秸秆基料化发展现状及应用前景

2021-04-21王美仑吴晓雨杨延泽杜豪张东旭刘华晶

江苏广播电视报·新教育 2021年49期

王美仑吴晓雨杨延泽杜豪张东旭刘华晶

摘要：作为超级农业大国，秸秆是我国重要的可利用资源，秸秆处理也是一大难题。秸秆“五化”利用中的基料化利用技术在发展绿色农业方面具有突出优势，对实现“双碳”目标、促进乡村振兴有着重要意义。本文介绍了秸秆基料化处理技术近年的研究进展及推广情况，并分析了秸秆基料化技术在经济效益、生态价值和社会需求方面的应用前景，为相关研究提供参考。

1.秸秆基本利用情况

1.1秸秆资源概况

2021年我国粮食产量为13657亿斤，较2020年增产267亿斤，创历史新高[1]。同时秸秆的产量也随之增加，2021年全国秸秆产量达到8亿余吨，大量的秸秆资源采取不恰当的处理方式如焚烧还田、直接粉碎还田等，不仅利用效率低下造成资源浪费，还会对环境造成严重污染。但实际上秸秆中含有丰富的氮、磷、钾等作物必需营养元素，还含有粗蛋白、粗纤维及水溶性糖，具有极高的利用价值，在农业生产活动中完全可以同收获的粮食作物一样得到高效利用。目前我国将农作物秸秆的多种综合利用模式主要归纳为五类，分别为秸秆的肥料化、原料化、能源化、饲料化以及基料化，称为秸秆“五化”利用。

1.2秸秆资源化利用方式

在秸秆“五化”处理当中肥料化是我国当前应用最广泛的，多数地区会将农作物秸秆用机械粉碎翻压入土壤中，但这种利用方式可能导致由于秸秆分解不完全而与作物争夺养分或分解出有机酸影响作物幼苗发育等问题，破坏次年的耕种作业。近年秸秆的原料化利用技术也在快速发展，国家鼓励以秸秆为原料进行纸张、餐具、生活用品等产品的制作。秸秆的能源化可以细分为秸秆燃料化供热、秸秆气化、秸秆液化生产乙醇和秸秆发电四个方面，能有效降低碳排放产出优质能源。但其设备投入成本过高，所以普及程度上仍然较低。秸秆的饲料化通过微生物发酵技术将秸秆转化为供家畜食用的优质营养饲料，但是秸秆饲料化处理有着仅适合于反刍动物的局限性，而且处理方式繁琐，还有可能在氨化处理等过程中产生二次污染。

基料化作为秸秆“五化”利用重要途径之一，主要指以秸秆为主原料制成培养基用于食用菌和农作物栽培的技术。利用秸秆栽培食用菌不仅可以减少对于林木资源的过度消耗，还能够降低生产成本。食用菌生产过后的废菌糠可以再次利用，形成循环农业，如作为优质有机肥料进行还田处理，实现土地用养结合。秸秆基料化處理可以有效地降低碳排放，促进农业绿色循环，响应当前的“双碳”目标政策，产生良好的社会价值和生态效益。

2.秸秆基料化发展现状

2.1研究进展

秸秆基料化栽培食用菌在我国发展时间较长，已实现多种食用菌的秸秆栽培，包括大部分草腐菌和多种木腐菌，如平菇、金针菇、真姬菇、大球盖菇、双孢蘑菇、珊瑚猴头菌、竹荪等。

目前关于高秸秆降解率食用菌菌种筛选和栽培基质配方优化的研究开展较广，向高废物利用率、高产量方向发展。刘天海等报道了一种以100%小麦秸秆为基料的平菇生料栽培技术，通过饱和石灰水浸泡的预处理降低pH并杀灭秸秆上的杂菌和虫卵，操作简便，不需要添加辅料。韩建东等利用工厂化金针菇菌渣和玉米芯、苜蓿秸秆分别混配栽培平菇，获得的产量和利润明显高于以单一废旧菌渣为主料的栽培方式，实现了秸秆和废弃菌渣的再利用。

关于秸秆基料化技术的研究不断深入，已扩展到分子水平。苗人云等通过测定羊肚菌分解基质的几种关键酶活性和活性氧分子含量以及营养物质含量，验证了产量增加与关键酶活性上调有关，并得到了优化配方。Yanli Li等发现具有高木质纤维素降解能力的侧耳中编码PdLPMO9A蛋白的基因上调，并将其在毕赤酵母中异源表达，证实来源于侧耳的PdLPMO9A蛋白具有显著增加纤维素酶介导的玉米秸秆水解效率的潜力。José Pinela等使用水稻秸秆、向日葵籽壳等农业废弃物栽培紫孢侧耳，发现侧耳可以降低底物中的酚类化合物浓度、抗氧化性和细胞毒性，利于生产饲料。Shahar Yoav等对比敲除和过表达CRE1基因的糙皮侧耳，该基因可以调节真菌降解纤维素和木质素的偏好，但也观察到木质素酶的分泌水平并不完全依赖CRE1表达水平，需要进一步研究。

2.2应用推广

在手工栽培之外，秸秆基料化食用菌的工厂化栽培模式日渐趋于成熟。隽加香等筛选出了适用于三次发酵技术的工厂化生产双孢蘑菇的稻秸秆配方。徐珍在以稻草为主料的工厂化栽培条件下筛选出了三株出菇速度快、产量高、菇形好的双孢蘑菇，适合在南方地区推广。王明友等建立了“作物秸秆-食用菌栽培基质-菌渣-烘干-燃料/饲料、肥料”的食用菌工厂化生产模式，实现了秸秆的高效循环利用，并在公司试验成功。

加入食用菌种植环节的循环农业表现出高产量、低投入的特点。钟珍梅等利用15N同位素示踪技术研究了“水稻/狼尾草-食用菌-白菜”模式中的氮利用效率，证实了增加秸秆基料化栽培食用菌环节可以显著提高系统中氮的循环利用率，使氮肥投入量减少50%[2]。刘高远等研究发现相比于小麦—玉米轮作，大球盖菇—玉米轮作能显著提高秸秆降解率，改善土壤的含水量、团粒结构、养分状况等理化性质。相比于普通秸秆还田，大球盖菇处理的秸秆还田使玉米产量提高22.9%[3]。

3秸秆基料化应用前景

3.1经济效益较高

用农作物秸秆生产食用菌可获得可观的收入。其中以秸秆为原料生产食用菌每亩（667m?）年收入约为1万元[20]，利润因种植品类、季节等因素不同而存在差异。生产完食用菌后的废菌糠又可以作为优质肥料进行还田，它们作为有机肥料不仅可以起到提供植物必需营养物质的作用，还能改善土壤理化性质，为农户节省下一定的肥料成本。每亩使用1～2吨废菌糠，可减少60～70%的化肥施用量，每亩节约化肥费用约150元[21]。

3.2生态价值良好

以秸秆基料用量与食用菌产量1∶1推算，我国食用菌栽培秸秆潜在需求达1.5亿t，而目前该方面的秸秆利用量仅为2400万t[1]。以大球盖菇为例，栽培大球盖菇每平方米需用干草料20-25kg，而在黑龙江省一亩玉米秸秆的产量约在600-900kg，一亩水稻稻壳的产量在180-200kg，即栽培1亩地面积的大球盖菇可以处理10亩玉米秸秆及10亩水稻稻壳秸秆，处理效率极高。生产遗留的菌糠是优质的腐殖质，对土壤性质改良有很大作用，可以促进土壤团粒结构的形成，使得土壤有更好的通气性和保肥性，有利于粮食作物根系的生长，促进高产。9D07E3DD-DA89-42A7-BBEC-52F6494CB6B7

3.3社会需求广泛

“一荤一素一菌”和“药食同源”是人们生活里常见的说法，食用菌具有极高的保健价值和药用价值，郁建强等认为，每人每日摄食300 g的食用菌，从中能获得大约l0 g的优质蛋白，食用菌具有高营养价值的同时具备风味鲜美的特点，广受消费者喜爱。秸秆基料化栽培食用菌技术对于非食用菌种植农户来说可以作为农闲时间补充收入的方式，有利于增加农民收入、改善农民生活水平。

4结论

秸秆基料化栽培食用菌技术生产成本低，生产方式便利，容易被种植户接受，易于推广和应用。秸秆基料化不仅对秸秆资源进行合理有效利用，还能够减轻环境污染，增强土壤肥力，保护生态环境，提高农业经济效益，推动农业绿色发展。在未来，应当提高基础研究投入，加强技术优化升级，进一步扩大秸秆基料化应用覆盖面。

参考文献：

[1]国家统计局.國家统计局关于2021年粮食产量数据的公告[R]，2021-12-06.http：//www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/202112/t20211206_1825058.html

[2]钟珍梅，黄勤楼，陈钟钿，黄秀声，冯德庆.基于～（15）N示踪的“稻/草-食用菌-菜”循环系统氮肥利用率评价[J].农业工程学报，2020，36（21）：253-259.

[3]刘高远，和爱玲，杜君，薛广原，杨焕焕，杨占平，潘秀燕，许纪东，张玉亭.大球盖菇——玉米轮作对秸秆降解、土壤理化性质、作物产量及经济效益的影响[J].河南农业科学，2021，50（10）：60-68.DOI：10.15933/j.cnki.1004-3268.2021.10.008.

[4]黄奕洲，徐世宏，郑凯芸，吴登，何礼健，韦炜.广西农作物秸秆基料化生产食用菌现状及对策研究[J].广西农学报，2017，32（04）：29-32.

[5]石祖梁，王飞，李想，孙仁华，王久臣，常志州.秸秆“五料化”中基料化的概念和定义探讨[J].中国土壤与肥料，2016（06）：152-155.

作者简介：

第一作者：王美仑，女，本科在读，出生日期：2001.10.26，单位：东北农业大学。

指导教师：刘华晶

资助信息：2021年大学生SIPT计划项目;