廢棄菌棒生物質(zhì)資源綜合利用現(xiàn)狀及其展望

秦翠蘭，趙群喜，王磊元

（新疆理工學(xué)院，新疆阿克蘇843000）

0 引言

中國是食用菌生產(chǎn)大國，據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球及中國市場食用菌產(chǎn)量逐年增加，中國食用菌產(chǎn)量在全球的占比由2010年的65%上升到2017年的76%[1]。相應(yīng)地，食用菌產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)品-廢菌棒產(chǎn)量極大且不斷增加。廢菌棒的主要成分為木屑、秸稈、麥麩、稻殼等農(nóng)林廢棄物。目前，我國廢菌棒生物質(zhì)資源綜合利用率偏低，除少部分被應(yīng)用于土壤肥料和育苗基質(zhì)等方面，大部分被隨意廢棄、就地掩埋或者直接焚燒處理，一方面造成了土壤、水體、大氣環(huán)境污染，對生態(tài)環(huán)境造成破壞；另一方面廢菌棒中剩余養(yǎng)分沒有得到充分有效利用，會造成生物質(zhì)資源浪費(fèi)。因此，作好食用菌廢菌棒的合理處理和規(guī)范化利用，既可以解決環(huán)境污染問題，還可以實(shí)現(xiàn)生物資源的循環(huán)利用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)食用菌產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。本文通過文獻(xiàn)閱讀及實(shí)地調(diào)研分析歸納總結(jié)了廢棄菌棒生物質(zhì)資源綜合利用現(xiàn)狀，包括菌棒二次利用、制備栽培基質(zhì)、有機(jī)肥、飼料、沼氣發(fā)酵材料、制備生物質(zhì)炭等再利用技術(shù)，并提出了展望。

1 廢棄菌棒生物質(zhì)資源的綜合利用現(xiàn)狀

1.1 菌棒二次利用

食用菌廢棄菌棒中的養(yǎng)分在栽培生產(chǎn)過程中不能被完全利用，通過添加適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)作為栽培原料進(jìn)行二次利用，可節(jié)約成本，增加效益。伍淑樹[2]等利用香菇廢棄菌渣代替30%木屑進(jìn)行滑子菇反季節(jié)栽培，既減少了木屑的使用，降低成本，又提升了滑子菇產(chǎn)量。葉平陽等[3]利用香菇廢棄菌棒栽培雞腿菇及雙孢蘑菇，取得了不錯(cuò)的效果。葉曉星等[4]利用灰樹花、黑木耳廢菌棒種植生產(chǎn)榆黃蘑，并建立了生產(chǎn)示范基地，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益顯著。司亞娜等[5]研究表明，通過給廢棄杏鮑菇菌棒補(bǔ)充一定量的養(yǎng)分、水分，就能進(jìn)行二次出菇栽培，并通過大棚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取得了很好的效果。張丕奇等[6]研究結(jié)果表明，將黑木耳廢菌渣添加營養(yǎng)液二次處理后重新制成栽培菌棒替代新鮮木屑培育黑木耳是可行的，且效果顯著。高鳴[7]等采用香菇菌棒廢料作為配方材料繼續(xù)種植香菇及其他菇類，顯著提高了香菇菌棒廢料的循環(huán)利用。

1.2 制備栽培基質(zhì)

食用菌栽培過程中，菌棒木屑中原來不可利用的多糖、木質(zhì)素等經(jīng)食用菌菇的菌絲分解，使菌棒富含大量有機(jī)質(zhì)及菌絲殘?bào)w，增強(qiáng)了廢菌棒的保肥性和吸水性，可以作為原料制作各種作物的的栽培基質(zhì)。林昌禮等[8]以發(fā)酵黑木耳廢菌糠與其他有機(jī)及無機(jī)肥料混合制作復(fù)合基質(zhì)，栽培種植楨楠、浙江楠、南方紅豆杉、花梨木、浙江樟和木荷等6個(gè)珍貴樹種移栽苗，結(jié)果表明：木耳菌棒復(fù)合基質(zhì)上栽培種植的6個(gè)樹種的成活率均超過90%，并顯著提升6個(gè)樹種苗木生物量和生長量。馮小飛[9]等以天麻廢棄菌棒材料為基質(zhì)進(jìn)行平菇、黑木耳、香菇等食用菌的栽培，三種食用菌的生物轉(zhuǎn)化效率均得到了顯著提高，栽培效果較好。池福鈴[10]等利用黑木耳菌渣、香菇菌渣和金針菇菌渣作為栽培基質(zhì)培育觀賞南瓜，促進(jìn)生長發(fā)育，顯著提高了品質(zhì)，收益效果顯著。杜彥梅[11]等以辣椒育苗為目標(biāo)，研究廢棄黑木耳菌渣配方基質(zhì)對辣椒幼苗生長的影響，結(jié)果表明木耳菌渣配方基質(zhì)顯著提高辣椒幼苗各項(xiàng)生長指標(biāo)，可作為辣椒育苗基質(zhì)。沈少華[12]等將木腐菌香菇菌渣配方基質(zhì)栽培鐵皮石斛，有效促進(jìn)其生長發(fā)育，實(shí)現(xiàn)廢棄菌渣資源循環(huán)再利用。

1.3 制備有機(jī)肥

食用菌栽培種植后的廢棄菌棒疏松多孔，氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素含量較高，因此，將廢菌棒經(jīng)粉碎、堆漚發(fā)酵及滅菌處理后，可以作為有機(jī)肥料代替部分無機(jī)化學(xué)肥料。張大偉等[13]研究結(jié)果表明，廢棄黑木耳菌棒堆肥處理基肥比用雞糞、豬糞等糞肥作基肥更加安全，顯著改善土壤通透性，有效降低土壤板結(jié)率，增加土壤肥力，適用所有的大田作物和林木、花卉的栽培使用，不僅能提高栽培作物的產(chǎn)量，還能提高栽培作物質(zhì)量。孟楠等[14]研究表明，柞樹木屑廢菌棒有機(jī)肥可以明顯提高君子蘭種植土壤肥力，促進(jìn)君子蘭各項(xiàng)指標(biāo)顯著增長，這就為食用菌業(yè)和柞蠶業(yè)高效結(jié)合提供了技術(shù)基礎(chǔ)。盛慧[15]等將廢棄杏鮑菇菌渣作為肥料溫室用于蔬菜種植，既改善了溫室土壤環(huán)境，又實(shí)現(xiàn)了杏鮑菇菌渣資源的循環(huán)利用，變廢為寶。代曉航[16]等以廢棄菌棒為主要原料，添加牛糞制作有機(jī)肥，探究該有機(jī)肥中微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)差異性，結(jié)果顯示，該肥料中具有農(nóng)業(yè)價(jià)值的功能菌顯著增多，可為功能性微生物的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。李直[17]將平菇廢棄菌渣發(fā)酵產(chǎn)物作為有機(jī)肥種植草莓，既促進(jìn)草莓增產(chǎn)，改善草莓品質(zhì)，又顯著提高土壤肥力。

王騰等[18]將腐熟后的靈芝菌和杏鮑菇糠混合有機(jī)肥可促進(jìn)玉米生長發(fā)育，有效降低玉米對Cr、Pb、Cu 3種重金屬的吸收，改善玉米質(zhì)量。

1.4 制備飼料

廢棄菌棒中含有多種氨基酸及殘留大量菌絲體，粗蛋白含量提高，糖分含量增高其營養(yǎng)價(jià)值較高，經(jīng)消毒處理可以用來喂養(yǎng)家禽牲畜。李鳳美等[19]試驗(yàn)表明，蚯蚓飼料中添加適量的靈芝、木耳、香菇菌糠（渣）混合飼料能有效改善蚯蚓飼料床的通透性，促進(jìn)蚯蚓的繁殖生長。賈超[20]將青草用等比例菌糠飼料代替飼喂肉兔，其日增重提高9.5%以上，經(jīng)濟(jì)效益提高47%。蘇秋權(quán)[21]等研究表明，將堆漚發(fā)酵桑枝食用菌菌糠飼料添加在雞飼料中可使胡須雞的抗氧化能力、免疫功能和產(chǎn)肉性能提高，增加生產(chǎn)效益。王惠[22]進(jìn)行了食用菌糠渣飼喂肉牛的優(yōu)勢分析，提高了飼料的蛋白質(zhì)含量，提高了肉牛的日增重，改善了肉牛的健康，效果顯著。

1.5 沼氣發(fā)酵原料

廢棄菌棒可作為沼氣池發(fā)酵的原料，能有效解決沼氣生產(chǎn)過程中原料缺乏的問題，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源的循環(huán)利用。馬新剛等[23]進(jìn)行了牛糞和廢棄蘑菇菌渣厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明，混合發(fā)酵產(chǎn)生甲烷效果和穩(wěn)定性較好。宋欣悅[24]將廢棄木耳菌棒粉碎進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗(yàn)得出，在好氧水解8小時(shí)即溫度為44℃條件下廢棄木耳菌棒發(fā)酵產(chǎn)沼氣效果達(dá)到最佳。郭前輝[25]等以白靈菇廢棄菌棒菌渣和牛糞以2∶1的配比為原料，進(jìn)行發(fā)酵制取沼氣實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該厭氧發(fā)酵處理工藝制備沼氣可行，對白靈菇種植廢棄菌渣的資源化利用提供了有益參考。郭年東[26]等利用食用菌菌渣下腳料進(jìn)行了沼氣池發(fā)酵產(chǎn)氣技術(shù)試驗(yàn)，結(jié)果表明，產(chǎn)沼氣效果好，拓展了沼氣行業(yè)的發(fā)展空間，成亮等[27]以廢菌棒和糠醛渣為原料，通過熱解氣化制備了生物質(zhì)炭與可燃?xì)?，產(chǎn)氣效果顯著。

1.6 制備生物質(zhì)炭

廢菌棒是農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，來源廣泛，價(jià)格低廉，以它為原料制備生物質(zhì)炭具有很好的研究價(jià)值。廢棄菌棒中較高的纖維素和木質(zhì)素含量有利于熱解過程中成炭，從而得到較高的炭產(chǎn)量及高品質(zhì)的炭。馬紫朝等[28]利用廢棄羊肚菌菌棒制取活性炭，制取的活性炭比表面積大幅度提升，吸附效果更強(qiáng)。張珺等[29]利用廢棄的菌棒為原料，在高溫?zé)峤鈼l件下進(jìn)行了生物質(zhì)炭制取，炭產(chǎn)率較高。李思葦?shù)萚30]以秀珍菇、海鮮菇等廢菌棒為原料制備生物炭，施入土壤吸附重金屬能力強(qiáng)及固碳效果好。朱艷等[31]以食用菌菌渣為原料與蛋殼結(jié)合制備改性生物炭，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的生物炭對磷的吸附能力顯著提高。

1.7 其他作用

廢菌棒還存在其它妙用，可用作生物活性材料，修復(fù)土壤及水體污染[32]，還可以提取生物制劑[33]，蛋白質(zhì)[34]，多糖[35]等眾多用途。

2 展望

（1）我國能源短缺，能源主要依賴于化石燃料，它們屬于不可再生資源，且對環(huán)境污染嚴(yán)重，因此，開發(fā)利用新能源就顯得格外重要。我國是食用菌大國，總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90%以上，栽培后產(chǎn)生的大量廢棄菌棒是一種重要的可再生生物質(zhì)能源，無疑成為解決環(huán)境污染和可替代能源的重要新能源之一。

（2）廢棄菌棒生物資源綜合利用是一項(xiàng)社會生態(tài)效益高、涉及面廣的系統(tǒng)工程，需要科技、政策、法律等多部門聯(lián)動，政府要加強(qiáng)對食用菌廢棄菌棒綜合利用工作的重視和支持，加強(qiáng)宣傳力度，加大對各項(xiàng)技術(shù)的推廣支持力度，建立一批具有代表性的食用菌廢棄菌棒綜合利用加工企業(yè)，發(fā)揮好示范作用。

（3）我國廢棄菌棒生物質(zhì)資源目前總體利用率偏低，技術(shù)沒有廣泛推廣，粗放式是目前主要的利用方式。其綜合利用技術(shù)落后，而技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用是食用菌廢棄菌棒循環(huán)綜合利用的根本出路。科研機(jī)構(gòu)、高校、地方政府和企業(yè)間進(jìn)行科研聯(lián)合協(xié)同，因地制宜，積極推動各項(xiàng)實(shí)用性、綜合性利用技術(shù)的研發(fā)推廣應(yīng)用，努力構(gòu)建多樣化的廢菌棒利用加工處理技術(shù)體系。