刺梨果渣生態(tài)高效利用初探

高安勤 鄧廷飛 王福鳳 柳小蘭 嚴(yán)艷芳

摘 要：為實現(xiàn)刺梨果渣生態(tài)高效利用，采用食用菌種植+中藥材種植模式進(jìn)行試驗，進(jìn)而達(dá)到刺梨果渣的“零廢棄”的目的。結(jié)果表明：以刺梨果渣為基質(zhì)栽培食用菌，平均生物學(xué)轉(zhuǎn)化率為124%，半纖維素、纖維素、木質(zhì)素降解率分別為47.50%、46.68%、7.30%；再利用刺梨果渣菌糠種植白及，種植所得白及符合2015年版《中國藥典》標(biāo)準(zhǔn)，基質(zhì)中半纖維、纖維素、木質(zhì)素最高降解率分別為37.9%、38.8%、26.5%，通過降解后栽培基質(zhì)可以與尿素配合施用還田從而達(dá)到農(nóng)業(yè)資源“零廢棄”的目的。研究表明，刺梨果渣種植食用菌、白及是可行的，并且降低了基質(zhì)中纖維素等含量，對刺梨、食用菌、中藥材種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：刺梨果渣；食用菌；白及；循環(huán)利用

刺梨是貴州獨有的特色林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2018年全省刺梨基地面積達(dá)260.31萬畝，掛果面積為76.24萬畝，鮮果總產(chǎn)量達(dá)16.95萬噸，比2017年的15.14萬噸增加12%，刺梨鮮果實際加工量7.85萬噸，刺梨產(chǎn)業(yè)綜合產(chǎn)值37億多元，比2017年的31.3億元增幅為18%。目前全省從事刺梨加工企業(yè)達(dá)到40家，年設(shè)計產(chǎn)品加工生產(chǎn)能力88.87萬噸。據(jù)了解，2018年全省刺梨加工產(chǎn)品主要用于食品、保健品以及飼料添加劑，有刺梨汁、刺梨酒、刺梨精品果脯、刺梨茶、刺梨核桃、刺梨精粉、刺梨軟糖、刺梨渣飼料添加劑等。現(xiàn)階段刺梨加工產(chǎn)品的前期處理，是先對刺梨進(jìn)行壓榨，刺梨果渣主要應(yīng)用在膳食纖維、超微粉及降血糖、果醋、提取天然香料、發(fā)酵飼料蛋白的制作中[1-3]。刺梨的盛果期只有2～3個月，產(chǎn)出的果渣量較大，上述應(yīng)用無法一次集中消納，而對提取后所殘留廢棄物怎么處理，也是一個極大的環(huán)境問題。

筆者在本研究中結(jié)合貴州食用菌和中藥材發(fā)展趨勢，采用食用菌種植平菇[4]+中藥材種植模式，達(dá)到刺梨果渣的“零廢棄”。在總結(jié)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)貴州省刺梨的種植規(guī)模以及刺梨果渣應(yīng)用情況，采用食用菌種植+中藥材種植模式，研究刺梨果渣經(jīng)過不同利用方式提高其降解效果和附加值，提出了刺梨果渣生態(tài)高效利用的理論依據(jù)和實踐支撐，為刺梨產(chǎn)業(yè)、食用菌產(chǎn)業(yè)、中藥材種植業(yè)發(fā)展提供了綜合利用的新途徑。

1 材料與方法

1.1 供試材料

刺梨果渣，由貴州奇昂生物科技有限公司提供，平菇栽培種，由貴州省天然產(chǎn)物研究中心提供；刺梨菌糠，用刺梨果渣生產(chǎn)的菌棒完全出菇后的殘渣；白及，貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供；有機(jī)肥，羊糞有機(jī)肥（黔農(nóng)肥（2012）臨字0071號專利證號：201210422218.7）。

1.2 供試方法

1.2.1 平菇栽培方法

（1）原種、栽培種的制備：原種、栽培種的制備參照李艷芳等[5]的方法。

（2）平菇培養(yǎng)基配方設(shè)計：采用貴州省天然產(chǎn)物研究中心經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化配方[4]，平菇培養(yǎng)基質(zhì)量配方為刺梨果渣73%、玉米面19%、普鈣3%。主料最優(yōu)質(zhì)量配比為刺梨果渣72%、玉米面19%、普鈣3%，而輔料為石灰5%、碳酸鈣1%，生物學(xué)轉(zhuǎn)化率124%。

1.2.2 白及栽種方法

（1）栽培基質(zhì)選擇：采用刺梨菌糠作為栽培基質(zhì)，通過盆栽方式栽培，其中將菌糠分為滅菌、不滅菌兩種。

（2）盆栽試驗設(shè)計：菌糠盆栽為兩因素試驗，進(jìn)行菌糠工藝處理（A）和羊糞有機(jī)肥施用量（B）白及盆栽試驗，菌糠工藝處理設(shè)2個水平，有機(jī)肥施用量設(shè)4個水平，每個處理3個重復(fù)，并采用土壤做對照（表1、表2）。

（3）栽種時間：該試驗從2016年9月14日栽培，至2019年5月22日采收。每個盆栽栽種2株白及，一次性按比例加入基肥后，不加任何肥料。

1.3 指標(biāo)測定方法與標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 白及指標(biāo) 有以下幾項：

（1）生長動態(tài)測定：本試驗共設(shè)置33盆。測量時每盆取平均值。使用鋼尺（精確到1毫米）觀測葉片長度、株高，使用游標(biāo)卡尺（精確到0.01毫米）觀測莖粗。葉片數(shù)、莖節(jié)數(shù)采用計數(shù)法。各生長指標(biāo)按照以下標(biāo)準(zhǔn)觀測：①塊莖：每株塊莖出芽數(shù)；②株高：地上部分自然高度。

（2）水分的測定（參考GB/T 5009.3—2010）：①將稱量瓶置于101～105 ℃干燥箱中干燥，冷卻，稱量，稱量前后兩次質(zhì)量差為2毫克以內(nèi)，即為恒質(zhì)量。②稱取5克左右白及試樣（精確至0.000 1克）置于恒質(zhì)量的稱量瓶中，加蓋，精密稱量后，置101～105 ℃烘箱中干燥，瓶蓋斜搭稱量瓶上，干燥3小時后，將瓶蓋蓋好，取出放入干燥器內(nèi)冷卻半小時后稱量，重復(fù)以上步驟直至前后兩次質(zhì)量差為2毫克以內(nèi)，記下最低質(zhì)量。注：在計算中，恒重值取最低質(zhì)量。

③結(jié)果計算

X=[m1-m2m1-m3]×100%。

式中：X—試樣中水分的含量（克/100克）；m1—稱量瓶+試樣的質(zhì)量（克）；m2—稱量瓶+試樣干燥后的質(zhì)量（克）；m3—稱量瓶質(zhì)量（克）。

（3）灰分的測定（參考GB/T? 5009.4—2016）：①稱取約4.0克樣品（精確至0.000 1克）于恒質(zhì)量的坩堝中，用小火加熱使樣品炭化至無煙。將炭化完全的樣品放入馬弗爐中，525 ℃灼燒灰化3小時，待爐溫降至200 ℃以下，取出坩堝放于干燥器中，冷卻0.5小時，稱質(zhì)量。重復(fù)灼燒、冷卻、稱質(zhì)量，直至前后兩次稱量質(zhì)量差不超過5毫克，記下最低質(zhì)量。

②結(jié)果計算：

X=[m2-m0m1-m0]×100%。

其中：X—樣品中總灰分的含量（%）；m2—坩堝和總灰分的質(zhì)量（克）；m0—坩堝質(zhì)量（克）；m1—樣品和坩堝質(zhì)量（克）。

1.3.2 栽培基質(zhì)指標(biāo) 測定栽培基質(zhì)前后的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、水溶性浸出物等的含量變化。中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、纖維素、木質(zhì)素、半纖維素含量的測定方法參照池寧琳[6]的報道。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用DPS7.05軟件進(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05），所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Microsoft Office Excel 2007繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺梨果渣栽培平菇前后半纖維素、纖維素及木質(zhì)素的變化

通過平菇的降解作用，栽培原料中的有機(jī)物和水分逐漸被利用，菌包的總質(zhì)量逐漸減小（表3）。經(jīng)過刺梨果渣、栽培原料、菌絲長滿、出菇芽、菌糠等幾個階段，刺梨果渣到刺梨菌糠基質(zhì)階段的半纖維素、纖維素、木質(zhì)素含量是降低的，半纖維素從21.69%降低到11.39%，降解率為47.5%；纖維素含量從25.21%降低到13.44%，降解率為46.68%；木質(zhì)素含量從30.74%降低到28.49%，降解率為7.3%，都呈極顯著差異。

2.2 白及各處理間生長發(fā)芽與存活率情況

通過1年的觀察，白及地上部分在10月份左右開始凋謝枯萎，翌年2月又開始發(fā)新芽。采用菌糠基質(zhì)栽培的白及以及對照處理，從表4看出，白及存活率和發(fā)芽率都為100%，說明刺梨菌糠栽培白及較為適宜，菌糠滅菌和不滅菌對白及的存活率影響不大。這與薄璇[7]廢棄的食用菌菌糠適宜作為一種新型的基質(zhì)資源栽培利用的結(jié)果一致（表4）。

2.3 白及采收各處理間生長情況

經(jīng)過將近兩年半的生長，進(jìn)行采挖，去掉泥土蒸5分鐘，至內(nèi)無白心時取出，冷卻，去掉根須，烘干備用。

從表5可以看出，處理1，白及株數(shù)最多，塊莖鮮質(zhì)量最大為249.4克，處理10的白及塊莖最小為28克，對照組采用土壤種植白及CK質(zhì)量為142.1克。從各處理可看出，加入有機(jī)肥2%種植白及產(chǎn)量最高。而滅菌和不滅菌的結(jié)果表明，不滅菌產(chǎn)出的白及產(chǎn)量高于滅菌的（圖1）。有研究表明[8]大田集約化種植和大棚種植密度均為6000株/畝，林下種植密度為4000株/畝。大棚、大田和林下種植平均每畝鮮塊莖產(chǎn)量，一年半時分別為751.8、640.8、285.6千克；兩年半時分別為1 954.8、1 512.0、716.8千克；三年半時分別為3 066.0、2 715.0、1 264.4千克。

本試驗種植的每個處理總株數(shù)為6株，可換算成每畝種植株數(shù)，需乘以1000，得出產(chǎn)量處理1為249.4千克/畝，這與上述研究產(chǎn)量相差甚遠(yuǎn)，但是與張秀玥等[9]研究最好處理產(chǎn)量相當(dāng)。通過該試驗可以看出，刺梨菌糠種植白及可行，需后續(xù)進(jìn)一步進(jìn)行施肥試驗。

2.4 白及各處理間品質(zhì)情況

從表6可以看出，各處理水分含量和灰分含量都符合2015年版《中國藥典》標(biāo)準(zhǔn)，水分含量低于15%，灰分含量低于5%。從各處理間看，水分含量各處理間存在顯著差異，處理2、3、8、9差異不顯著。處理1水分含量最低，為9.78%，處理5水分含量最高，為14.71%。處理10灰分含量最高，為4.77%，處理4次之，為4.34%。處理3、4、8、9差異不顯著，不滅菌處理隨有機(jī)肥施用量梯度升高，白及灰分也呈升高態(tài)勢，表明在生長過程中應(yīng)合理施用肥料。該白及灰分含量與吳鳳云等[10]研究三年生白及灰分含量相當(dāng)。

2.5 栽培基質(zhì)栽種前后半纖維素、纖維素及木質(zhì)素含量的變化情況及與產(chǎn)量的關(guān)系

由表7可知，基質(zhì)栽培后半纖維素、纖維素、木質(zhì)素的平均含量都有所降低，且與各處理具有顯著差異；可以看出經(jīng)基質(zhì)栽培后，各處理半纖維素、纖維素及木質(zhì)素有不同程度降解。從菌糠—白及收獲后的階段，從刺梨菌糠栽培前起算，處理8半纖維素含量最低為7.07%，降解率為37.9%；處理5的纖維素含量最低為8.22%，降解率為38.8%；處理10的木質(zhì)素含量最低為20.94%，降解率為26.5%。基質(zhì)各處理中纖維素含量、半纖維素含量、木質(zhì)素含量與有機(jī)肥施用量無規(guī)律可循。從刺梨果渣—白及收獲后的階段，各處理間半纖維素和纖維素的最高降解率都為67.4%、木質(zhì)素最高降解率為31.9%。在白及收獲后的基質(zhì)中施入尿素能進(jìn)一步促進(jìn)降解，有研究表明[11]纖維素和尿素配施會顯著提高土壤細(xì)菌物種數(shù)量和物種多樣性，降低土壤硝化作用強(qiáng)度。

從表8可以看出，纖維素含量與半纖維素含量呈顯著正相關(guān)；白及產(chǎn)量與木質(zhì)素含量呈極顯著正相關(guān)。表明木質(zhì)素可以增加白及產(chǎn)量，這與張作新、薛占奎等[12-13]研究木質(zhì)素肥料可使小麥、晚稻增產(chǎn)的結(jié)果相同。

3 討論與結(jié)論

（1）試驗結(jié)果表明，刺梨果渣經(jīng)過食用菌栽培后，作為基質(zhì)種植白及是可行的，種植白及的存活率和出芽率都為100%。通過對菌糠進(jìn)行滅菌和不滅菌處理，不滅菌處理的產(chǎn)量優(yōu)于滅菌處理的產(chǎn)量，這可能是由于菌糠中還有大量的粗纖維、粗蛋白、多糖及礦質(zhì)元素等殘余菌絲體，能保水透氣[14]，筆者認(rèn)為基質(zhì)經(jīng)過滅菌后會破壞菌糠的營養(yǎng)物質(zhì)以及滅殺部分微生物，導(dǎo)致微生物數(shù)量減少無法對基質(zhì)中的粗纖維、粗蛋白等進(jìn)行分解，為作物提供的養(yǎng)分，導(dǎo)致產(chǎn)量比未滅菌處理低。通過與相關(guān)研究對比，本試驗產(chǎn)量不高，主要是由于該試驗只施基肥而未追肥，與牟紅杰等[15]的菌糠中所剩余的礦物質(zhì)、氮素營養(yǎng)元素都有限，栽培中不能替代化肥的研究結(jié)果不謀而合，要提高白及產(chǎn)量需要進(jìn)一步進(jìn)行施肥試驗。

（2）從刺梨果渣—菌糠—白及種植后，刺梨果渣中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素在不斷降解，刺梨果渣—菌糠階段，降解率大小順序為半纖維素>纖維素>木質(zhì)素，這與于丹[16]等研究香菇基質(zhì)中纖維素降解率順序一致，但降解率比香菇低。菌糠—白及收獲后的階段，降解率大小順序為纖維素>半纖維素>木質(zhì)素，經(jīng)過兩次降解后，刺梨果渣基質(zhì)中半纖維素和纖維素降解率最高為67.4%、木質(zhì)素降解率最高為31.9%。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定難于降解，因此木質(zhì)素降解率最低。

（3）刺梨果渣經(jīng)過食用菌栽培和中藥材種植，食用菌和白及都產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，在栽培過程中，刺梨果渣的纖維素等物質(zhì)得到了充分的降解，可以結(jié)合尿素配施歸還農(nóng)田，從而真正達(dá)到農(nóng)業(yè)資源的“零廢棄”，為刺梨果渣的生態(tài)高效利用提供了具有可操作性的新路徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 王怡，李貴榮，朱毅.刺梨食品研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā)，2019，40（18）：213-218.

[2] 趙菲，牛紅鑫，佟長青，等.刺梨加工技術(shù)及其加工產(chǎn)品研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2017（16）：41-45.

[3] 張瑜，李小鑫，羅昱，等.刺梨果渣發(fā)酵飼料蛋白的工藝研究[J].中國釀造，2014，33（11）：75-80.

[4] 楊娟，楊勇，羅忠圣，等.刺梨果渣栽培平菇及其酶法提取菌糠氨基酸工藝研究[J].中國食用菌，2019，38（7）：50-57.

[5] 李艷芳，王相剛，史春歌，等.馬鈴薯秸稈栽培平菇培養(yǎng)配方篩選研究[J].北方園藝，2014（18）：154-156.

[6] 池寧琳.植物纖維中不溶性碳水化合物的測定[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2012.

[7] 薄璇.食用菌菌糠再利用研究[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2018（12）：81-82.

[8] 蘇智良，施彬，董曉光，等.白及不同種植模式對其產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)文摘—農(nóng)業(yè)工程，2018，30（1）：53-55.

[9] 張秀玥，李明榮，張啟東，等.不同微肥施用量對白芨產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（2）：31-32.

[10] 吳鳳云，邱麗莎，崔秀明，等.白及品質(zhì)特征影響因素研究[J].中國醫(yī)院藥學(xué)雜志，2016，36（21）：1838-1844.

[11] 潘彥碩，朱清禾，李聰，等.纖維素、秸稈和木屑對農(nóng)田土壤硝化作用及微生物的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，52（5）：785-792.

[12] 張作新，張樹明，張永利，等.木質(zhì)素肥料在小麥上的增產(chǎn)效果初探[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2020（4）：125.

[13] 薛占奎，宋松，陳永萍，等.木質(zhì)素緩釋肥不同用量及運(yùn)籌方式對雜交晚稻產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響[J].中國稻米，2018，24（2）：28-31.

[14] 陳斌，柴美清，楊蛟峰，等.不同栽培基質(zhì)對紅掌小苗生長的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019（8）：56-59.

[15] 牟紅杰，張慶.菌糠在園林花卉栽培上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代園藝，2010（8）：28.

[16] 于丹，宋福強(qiáng)，李沖偉，等.香菇栽培前后基質(zhì)中纖維素結(jié)構(gòu)的變化[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2017，33（34）：81-85.

作者簡介：高安勤（1991年－），男，貴州黔西人，碩士，高級農(nóng)藝師，主要從事土肥水技術(shù)推廣工作。

*通信作者：鄧廷飛（1988年－），男，貴州石阡人，碩士，助理研究員，主要從事資源廢棄物利用和土壤微生物相關(guān)研究工作。E-mail：513620245@qq.com。