中國是個農業大國,每年產生大量的農業秸稈,如何對這些秸稈進行無害化處理或循環再利用是個難題。農業秸稈可作為栽培食用菌的原材料,這既解決了“菌林矛盾”,又為食用菌產業的發展提供了技術依據。例如,稻麥秸稈可栽培以蘑菇、草菇、姬松茸為主的草生菌,木質素含量較高的秸稈可用以栽培香菇、平菇、木耳等木生菌。隨著中國現代農業生產及農村經濟的發展,農村剩余勞動力減少,機械化耕作在國內許多地勢曲折的山區田地不適宜,這些地方的大量農作物秸稈與畜牧業糞便剩余和遺棄現象嚴重。稻秸稈是中國東南地區數量最大的農業秸稈。自2013年起,國內鼓勵發展家庭式農村經濟,如何開發秸稈,使其得以充分循環利用是關鍵。秸稈菌業的發展既有利于促進食用菌產業持續發展,又可保護農田生態環境。秸稈栽培食用菌既能用于農戶田園式生產,又能用于工廠化、集約化企業模式。秸稈栽培食用菌的關鍵技術在于生產模式的規范和推廣,應用成功后可為食用菌產業的發展提供一條節林型思路,同時促進農民增收和農業增產。
一、秸稈菌業循環開發關鍵技術
(一)秸稈茵業循環栽培管理技術
當前,中國人工栽培的食用菌品種有60多種,且每種食用菌都有適應其不同栽培基質的菌株。食用菌栽培中大部分以稻草等秸稈作為栽培料的碳源,氮源來源于畜禽糞便,通過食用菌菌絲的生長和子實體的發育轉化秸稈,使之提供優質的蛋白質”。秸稈循環開發利用技術的發展,使秸稈的價值得以充分的發揮。曾有學者發現利用稻草秸稈栽培雙孢蘑菇和巴西蘑菇,農業增產效果明顯。長秸稈栽培草菇,因長秸稈具有結構疏松、透氣性好、保水性強等特點,可有效提高其轉化率,產量明顯提高。用玉米秸稈栽培雙孢蘑菇的高產新技術,收益可達22.5萬元/h㎡以上,具較好的社會、生態效益。
國內對以秸稈為基質栽培食用菌的育種、栽培工藝、管理技術、菇房布局、菌種制作和食品安全的危害因子分析及關鍵控制點等均有研究,這為秸稈栽培食用菌提供了理論基礎。但中國秸稈菌業工廠化栽培技術處于起步研究階段,在各栽培階段,管理上需要加深研究力度,同時還要加快秸稈菌業體系相關環節的建設步伐,從而使農田秸稈菌業的各環節緊密相扣,互相促進。
(二)秸稈發酵技術
栽培木生菌時,需利用木質素含量高的秸稈,首先對這些秸稈進行破碎撕裂,后進行簡單發酵,目的是以水為載體,利用微生物的活動將秸稈碎片進行軟化和初步分解。但在栽培雙孢蘑菇等草生菌時,秸稈需要進行一系列較嚴格的堆制發酵,堆制發酵一般包括一次發酵及二次發酵兩個階段。1978年前,國內雙孢蘑菇栽培料只進行一次發酵,發酵周期約為25~ 28天,那時病蟲害為害嚴重、單產量低;1979年,張樹庭教授引進了雙孢蘑菇培養料的二次發酵工藝,單產提高了50%左右;1985年,福建省輕工業研究所推廣其節能型二次發酵技術,單產又提高30%~50%;從2000年起,中國陸續開展了隧道式一次發酵及二次發酵技術研究和推廣,其目的是創造出適宜的發酵條件,制造出優良均勻的培養料,達到提高產量、降低病蟲害的發生、保證食用菌品質的目的。但目前,國內隧道式發酵控制技術及其設施的研究仍處于起步階段,若對該技術從國外進行純粹的引進耗資巨大。因而,還應加強草生菌培養料堆制發酵技術方面的研究,推廣部分成功的引進、吸收和轉化的途徑,研發出一套適合中國國情的培養料二次發酵技術。
不同食用菌品種因其生物學特性的差異,對秸稈發酵的腐熟程度和營養要求也各不相同。因此,針對每個食用菌品種或菌株,都應研究一套相對應的秸稈發酵技術工藝。即使是同一食用菌品種,因為秸稈種類的變化,其相對應的發酵工藝也應根據秸稈本身的化學成分和物理性狀進行調整。秸稈用于食用菌栽培時應根據其具體的材料性質、品種特性、環境和設施條件進行有機的調整,以達到最優的開發循環利用效果。
二、秸稈菌業多級循環模式開發研究
秸稈菌業循環的目標是以秸稈循環栽培食用菌為核心,以農業秸稈資源的多級循環高效利用為技術模式,實現農業再生資源的良性循環及高效利用。國內目前秸稈栽培食用菌多級循環模式主要有以下4種。
(一)秸稈→食用菌→菌渣循環栽培→種植業
該模式的初級循環是以農作物秸稈栽培食用菌,將其菌渣再利用栽培其他食用菌,實現培養料雙次利用的循環模式,產生的二級菌渣用作有機緩效肥,這是其3級循環。當然,以菌渣作為基質循環栽培的另一菌類,關鍵是解決好培養料的養分平衡和調控難點。相關研究表明,食用菌菌渣所含的營養成分比較高,用于栽培其他食用菌時,具有許多優點,比如周期短、生產成本低、產量高、菇質優等。
?。ǘ┙斩?rarr;食用菌→菌渣制成飼料→種植業
秸稈類菌渣中仍含有大量的蛋白菌絲、活性微生物及未被吸收的營養素和微量元素。將食用菌菌渣經過一定的工藝發酵,可作為飼料蛋白質替代源,具有良好的循環利用價值??筛鶕臓I養結構和物理性質選擇性開發成飼料或飼料添加劑,既可飼喂草食動物,也可飼喂肉食動物,而動物的排泄物經發酵后是植物的優良有機肥源。這就構建了一條秸稈栽培食用菌,再用菌渣發酵處理作為飼料或添加劑,最后利用動物排泄物作有機肥的農業多級循環模式。
?。ㄈ┙斩?rarr;食用菌→菌渣直接回田→種植業
食用菌菌渣較疏松,透氣性好,且營養成分高,經簡易發酵后可將其還田、或用于覆蓋茶園和果園,增加土壤中有機質積累和有益微生物繁殖,改善土壤環境條件,提高氮、磷的有效利用率。
?。ㄋ模┙斩?rarr;食用菌→菌渣制成有機肥→種植業
食用菌栽培后的菌渣經處理可制成不同類型的有機肥。中國在利用菌渣制作有機肥的工藝研究的歷史比較悠久,技術相對成熟。研究表明,通過接種高溫纖維菌可讓菌渣堆內溫度迅速上升到45℃以上,并持續18~20天,再經過45天堆制,接種菌劑的菌渣多項技術指標均達到有機肥料的標準。隨著國內消費者對生態有機食品的日益重視,有機肥的需求量迅速擴大,秸稈→食用菌→有機肥→種植業的多級循環農業開發模式具有廣闊的應用前景。
三、秸稈茵業開發效益評價
(一)生態效益
菌渣循環是指經過不同的循環鏈條,大規模地對秸稈及畜禽糞便進行多級循環利用后,轉化可用作食用的優質蛋白食品,其可消除秸稈資源的浪費和糞便的污染,循環過程產生的污染物大大降低,采收后的菌渣富含菌體蛋白,可用于制作生物飼料及有機肥,實現了物能轉化及多重經濟轉化。此外,菌渣還能用于增加田地肥力、改善土壤的團粒結構、發展沼氣解決農村燃料問題、最大限度地減少循環鏈內能源的浪費和物質的排放,實現良性循環,達到農業循環生產,節能減排、生態安全,持續發展的目的。據調查,目前國內農業秸稈資源利用率只有 30%~60%,大部分秸稈用于直接焚燒,造成了嚴重的大氣污染,如何高效利用農業廢棄物,變廢為寶,實現農業經濟的持續發展已成為亟待解決的問題。菌業生產在農業、種植業和養殖業組成的大農業生態體系中,既扮演著“魔術師”的角色,又充當著農業開發循環的中間紐帶口。
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據聯合國糧農組織的報告,全世界有近24億t的農田秸稈沒有被有效地利用。如果以其中的1/4用來栽培食用菌,將獲得約 6 億t食用菌產量,全球以60億人口計算,每人每日獲得約300g的食用菌,從中能獲得大約10g的優質蛋白。中國是個農業大國,每年產生約5億t的農作物秸稈,這是個巨大的營養和能量寶庫。若能充分利用秸稈資源,以菌業發展來改善民生的營養條件,變廢為寶,再通過菌渣的多級循環有效利用,可大大增加食用菌企業的創收途徑,降低生產成本,提高經濟效益回報率。
(三)社會效益
食用菌生產企業需要大量的農作物秸稈和禽類糞便,這來源于種植業和養殖業;而種植業和養殖業需要食用菌生產企業提供優質的菌渣,用于制成的優質肥料和飼料,二者以食用菌為紐帶相互推動發展,形成穩固的農業循環模式。同時,農戶可依靠食用菌生產和養殖業技術帶動小型種植業、養殖業的發展,企業聯合引導農戶一起抵御市場風險,還可有效地解決農村閑散勞動力的就業問題,增加農民的收入,實現雙贏雙利。此外,食用菌不同于一般的經濟作物,其非常適用于工廠化、規?;a,這可為實現農業現代化和建設社會主義新農村提供一條確實可行的新途徑。
四、展望
中國秸稈菌業總體發展形勢較好,產業發展旺盛,品種也不斷增多。但與國外相比仍有較大的差距,生產仍以手工操作為主,存在生產水平較低、產品質量欠佳、產量不穩等實際情況,產業科技化水平有待提高。秸稈菌業的發展在豐富菜籃子的同時也產生了大量的菌渣。據估算,國內每年產生的菌渣至少有 400萬t,處理的傳統方法是丟棄或燃燒,既造成資源浪費,又造成環境污染。進行菌渣循環利用技術體系的合理構建與管理措施是發展秸稈菌業關鍵環節。應通過借鑒國外先進的科技理念,構建更多的利用率高、經濟效益回報率高的菌渣 多級循環利用生物鏈,從而促使食用菌產業在推動農業循環經濟的過程中得以快速、健康發展。
此外,需深入探索對農業廢棄物資源——秸稈的創新利用技術,加大相關技術研究經費的投入。通過物理、化學、生物轉化等途徑,規劃整個秸稈菌業開發循環的技術系統,實現秸稈的高效、環保利用,實現秸稈資源化綜合利用和高效利用新模式,擴大生態農業系統中的能量轉化和物質循環模式,充分發揮食用菌產業在農業循環經濟中的價值。(福建省農科院食用菌研究所 蘭清秀 盧政輝 柯斌榕)
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