陳翠翠,鞏玉輝,方 曄,張 軍
(貴州金蟾大山生物科技有限責任公司,貴州 畢節(jié) 553300)
紅托竹蓀(Dictyophora rubrovalvata Zang,ji et liou),隸屬于擔子菌門(Basidiomycota)腹菌綱(Gasteromycetes)鬼筆目(Phallales)鬼筆科(Phallaceae)竹蓀屬(Dictyophora),是一種珍貴食用菌,被稱為“菌中皇后”[1-2]。紅托竹蓀是貴州特有的一種清香型竹蓀,其子實體潔白,細嫩爽口,營養(yǎng)豐富,含有大量的氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì),具有抗腫瘤、治療慢性氣管炎、降低血壓和膽固醇等多種藥用功能[3-6]。紅托竹蓀因具有獨特的風味而受到人們的喜愛,市場需求量日益增加。為提高其產(chǎn)量與周年化生產(chǎn)效率,研究紅托竹蓀的工廠化栽培有利于突破地域限制,擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
紅托竹蓀作為貴州省特色食用菌,人工栽培面積不斷擴大,目前多采用林下栽培和大棚栽培,但均受季節(jié)的影響較大。在貴州地區(qū)通常只能于2月份進行覆土栽培,6月~10月出菇;出菇時間相對集中,子實體無法實現(xiàn)周年化供應;栽培過程中受環(huán)境的影響易感染病蟲害,且難以控制。為解決紅托竹蓀周年化生產(chǎn)和病蟲害問題,對其生物學特性及栽培現(xiàn)狀進行了概述;同時,貴州金蟾大山生物科技有限責任公司于2021年初開始研究紅托竹蓀工廠化栽培,結(jié)合研究成果及實踐經(jīng)驗,對部分生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)進行了總結(jié)提煉。
紅托竹蓀為藏穆先生在1976年發(fā)表于《云南植物研究》中的一個新品種,是一種木腐菌,對木質(zhì)素分解能力強,菌絲體可以有效分解腐樹枝、竹葉等獲取營養(yǎng)[7]。在實際生產(chǎn)中,紅托竹蓀能夠廣泛利用多種營養(yǎng)物質(zhì),單糖、雙糖及糖醇等都可用作其生長的碳源,多種無機氮和有機氮也能被較好地吸收利用[2];人工栽培中,木屑、竹木屑、棉籽殼、甘蔗渣及豆粕粉等農(nóng)副產(chǎn)品均可以作為其菌包原材料。
紅托竹蓀的生活史包括孢子、菌絲體、菌蕾和子實體4個階段[8]。孢子一般在育種階段應用較多,而工廠化栽培中多采用組織分離方法獲得二級菌絲體并擴繁。正常的菌絲潔白、濃密、頂端整齊,當遇到溫差刺激、強光照射、機械損傷、營養(yǎng)不適合等環(huán)境因素變化,菌絲會出現(xiàn)變紅或變紫的現(xiàn)象,這也成為一個可簡單判斷紅托竹蓀菌絲的方法。菌絲體可以不斷分解培養(yǎng)料基質(zhì),吸收、貯存和運輸營養(yǎng),當菌絲積累足夠養(yǎng)分并達到生理成熟后,深入地表的菌絲便通過高度組織化形成菌索,在適宜條件下前端逐漸膨大,形成原基[9]。原基在無光且無機械損傷時顏色潔白,受到太陽直射或機械損傷后則發(fā)生色變,變?yōu)榧t色或紫褐色[10]。原基經(jīng)過分化形成菌蕾(即幼小的子實體),菌蕾不斷生長形成成熟的子實體。子實體按照形態(tài)發(fā)生特征可以分為原基分化期、球形期、卵形期、破口期、菌柄伸長期和成熟自溶期[9]。
經(jīng)過栽培試驗發(fā)現(xiàn),通風以及濕度對原基的形成具有較大影響。其中溫度為影響原基生長的主要因素。覆土后溫度高形成原基時間早,溫度低會延遲原基形成時間;扭結(jié)后原基在適溫范圍內(nèi)溫度高生長速度快,溫度低生長速度越慢。此外發(fā)現(xiàn),覆土材料是紅托竹蓀工廠化栽培中的關(guān)鍵性因素之一。在其營養(yǎng)生長階段沒有土壤菌絲也能很好地生長,但進入生殖生長階段后不覆土就難以形成子實體,因此覆土是紅托竹蓀栽培過程中必不可少的步驟。
20世紀90年代初,由于市場對紅托竹蓀的需求大幅增加,其人工栽培技術(shù)進入了高速發(fā)展期,從傳統(tǒng)的室內(nèi)砂鍋栽培轉(zhuǎn)變?yōu)榇笈锲璐彩皆耘?,實現(xiàn)了竹蓀的規(guī)?;耘郲11]。90年代中期至今,大多采用中棚栽培模式,利用闊葉樹干、枝椏等進行栽培,取得了顯著效益。21世紀以來,隨著研究所及企業(yè)對其研究力度的不斷加大,紅托竹蓀菌種制作、代料栽培技術(shù)、層架立體栽培技術(shù)、紅托竹蓀液體菌種制備技術(shù)等都有重大突破,為紅托竹蓀工廠化發(fā)展提供了技術(shù)支撐。工廠化、規(guī)?;a(chǎn)是栽培技術(shù)的轉(zhuǎn)折和升級,也是紅托竹蓀栽培技術(shù)發(fā)展的一個新階段[3]。
目前工廠化紅托竹蓀栽培僅局限在菌棒的生產(chǎn),栽培環(huán)節(jié)采取大棚栽培(地面栽培、床架栽培)和林下仿野生栽培2種模式;根據(jù)播種時對菌種的處理又可分為菌棒填埋式栽培和碎料式栽培。傳統(tǒng)紅托竹蓀栽培一般有2個時期:1)當年2月~3月播種,7月~10月出菇后采收;2)當年12月播種,次年6月~9月出菇后采收。
貴州地區(qū)的大棚栽培和林下栽培已經(jīng)取得了較好的經(jīng)濟效益,但受到環(huán)境因子(溫度和濕度)、病害、蟲害或連作障礙的影響,部分區(qū)域的紅托竹蓀栽培穩(wěn)定性差。近年來嚴重影響產(chǎn)量的是問題是紅托竹蓀菌蛋腐爛病害的普遍發(fā)生。病害發(fā)生初期,菌蛋表面出現(xiàn)水漬狀液體,后表皮開始腐爛,感染多種真菌,導致大面積污染,造成畸形菇或者無法出菇,引起減產(chǎn)甚至絕收。同時順季大棚栽培和林下栽培造成集中出菇,每年的6月~9月貴州竹蓀產(chǎn)量逐日提高但價格逐日降低;而10月份受到氣候影響竹蓀產(chǎn)量逐步降低價格逐步升高;11月份竹蓀價格可達150元/kg,冬季價格最高可達300元/kg。
區(qū)域連作障礙和順季栽培引起的價格波動成為制約貴州紅托竹蓀產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,因此借助食用菌工廠化栽培系統(tǒng)發(fā)展紅托竹蓀菌棒生產(chǎn)、出菇一體化的生產(chǎn)工藝是對貴州紅托竹蓀產(chǎn)業(yè)發(fā)展的再升級。
食用菌工廠化生產(chǎn)是集模擬生態(tài)環(huán)境、智能化控制、自動化機械作業(yè)于一體的生產(chǎn)方式[12]。其目的是提高周年復種指數(shù),提高設(shè)施和設(shè)備的使用效率,提高資金周轉(zhuǎn)使用率;是可在短時間內(nèi)獲得可觀經(jīng)濟效益的一種新型的、集現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)化管理的栽培方法[13]。紅托竹蓀作為貴州省特色食用菌,工廠化栽培模式可開發(fā)其潛在的經(jīng)濟價值。針對病蟲害,工廠化栽培以物理防治為主,化學防治為輔,可以有效保障產(chǎn)品質(zhì)量、降低農(nóng)藥殘留,提高食品安全性。
貴州金蟾大山生物科技有限責任公司于2017年成立,2018年開始投產(chǎn)。以生產(chǎn)固體菌種為主,同時開展液體菌種生產(chǎn)技術(shù)研究。到2020年紅托竹蓀液體菌種生產(chǎn)技術(shù)成熟且穩(wěn)定,開始應用于生產(chǎn),達到年產(chǎn)3 500萬棒的規(guī)模。2020年之后由生產(chǎn)固體菌種為主轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)液體菌種。同時,在2018年至2022年期間對紅托竹蓀的大棚栽培模式和林下栽培模式進行了試驗研究。2021年初,開始研究紅托竹蓀工廠化栽培技術(shù),研究內(nèi)容包括:1)工廠化品種選育;2)紅托竹蓀液體菌種生產(chǎn)技術(shù);3)菌棒配方優(yōu)化;4)培養(yǎng)溫度優(yōu)化;5)覆土材料的優(yōu)化;6)工廠化出菇參數(shù)的調(diào)控;7)工廠化生產(chǎn)病害綜合防治。
3.1.1 栽培溫度
經(jīng)試驗測試發(fā)現(xiàn),紅托竹蓀屬中高溫型品種,菌絲生長溫度范圍在5℃~30℃,最適溫度范圍為20℃~25℃,32℃高溫下菌絲不會死亡但停止生長;43℃條件下培養(yǎng)2 h菌絲產(chǎn)生色素,由白色變?yōu)榧t色或者暗紅色,且很快衰退或死亡。子實體形成的溫度為10℃~27℃,分化溫度為16℃~27℃,最適溫度為20℃~22℃。溫度是影響菌絲生長與子實體生長發(fā)育最主要的因素之一[10]。通過培養(yǎng)箱栽培試驗證明,在10℃、15℃、20℃、25℃恒溫條件下,菌絲可扭結(jié)形成原基,說明紅托竹蓀屬于恒溫結(jié)實性食用菌,不需要溫差刺激即可以扭結(jié)形成原基,在適溫范圍內(nèi),原基隨溫度升高生長速度加快。
3.1.2 栽培濕度
菌絲階段培養(yǎng)料的濕度應維持在60%~65%,因紅托竹蓀分解木質(zhì)素的能力強,在生長過程中會產(chǎn)生生理水,此濕度條件下即可以滿足生長需求,不需要另外補充水分。菌棒覆土之后栽培室中空氣濕度維持在90%~95%;菌絲接近地表時,在保證土壤濕度為22%~25%的情況下可以降低空間濕度,維持在85%~90%,加大通風量,保證空氣均勻流動,增加空氣中氧氣的含量,以促進原基扭結(jié);原基扭結(jié)之后,維持子實體生長發(fā)育階段所需要的濕度為80%~85%。
3.1.3 CO2條件
紅托竹蓀為好氧型菌類,要求菌棒培養(yǎng)庫房內(nèi)CO2的體積分數(shù)≤0.25%。菌棒覆土后主要是菌絲在土壤里的生長階段,此階段工廠化生產(chǎn)中內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)風機頻率可降低,此時菌絲可耐受較高濃度的CO2,因此可通過調(diào)節(jié)內(nèi)、外循環(huán)風機升高空氣中的CO2,但體積分數(shù)不可超過0.3%。在菌絲發(fā)生扭結(jié)的階段需逐步補充新鮮空氣,有利于促進菌絲前端不斷扭結(jié)膨大,交織形成原基。原基形成后應保持空氣的流通和氧氣的充足,以利于原基的分化與生長。在通風不良、CO2累積過度的情況下,菌蕾容易萎縮,菌裙難以撒開。
3.1.4 光照條件
紅托竹蓀菌絲在完全黑暗的條件下生長良好,在極微弱光照下也能正常生長;暴露在強光下會延緩其生長速度,產(chǎn)生色素,并容易衰老;長期處于陽光照射下則會喪失活力。菌蕾的分化和發(fā)育階段不需要光刺激。子實體發(fā)育階段允許有微弱散射光,因為過分強烈的光照難以保持較高的環(huán)境濕度。
3.1.5 pH 條件
野生紅托竹蓀在林下腐殖層和微酸性土壤中進行生長繁殖,完成生活史[9,14]。經(jīng)過栽培試驗測定,培養(yǎng)料被菌絲分解后,pH下降至4.6,其生長發(fā)育過程中是不斷利用酸以及產(chǎn)生酸的過程,需要偏酸性的生長環(huán)境。一般情況下,紅托竹蓀菌絲生長最適pH為5.5~6.0,而原基形成和子實體發(fā)育時最適pH 為 4.6~5.0。
2019年~2022年期間,貴州金蟾大山生物科技有限責任公司通過采集野生紅托竹蓀資源,進行馴化栽培和菌種選育,篩選出了合適液體菌種生產(chǎn)且高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強的優(yōu)良品種。在生產(chǎn)中菌株表現(xiàn)出較強的均一性和穩(wěn)定性,具有較好的商業(yè)價值,其菌絲體見圖1。
圖1 選育紅托竹蓀菌株的菌絲體Fig.1 Mycelia of selected Dictyophora rubrovalvata strain
經(jīng)試驗選育出的紅托竹蓀液體菌種被成功應用于菌棒工廠化生產(chǎn),而后經(jīng)不斷改進技術(shù)日漸成熟,生產(chǎn)工藝于2020年取得突破,菌種培養(yǎng)周期縮短至50天之內(nèi)。其具體的生產(chǎn)工藝流程詳見圖2。
圖2 紅托竹蓀液體菌種常規(guī)的生產(chǎn)工藝流程圖Fig.2 Flow chart of production process of Dictyophora rubrovolvata liquid culture
如圖2所示,使用此液體菌種生產(chǎn)工藝比傳統(tǒng)固體菌種的生產(chǎn)時間縮短了90天以上,接種成本降低近90%[11]。目前,已利用此項技術(shù)生產(chǎn)菌包超過3 500萬袋,并通過了大田出菇驗證。液體菌種制備技術(shù)的突破是紅托竹蓀工廠化生產(chǎn)的關(guān)鍵,有效促進了紅托竹蓀產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[15]。
食用菌生長只能通過利用外部營養(yǎng)源,氮源物質(zhì)過多時菌絲生長速度會減慢,推遲出菇。因此合理的營養(yǎng)配比,對紅托竹蓀菌絲生長和子實體形成具有重要意義[16]。工廠化栽培紅托竹蓀要求菌棒覆土后原基能夠快速形成,數(shù)量不能過多,原基形成后生長速度要快。因此尋找合適的碳氮比配方,對工廠化生產(chǎn)紅托竹蓀極為重要。金蟾大山生物科技有限責任公司以紅托竹蓀14-33、金蟾1號菌種作為試驗材料,以碳氮比分別為30∶1、40∶1、50∶1、60∶1、70∶1、80∶1的配方進行栽培,重點研究不同碳氮比配方對原基形成的速度、原基數(shù)量、原基分化生長的速度及產(chǎn)量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在碳氮比為60∶1的配方中,紅托竹蓀14-33和金蟾1號菌種的菌棒栽培表現(xiàn)一致,原基扭結(jié)數(shù)量合適,且在形成后可以快速生長,能夠在100天內(nèi)完成一潮菇生產(chǎn),產(chǎn)量大于100 g/棒。
溫度對紅托竹蓀的影響非常重要,主要影響其菌絲的生長速度、子實體分化數(shù)量和品質(zhì)。在10℃條件下菌絲可以萌發(fā),但生長緩慢;適溫范圍內(nèi)菌絲生長速度隨著溫度的升高而加快;超過32℃菌絲停止生長。單就菌絲生長速度而言,其最適溫度為20℃~22℃,菌絲表現(xiàn)為纖細、生長速度較快;但在偏低溫度(15℃~18℃)時,菌絲粗壯且干質(zhì)量高[17]??偨Y(jié)實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn),菌棒覆土后菌絲培養(yǎng)階段溫度控制在18℃~20℃為宜;菌絲扭結(jié)后應適當升高溫度,控制在20℃~22℃為宜,原基形成之后應盡量保持溫度穩(wěn)定,才利于原基的快速生長;工廠化采收階段的溫度應控制在16℃~20℃為宜,有利于病害的防控,保證出菇質(zhì)量。
覆土是紅托竹蓀生殖過程的必要條件,是工廠化栽培的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)性差、保水性差、易板結(jié)的土壤均不利于菌絲的生長。為了探究合適的覆土條件,金蟾大山生物科技有限責任公司對覆土材料、水分含量、覆土厚度、土壤顆粒度及覆土方法等進行試驗,研究其對紅托竹蓀菌絲生長、出菇及產(chǎn)量的影響。截至目前發(fā)現(xiàn),相同方法下使用不同土層的土壤進行覆土會直接影響原基數(shù)量,土層深度與原基扭結(jié)呈負相關(guān)。當使用土層深度>60 cm的土壤進行覆土后,竹蓀原基不能有效扭結(jié)。這可能與深層土壤的有機質(zhì)含量少、有益微生物少等因素有關(guān)系。
應選擇有機質(zhì)含量高、松散、持水性好的土壤,在通氣性較差、板結(jié)的覆土層下,菌絲會出現(xiàn)生長緩慢甚至窒息死亡。在實際栽培中可通過添加一定比例的草炭土、石膏等改善土壤結(jié)構(gòu),覆土前控制土壤水分含量為22%~25%,覆土厚度為4 cm~5 cm,在此條件下可有效控制原基的扭結(jié)數(shù)量,促進原基生長。
不同培養(yǎng)條件下,紅托竹蓀菌棒覆土后一般在經(jīng)過18 d~22 d開始逐步形成原基。分化形成原基的數(shù)量與后期產(chǎn)量和病蟲害防治密切相關(guān)。原基數(shù)量少則產(chǎn)量低,數(shù)量過多則會因分化困難導致后期有部分原基腐爛。栽培生產(chǎn)中原基綜合控制分為以下幾個方面。
3.7.1 溫度控制
通過對不同溫度下菌絲生長以及原基扭結(jié)的時間進行測定發(fā)現(xiàn),紅托竹蓀原基能夠在10℃~25℃條件下形成,此范圍內(nèi)溫度越高,菌絲到達土表的時間越短,原基扭結(jié)時間越短。在10℃條件下,菌絲生長70天后可以扭結(jié);但當溫度過高,土壤中水分蒸發(fā)快,亦不利于原基生長。實際生產(chǎn)中,當原基扭結(jié)后以每天上升0.5℃逐漸提高環(huán)境溫度為宜。
3.7.2 菌棒配方
菌棒配方的營養(yǎng)變化會影響菌絲的生長速度以及原基形成的數(shù)量。在相同培養(yǎng)條件和覆土方法下,以不同碳氮比的配方進行栽培,原基形成的數(shù)量和生長速度差異較大。因此,在菌棒制作中一定要保持碳氮比為60∶1,才能獲得最大的菌絲生物量,從而有利于達成出菇階段菌蕾的一致性和同步性。
3.7.3 通風控制
在栽培過程中發(fā)現(xiàn),影響紅托竹蓀原基形成的最關(guān)鍵因素為通風量,不同通風量對菌絲生長至覆土層和原基形成的調(diào)控效果顯著。原基形成前,高CO2濃度可促進菌絲向覆土層生長;菌絲接近土表后,逐漸加大通風量有利于原基形成;原基形成后,應減小通風量,盡量維持環(huán)境的穩(wěn)定,以保證原基的快速生長分化;后期應根據(jù)生長狀態(tài)對通風條件進行微調(diào)。
紅托竹蓀腐爛病是其栽培過程中最嚴重的病害之一。2021年,貴州大學農(nóng)學院從感染腐爛病的紅托竹蓀樣品中分離得到鬼筆復膜孢酵母[18]。而后貴州金蟾大山生物科技有限公司對其進行了驗證試驗,結(jié)果表明該病原菌對紅托竹蓀的菌絲和菌棒均有致病性,出現(xiàn)吐黃水、子實體腐爛等現(xiàn)象,且致病性隨溫度的升高而增強。該病原微生物引起的病害具有發(fā)病快、傳播快的特點,一般大棚栽培模式下,如有發(fā)病則幾乎絕產(chǎn)。通過篩選防治藥物發(fā)現(xiàn),丙環(huán)唑?qū)砉P復膜孢酵母的殺滅作用強。根據(jù)病原菌生長的pH、滅活溫度和化學藥物方面的研究,制定的現(xiàn)階段防治方案為:栽培前對土壤、菇房進行巴氏殺菌(55℃、6 h),提前一周使用丙環(huán)唑彌霧對菇房進行空間消毒;栽培過程中主要注意調(diào)整土壤的初始pH約為6.0;原基形成后的關(guān)鍵時期使用高效氟氯氰菊酯與丙環(huán)唑?qū)Φ孛孢M行消毒。
紅托竹蓀菌絲和子實體的清香味較濃,易吸引蚊蟲等,在整個栽培過程中均需做好防蟲措施。菇房周圍環(huán)境應保持清潔并且定期噴灑殺菌藥和殺蟲藥,做好環(huán)境維護。菇房使用前要采取高溫殺菌、藥品熏蒸等消殺措施,并設(shè)置誘蟲燈、粘蟲板、防蟲網(wǎng)等。栽培后的土壤也應先進行高溫殺菌后再處理,且處理場所應遠離出菇場所,防止交叉感染。
紅托竹蓀菌棒生產(chǎn)和栽培在貴州可以說已經(jīng)成功,而工廠化作為紅托竹蓀栽培發(fā)展的新方向具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益,極具開發(fā)價值。從工廠化生產(chǎn)系統(tǒng)方面對紅托竹蓀工廠栽培進行了初步的總結(jié),展示了該品種工廠化生產(chǎn)的可行性,但相較于其他工廠化栽培食用菌,紅托竹蓀的基礎(chǔ)理論和栽培技術(shù)研究仍處于起步階段。要想發(fā)展紅托竹蓀工廠化生產(chǎn)必須形成系統(tǒng)化栽培工藝,系統(tǒng)化栽培工藝需要以紅托竹蓀基礎(chǔ)理論研究為基礎(chǔ)。因此應進一步深化紅托竹蓀營養(yǎng)生理學和農(nóng)藝性狀的遺傳學研究,從本質(zhì)上了解紅托竹蓀。此外,其他仍有許多研究方向值得關(guān)注。
1)紅托竹蓀營養(yǎng)生理學研究
通過研究紅托竹蓀基礎(chǔ)生理學,研究不同階段紅托竹蓀營養(yǎng)供應與生理變化。需要解決的關(guān)鍵問題包括:紅托竹蓀是從環(huán)境中獲得什么營養(yǎng)來完成整個生活史;發(fā)育過程中涉及哪些關(guān)鍵因子;生長發(fā)育的關(guān)鍵程序及機制等。紅托竹蓀菌絲生長速度相對其他食用菌慢,其生長中對營養(yǎng)的積累和轉(zhuǎn)換有別于其他食用菌,且原基生長發(fā)育速度與菌棒和土壤的關(guān)系尚未明確。進行營養(yǎng)生理學研究對提高紅托竹蓀產(chǎn)量和縮短生長周期至關(guān)重要。
2)紅托竹蓀農(nóng)藝遺傳學的研究
紅托竹蓀菌絲生長慢,具有周期長、擔孢子不易萌發(fā)等特點。目前,紅托竹蓀在菌種孢子選育、農(nóng)藝遺傳學研究等方面還比較缺乏,導致很多生產(chǎn)實踐沒有理論支撐。
3)紅托竹蓀病害綜合防治研究
工廠栽培食用菌不依賴藥物進行病蟲害防治,而主要靠物理防治和整體環(huán)境控制的方法,因此工廠化栽培食用菌的食品安全性有保障。目前能夠殺滅病原微生物但不傷害菌絲的藥物依然未篩選出來,同時,土壤傳播病害為栽培過程中的重點隱患,如何快速檢測土壤中的微生物對病害防治極為重要,且進一步的防控措施還需要進行研究。