秸稈基質化生產食用菌的研究與應用思考

龐 杰 于傳宗 王海燕 李亞嬌 孫國琴

秸稈基質化生產食用菌的研究與應用思考

龐 杰 于傳宗*王海燕 李亞嬌 孫國琴

（內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)科學院 食用菌內蒙古自治區(qū)工程研究中心，內蒙古 呼和浩特 010030）

秸稈基質化生產食用菌是秸稈綜合利用、提高農業(yè)經濟效益、打造循環(huán)農業(yè)的重要舉措和環(huán)節(jié)。分析我國秸稈生產現狀及特點、秸稈基質化生產食用菌的研究現狀，指出未來研究主要方向應為秸稈生產食用菌基礎理論研究、配套生產技術及配套設施機械研發(fā)等，提出不同區(qū)域秸稈基質化生產食用菌應針對不同情況選擇適宜的發(fā)展模式。

秸稈；食用菌；基質化；綜合利用

秸稈是重要的生物質資源。近年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展、農村能源消費結構改善和農村飼養(yǎng)習慣的改變等，不少地區(qū)出現了地區(qū)性、季節(jié)性、結構性的秸稈過剩[1]，農作物秸稈被隨意堆棄與焚燒，造成嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。如何環(huán)保、經濟、高效地處理農作物秸稈成為一項重要的工作。

食用菌菌絲通過分泌各種胞外酶，分解利用基質中的纖維素、半纖維素、木質素、多糖等大分子物質，進而形成可供人類食用的子實體[2]。其生產依賴森林資源，隨著生產規(guī)模的不斷擴大，生產原料不足問題日趨嚴重。秸稈富含有機質，其基質化生產食用菌，不僅可以解決食用菌生產原料不足、價格上漲的問題，還可以實現秸稈資源的環(huán)保轉化、就地轉化，提高農業(yè)生產經濟效益，促進我國循環(huán)農業(yè)發(fā)展。

有關秸稈綜合利用的研究較多[3-8]，采用秸稈基質化生產食用菌，可以大大提高農業(yè)經濟效益。我國秸稈基質化利用栽培食用菌的經濟潛力非常巨大，年增值空間為49 749.29萬～202 425.74萬元[9]。在增加食用菌種植效益的同時，提高農民收集秸稈的積極性，避免秸稈不當處理。食用菌生產結束后的基質還可以直接粉碎還田或作為飼料，促進農業(yè)循環(huán)經濟發(fā)展[10,11]。

1 我國秸稈產出的現狀及特點

1.1 我國秸稈資源量大，種類多

我國地域遼闊，農作物種類繁多，各類型秸稈資源量大。據統計，2018年我國28種作物的全年秸稈產量[12]達97 071.67萬噸（表1），其中玉米秸稈年產量最高，為33 689.78萬噸，占全部秸稈總產量的34.7%；其次是稻谷和小麥，各占總產量的25.3%和17.6%。前三大類作物秸稈產量合計占總產量的77.6%。年產秸稈量超千萬噸的作物有9種，占總產量95.0%。

1.2 分布范圍廣，地區(qū)分布不均

我國各省秸稈產量差異較大，其中，河南年產量達9845.43萬噸，占全國總產量10.14%，居首位；黑龍江9664.06萬噸、山東7555.60萬噸分別排第二、第三位。前三名合計占全國秸稈總量的27.88%。全國排名前十五位省份的年秸稈產量占全國的83.55%（表2）。

表1 2018年我國不同作物秸稈產量

序號作物種類秸稈類型秸稈產量/萬噸序號作物種類秸稈類型秸稈產量/萬噸 1稻谷稻草20152.26 花生殼 485.30 稻殼 4454.7116油菜籽 3585.92 2小麥 17087.2717芝麻 120.82 3玉米玉米秸稈28289.1318葵花籽 698.38 玉米芯5400.6519胡麻籽 67.04 4谷子 327.8520黃紅麻 5.43 5高粱 465.5021亞麻 1.43 6大麥 104.2622大麻 31.86 7其他谷物 444.5223苧麻 35.04 8綠豆 108.9824其他麻類 0.27 9紅小豆 44.4625甘蔗甘蔗渣 2594.33 10大豆 2554.74 甘蔗葉鞘1080.97 11其他豆類 364.2626甜菜甜菜渣 45.11 12馬鈴薯 1726.44 甜菜葉 112.77 13其他薯類 672.2127烤煙 337.55 14棉花 3051.4028其他煙葉類 21.01 15花生花生秸稈2599.80總計 97071.67

注：數據來自國家統計局網站（http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2018/indexch.htm），因2020年、2019年數據不全，故使用2018年數據。表2同。

1.3 秸稈產出時間相對集中

從各種作物的成熟時間看，我國秸稈供應時間相對集中[13]，一年中9月～10月的秸稈產量最大，達到55 028.91萬噸，占全年總產量的56.69%，這兩個月是大多數地區(qū)的水稻（全年產量的71.32%）、玉米（全年產量的86.71%）、大豆（全年產量的91.71%）、花生（全年產量的67.77%）、棉花（全年產量的90.79%）、甜菜（全年產量的99.82%）的收獲期。其次為5月～6月，秸稈產量18 872.22萬噸，占全年總產量的21.56%，大多數地區(qū)的油菜（全年產量的81.19%）、小麥（全年產量的89.92%）在此時收獲。

表2 2018年我國各?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）秸稈總產量

排序地區(qū)秸稈產量/萬噸占總量比重/%排序地區(qū)秸稈產量/萬噸占總量比重/% 1河南9845.43 10.1417廣東 2033.40 2.09 2黑龍江9664.06 9.9618山西 1834.15 1.89 3山東7555.60 7.7819陜西 1712.38 1.76 4安徽5411.34 5.5720甘肅 1648.73 1.70 5內蒙古5283.36 5.4421貴州 1539.23 1.59 6河北5135.42 5.2922重慶 1374.62 1.42 7四川5090.32 5.2423浙江 793.43 0.82 8吉林4854.92 5.0024福建 616.37 0.63 9新疆4741.26 4.8825寧夏 507.16 0.52 10江蘇4721.22 4.8626天津 279.40 0.29 11廣西4229.87 4.3627海南 223.98 0.23 12湖北4219.65 4.3528青海 197.33 0.20 13湖南4211.70 4.3429西藏 136.30 0.14 14云南3201.62 3.3030上海 125.12 0.13 15遼寧2951.35 3.0431北京 45.24 0.05 16江西2887.67 2.97總計97071.64

1.4 秸稈富含有機質

秸稈資源富含各類有機質（表3），各主要成分含量，纖維素在22.88%～50.15%，半纖維素在9.81%～38.76%，木質素在1.7%～27.68%，全碳在40.67%～45.96%，全氮在0.61%～1.14%，總體上均較木材中的纖維素（40%～65%）、半纖維素（25%～40%）、木質素（20%～60%）含量低[22]。因此，秸稈資源開發(fā)利用在借鑒木材的同時應進行相應的調整性研究。

表3 不同作物秸稈的主要成分

秸稈種類組成成分/（%DM） 纖維素半纖維素木質素全碳全氮 玉米秸稈37.24±3.3817.38±3.1623.13±2.9244.06±1.551.07±0.27 水稻秸稈41.30±3.6018.65±2.9018.51±3.0440.67±1.800.87±0.23 小麥秸稈38.26±4.4021.94±3.6921.73±2.5342.46±1.110.61±0.17 油菜秸稈41.63±5.2614.84±2.3119.95±2.5642.89±1.550.77±0.40 甘蔗秸稈[14]31.87±0.6626.92±0.185.72±0.08c…… 棉花秸稈38.37±4.1514.40±3.0327.68±2.9345.96±1.661.14±0.25 花生秸稈[15]28.529.818.1545.32[48]0.84 大豆秸稈[16]44.56±0.9638.76±0.79……… 馬鈴薯秸稈[17]46.95±0.3224.17±7.82……… 煙草秸稈[18]50.15……45.760.85 高粱秸稈[19]22.8823.809.94…… 大麥秸稈[20]39.99±1.9925.79±4.075.17±2.08…… 芝麻秸稈[21]47.247.21.7……

注：玉米、水稻、小麥、油菜、棉花數據來源于文獻[22]，“…”表示未查到相關數據。

1.5 秸稈體積大、密度低、運輸成本高

秸稈資源具有體積大、密度低，運輸成本高的特點。目前我國秸稈的主要收集方式有以秸稈經紀人為主體的分散型收儲運模式和以專業(yè)秸稈收儲公司為主體的集約型收儲運模式兩種[23]。主要依靠人工和小型機械田間轉運的方式收集，受種植面積、回收機械、勞動力等因素的限制較大。在經濟效益不高的情況下，農戶回收秸稈的意愿較低。以內蒙古包頭地區(qū)為例，2016年每噸收購價格小麥秸稈僅30元，玉米秸稈40元，向日葵秸稈20元，而單位運輸成本均為3元/噸·千米[24]。受限于機械設備及運輸等的高成本，目前我國秸稈開發(fā)應用少有遠距離集中、規(guī)?；幚?。

2 秸稈基質化生產食用菌研究現狀

近年來，國家及各地區(qū)都出臺相關政策和指導意見，要求因地制宜地推進秸稈肥料化、飼料化、能源化、基料化和原料化等“五化”利用[25]。關于秸稈基質化生產食用菌的研究也取得一定的成果。在中國知網（CNKI）數據庫中，以相應食用菌名稱和秸稈為關鍵詞進行檢索（表4），發(fā)現目前秸稈基質化生產食用菌研究的食用菌種類和秸稈種類都較為集中，食用菌種類主要集中在平菇、香菇、雙孢蘑菇和草菇等，秸稈種類主要為玉米芯、棉籽殼、麥秸和稻秸等[26-30]。

秸稈可以作為食用菌生產的原料，且部分已成為食用菌生產的重要原料，如棉籽殼、玉米芯等，但對于大多數秸稈種類仍然需要做大量基礎研究工作。香菇方面的研究表明，秸稈還不能完全代替木屑栽培，但采用適宜的秸稈培養(yǎng)基配方，香菇子實體的產量與生物學效率接近以木屑為主料的常規(guī)配方，可極大降低生產成本，提高經濟效益[31]；以小麥秸稈、花生殼為基質栽培香菇是可行的，部分處理與對照相比，菌絲生長快、濃密潔白，子實體生長健壯，生物學效率高，產投比也高[32]。對于規(guī)模化、設施化的草菇栽培戶來說，稻草栽培草菇是穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展模式[33]。利用稻麥秸稈栽培雙孢蘑菇技術已較為成熟[34]。平菇方面的研究結果表明，基質中高水稻秸稈含量與低水稻秸稈含量對平菇菌絲生長和子實體營養(yǎng)品質沒有顯著影響，但會影響出菇時間和生物學效率[35]；基質中蕎麥秸稈含量對平菇原種菌絲生長速率具有顯著影響[36]。

表4 常見食用菌利用秸稈栽培的研究論文數量

序號食用菌名稱文章數量/篇序號食用菌名稱文章數量/篇 1平菇34310靈芝24 2香菇7711猴頭菇13 3雙孢蘑菇7012秀珍菇12 4草菇6813白靈菇11 5雞腿菇6014銀耳5 6大球蓋菇4615毛木耳5 7金針菇4016茶樹菇2 8黑木耳3917滑子菇2 9杏鮑菇3318真姬菇2

注：數據根據中國知網檢索結果統計，統計時間截止2021年12月30日。

許多秸稈基質化用于食用菌栽培尚處于開發(fā)階段，如大豆秸稈栽培平菇[21]、馬鈴薯秸稈栽培平菇[37]、煙草秸稈栽培平菇[38]、花生秸稈代料栽培秀珍菇[39]等。鮮有利用年產量巨大的油菜、向日葵、高粱等秸稈基質化生產食用菌的專門研究報道。

3 秸稈基質化生產食用菌研究待突破的問題

雖有大量學者開展了秸稈基質化生產食用菌技術研究并取得成果，但仍有大量的研究有待開展，特別是秸稈生產食用菌基礎理論研究、配套生產技術及配套設施機械研發(fā)等方面。

3.1 秸稈生產食用菌基礎理論研究

目前，完全采用秸稈生產食用菌還存在一定的難度。李超等[6]完全采用玉米秸稈替代木屑栽培黑木耳，其產量是木屑配方產量的79.93%，產出的黑木耳軟糯、色澤稍淺。鄭云峰等[40]采用棉籽殼、玉米芯、花生殼、豆秸4種作物秸稈栽培平菇，生物轉化率分別是101.13%、98.95%、80.00%和116.41%，產量差異較大。如何高效利用秸稈資源，提高其生產的食用菌產品的品質成為重要研究方向[41]。

結合不同秸稈理化性質和結構特點，充分利用草腐菌、木腐菌不同的生理特性和營養(yǎng)需求，以提高秸稈生產食用菌的生物學效率和產量為目標，研究不同秸稈成分對食用菌產量形成過程各生理現象的影響，如基質降解、產量形成、營養(yǎng)消耗、菌絲老化等。通過基礎理論研究提升秸稈生產食用菌的生物學效率，可為開發(fā)新型秸稈食用菌基質奠定理論基礎，既是對食用菌生產經驗的深化和提高，又為從理論上指導秸稈在食用菌生產實踐中的應用提供科學支撐。

3.2 秸稈高效生產食用菌配套技術研發(fā)

我國的食用菌栽培模式多樣，各地區(qū)可針對本地區(qū)秸稈資源和氣候特點選擇發(fā)展不同食用菌品種，研究科學配方，在遵循食用菌品種生長特性的基礎上，開發(fā)秸稈高效生產食用菌配套技術，具體包括新品種引進與選育、秸稈基質配方開發(fā)和栽培技術創(chuàng)新等。

通過建立秸稈基質化生產食用菌的技術規(guī)程和標準化生產示范基地，引導食用菌企業(yè)向標準化、專業(yè)化方向轉變，提高秸稈生產食用菌的產品質量和經濟效益。特別是未來工廠化生產食用菌大趨勢下，要開發(fā)標準化、規(guī)范化的秸稈栽培食用菌技術規(guī)程，為秸稈資源大規(guī)模利用創(chuàng)造條件。

3.3 配套機械裝備研發(fā)

農作物秸稈主要分布在田間地頭，面廣且比重小，收集、儲存、運輸、加工等工作基本依靠人工完成。因缺乏高效的技術裝備，導致現階段農業(yè)廢棄物的利用成本較高，農民的收集、利用積極性不高[42]。并且不同秸稈理化性狀差異較大，需要研發(fā)適用于不同生產類型和生產模式的秸稈加工處理機械裝備，獲得適合食用菌生產的最佳形態(tài)。因此，開發(fā)適用于秸稈生產食用菌的小型化、體系化的實用型機械十分必要。

4 秸稈基質化生產食用菌的建議

近年來，我國食用菌栽培發(fā)展迅速，各地發(fā)展情況不一。在秸稈基質化生產食用菌模式研發(fā)中，要充分考慮不同地區(qū)的發(fā)展特點，建議在秸稈資源量大而集中區(qū)域內以工廠化生產模式為主；在秸稈資源量相對少且分散地區(qū)以發(fā)展散戶生產為主，可著力打造“一村一品” “一鄉(xiāng)一品” “一縣一品”的生產模式。

工廠化生產的優(yōu)勢是集中生產、周年生產，可以帶動周邊農民成為產業(yè)工人，增加農民收入。對于農戶分散生產模式，建議采用“菌棒廠+農戶”模式，一定區(qū)域內建設菌棒廠集中生產菌棒，供周邊區(qū)域內農戶分散栽培出菇，集中收購產品。該模式下企業(yè)可充分利用設備和專業(yè)技術的優(yōu)勢，選擇優(yōu)良品種，保證菌棒生產質量，還可減少出菇設施建設的資金投入；而農民充分利用空閑場地和人力資源進行出菇管理，規(guī)避了菌棒生產環(huán)節(jié)的風險，減少了設備采購、信息收集和產品銷售方面的財力、人力投入。秸稈集中收購、處理，用于生產菌棒，可以極大地提高農戶收集秸稈的積極性，助推農民增收；還可促進大型機械設備的使用，提高秸稈的處理能力和處理質量。

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Analysis on the technology of application of straw substrate in the production of edible mushrooms

Pang Jie Yu Chuanzong Wang Haiyan Li Yajiao Sun Guoqin

(Inner Mongolia Academy of Agricultural & Animal Husbandry Sciences Vegetable Iinstitute; Engineering Research Center of Edible Mushroom Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot, Inner Mongolia 010030, China)

The production of edible mushrooms by straw substrate is an important measure and link of straw comprehensive utilization, improving agricultural economic benefits and building circular agriculture. In this paper, the current situation and characteristics of straw production, the significance and advantages of application of straw substrate in the production of edible mushrooms, technical problems and solutions of straw based production of edible mushrooms are discussed. It is pointed out that the main research direction in the future should be the basic theoretical research of straw based production of edible mushrooms, the research and development of coordinative production technology and machinery, and it is proposed that the straw based production of edible mushrooms in different regions should choose the appropriate development mode according to different conditions.

straw; edible mushrooms; substrate; comprehensive utilization

S646

A

2095-0934（2022）02-089-06

2020年內蒙古科技計劃項目“農作物秸稈基質化生產木腐食用菌關鍵技術研究與示范”（2020GG0050）；2021年內蒙古農牧業(yè)科學院青年創(chuàng)新基金項目“基于轉錄組測序的黑木耳木質纖維素降解機理解析及關鍵基因功能研究”（2021QNJJNO4）；2021內蒙古自治區(qū)自然基金項目“老化過程對黑木耳菌絲體胞外酶和代謝組學的影響”（2021BS03047）

龐杰（1986—），博士，副研究員，主要從事食用菌種質資源與種質創(chuàng)新研究。E-mail：378382180@qq.com。

于傳宗（1976—），研究員，主要從事食用菌種質資源與種質創(chuàng)新研究。E-mail：nmgnmykxy@163.com。