543.521.535.3 4452A①15.824.725.435.328.036.132.548.130.142.825.137.8 ②20.331.122.337.925.638.830.746.736.642.628.835.7 ③17.822.818.933.821.234.624.538.830.342.721.332.8

注：表中為50個(gè)菌袋的平均結(jié)果，1指第一潮，T指總生物學(xué)效率，總生物學(xué)效率的計(jì)算時(shí)間以直到不出菇為止。

離褶傘是地生的腐生菌，傳統(tǒng)上講，應(yīng)屬于草腐類，但利用稻草、玉米稈、甘蔗渣等秸稈類栽培時(shí)，其“吃料”速度極慢。因離褶傘是通過分解木質(zhì)素來獲取碳源，所以其栽培采用半發(fā)酵料更為合適。由于離褶傘的地生特性，其袋栽一般不容易出菇，且后熟期較長。通過前期的系統(tǒng)選育獲得了不覆土即能出菇的菌株，但出菇的農(nóng)藝性狀尚不理想。為獲得不覆土且高產(chǎn)的栽培參數(shù)，通過比較不同出菇方式得出結(jié)果：栽培袋持水能力是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素，覆土的主要作用就是保持菌袋含水量。

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S646

A

2095-0934（2022）04-233-06

財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-20）

趙永昌，研究員，主要從事食用菌馴化與種質(zhì)創(chuàng)新，包括特色資源收集、評價(jià)和系統(tǒng)選育。E-mail：boletales@qq.com。