适宜于金针菇菌渣周年化栽培草菇的品种和基质配方筛选

曲绍轩，杨华平，李辉平，林金盛，蒋 宁，侯立娟，骆 昕，马 林*

(1.江苏省农业科学院 蔬菜研究所，南京 210014；2.江苏江南生物科技有限公司，江苏 丹阳 212364)

草菇(Volvariellavolvacea)是一种喜温型的食用真菌，隶属于伞菌目光柄菇科小苞脚菇，自然生长于热带和亚热带地区[1].草菇因其味道鲜美、营养价值高、栽培周期短、见效快等特性在我国得到广泛栽培，产量居世界之首，因此，草菇被称为“中国蘑菇”[2].

草菇传统栽培基质有废棉、稻草、麦秸和棉籽壳等，随着南菇北移和食用菌生产规模的不断增长，草菇栽培对原材料需求大幅增加.近年来，由于秸秆就地还田，棉花种植面积萎缩，导致食用菌可高效利用的生产原料日渐不足，而废棉价格逐年上涨，因此寻求经济高效的栽培基质成为草菇产业发展的关键问题[3].

随着我国食用菌产业稳步发展，食用菌栽培规模逐年提高，2018年全国食用菌总产量为3 842.04万吨(数据来自中国食用菌协会)，产值为2 937.37亿元，每年产生的菌渣在1亿吨左右，因此菌渣作为新型基质逐渐被开发利用[4].杏鲍菇(Pleurotuseryngii)菌渣由于容重小、疏松透气性好，既能保水通气也能提供充足的养分，成为良好的栽培基质，现已成功应用在二次栽培草菇、秀珍菇(P.geesteranus)等食用菌上[5-6].而金针菇(Flammulinavelutipes)是工厂化的主导品种，产量在香菇、黑木耳、平菇和双孢蘑菇之后，每年产生400多万吨的菌渣，菌渣多用于燃料、肥料及饲料等方面，其附加值较低[7-8].本试验从品种和配方筛选两个层面开展金针菇菌渣栽培草菇的研究，意在“变废为宝”，降低草菇生产成本，有利于推动草菇工厂化栽培.

1 材料和方法

1.1 供试草菇品种

供试菌株共4个，分别为草菇V1M、v93、v03、v23菌株，其母种由福建农林大学菌物研究中心和江苏省农业科学院提供.

1.2 试验基质材料

金针菇菌渣来自江苏江南生物科技有限公司、连云港丽莎食用菌有限公司、灌南县灿绿食用菌有限公司、江苏华绿生物科技股份有限公司和南京金万辰生物科技有限公司；杏鲍菇菌渣来自连云港市香如食用菌有限公司；废棉、玉米芯由江苏江南生物科技有限公司提供.

1.3 菌渣营养成分和重金属含量测定

采用硫酸-双氧水消解，微量凯氏定氮法测定氮含量[9]；采用重铬酸钾容量法—外加热法测定全碳含量[9]，直接灰化法测定灰分含量[10]；采用硝酸-双氧水消解，ICP-aes测定铅、镉、汞、铬含量[11]；采用玻璃电极法测定pH值[12]；采用电极法测定EC值[13].

1.4 菌丝生长速度和生物酶活性测定

菌丝生长速度测定在平板PDA(d=9.0 mm)中进行.将PDA培养基分装于灭菌后的平皿中，将待测生长速度的菌株先转接一次复壮，然后用直径1.0 mm的打孔器取接种块，将接种块放入平皿中间，倒置30 ℃培养.1 d后划线为起始测定0点，直到菌丝长满平皿前，每天测量1次，计算日平均菌丝生长速度(mm/d)[13].

以微晶纤维素为碳源，每250 mL三角瓶中含有PDB培养基100 mL及1.0 g微晶纤维素，灭菌，冷却后接种.将草菇母种接种到液体培养基中，接种量为5%，于32 ℃、150 r/min下避光培养5 d.将培养好的菌丝连同培养液加人到均质仪中，低速30 s-高速30 s-低速30 s均质后用无纺布过滤，得到的滤液在10 ℃ 8 000 r/min下离心10 min，取上清液即得到酶液.采用ABTS法测定漆酶[14]、DNS法测定木聚糖酶[14]、考马斯亮蓝法(以牛血清白蛋白作为标准品)测定可溶性蛋白[15]和β-木糖苷酶(以4-硝基苯基-β-D-木搪苷为底物产生对硝基苯酚的量来确定)[16]等生物酶活性，用于评价品种间降解木质素、纤维素和半纤维素的能力.

1.5 金针菇菌渣栽培基质配方和草菇品种筛选

以传统废棉为主料的配方作为对照，以v23品种筛选以金针菇菌渣为主料的栽培配方.根据菌渣的营养成分的组成，30 kg干料/m2，设立了4种不同配方.

配方1：金针菇菌渣80%，玉米芯17%，石灰粉和碳酸钙各1.5%.

配方2：金针菇菌渣40%，杏鲍菇菌渣40%，玉米芯17%，石灰粉和碳酸钙各1.5%.

配方3：金针菇菌渣80%，玉米秸秆17%，石灰粉和碳酸钙各1.5%.

配方4：金针菇菌渣80%，油菜杆17%，石灰粉和碳酸钙各1.5%.

对照：废棉97%，石灰粉和碳酸钙各1.5%.

草菇品种筛选试验：根据配方筛选试验，选择高产配方为生产配方，添加2%的稻草增加培养料的通气性.即金针菇菌渣40%，杏鲍菇菌渣40%，玉米芯15%，稻草(3 cm)2%，石灰粉和碳酸钙各1.5%.品种为V1M、v23、v03和v93四个.

1.6 最佳配方菌渣发酵前后理化性质测定

采用玻璃电极法测定pH值；用电极法测定EC值；总孔隙度=(加入水质量+原基质质量×含水量)/容器体积；持水孔隙度=(加入水质量-排出水质量+原基质质量×含水量)/容器体积；通气孔隙度=排出水质量/容器体积.分析金针菇菌渣、杏鲍菇菌渣、堆场上混合好的金针菇和杏鲍菇菌渣(比例1∶1)和发酵好的准备种草菇的料等不同来源的菌渣和处理前后的各项指标.

1.7 数据统计分析

以上测得的数据采用Excel 2010进行整理.单因素方差分析(one-way ANOVA)和Student-Newman-Keuls(SNK)检验后多重比较(P=0.05)，使用SPSS 21.0软件完成，所有统计数值均表示为平均值±标准误(mean±s.e.)，小数点后保留两位有效数字.

2 结果与分析

2.1 菌渣营养成分和重金属含量分析

营养是草菇生长发育和子实体形成的物质基础.草菇等食用菌均不能利用无机碳，只能利用有机碳态，以及纤维素、木质素和淀粉等高分子有机物.菌渣中以玉米芯和米糠为主料的培养料含有机碳远远高于以木屑、棉籽壳为主的培养料(表1).菌渣含氮量均高于1%，其含量过高，在栽培草菇中可以添加稻草、秸秆等农业下脚料调低氮含量.

从菌渣营养分析结果来看，以木屑、棉籽壳为主的培养料的菌渣含有机碳含量较低，菌渣中碳氮比低于30∶1；而以玉米芯、米糠为主的培养料的菌渣有机碳含量高，菌渣的碳氮比在30∶1～50∶1之间.因此，选择玉米芯、米糠为主料的菌渣作为栽培草菇的主料.而以木屑、棉籽壳为主料的菌渣建议在栽培草菇时添加稻草、豆粕增加碳氮比.

表1 金针菇菌渣来源及营养成分分析Tab.1 Analysis of origin and nutrient composition of F.velutipes substrate

表2 不同来源金针菇菌渣中重金属含量Tab.2 Content of heavy metals in F.velutipes substrate from different sources

表3 品种间菌丝生长速度和生物酶活性测定结果Tab.3 Hyphae growth rate and enzymatic activity analysis between different varieties

注：小写字母代表显著性差异(SNK分析，P<0.05).

草菇生长和子实体形成需要磷、钾等无机盐，这些无机盐在培养料中的含量在100～500 mg/L适宜.菌渣中磷、钾的质量分数分别在1.51%～1.77%、0.58%～1.04%为宜即可满足草菇需求[17-18].

本试验中所检测的金针菇菌渣中重金属含量低于国标NY-525 2012[19]中对有机肥料重金属的限量标准(表2).

2.2 草菇品种间菌丝生长速度和生物酶活性分析

4个草菇品种室内利用平板菌丝测定法测定不同草菇品种的菌丝生长速度.采用随机单因素方差分析模型进行显著性分析.试验表明：v03平板菌丝生长速度显著快于其他3个品种，v93的生长速度最慢，如表3所示.

品种间对木质素和纤维素相关酶活性测定结果显示：v23漆酶和可溶性蛋白的酶活显著高于其他3个品种(这3个品种间无显著性差异)，木质素降解酶测定的木聚糖酶和β木糖苷酶在4个品种间无显著性差异.

2.3 适宜金针菇菌渣栽培的配方和品种筛选

以传统废棉为主料的配方作为对照，以v23品种筛选以金针菇菌渣为主料的栽培配方，试验结果见表4.金针菇菌渣80%含量的培养料即配方1、3和4污染较多，发菌后期出现鬼伞，如图1所示.可能原因是金针菇菌渣中玉米粉和麸皮的含量较高，导致菌渣黏度大、透气性差，产量低.而配方2菌丝长势旺盛，有较好的出菇能力，生物转化率极显著高于其它配方，但产量低于废棉；各配方出菇时间相差不大，出菇期在10 d左右.

表4 不同培养基质培育草菇(品种v23)的产量及生物转化率Tab.4 Yield and bioconversion of V.volvacea (Strain v23) cultivated by different cultures

注：小写字母代表显著性差异(SNK分析，P<0.05).

配方1 配方2 配方3 配方4图1 以金针菇菌渣为主的不同配方栽培草菇的出菇情况Fig.1 Production of V.volvacea cultivated with different formulations of F.velutipes substrate

草菇品种筛选试验以金针菇菌渣40%、杏鲍菇菌渣40%、玉米芯15%、稻草2%、石灰粉和碳酸钙各1.5%为栽培基质.草菇品种为V1M、v23、v03和v93四个.4个品种的品比试验表明，v23有最短的生产周期、最高的生物转化率(表5)，产量与其它3个品种有极显著差异，而其它3个品种间的产量无显著性差异.因此，v23品种适合金针菇菌渣栽培.

表5 不同草菇品种的产量及生物转化率Tab.5 Yield and bioconversion of V.volvacea in different strains

注：**表示极显著差异(SNK分析，P<0.001).

表6 最佳配方菌渣发酵前后理化性质测定Tab.6 Physicochemical properties before and after fermentation

注：小写字母代表显著性差异(SNK分析，P<0.05).

2.4 最佳配方菌渣发酵前后理化性质分析

草菇喜欢偏碱的培养基质，酸碱度(pH)7.5～8.5之间[17]，一般培养料的pH值用碳酸钙、石灰等调节在7～8之间，发酵后pH会上升，满足草菇生长发育需求.本试验中所使用的金针菇菌渣和杏鲍菇菌渣在发酵前pH为5左右，与辅料混合后用石灰粉和碳酸钙调节pH到7.5左右，发酵后pH值较为理想(表6).

电导率(EC)反映了发酵料浸提液中离子总浓度.发酵后有机酸和各种离子积累使EC值迅速上升，都低于1.0临界值.

3 结论

食用菌工厂化生产是提供适宜食用菌生长环境、工业化的栽培工艺、定时定量的生产过程、智能化和自动化的管理模式，是目前唯一真正意义上工厂化的农业种植(养殖)[20].我国食用菌工厂化行业发展历史较短，但企业数量由2006年的47家增加至2017年的529家，发展迅猛.全球食用菌工厂化品种主要有金针菇、真姬菇(Hypsizigusmarmoreus)、杏鲍菇、双孢蘑菇(Agaricusbisporus)等.其中，金针菇和杏鲍菇是我国工厂化生产的主要品种，日产量达7 500 t以上.食用菌工厂化生产的栽培原料主要有杂木屑、玉米芯、甜菜渣、甘蔗渣、麸皮等多种农作物下脚料，食用菌采收后，其菌渣经过处理发酵成各种植物菌肥，从而实现菌渣的生态和经济循环利[21].现已有选多研究证实利用菌渣二次种菇后再发酵成菌肥，可大幅度提高资源的利用率和经济附加值.

由于栽培品种和原材料、栽培工艺的不同，造成菌渣营养成分和物理结构有较大差异，不能简单类比应用.金针菇菌渣由于玉米芯、玉米粉和麸皮等原料占比多，菌渣营养丰富，但高占比的培养料得不到充分发酵，易造成杂菌污染.本试验中，尝试以金针菇为主料(占比80%)辅以其它农业秸秆等废弃物，以常规发酵时间来栽培草菇，出菇期补水后，由于发酵不彻底鬼伞严重.因此，以金针菇菌渣为主料栽培草菇时，应该根据发酵腐熟度调整发酵时间.试验表明，金针菇菌渣与杏鲍菇菌渣1∶1配比，辅以玉米芯和稻草，增加碳含量，降低氮含量和料的通气性，草菇菌丝生长旺盛，出菇力强.生产中可根据不同菌渣的营养成分进行适当调配获得最佳生产配方.

从品种生物学特性以及生物转化率比较分析发现，v23品种在所试品种中具有较强的纤维素降解能力，较适宜在金针菇菌渣栽培.虽菌渣的生物转化率不高，但是原材料成本比废棉大幅度降低了70%，以5 kg/m2产量、10元/kg批发价格核算，直接增加经济收入50元/m2，具有较高的经济附加值.