葡萄夏季修剪枝条栽培杏鲍菇的配方优化
2014-03-25杜双田
郭 蔚，杜双田，龚 黛，李 华，王 华,2
(1 西北农林科技大学 a 葡萄酒学院 b 生命科学学院，陕西 杨凌712100；2 陕西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，陕西 杨凌 712100)
近年来，我国葡萄栽培面积日益增大，国际葡萄与葡萄酒组织(OIV)发布的统计资料显示，2012年我国葡萄园面积达57万hm2，较2011年增长19%，是OIV成员中葡萄园面积惟一出现2位数增势的国家。在每年葡萄生产过程中，夏季修剪和冬季修剪均会产生大量的枝条，根据Sánchez等[1]的推算方法可知，每年我国将会产生葡萄修剪枝条约427万t，这些枝条除少部分用作扦插材料外，大部分均被随意堆放或焚烧，既造成资源浪费，也带来了环境污染等问题[2]。在杏鲍菇生产中，可根据当地农业废弃资源状况选择栽培基质，棉籽壳、木屑、玉米芯、蔗渣、麦秆、豆秆、稻草等均可作为提供碳源的主要原料，另可添加麸皮、玉米粉、米糠、豆粕等作为辅料，用于提供氮源[3-4]。
因此，在我国葡萄栽培区，若以废弃的葡萄修剪枝条作为杏鲍菇的栽培原料，不仅可获得营养丰富的食材，还可带来可观的经济效益[5]，而且其剩余基质又可作为葡萄的有机肥[6-7]，对延长葡萄产业链、实现葡萄产业的可持续发展、扩大杏鲍菇栽培的原料范围具有重要意义。目前，国内外已有用葡萄废弃枝条栽培杏鲍菇[5]、香菇[8-9]、平菇[10-12]、秀珍菇[13]、双孢蘑菇[14]的少量报道。然而，与冬季修剪枝条相比，夏季修剪枝条为当年生长的新梢，木质化程度较低，利用单独的葡萄夏剪枝条栽培杏鲍菇的研究尚未见报道。为此，本试验采用比率混料设计及三元二次正交旋转组合设计，研究了葡萄夏季修剪枝条栽培杏鲍菇的辅助原料麸皮、玉米粉、豆粕对其产量的影响，试图探明各因素及其互作效应对杏鲍菇产量的影响规律，寻求葡萄夏季修剪枝条栽培杏鲍菇的最佳配方，从而为葡萄修剪枝条的高效利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
菌种：供试菌种由西北农林科技大学生命科学学院提供，菌株编号为杏鲍菇F-1。
母种培养基：马铃薯200 g、葡萄糖10 g、蔗糖10 g、磷酸二氢钾1 g、硫酸镁0.5 g、蛋白胨1 g、琼脂粉12 g、蒸馏水1 000 mL。将配制好的母种培养基装入试管中，灭菌20 min，制作斜面，将菌种接入，(25±1) ℃避光培养7～10 d直至菌种满管。
原种培养基：小麦粒1 000 g、葡萄糖10 g、生石膏10 g、含水率65%。将配制好的原种培养基，装入规格为180 mm×175 mm×0.04 mm的聚丙烯塑料袋中，灭菌90 min，将培养好的母种接入，(25±1) ℃避光培养20 d左右直至菌种长满。采用原种直接栽培。
栽培基质：将葡萄夏季修剪枝条晒干，在枝条粉碎机中粉碎成长度为0.9～1.2 cm的木屑。另购置麸皮、玉米粉、豆粕备用。
以上材料中，葡萄夏季修剪枝条取自西北农林科技大学葡萄酒学院官村示范园，麸皮购于陕西杨凌大寨乡高家面粉厂，马铃薯、小麦粒、玉米粉购于杨凌“好又多”超市，豆粕购于杨凌鑫鑫农副产品销售部，其余材料购于杨凌三力化玻站。
1.2 试验设计
1.3 试验方法[18]
按表2配制23种不同栽培基质材料，采用规格330 mm×175 mm×0.04 mm的聚丙烯塑料袋装袋，每袋装风干料300 g，含水率65%，每个处理重复30次。 将混匀装好的栽培基质灭菌2 h，冷却后接入培养好的杏鲍菇原种，在温度(25±1) ℃、空气相对湿度60%～70%条件下避光培养，所有料袋随机堆放，定时翻堆，20～30 d后杏鲍菇菌丝满袋。之后继续培养8 d使杏鲍菇菌丝后熟，对其进行搔菌处理。3 d后开始催菇，以每天2 ℃逐渐降温至16 ℃，人工控制空气相对湿度为85%～90%，并每天进行光照处理，前7～10 d每天光照12 h，之后每天光照8 h，直至生长结束。期间，根据杏鲍菇生长情况进行疏菇处理，使每袋仅留1个长势好的杏鲍菇菇蕾。于杏鲍菇菌盖展开、菌柄紧实、孢子即将弹射时进行采收，记录每个配方每袋杏鲍菇的鲜质量。
1.4 数据处理方法
采用DPS(Version 6.55)软件对试验数据进行分析。
表2 葡萄夏季修剪枝条栽培杏鲍菇配方基质中各因素的组成
2 结果与分析
2.1 不同配方基质栽培杏鲍菇的产量比较
不同栽培基质条件下杏鲍菇的产量如表3所示。从表3可以看出，配方14获得的杏鲍菇产量最大，为223.3 g/袋；配方1次之，为217.3 g/袋；配方6获得的杏鲍菇产量最小，为185.6 g/袋。
表3 基于三元二次正交旋转组合设计的不同配方基质的杏鲍菇产量
对比上述3个不同产量配方的基质组成，发现配方14和配方1中均含有大量的豆粕和麸皮，而配方6中豆粕和麸皮含量较小。因此，初步分析可知，葡萄夏剪枝条中氮素物质较为缺乏，加入豆粕、麸皮等含氮量较多的物质对杏鲍菇产量有一定的促进作用。
2.2 基于麸皮、玉米粉、豆粕3个因素建立的杏鲍菇产量数学模型
2.229 78X2X3。
(1)
其方差分析结果见表4。
哪有这样的，但范青青就这样。她在田铭不工作的时间约他，他想办法推辞，她都提前想好了对策，并且会帮他扫除一切障碍：他有衣服要洗，她洗；会朋友，她陪着。
表4 麸皮(X1)、玉米粉(X2)、豆粕(X3)与杏鲍菇产量回归方程的方差分析
在显著水平为0.1的条件下，通过方差分析求出杏鲍菇产量拟合模型的F失拟=1.369
2.3 麸皮、玉米粉、豆粕3个单因素对杏鲍菇产量的影响
(2)
(3)
(4)
由方程(2)～(4)可得图1。由图1可见，3种因素中，只有麸皮的效应曲线为向下的抛物线，而玉米粉和豆粕的效应曲线均为开口向上的抛物线。由此可知，在试验范围内，麸皮用量超过一定值后杏鲍菇产量反而有所降低，表明麸皮用量存在最佳值，提示麸皮的适量增多能够促进杏鲍菇的生长，但超出一定范围后，可能影响栽培料的碳氮比和孔隙度，进而抑制杏鲍菇的生长。
图1 3个单因素水平编码值与杏鲍菇产量的效应曲线
图1显示，在试验范围内，随着玉米粉、豆粕用量的增加，杏鲍菇产量也随之增加，其中豆粕对产量的影响更大，当两者编码值均为1.681 8时，杏鲍菇产量均较高，继续增加豆粕、玉米粉，杏鲍菇产量是否会达到某一极大值，还有待进一步研究。因此，在本试验范围内，杏鲍菇产量较高时，玉米粉水平编码值X2和豆粕水平编码值X3均为1.681 8。
对方程(2)求导，可得杏鲍菇产量较高时，麸皮水平编码值X1=0.693 5。
经因子转换[15-17]，得：
经进一步计算[15-17]，可得杏鲍菇产量最高时，栽培基质中各组分的含量为：
2.4 麸皮、玉米粉、豆粕3个因素交互作用对杏鲍菇产量的影响
(5)
由方程(5)可得图2。
图2 不同豆粕水平编码值(X3)下玉米粉水平编码值(X2)与产量的关系
由图2可知，当玉米粉水平编码值X2=-1.681 8时，无论豆粕含量取何值，杏鲍菇产量均维持在一个较低的水平。从5条曲线的变化趋势来看，当豆粕水平编码值X3=-1.681 8时，玉米粉用量的增加会导致杏鲍菇产量下降，这可能是因为玉米粉的加入会使栽培基质的孔隙度降低，菌丝无法获取适合比例的营养且无法呼吸，因而导致产量下降；当豆粕水平编码值X3=-1时，随着玉米粉用量的增加，杏鲍菇产量基本维持不变；当豆粕水平编码值X3=0，1及1.681 8时，随着玉米粉用量的增加杏鲍菇产量逐渐增大，且随豆粕用量的增加，杏鲍菇产量亦有所增大。在试验范围内，当豆粕水平编码值X3和玉米粉水平编码值X2均为1.681 8时，杏鲍菇产量具有最大值。说明在玉米粉和豆粕2个因素中，当其中一因素处于较低水平时，另一因素的单方面增加无法促进杏鲍菇产量的增加，甚至会减低杏鲍菇产量，只有2个因素共同增大且达一定比例时才能更好地促进杏鲍菇产量的增大，而这2个因素用量继续增大达某一比例时能否使杏鲍菇产量达某一极大值，尚有待进一步研究。
2.5 麸皮、玉米粉、豆粕与杏鲍菇产量模型的优化
通过DPS软件中的数据优化程序，可知麸皮、玉米粉、豆粕3个因素水平编码值分别为1,1.681 8,1.681 8时，杏鲍菇产量较高，为228.2 g/袋。经因子转换[15-17]可得：
上述结果表明，栽培杏鲍菇的最佳配方为：麸皮154.1 g/kg，玉米粉51.9 g/kg，豆粕51.9 g/kg，葡萄夏剪枝条木屑742.1 g/kg，用该配方栽培时杏鲍菇产量最大,为228.2 g/袋，生物转化率可达 76.1%。
以优化得到的配方进行3次重复验证试验，每重复栽培50袋，测得3个重复的杏鲍菇产量分别为226.5，229.0和225.2 g/袋，平均值为226.9 g/袋，可见试验值与模型的预测值(228.2 g/袋)相差1.3 g/袋，与预测值基本符合，表明本试验所得到栽培杏鲍菇的最佳配方具有重要的实际应用价值。
3 讨论与结论
本研究中，麸皮、玉米粉、豆粕对葡萄夏剪枝条木屑栽培杏鲍菇有明显的促进作用，是杏鲍菇生产中不可缺少的辅助添加料。在食用菌生产中，玉米粉含有大量碳水化合物，主要用于为栽培原料提供丰富的碳源[20]；而麸皮[20]、豆粕[21]含有大量蛋白质，主要为栽培原料提供丰富的氮源。因此，麸皮、玉米粉、豆粕的加入，能够增加栽培料的碳源和氮源，补充葡萄夏剪枝条营养的不足，调节培养料的碳氮比，辅助杏鲍菇的栽培从而获得更高的产量。3个因素对杏鲍菇产量的影响程度依次为豆粕>玉米粉>麸皮。Kok等[22]的研究结果表明，葡萄夏剪枝条木屑的平均粗蛋白为45.44～46.33 g/kg。对于杏鲍菇的栽培需要而言，葡萄夏剪枝条中的氮素含量较低，以其作为杏鲍菇的栽培基质时应补充氮素物质，提高葡萄夏剪枝条的利用率，以获得更高的产量。
本试验结果表明，麸皮和玉米粉、豆粕之间的交互作用对杏鲍菇产量的影响并不显著。这是因为麸皮、豆粕主要负责调配氮源，玉米粉虽为碳源，但麸皮中也含有较多的碳素物质，麸皮和玉米粉、麸皮和豆粕的交互作用只能较大范围地提高单方面的营养，无法较好地调节栽培基质的碳氮比，因而其交互作用并不显著。而玉米粉与豆粕的交互作用能显著影响杏鲍菇的产量，表明两者的合理搭配对提高杏鲍菇产量极为重要。然而，玉米粉的过量加入会使栽培料的黏性增加、孔隙度降低。因此，在豆粕含量较低时，玉米粉的增加不但无法促进杏鲍菇产量的增长，反而会降低栽培料的孔隙度，导致杏鲍菇产量降低。在本试验设计的范围内，随着豆粕用量的提高，玉米粉的增加能够调节栽培基质的碳氮比，从而起到增产作用。
本试验确定的用葡萄夏剪枝条木屑栽培杏鲍菇的最佳配方为：麸皮154.1 g/kg，玉米粉51.9 g/kg，豆粕51.9 g/kg，葡萄夏剪枝条木屑742.1 g/kg。在此配方下，杏鲍菇的产量为226.9 g/袋，生物学转化率可达76.1%。重复试验验证可知，最优配方下杏鲍菇产量的试验值与预测值基本符合，表明以葡萄夏剪枝条木屑作为主要培养料栽培杏鲍菇是可行的，按该配方适量添加辅料能够获得较高的杏鲍菇产量，具有一定的推广应用价值。此举不但可以避免葡萄枝条的浪费，又为葡萄种植户带来了经济效益，从而可以促进葡萄园的可持续发展。
本试验只研究了麸皮、玉米粉及豆粕在一定范围内对杏鲍菇产量的影响，玉米粉、豆粕含量在更大范围内或在葡萄夏剪枝条木屑中加入其他物质能否获得更高的杏鲍菇产量，还有待于进一步研究。
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