6种林果树木屑的营养成分分析及其对食用菌生长的影响

沈 盟,袁 晔,宋小亚,王保君,郑巧平,王瑞森,张 敏,姚祥坦∗

(1嘉兴市农业科学研究院,嘉兴314000;2丽水市农业科学研究院,丽水323000;3嘉兴市种植技术推广总站,嘉兴314050)

林果树废弃物是指果园和园林绿地中植物新陈代谢产生的自然凋落物、养护过程中产生的修剪物以及加工过程中产生的植物废弃物,包括剪枝、落叶、果壳果渣等[1-2]。我国城市绿化覆盖率在40%左右,水果种植面积约1.2亿hm2,园林绿化和果树剪枝易于收集,但利用率低,具有较大的开发潜力,就地取材筛选新型培养料不仅为食用菌栽培开拓了新领域,增加了经济效益,也将食用菌栽培与环境保护联系起来[3]。

食用菌从培养料中获取碳、氮、维生素和矿物质元素等营养,培养料中的碳含量主要来自于木质素和纤维素。由于不同培养料中所含的木质素、纤维素和半纤维素有所差异,不同的碳源和氮源物质会影响食用菌对培养料的分解能力,而混合培养料能增强菌丝的生物学效率,在商业化食用菌栽培中较单一培养料有优势[4-5],因此混合了不同树种的杂木屑应用较广泛。碳氮比是影响食用菌生长和产量的重要因素之一,过量的氮和碳均会抑制菌丝生长[6-7]。不同食用菌都有一个适合生长的碳氮比范围,通过调节碳氮比可以改变菌丝体生长发育情况。本试验对6种林果树木屑和1种杂木屑的营养成分进行分析,并研究7种木屑对秀珍菇、猴头菇菌丝生长和产量的影响以及对大球盖菇菌丝生长的影响,分析木屑营养成分与菌丝生长速度的相关性,旨在探索林果树木屑作为食用菌培养料的特性,为生产者利用不同树种优化培养料配方提供技术参数,也为嘉兴市以及整个长三角地区的林果树废弃物利用提供有效途径。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为2种林木:柳树和紫薇树,为嘉兴地区城市绿化树种,修剪后收集剪枝;4种果木:桃树、梨树、葡萄树、无花果树,为嘉兴地区种植较多的果树品种,冬季修剪后收集剪枝。杂木屑由各类食用菌适生树种的锯木屑混合而成,购自安徽省宣城地区,木屑直径约8 mm,作为对照。将当年采集的6个树种枝条晒干,经网孔为8 mm的粉碎机粉碎成木屑备用。

供试菌种:秀珍菇,购于嘉兴市新丰三益家庭农场;猴头菇,购于山东泽海菌业;大球盖菇,购于浙江景宁春海食用菌专业合作社。

1.2 培养料配方

活化培养基:PDA培养基;培养料配方:木屑78%(7种木屑分别制作),麸皮21%,石膏1%,按质量比配比,含水量60%,装入12 cm×24 cm的菌袋,每袋装300 g。将原菌种接种到PDA培养基中培养至菌丝长满培养皿,使菌种活化,用打孔器在培养皿内取菌龄一致的菌丝块接种至菌包袋口中央。菌丝满袋后开袋出菇。

1.3 含水率和持水力的测定

含水率:将收集到的6种树枝晾晒后粉碎,按国家标准GB∕T 1931—2009《木材含水率测定方法》测定木屑含水率。

持水力:称取2.000 g样品,置于100 mL烧杯中,加蒸馏水75 mL,在(25±2)℃下浸泡10 h后,于3 600 r∕min转速下离心20 min,取出,倾斜倒置10 min,沥干多余液体,称重。

持水力=[样品湿质量(g)-样品干质量(g)]∕样品干质量(g)[8]。

1.4 总碳、总氮、木质素、纤维素和半纤维素含量的测定

将供试木屑烘干后经粉碎机粉碎,过0.15 mm筛,备用。

总碳含量测定:使用重铬酸钾氧化法测定木屑中的碳含量[9]。

总碳含量=样品含碳量(g)∕样品质量(g)×100%。

总氮含量测定:称取样品0.5 g,消解后采用全自动凯氏定氮仪测定木屑中的氮含量。

总氮含量=样品含氮量(g)∕样品质量(g)×100%。

使用NREL法测定木屑中的木质素、纤维素和半纤维素含量[10]。

木质素、纤维素和半纤维素含量=样品含木质素、纤维素和半纤维素量(g)∕样品质量(g)×100%。

1.5 木屑煮出液制备和菌丝生长速度测定

从PDA试管母种中取菌丝块,接种至装有12 mL PDA培养基的90 mm培养皿中央,培养至菌丝刚长满培养皿,用打孔器在菌落最外围取大小一致的菌丝块,获得菌龄一致的菌丝块。

称取20.0 g木屑,加入1 L水煮沸20 min,用纱布过滤,浓缩滤液至100 mL备用,配制成含有0 mL、5 mL、20 mL、35 mL木屑煮出液的PDA培养基各125 mL。用移液管取12 mL培养基到培养皿中,冷却后,将菌龄一致的菌丝块接种至培养皿中央,接种后根据菌丝生长速度在相同时间点分2次测量菌丝直径(cm),2次间隔天数根据菌丝生长速度调节,间隔3—5 d,每个处理5次重复。

菌丝生长速度=(第二次测量直径∕2-第一次测量直径∕2)∕生长天数。

1.6 培养料配方和菌丝生长情况测定

培养料配方:木屑78%、麸皮21%、石膏1%,按质量比配比,含水量60%,装入12 cm×24 cm的聚丙烯菌袋,每袋装湿料380 g,高压灭菌2 h。用打孔器取菌龄一致的菌丝块接种至菌包袋口中央。待菌丝生长至菌包1∕3处开始测量菌丝生长速度,培养期间间隔10 d测定秀珍菇和猴头菇的菌丝生长速度,间隔20 d测定大球盖菇的菌丝生长速度,每个处理5次重复。

菌丝生长速度=[第二次测量长度(cm)-第一次测量长度(cm)]∕间隔天数。

现蕾率=统计当天出现菇蕾的菌包数量∕总菌包数量×100%。菇丛大小:测定菇丛高度和直径。

秀珍菇在边缘产生褶皱时采摘,采收至不长菇;猴头菇菌包打开套环清理接种口,20 d后采收;统计5包总产量。

2 结果与分析

2.1 木屑的含水率和持水力

由表1可知,7种木屑在自然晾干并储藏后的含水率由大到小依次为:柳树＞无花果树＞桃树＞葡萄树＞梨树＞杂木＞紫薇树,自然晾干后存储时各类木屑的含水率均低于10%。各树种木屑的持水力也有一定差异,由大到小依次为:葡萄树＞无花果树＞梨树＞柳树＞杂木＞紫薇树＞桃树,持水力最强的是葡萄树木屑,最弱的是桃树木屑,即同样质量的木屑在制作培养基时,葡萄树木屑可加入更多水分,且不会在袋内积水。

表1 7种木屑的含水率和持水力Table 1 Water content and water holding capacity of 7 kinds of sawdust

2.2 碳、氮含量和碳氮比

木屑中含有多种糖类,是食用菌碳源的主要来源[11]。本试验中收集的枝条均为林果树一年生的枝条,生长时间短。由表2可知,林果树木屑的总氮含量比杂木屑高,因此碳氮比较低。杂木屑和柳树木屑的总碳含量显著高于其他木屑,但柳树木屑的总氮含量高于1%,碳氮比较杂木屑小。梨树木屑的总碳含量低于40%,总氮含量最高,达到1.33%,因此碳氮比最低。

表2 7种木屑和麸皮的总碳、总氮含量和碳氮比Table 2 Total carbon,total nitrogen content and C∕N ratio of 7 kinds of sawdust and bran

2.3 半纤维素、纤维素和木质素含量

半纤维素、纤维素和木质素是林果树木屑的主要成分[12]。由表3可知,7种木屑中,桃树和无花果树木屑的半纤维素含量较高,杂木屑和葡萄树木屑的含量较低;紫薇树木屑的纤维素含量最高,桃树木屑的含量最低;柳树和桃树木屑的木质素含量较高,而无花果树木屑的含量最低,仅为柳树木屑木质素含量的一半。可见,桃树木屑的3种营养成分总量最高,达到74.02%,葡萄和无花果木屑的营养成分总量较低,仅有59.95%和56.3%。

表3 7种木屑的半纤维素、纤维素和木质素含量Table3 The content of hemicellulose,cellulose and of lignin of 7 kinds of sawdust %

2.4 木屑煮出液对菌丝生长速度的影响

木屑煮出液中含有蛋白质、氨基酸、糖类、酚类、无机盐酚、酸、醛和酮类等物质,对食用菌菌丝生长会产生化感作用[13]。由图1可知,在PDA培养基中添加果树木屑煮出液对秀珍菇和猴头菇菌丝生长有促进作用,而对大球盖菇菌丝生长有抑制作用。

图1 7种木屑煮出液对菌丝生长速度的影响Fig.1 Effects of 7 kinds of sawdust boiling liquid on mycelial growth rate

添加木屑煮出液后,秀珍菇菌丝生长速度明显加快,以添加柳树和葡萄树木屑煮出液的处理菌丝生长速度增幅较大。柳树、紫薇树和葡萄树木屑煮出液对秀珍菇菌丝生长速度的影响趋势一致,当添加量超过20 mL时,菌丝生长速度不再加快。梨树、杂木和无花果树木屑煮出液的添加量超过5 mL时,菌丝生长速度不再加快。添加桃树木屑煮出液的处理虽然也能促进秀珍菇菌丝生长,但随着煮出液添加量增加菌丝生长速度逐渐减慢。

Lu3Ga5O12(LuGG)也同样属于石榴石晶体．Wu K.等人[22]研究了Nd∶LuGG的吸收和发射光谱，其中Nd3+浓度为1%，晶体生长方法采用光学浮区法．结果表明：Nd∶LuGG单晶具有与Nd∶YAG单晶相比拟的激光性能；在5.2 W二极管泵浦功率下，于1 062 nm处产出的最大输出功率为855 mW的激光，斜率效率和光转换效率分别为23.4%和16.4%．

与秀珍菇不同,随着木屑煮出液添加量的增加,猴头菇菌丝生长速度明显加快,添加梨树木屑煮出液的菌丝生长速度增幅最大,添加桃树和无花果树木屑煮出液的增幅较小。

本试验中,4种木屑煮出液对大球盖菇菌丝生长有抑制作用。柳树和葡萄树木屑煮出液在添加量为5 mL时对大球盖菇菌丝生长速度没有显著影响,但当木屑煮出液添加量超过5 mL后,开始产生抑制作用;而桃树和梨树木屑煮出液在低添加量时便对大球盖菇菌丝生长产生抑制作用,随着木屑煮出液添加量的增加,抑制作用趋于明显。杂木屑、紫薇树和无花果树木屑的煮出液在低添加量时对大球盖菇菌丝生长有促进作用,但随着木屑煮出液添加量的增加,促进作用逐渐减小,峰值出现在分别添加20 mL、5 mL和5 mL煮出液时。

2.5 不同木屑培养料对菌丝生长速度和长势的影响

将7种木屑分别制作成菌包,接种3种参试食用菌,菌丝生长速度和长势如表4所示,3种食用菌在杂木屑培养料中的生长速度均较快。根据表2计算获得7种木屑的培养料碳氮比,添加麸皮后碳氮比趋势不变,但总体减小,7种培养料的碳氮比在25∶1—41∶1。

表4 不同木屑培养料对菌丝生长速度和长势的影响Table 4 Effects of different sawdust culture materials on mycelial growth rate and vigor cm·d-1

秀珍菇菌丝在杂木屑培养料中的生长速度最快,在桃树、葡萄树和无花果树木屑培养料中的生长速度较慢,菌丝在7种培养料中的长势均洁白浓密。猴头菇菌丝在柳树木屑培养料中的生长速度最快,但菌丝尖端长势较弱,菌丝边缘不明显,在葡萄树和无花果树木屑培养料中的生长速度较慢,但菌丝浓密洁白。大球盖菇菌丝在杂木屑培养料中的生长速度最快,且菌丝洁白浓密,在梨树和柳树木屑培养料中虽然菌丝长势较好,但生长速度较慢,在紫薇树、葡萄树、桃树和无花果树木屑培养料中的生长速度较慢,且长势较弱。

2.6 不同木屑培养料对食用菌现蕾率和产量的影响

如表5所示,开袋5 d时测量,无花果树木屑培养料栽培的秀珍菇菇丛最大,并且所有菌包都出现菇蕾,产量仅次于杂木屑培养料;葡萄树木屑培养料中的所有菌包也都出现了菇蕾,但菇丛大小差异大,不整齐,总产量较低;梨树木屑培养料中的秀珍菇菇丛最小,只有20%的菌包出现了菇蕾,总产量最低;杂木屑培养料的秀珍菇菇丛生长较慢,开袋5 d后菇丛大小仅为3.2 cm×2.7 cm,但总产量最高。

表5 不同木屑培养料对食用菌现蕾率和产量的影响Table 5 Effects of different sawdust culture materials on the bud ratio and yield of edible fungi

在培养过程中,猴头菇在接种口出现菇蕾,接种至测量当天历时37 d,不同木屑培养料处理的猴头菌现蕾率为:无花果树＞梨树＞葡萄树＞紫薇树＞杂木=柳树＞桃树,在相同的培养环境下,无花果树木屑培养料中的猴头菇现蕾一致性较好,在接种至测量当天每包都出现了菇蕾。7种木屑中以杂木屑和柳树木屑培养料栽培的猴头菇产量较高,葡萄树木屑培养料栽培的猴头菇产量最低。

2.7 相关性分析

由表6可知,秀珍菇在培养料中的菌丝生长速度与碳氮比、含碳量显著相关,产量则只与碳氮比显著相关,碳氮比越大菌丝生长速度越快,产量越高;猴头菇的菌丝生长速度和产量均与含碳量显著相关,与碳氮比相关性不明显,这与冯改静等[14]研究结果一致。大球盖菇的菌丝生长速度也与碳含量显著相关。各类木屑的半纤维素、纤维素和木质素含量与菌丝生长速度和产量相关性较低。

表6 木屑成分与食用菌生长指标的相关性分析Table 6 Correlation analysis of sawdust composition and growth indexes of edible fungi

3 讨论

栽培料是食用菌栽培的基础,许多农林产品副料如稻草、玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣、杂木屑等均能做为食用菌的栽培料,这也是农林废弃资源化利用的有效途径之一。本研究发现,秀珍菇和猴头菇均能在6种林果树木屑培养料中正常生长,但大球盖菇菌丝生长较为不利。菌丝生长速度与培养料含碳量呈正相关,各类林果树废弃物栽培食用菌时还需通过筛选适合的培养料配方配制,才能平衡菌丝生长速度和产量,也是下一步研究的重点。

适合的培养料碳氮比是食用菌栽培获得成功的关键。本研究发现,6种林果树木屑培养料均能成功栽培秀珍菇。秀珍菇与平菇均属于侧耳属,平菇栽培碳氮比在40∶1—50∶1时生物学效率最高[15]。本试验表明,秀珍菇在培养料中的菌丝生长速度、产量均与碳氮比呈显著正相关,而林果树木屑的含氮量均较高,柳树、桃树、梨树和无花果木屑在不添加麸皮的情况下其碳氮比也不适宜秀珍菇生长;但在PDA培养基内添加林果树木屑煮出液后秀珍菇菌丝生长速度的增幅较明显,排除了本试验使用的林果树木屑中有抑制物质存在,因此若能提高林果树木屑培养料的碳氮比,林果树木屑应该能较好地运用于秀珍菇生产。出菇试验发现,葡萄和无花果木屑培养料能使秀珍菇提前采收,值得深入研究。

猴头菇菌丝在7种木屑培养料中的生长速度接近,7种木屑在添加麸皮后,碳氮比下降至25∶1—41∶1,而碳氮比在28∶1—38∶1时最适猴头菇菌丝生长,但在该区间内猴头菇菌丝生长速度与碳氮比无关[17]。本试验中猴头菇在培养料中的菌丝生长速度也与碳氮比无关,只与培养料含碳量呈正相关。果树木屑的含碳量均较低,不利于猴头菇菌丝生长,但果树木屑煮出液对猴头菇菌丝生长均有促进作用,因此本试验认为林果树木屑用于栽培猴头菇时可不添加麸皮,将有助于猴头菇菌丝的生长。猴头菇菌丝虽然在无花果木屑培养料中生长较慢,但菇蕾出现整齐,栽培秀珍菇时也有同样的趋势,并且秀珍菇在无花果木屑培养料中的产量也较高,这可能与其除纤维素和木质素以外的营养成分有关。

大球盖菇虽属于草腐菌,也可利用木屑生料栽培[16],但其在菌袋中无法出菇[17],考虑到后续产量试验不仅涉及到菌种培养料配方,还涉及到田间栽培的培养料配方,本试验仅对该菌种的菌丝生长速度进行了测定。相关性分析发现,大球盖菇在培养料中的菌丝生长速度与含碳量显著相关,但与杂木屑相比,6种林果树木屑煮出液和培养料均对大球盖菇菌丝生长有不同程度的抑制作用,并且秀珍菇和猴头菇在使用木屑培养料栽培后菌丝生长速度均快于在PDA中的生长速度,而大球盖菇使用木屑培养料栽培时菌丝生长速度则小于在PDA中的速度,可以推测林果树木屑煮出液中存在抑制大球盖菇菌丝生长的物质,使用培养料栽培时抑制物质浓度增大,菌丝生长受到更强的抑制作用,而并不是仅木屑含碳量一种因素影响了大球盖菇菌丝生长速度。大球盖菇在木屑培养料中生长速度缓慢,发菌时间长,增加了菌种成本,因此未来可以尝试一些含碳量较高的草本培养料混合林果树木屑制作菌种。

4 结论

葡萄树和无花果树木屑的持水力较强,在配制培养料时可提高含水量。梨树木屑的碳氮比最小,杂木屑的碳氮比最高,提高林果树木屑的碳含量将有助于提高菌丝生长速度。桃树木屑和无花果树木屑的半纤维素含量较高,但桃树木屑的纤维素含量最低,无花果树木屑的木质素含量最低。大球盖菇菌丝在各类林果树木屑培养料中生长均受到抑制。