立体菌业促进循环农业的发展

胡清秀

（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所国家食用菌产业技术体系研发中心，北京100081）

“立体农业” （Stereo farming）这一名词在20世纪50年代初提出，经过广泛的研究和实践认为是指在单位面积 （水域）上、一定的区域范围内或不同海拔高度的地形区内，根据各种植物、动物、微生物的特性和生长繁殖特点，充分利用时、空、热、水、土、氧等自然资源和物资、资金、劳力的投入，运用现代科学技术，把种植业、养殖业及相关的加工业科学地结合起来，建立多物种共生、多层次配置、多级质能循环利用转化的立体种植 （立体养殖、立体种养）以及庭院立体种养的高产高效生产模式，在不断增强区域农业的综合生产能力和综合效益的同时，提高土壤肥力，减少环境污染，促进生态平衡，使农业生产处于良性循环之中，达到经济、社会、生态效益的统一[1-3]。立体农业最核心的问题是实现合理的能量转化和物质循环，而循环农业 （Circular agriculture）则是运用于农业经济发展系统中，通过农业系统内循环和系统外反馈循环相结合，提高能量转化率和物质循环利用率；通过食物链加环、组链，减少非生产循环，增加生产循环，提高物质循环周转率，生产出更多产品，降低环境污染的风险[4-5]。在循环农业的发展过程中，离不开运用立体农业的发展技术模式；而立体农业的开发，促进循环农业发展和效益增长。

立体菌业 （Stereo mushroom cultivation）从属于立体农业的技术模式与范畴，着眼于食用菌与自然环境资源（尤其是光、热、水、土资源）的多梯度利用，按照食用菌与其他生物之间互利共生的原理、空间生态位人工匹配原理、生物节律与自然资源的时间节律配合原理，充分发掘生产潜力，使各类投入在时间、空间、物种、层次等的最佳配置，形成多层次配置、多级质能循环利用转化的立体种植的高产高效生产方式，从而实现食用菌产业 “高产、高效、优质”目标，大幅度提高食用菌产业的社会、经济、生态综合效益。随着现代农业与科技的进步，立体菌业呈现多样化发展模式，显示巨大效益和生命力，为食用菌产业发展和现代农业进步注入了强劲的力量。由于立体菌业对农业废弃物和环境资源的高效益利用，成为我国现代循环农业的发展的重要部分。文章根据循环农业和立体农业的理论，对我国当前立体菌业发展模式进行分析，并针对我国立体菌业发展中存在的问题，提出立体菌业发展的建议，为立体菌业和食用菌产业的健康稳定发展提供参考。

1 我国立体菌业发展模式

随着食用菌产业的发展和科技进步，现代食用菌产业已形成了多种多样复合高效立体菌业模式，如塑料大棚立体种植模式、林地食用菌套种栽培模式、冬闲田套种模式、菇房层架立体种植模式、防空洞立体栽培模式、多品种周年栽培模式、农作物—食用菌—菌渣有机肥—食用菌循环模式等。

1.1 温室大棚立体菌业模式

温室大棚立体菌业模式是当前我国立体菌业主要发展模式，其特点是：主体结构为日光温室，出菇模式采用墙式或层架式 （图1），复种指数高，一般北墙高2.5～3m，南墙高1～1.5m。北墙有的是夯实的土墙，有的是砖墙，墙上打1～2排通风孔。大棚骨架多采用竹木或水泥预制品。一般栽培面积300～500m2，栽培量1万～3万袋。

图1 日光温室大棚立体菌业模式

图2 温室大棚黑木耳立体栽培模式 （A-来源于中国东宁政府网，B-戴元平摄）

北方地区冬季气候寒冷，温室内除后墙采用保温措施外，室内还应采取增温措施，以提高棚内温度。河北石家庄、甘肃河西走廊、辽宁阜新等地食用菌采用半地下室日光温室大棚栽培食用菌，取得较好的效果。半地下式菇棚一般为东西走向，棚内净宽7m、长20m，棚底低于地平面0.5～0.6m，四周为土垒墙，东西山墙微拱，中脊墙高2m，南北墙高1.7m，外墙近地面厚0.9m、顶厚0.6m。菇棚南北墙上各设两排风口，底排风口从棚底斜向地面，上排风口距顶0.5m左右，风口间距1m，风口直径0.3m，南北两侧风口对应。上覆塑料薄膜。薄膜用压膜线固定，四周围墙上用土袋压牢。半地下式大棚适宜栽培金针菇、双孢蘑菇、杏鲍菇等。

日光温室大棚可以通过调整覆盖物、揭膜通风等手段，可在一定范围内调整棚内温度、光照、通气条件，因此，采用该设施可进行多种食用菌栽培。但由于棚膜和覆盖物保温效果有限，冬季棚内温度低，夜间有时低于5℃；而夏季棚内温度高，尤其是中午可能高于35℃，不适宜于食用菌生长。因此，大棚栽培受季节限制，生产者应根据当地气候特点，做出合理的生产规划。

黑龙江东宁等地采用大棚内立体栽培黑木耳方式（图2），大幅度提高了土地利用率，与常规地摆式栽培黑木耳相比，具有环境控制操作方便，省工、省料、产量高、品质优、栽培难度小、周期短、效益高的特点，100m2即可栽培1万袋以上，经济效益较普通露天摆放栽培木耳增加产值2倍以上。

1.2 竹架大棚立体菌业模式

我国福建、江苏、浙江等南方各地普遍采用竹架大棚立体菌业模式 （图3），如福建漳州栽培毛木耳、福建罗源栽培秀珍菇、四川什邡栽培毛木耳、福建古田栽培茶树菇等。整个大棚采用毛竹建造，棚宽8～10m、长度根据地块大小而定、顶高4～5m、拱边高3.5m，覆盖农膜和遮阳网以及草帘遮阴，也有的加盖彩钢板顶棚。棚顶设通风口，用于高温季节降温。棚内采用层架式摆放或墙式码放，层数多，空间利用率高。以漳州竹架大棚栽培毛木耳为例，棚内一个横排安排两个 “出耳墙”，每个横排之间留0.7～1.0m过道，每排 “出耳墙”高1.8～2.2m，排包16～18层。每667m2地可排放5万菌包左右，可生产毛木耳 （干品）3500kg以上，实现产值10万元以上。

图3 竹架塑料大棚立体菌业模式

图4 砖瓦菇房双孢蘑菇立体栽培模式

该模式下的设施投入低，经济耐用 （一般可用3～5年）；管理较方便，特别是通风管理简单，保温性能较好；遮光性强，高温季节能降温，低温季节能保温。但此类设施一般在毛竹资源丰富的地区搭建，对温、光、水、气调节范围有限，只适宜于季节性食用菌栽培。

1.3 砖瓦菇房立体菌业模式

该模式目前主要栽培双孢蘑菇 （图4）。菇房通常高5～6m，长12～15m，宽8～9m，菇房内设多层菇床，床架摆列与菇房方向垂直，床架间通道两端墙面自上而下50cm开设通风窗口，窗大小为0.3m×0.4m。相对于塑料大棚来说，这种菇房保湿保温性能好，菇房栽培面积的利用率高，一般菇房内安装菇床层架10～12层，因此，200m2的菇房栽培面积可达2000m2以上。

目前，该模式已在福建、山东、河南、浙江、江苏、湖南等省广泛推广。该模式下双孢蘑菇栽培过程中，栽培原料在菇房外进行一次发酵，菇房内进行第二次发酵，然而进行铺料、播种和出菇管理。每667m2产量可达到5万kg，产值30万元以上。

图5 环境调控菇房立体栽培模式

图6 菌粮 （菜）间作套种立体菌业模式

1.4 保温设施菇房的立体菌业模式

随着科技的进步，食用菌产业的发展，以及资金投入不断加大，原有的立体菌业模式已不能满足产业发展需要，限制了生产季节性，产品不能满足市场需求。因此，必须提高食用菌生产设备设施条件，按照工厂化生产理念，实现周年化生产和产品周年供应。保温设施菇房立体菌业模式 （图5），即菇房采用保温材料建造，并安装温度、湿度、通风设备，食用菌生长环境实现完全人工控制，生产不受季节限制。该模式下菇房保温效果与制冷设备的控温效果尤其重要。为了实现高效运行，菇房内最大限度地进行立体种植，每平方米栽培面积扩大20倍以上，每667m2栽培量达到9万～10万包 （瓶）以上。目前，按照该模式主要栽培杏鲍菇、金针菇、真姬菇、白灵菇、双孢蘑菇等。

1.5 菌粮 （菜）间作套种立体菌业模式

菌农间作套种立体菌业模式是指食用菌与农作物套种或轮作的栽培模式 （图6），有稻菇型、麦菇型、蔗菇型、菜菇型、棉菇型等。福建漳州、浙江等地，采用稻菇轮作模式，利用冬闲稻田小拱棚栽培双孢蘑菇，在双季晚稻收割后，在大田中整地作畦，畦床上栽培双孢蘑菇，双孢蘑菇采收完毕时，正是早稻的插秧季节，不误农时，且稻田轮作蘑菇，经过冬耕冬种，加深了土壤的耕作层，翻耕到田土中的蘑菇废料还可改良土壤生态环境，提高土壤肥力，促进早稻丰收，效益显著。以福建漳州为例，第一批早菇栽培的季节安排：9月下旬开始制作一级种，10月上旬开始制作二级种，10月下旬至11月上旬、中旬制作栽培种，同时准备稻草，建堆发酵，12月上旬播种，次年1月中旬开始采收；第二批冬菇推迟10～15天；第三批春菇再迟10～15天。同时，在11月10日左右应整地作畦、搭建简易大棚，次年1月中旬开始采收蘑菇，4月上旬全部采收完毕。

图7 林下立体菌业模式

菌菜与食用菌套种是利用蔬菜密集叶片的遮阴作用，能为食用菌生长提供良好的生态环境，既能充分利用土地，又能明显增加经济效益．这种新型的食用菌栽培模式很受农民欢迎。采用这种栽培模式，蔬菜宜选生长期长、叶片密的长蔓型菜类，食用菌可根据菇种不同，采用畦栽培，或室内发菌、菜行间套放的方法。

1.6 林下栽培立体菌业模式

林间套种食用菌，充分利用林间小气候条件，根据林间二氧化碳与光照对树木与食用菌的互补、互促原理，实现食用菌的反季节栽培生产，达到提高食用菌产品质量和促进林木生长的双重效果，从而促进林业与食用菌产业的共同发展。林下食用菌栽培主要有3种形式：一是林间覆土畦栽食用菌：所谓畦栽是指选取林间空地挖成一定长和宽的畦坑，然后播种栽培的方法。适合畦栽的食用菌有平菇、鸡腿菇、姬松茸、双孢蘑菇、灰树菇（图7-A）等。二是林间地表地栽食用菌：将食用菌菌袋直接放在林间出菇的方法，适合地栽的食用菌有香菇、黑木耳、毛木耳等 （图7-B）。三是林间立体栽培食用菌，如多层挂袋出菇出耳的栽培方法、林间层架式栽培法。适合于林下立体种植食用菌的林地要求：地势较平坦；树木生长比较均匀整齐，郁闭度较大，遮阴效果较好；树木排列比较规范，便于搭建拱棚。此外，一些地方采用葡萄架下种植的食用菌：平菇、香菇、木耳、鸡腿菇等。

2 立体菌业促进循环农业的发展

立体菌业开发其生产原料主要是木屑、果枝、玉米芯、稻草、麦草、棉籽壳、花生壳、棉秆、豆秸、麸皮等农业废弃物，在食用菌生长发育过程中农业废弃物中的纤维素、木质素、半纤维素等大分子有机物转化为高蛋白、低脂肪的新型食品—营养保健食品，食用菌生产后剩下的培养基废料 （菌渣），仍含有大量菌类多糖、蛋白质、氨基酸和Fe、Ca、Zn、Mg等微量元素及嘌呤、维生素等生长因子，经加工处理又可作为绿色有机肥用于农田；或加工生产节粮型饲料，用于鱼、禽、畜的喂养；或经过配方调整继续作为原料栽培其他种类的食用菌，使农业废弃物得到 “整体、高效、循环、再生”的利用，在实现农业资源高效利用和提高经济效益的同时，形成了立体菌业为纽带的多种农业循环模式 （图8）。

图8 菌业循环基本模式

2.1 “作物—食用菌”多级循环模式

该模式以农业废弃物为原料栽培食用菌，食用菌菌渣和菌床废弃物则作为大田作物的肥料，并根据食用菌与作物生态互补互促关系采用大田套种或轮作的种植方法。例如福建漳州以玉米芯、甘蔗渣、麦麸为主要原料规模化栽培杏鲍菇，杏鲍菇菌渣栽培草菇或双孢蘑菇，双孢蘑菇菌渣再经过堆肥处理加工成有机肥回田利用；江苏镇江以稻草或废棉栽培草菇，草菇菌渣加工成有机肥回田利用。四川金堂县是我国食用菌主产县，发展食用菌产业年可消耗近30万t农业废弃物，但长期以来大量食用菌菌渣无法处理，菌农乱倒乱放现象严重，2009年至今，先后引进3家企业建厂处理菌渣，利用食用菌废料生产有机肥，有效解决了制约食用菌产业发展的瓶颈，发挥了经济效益和社会效益，推动了食用菌产业的健康发展[5]。

2.2 “作物—食用菌—畜禽”循环模式

这种模式是以农作物废弃物为原料栽培食用菌，栽培食用菌的下床料加工为禽畜饲料，或发酵制成生猪养殖有机垫料，发展养殖业，垫料和禽畜粪便既可以作为作物有机肥料，也可以与农作物的秸秆混合栽培双孢蘑菇、姬松茸等食用菌的原料，农业资源的利用率高。例如，山东农科院以金针菇菌渣15%，与玉米、豆粕、大豆皮、食盐等制成精饲料，饲喂奶牛，与对照相比奶牛产奶量和乳脂率差异不大，每头奶牛每日增加经济效益4.53元，增效比例为8.84%[5]。杭州银峰生态农业开发有限公司采用松木屑、谷壳、食用菌菌渣混合制发酵处理后，制成有机垫料，生猪养殖周期缩短10～15天；垫料清出后经简单二次发酵处理后直接栽培鸡腿菇、草菇，效益显著。福建、浙江等地 “稻菇畜”相结合的模式，以冬闲田为场地，以稻草和牛粪为原料栽培双孢蘑菇，每667m2年增加产值3500元以上。

2.3 “农作物—食用菌—蚯蚓—作物”循环模式

据报道，用食用菌下脚料养殖蚯蚓比常规用马粪发酵养殖蚯蚓效果好，蚯蚓繁殖速度快。蚯蚓不仅具有较高的药用价值，而且是轻化工农业不可缺少的原料，也可加工成高蛋白营养品及禽畜高蛋白饲料，还可以用来提炼一种防治脑血栓的蚓激酶，蚯蚓粪又是一种很好的花肥。因此，将大田作物秸秆、谷物糠麸、棉籽壳和甘蔗渣等用作培养食用菌的原料，栽培食用菌的下脚料养殖蚯蚓，通过食用菌和蚯蚓的两次利用将秸秆等农业废弃物转变为社会生产、人民生活所需要的资源产品，从而达到 “变废为宝，化害为利”的目的。

2.4 “工农业副产品—昆虫养殖—食用菌—农作物”循环模式

这种模式即利用工农业副产品如锯末、酒渣、蔗渣、豆腐渣加适量米糠、麦麸培养昆虫如蝇蛆，蝇蛆的蛋白质含量高，可作为动物优质添加饲料，也可以提取几丁质、抗生素、凝聚素等物质；养殖蝇蛆的下脚料通过灭菌处理，完全可以作为食用菌生产原料；反过来，食用菌生产下脚料由于含有丰富的菌体蛋白，也是幼虫喜爱的食物，只要添加一些辅料，如麦麸、米糠等，又可养殖昆虫；养殖昆虫或培养食用菌的下脚料均可作为农作物的优质有机物，培肥地力。

2.5 “农作物—食用菌—沼气—有机肥料”循环模式

这种模式是将大田作物秸秆、谷物糠麸、棉籽壳和甘蔗渣等用作培养食用菌的原料，栽培食用菌的下脚料放入沼气池发酵，产生沼气，提供能源，而沼气的废渣又是优质有机肥；同时沼气渣经处理后，也可作为蘑菇生产的原料进入再次循环，沼气废液排入鱼池肥水养鱼，塘泥还田是优质有机肥。

2.6 “畜禽养殖—沼气—食用菌—作物”循环模式

该模式由福建农科院提出，由生猪养殖、沼气工程、沼液利用和固废处理4个部分组成，沼渣和猪粪进行固废处理环节，生产食用菌，食用菌菌渣加上沼渣、猪粪生产有机肥，反馈到蔬菜、作物、牧草种植及鱼饲养系统，牧草收成后作为饲料反馈回生猪养殖系统，完成“畜禽养殖—沼气—食用菌—种植业”的闭合循环。该模式与单纯生猪养殖相比较，经济效益提高1.07倍，环境承载能力提高，促进了农业可持续发展。

3 立体菌业开发建议

立体菌业发展促进了循环农业发展，循环农业发展推动立体菌业发展。大力发展立体菌业对于提高农业资源利用率，促进农业增效和农民增收将发挥极其重要的作用。为了促进食用菌产业和循环农业的发展，特提出如下建议。

3.1 科学规划与合理匹配资源，提高立体菌业与循环菌业效益

目前我国野生食用菌超过2000多种，驯化栽培的食用菌种类超过100种，商品化的种类约为60个，除了占食用菌主要市场份额的香菇、木耳、平菇、双孢菇、草菇、金针菇等10余个品种外，一系列的珍稀品种也相继驯化栽培成功[6]。在立体菌业过程中，应根据不同品种的生物学特性，按照生态互补、营养互补、时间互补的原则，实现立体菌业高产、高效益。

以林下栽培食用菌为例，首选应对当地气候条件、森林郁闭度、原料来源、水源、当地劳动力、产品市场等多个方面进行考察分析，选择管理看护方便，地势平坦，水源充足，3年生长期以上的人工林地进行食用菌栽培。由于林地栽培开放式的，人工环境调控能力有限，选择抗逆性强、适应性广的中、高温型高产菌株。南方林下可选择草菇、鸡腿菇、大球盖菇、双孢蘑菇、平菇等；北方可生产黑木耳、鸡腿菇、平菇、香菇等。根据林下栽培规模，建设与之相匹配的菌包生产和培养厂和菌渣处理场。

对于近年来快速发展的工厂化生产，已形成立体化、规模化、周年化栽培模式。但食用菌工厂化生产开发过程中，应根据食用菌生产的特点和资源环境状况、经济条件及生产计划，科学规划生产场地，合理匹配生产设备、设施以及人员、生产和管理、产品销售等软件条件，并根据菇房大小和菌包 （瓶）数理配置适当制冷设备。由于能耗、菇房内气流组织与菇房结构尺寸、内部设计、风机布局等直接有关，因此，根据菇体生生长发育不同阶段，合理调控温度、温度、光照、通气等环境条件，如发菌早期、中期、后期温度控制；原期、菇蕾期、幼菇期、伸长生长期、成熟期环境协调控制等。只有这样，才能确保食用菌产量和质量，提高立体菌业效益。

3.2 注重技术创新，拓展立体菌业功能

随着传统农业向现代农业跨越的进程不断递进，随着中国人口日益增长，耕地不断减少，农产品供需矛盾凸显[7]，积极探索适于本地区应用的立地菌业技术模式，一方面要体现现代农业的效率，另一方面更要体现 “整体、协调、循环、再生”的内涵。为此，要求立体菌业的发展需要在形式上予以创新，在内容上加以优化，在功能上加以拓展，力求顺应新时期农村经济发展的更高层次的要求。

一方面继续加强多种代用料栽培研究，解决生产原料不足和成本不断上升问题，同时应加强废菌糠再利用、果枝、桑枝、豆秆、果壳、谷壳等农林企业废弃物资源综合利用和多级利用研究，真正确保食用菌产业成为污染零排放的节约型、环保型、循环型产业。二是应加强高校与科研院所低毒或无毒的生物农药的研发，以解决食用菌生产过程中各个环节的灭菌、杀虫等难题，降低农药残留，避开发达国家的贸易壁垒。三是加强食用菌机械设备等深加工技术的研发，尤其是储藏保鲜技术、营养保健产品、休闲产品饮料以及特殊疗效的各类药物制品等系列产品开发技术等，尽可能改变过去只停留在保鲜烘干、盐渍等粗加工水平，尽可能延长产业链，提升食用菌深加工开发与生产能力，提高附加值，减轻劳动强度，提高劳动效率。四是加强立体菌业标准体系建设。

食用菌产业具有现代农业、有机农业、循环农业等特点，创新立体菌业技术模式，拓展立体菌业功能，尤其要注重立体菌业与种植业、畜牧业优化耦合模式，提高立体菌业综合效益。同时，将立体菌业与休闲农业、低碳农业、信息农业、植物工厂、绿色农业、创意农业等相结合，不断赋予代立体菌业新的内涵，促进立体菌业与社会、环境整体协调发展。

3.3 增加对食用菌产业的资金投入，提高设施设备水平

近年来，各级政府在食用菌产业发展方面有所投入，但较其他产业投入比重太小，由于投入不足，导致资源开发、科学研究、品种改良、技术推广等体系和环节的建设严重滞后于食用菌生产的发展，有些工作难以开展甚至就不能开展。因此，要将食用菌产业作为循环经济（循环农业）的重要成分，纳入各级政府农业和农村经济工作规划，统筹协调，增加财政资金投入，设立食用菌产业发展专项资金，每年应投入一定的资金用于食用菌的科研推广、技术培训及相关科研设备的装备，带动社会、企业、个人多元投资，建立多渠道投入机制。

3.4 加强培训和专业人才培养，提高从业人员素质

立体菌业技术集成开发时间不长，涉及专业面广，如真菌、微生物、发酵、园艺、环境工程、加工、市场管理等，需要从业人员接受专业训练。据调查，我国目前有食用菌从业人员2500万人以上，而受过良好的专业训练的人员有限，估计只有1%左右[8]。因此，应选择具有代表性的区域，在农户、乡村、园区、区域等多个层面开展菌业循环培训，培养一批骨干技术人员，以点带面，抓好示范工程，不断积累我国菌业循环农业技术经验。与此同时，加强梯队建设和后备人才培养，包括农菇专业知识的培训和中、高级专业技术人员的培养。纵观我国各高校菌物学相关课程体系设置，多数学校将其设在生物系、植保系 （专业）、森林系 （专业）和微生物专业，这种状况很难适应时代发展和学科领域拓展的需要，更难满足我国食用菌产业快速发展对人才的需要，需要尽快扭转或改变，。

3.5 完善市场和流通体制，积极引导和促进消费

把宣传食用菌营养功效，作为食用菌产业的组成部分，多渠道进行产品展示宣传，经常在电视、报纸上宣传健康饮食新观念，使人们乐意消费食用菌。提高民众对食用菌新上市品种和营养功效的认识，引导和促进消费。努力挖掘整理我国几千年丰富的食用菌文化，定期举办新产品展示会，通过餐饮业的窗口，把食用菌的新吃法推向单位食堂和家庭，让食用菌成为餐饮业和民众的日常消费品，挖掘国内消费市场巨大的潜力。

［1］云正明，张万军.立体农业的理论和发展问题.农业现代化研究，1994，15（4）：206～208

［2］夏明忠.试论立体生态农业的可行性和合理性.西昌学院学报·自然科学版，2007，21(3)：1～8

［3］翁伯琦，刘荣章，刘明香，等.现代立体农业发展要实现新的跨越.福建农业学报，2012，27(1)：93～98

［4］唐华俊.我国循环农业发展模式与战略对策.中国农业科技导报，2008，10(1)：6～11

［5］高旺盛，陈源泉，梁龙.论发展循环农业的基本原理与技术体系.农业现代化研究，2007，28(6)：731～734

［6］中国食用菌协会.全国食用菌循环经济产业发展论文，2012，10

［7］李玉.中国食用菌产业现状及前瞻.吉林农业大学学报，2008，30(4)：446～450

［8］孙永明，李国学，张夫道，等.中国农业废弃物资源化现状与发展战略.农业土程学报，2005，21(8)：169～173

［9］张金霞.中国食用菌产业科学与发展，北京：中国农业出版社，2009