食用菌菌渣资源化利用研究进展

周 祥 严媛媛 陈爱晶

（1江苏盐城市耕地质量保护站，江苏盐城224002；2江苏绿方园生物科技有限公司，江苏盐城224332）

食用菌菌渣，简称菌渣，又叫菌糠、蘑菇渣、菇渣等，是指栽培各种食用菌后的固体废物。目前，我国已成为世界上第一大食用菌生产国。中国食用菌协会的调查数据显示，我国食用菌产量占世界食用菌总产量的70%，2015年全国食用菌总产量达3476.27万t[1]。根据食用菌生物学利用率40%计算，每年至少会产生约5214万t的菌渣。

菌渣的理化特性与食用菌培养基原料成分密切相关。常用的基料有木屑、棉子壳、玉米芯、甘蔗渣、稻麦秸秆、稻壳、花生饼、大豆饼、鲜牛粪、鲜马粪、鲜羊粪、鲜猪粪、木糖渣、咖啡渣、酒糟、花生壳、油茶壳、高粱壳、葵花籽壳等[2]。此外，培养料中还会根据需要添加一定量的糖（蔗糖、葡萄糖）、氮源（尿素、硝酸铵、硫酸铵）、pH调节剂（石灰、石膏）等物质。培养基经栽培食用菌后，木质素可降解30%左右，粗纤维降低40%～70%，粗蛋白质可提高25%～40%[3]。食用菌对培养料营养成分的利用率约为70%。因此菌渣内含有丰富的营养物质[4]，如蛋白质、氨基酸、菌类多糖及铁、钙、锌、镁等微量元素和维生素等，有些营养成分甚至高于原生培养料[5]。同时，菌渣里残留着大量的菌丝体[5]，这些菌丝体中含有许多蛋白质、脂肪、氨基酸、酶类、多种维生素以及丰富的微量元素，而且这些菌丝体在生长发育过程中会分泌出一些激素类物质和一系列的酶，使培养料中的纤维变得短小、疏松、柔软。因此食用菌栽培基料与菌渣的化学成分差异较大，菌渣干物质质量占基料质量的50%左右，被菌丝分解的部分，约1/3用于菌体合成，1/3用于呼吸消耗，另外1/3则以新的形式存在于菌渣中。

菌渣是一种特殊的农业资源，对其充分有效地利用，不仅对减少环境污染、改善农村生态环境具有十分重要的意义，而且对节约能源与资源具有重要意义[6]。随着人们对菌渣资源化利用作用意义认识的提高，菌渣的生态高值化利用研究逐渐增多。笔者综述菌渣作为栽培基质、饲料、有机肥料、生态环境修复材料、土壤调理剂等常见利用方式的应用现状，期望能为菌渣资源化利用的深入研究提供参考。

1 菌渣利用价值及途径研究现状

1.1 作为栽培基质

菌渣含有丰富的营养物质，因此，常将菌渣作为栽培食用菌培养料原料。研究表明适量的黑木耳菌渣提取液，对平菇和榆黄蘑菌丝生长具有促进作用[7]。利用白灵菇菌渣替代部分棉子壳栽培杏鲍菇，结果表明用50%的白灵菇菌渣代替栽培料中的部分棉子壳栽培杏鲍菇，其生物学效率与对照组比没有显著差异，生物学效率可达38.28%，子实体性状也比较理想[8]。用栽培黑木耳后的菌渣栽培草菇、鸡腿菇，可节省原料，降低生产成本[9]。菌渣再次用作食用菌培养料的原料，可以节省成本，值得推广，但要科学选择二次栽培食用菌种类，以充分利用含菌渣的培养料的营养物质，同时还要进行严格灭菌，以免造成二次污染。为了达到最佳利用效果，仍需进一步研究菌渣再次用作不同种类食用菌培养料原料的配比。

菌渣不仅可用作栽培食用菌培养料原料，而且可用作无土栽培基质。无土栽培是设施栽培的一种重要形式，也是大多发达国家观赏植物的主要种植方式，如荷兰无土栽培面积占温室面积的90%以上。中国是目前世界上第一位的设施园艺大国，但无土栽培面积所占比例不足1%[10]。传统的无土栽培基质主要是泥炭，而泥炭资源有限、价格偏高，大量开采还会破坏湿地生态环境。因此，世界各国均在积极寻找泥炭的替代品。国内外很多学者对菌渣替代泥炭作为无土栽培基质进行了积极研究。时连辉等对菌渣基质和泥炭基质理化特性的比较研究结果表明，菌渣经过适当调节及改变管理方式后可以在无土栽培中部分替代泥炭[11]。Medina E选取三种具有不同耐盐能力的蔬菜，对比菌渣和泥炭两种培养基质的栽培效果，研究得出75%菌渣+25%泥炭含量的培养基质可以用于蔬菜育种[12]。吕晓惠等用不同比例的菌渣替代草炭混配基质，研究表明其基质容重、孔隙度和pH均在理想基质要求范围之内。适宜比例的菌渣复合基质适宜樱桃番茄生长，既可保证产量、品质，又可降低基质配制成本[13]。除了可以替代泥炭以外，菌渣还被发现在其它方面有独特的作用。例如Donald D将菌渣使用于景观覆盖物中，可以抑制Artillery fungus（炮兵真菌）对于建筑物表面和景观表面的侵蚀，100%的菌渣覆盖土可以降低Artillery fungus的生长数量和种群[14]。Calvin Chong等研究了菌渣作为容器育苗栽培中培养基质的可行性，发现供试的4种观赏植物均可良好生长，一周之内菌渣的含盐量大幅度下降，而且经菌渣培育的幼苗相比于传统基质有明显的耐盐性能[15]。

1.2 作为菌糠饲料

菌渣用作饲料一般称为菌糠饲料。食用菌栽培过程中，培养料经过多种微生物的发酵作用，纤维素、半纤维素和木质素等均已被不同程度的降解，粗蛋白、粗脂肪等含量比发酵前提高一倍以上，粗纤维素降低50%，木质素降低30%。培养料经过酶解生物转化，产生多种糖类、有机酸类、酶和生物活性物质。菌渣中含有大量菌丝体、蛋白质及Fe、Ca、Zn、Mg等微量元素营养物质[16]。据测定，香菇菇渣中含粗蛋白8.76%、粗脂肪0.62%、粗纤维30.0%、灰分7.93%。每千克菇渣中含钙10.86 g、磷3.6 g、钾4.04 g、钠 8.7 g、铜 0.0049 g、镁 1.58 g、铁 0.69 g、锌0.06 g、锰0.0774 g。菌渣经过适当处理，可以做成饲料、饵料或其他添加剂，饲养猪、牛、羊、鸡、鸭、兔、松鼠、北方鹿及鱼类等动物，替代部分粮食，可降低养殖成本，效果显著。谢娜等用菌渣饲养大麦虫的研究表明，用菌渣养殖大麦虫是可行的，菌渣对大麦虫的生长有显著的促进作用，具有良好的经济效益[17]。菌渣用作猪、牛、羊、鸡、鱼等的饲料可促进动物生长、增加体重，降低养殖成本，提高效益[18]。用香菇菇渣作饲料喂猪，结果表明猪正常生长，而且猪肉品质与常规饲料无差别，显著提高经济效益[19]。

1.3 作为有机肥料

我国是农业大国，每年都需要使用大量肥料。近年来，尽管有机肥料使用量占肥料总用量的比例降低，但有机养分投入量仍占养分总投入量的36.7%[20]。菌渣养分含量丰富，有益于作物生长，除了在园艺和土壤修复方面的应用之外，用作有机肥料原料是菌渣一个重要的资源化利用途径。

国内外学者对菌渣在农业上的应用做了很多研究，发现菌渣的施用可以提高作物的产量。胡清秀等研究了双孢蘑菇菌渣堆肥及其肥效，与常规施肥相比，双孢蘑菇菌渣有机肥能促进水稻增产20.55%[21]。吴珍等以污泥为原料，菌渣和猪粪为调理剂堆肥处理。结果表明，菌渣做为调理剂可使污泥短时间内达到减量化、无害化的目的，污泥∶菌渣∶猪粪=7∶2.5∶0.5混合比例的堆肥效果最好[22]。魏云辉等将菌渣有机肥用于脐橙生产中，试验表明，菌渣有机肥成品的有机质、总养分、pH等指标均达到有机肥料的标准（NY 525～2012），使用菌渣有机肥比纯施复合肥显著提高了脐橙的单株产量和质量[23]。张云飞等利用金针菇菌渣堆肥生产的有机肥料成品各项指标也都达到有机肥料的标准[24]。

菌渣不仅含有丰富的植物生长必需的营养元素，而且其独特的理化性质非常利于微生物生长。朱小平等通过对有益微生物与菌渣联合试验，对小白菜产量、营养元素吸收和土壤养分转化进行了分析，发现微生物与菌渣复合肥料可以促进土壤养分转化、提高植物对营养元素吸收比重[25]。另外，含有链霉菌和巨大芽孢杆菌的菌糠复合肥料，可以增强豌豆光合能力，提高产量[26]。刘雯雯等以不同粒径菌渣为载体，接种1株根瘤菌和3株溶磷菌制作微生物肥料，以泥炭为对照，通过测定载体吸水率、不同保存期有效活菌数及保存40 d时的种子发芽指数，发现种子发芽指数均高于80%，可以认为该肥料浸提液对植物无毒性，未经堆肥腐熟处理的菌渣作为微生物肥料的载体是可行的[27]。菌渣同时被证明可以促进堆肥成为优良的有机肥料。孙建华等进行的菌渣生产优质有机肥的试验，研究从发酵温度、高温持续时间、有机肥的养分含量和外观形态等方面分析，接种高温纤维菌加猪粪处理菌渣的腐熟效果最好[28]。陈广银以落叶、菌渣和鸡粪为原料，采用间歇式强制通风方式，进行为期44 d的堆肥试验。结果表明，添加未灭菌的菌渣对落叶堆肥有促进作用，但对堆肥过程中的养分变化影响不大[29]。

1.4 作为生态环境修复材料

目前，国内对菌渣堆肥的生物活性及酶学特性的研究还不够深入，仅限于园艺基质、有机肥料、土壤改良剂，也有作为堆肥原料使用；利用菌渣作为接种剂用于环境污染修复领域的研究鲜有报道。事实上，菌渣不仅是一种很好的饲料与肥料，而且还是一种潜在的环境污染生物修复材料。

近年来，菌渣堆肥作为生物活性接种材料引起了香港及国外学者的重视。刘晓梅等从杏鲍菇菌渣中筛选到了4株具有高效纤维素降解能力的细菌，可以快速提高堆肥温度和效率[30]。Lau[31]研究发现，菌渣堆肥中含有木质素降解酶，在45℃，菌渣堆肥中漆酶活性为0.88 mmoles/min·g，在75℃，菌渣堆肥中锰过氧化物酶活性为0.58 mmoles/min·g。有机污染物的生物降解与菌渣中的微生物机制有关，包括菌渣中所有的真菌、细菌和酶。室温下1%的菌渣处理100 mg/L的PAH（多环芳烃），对萘的生物降解率达82%，对菲的生物降解率也有59%。

印染废水中含有的染料大部分为人工合成的芳香烃化合物，具有高度稳定性，难于降解，采用传统生物方法很难对这类废水进行处理。白腐菌以其独特的芳香化合物降解优势成为染料污水处理研究热点[32]。工业上排放的染料废水浓度高，体系pH处于强碱或强酸，不适合白腐菌生长，限制了白腐菌对染料废水的处理。使用菌渣对染料废水进行过滤，利用木质纤维素吸附使染料滞留在固体中，利用菌渣中的白腐菌和酶对染料进行生物降解，可实现对污染物的处理。张俊[33]等研究表明，菌渣对刚果红、溴酚蓝、孔雀石绿、亚甲基蓝等单一染料均有较好的吸附效果，对孔雀石绿和亚甲基蓝几乎可以全部脱色。混合染料体系不影响菌渣对其中单一染料的处理，可以到达90%以上脱色率，能够适应实际染料废水的情况。另外，菌渣可调节染料废水的pH，减轻染料废水pH对生物处理的不利影响。

1.5 作为土壤调理剂

菌渣作为土壤调理剂能改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力，提高土壤微生物活性。相关文献显示，菌渣可用于各种退化土壤的修复改良，如贫瘠土改良、酸土改良、盐碱地改良、重金属污染土壤改良、有机污染土壤改良等。此外，菌渣作为土壤调理剂的使用方法不一，有的将菌渣直接施入到土壤中[34，35]，有的将菌渣进行堆肥化处理后施入土壤[36]，即在控制条件下使菌渣在微生物作用下发生降解，并同时使有机物向稳定的腐殖质方向转化。茹瑞红等研究发现，杏鲍菇菌渣提取液可以有效降解导致地黄连作障碍的酚酸类物质，农田施入杏鲍菇菌渣可以一定程度缓解地黄的连作障碍[37]。栗方亮等研究表明，施入菌渣的土壤增加了水稳性大团聚体含量，减少了水稳性微团聚体含量，说明菌渣一定程度上改变了土壤水稳性团聚体的分布[38]。随着现代化学工艺的不断发展，也有通过对菌渣进行一定的化学处理或有效物质提取浓缩的方法来制作新的土壤调理剂产品。

2 小结及展望

我国食用菌产业发展迅速，其形成的菌渣数量巨大。深化菌渣资源化利用技术研究，促进菌渣环保有效处理与高效利用，不仅可实现农业废弃物再利用，变废为宝，减少环境污染，而且能促进食用菌产业向着良好、可持续的方向发展，同时将食用菌产业、种植业、养殖业等有机地结合起来，开拓食用菌产业新的发展领域，促进农业经济的可持续发展。

国内外对菌渣资源化利用技术的研究较多，相关研究成果也已得到应用，并取得了良好的经济、生态与社会效益。但国内对菌渣用作环境修复材料、生物质燃料等方面的研究鲜有报道，菌渣内部微生物群落及养分的进一步探讨和分析、特定作用微生物的筛选和鉴定、利用菌渣吸附降解能力拓展环境治理方面的作用、施用菌渣进行土壤改良和修复等方面还有待深入研究。