食用菌菌渣在农作物生产中的应用现状及展望

2023-02-03徐艺萌李翔国

人参研究 2023年2期

徐艺萌，李翔国

（延边大学农学院·吉林延吉·133002）

随着现代化农业的发展和种植业结构的调整，我国出现了许多新的农业栽培技术。其中，无土栽培技术作为发展高效农业的新途径被大量推广和使用，已成为农作物工厂化生产的重要形式[1]。基质栽培是目前无土栽培的主要形式，约占商业性无土栽培面积的90%[2]。而食用菌菌渣作为良好的栽培基质，含有大量营养元素、丰富的菌丝体和多种酶等活性物质，在农业生产上具有很高的利用价值和发展前景。

食用菌菌渣又称作菌糠、下脚料，是食用菌收获后残留的培养基废弃物[3]。据中国食用菌协会统计，2011年全国食用菌生产总量达到2.57×107t，按照食用菌生物学效率平均40%计算，2011年全国食用菌菌渣总产量为3.86×107t，产值超过1400亿元，出口创汇24.07亿美元，较2010年食用菌总产量、总产值和出口创汇分别增长了13.7%、10.0%、37.8%，2012年，据中国食用菌产业发展大会公布的相关数据显示，我国已成为全球食用菌产量第一大国，自2013年起年产量已超3000万吨，占世界总产量的70%以上。然而在生产出大量食用菌的同时，每年也产生了大量的菌渣废弃物，据相关研究统计，每年至少产生1500万吨菌渣[4]，由于无法大规模利用，大多被废弃或者焚烧，造成了严重的生态污染和农业资源的极大浪费。因此，如何有效处理废弃菌渣并将其合理利用，对于延长产业链，实现循环农业和保护生态环境具有重要意义。

1 食用菌菌渣物理特性及养分分析

菌渣材料容重轻、孔隙度大，这些性状决定了其持水性能优良、透气性好，是一种无土栽培的优质材料。由于营养生理的差异，或因培养料中的菌丝和分解物有残留，菌渣含有较高的有机质、氮磷钾等营养物质和多种矿质元素。据测定，菌渣中粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维的平均含量分别为6.74%、0.27%、14.02%，有机碳、全磷、全钾、钙、镁、灰分的平均含量分别为26.70%、0.12%、1.63%、4.85%、0.64%、34.38%，因此对植物的生长具有很大的促进作用[5]。

实际应用中，菌渣存在pH值偏大，EC值偏高，容重较小，全氮、全磷、全钾含量较高等缺点，不宜直接作为栽培基质单独使用，因此应与无机基质混合使用，以优化基质的理化性质[6-7]。

2 食用菌菌渣在农作物生产中的应用

2.1 食用菌菌渣在粮食作物栽培中的应用

据相关研究表明，食用菌菌渣可以作为栽培基质或者生物肥料应用于粮食作物的生产与栽培中，可以有效改善作物的产量和品质，为人类提供更多的食粮和副产品，以维持生命的需要。

何青石[8]以杏鲍菇菌渣作为水稻(品种:桂红一号)育秧基质，试验结果表明，用食用菌菌渣作育秧基质能提高水稻秧苗素质和机插质量，且育秧成本适中；聂胜委等[9]研究了小麦季施用不同菌渣、牛粪配比的菌渣肥分别在3000、6000、9000 kg/hm2这3个施用量水平上对小麦/玉米轮作系统中土壤养分的影响，试验结果与对照(CK-JZ0)相比，菌渣肥施用量为9000 kg/hm2时，JZB(菌渣∶牛粪=1∶2)、JZC(菌渣∶牛粪=1∶1)配比菌渣肥对小麦、玉米产量以及轮作系统总生产力的提高较大，可持续性和施用效果较好，能提高玉米季成熟期土壤全氮含量，降低当季小麦成熟期耕层土壤速效磷、速效钾、有机质含量，提高下茬玉米成熟期土壤速效磷、速效钾、有机质含量；肖旭峰等[10]以大西洋马铃薯脱毒试管苗为材料，用8种不同配方的基质进行无土栽培，综合结果表明，处理8(炭化谷壳∶珍珠岩∶菌渣∶椰子毛∶细河沙=1∶1∶1∶1∶1)最适合微型薯生产，植株生长势好，结薯数量多，薯形漂亮，产量高。

2.2 食用菌菌渣在蔬菜作物栽培中的应用

随着我国传统农业向现代农业的转变和设施农业的迅速发展，育苗的基质问题变得越来越重要。据初步统计，我国蔬菜每年育苗量在4～5万亿株，目前使用最广泛的育苗基质是草炭。而草炭属于不可再生资源，我国草炭储量只有124亿t，不仅总量有限，会导致育苗成本增加，而且过度开采会造成生态环境的破坏，因此，开发草炭的替代物一直是栽培基质的研究热点[11]。近年来，以菌渣开发蔬菜育苗基质来替代草炭，对蔬菜育苗基质的研究有重要意义，不仅可以大大降低育苗成本，而且可以促进食用菌和种苗两大产业的可持续发展，具备良好的经济效益和社会效益。

刘斌等[12]研究结果表明M2(草炭∶金针菇菌渣∶河泥∶珍珠=4∶4∶1∶1)是较好的黄瓜育苗基质配方，M3(草炭∶金针菇菌渣∶河泥∶珍珠岩=5∶3∶1∶1)是较好的辣椒、番茄育苗基质配方；田平平等[13]采用甘蔗渣、花生壳、油茶壳、棉籽壳培养草菇后产生的菌渣堆置自然发酵制成生物有机肥料，以常规施肥和空白对照作为对比试验栽培生菜，结果表明菌渣处理能提高生菜产量，降低生菜中的硝酸盐、亚硝酸盐含量，提高Vc含量；杨爽等[14]采用香菇菌渣和菜园土按不同体积比配制成蒜苗生长的栽培基质，试验结果与对照组相比，添加香菇菌渣处理的栽培基质，其蒜苗的生长、色素和品质指标均有所提升，叶片的光合参数亦有所增强，最佳基质配比为菜园土85%+香菇菌渣15%；潘绍坤等[15]研究表明母肥+草炭+发酵菌渣的配方育苗效果优于纯草炭基质，其中20%母肥+50%发酵菌渣+30%草炭土的配方育苗效果最好，茄子出芽率达100%，在出芽率、平均株高、平均叶面积、平均苗鲜质量、平均根鲜质量等指标上均优于其他配方；徐学忠等[16]研究表明菌渣与无机肥混合施用能显著降低硝酸盐在白菜体内的积累。

2.3 食用菌菌渣在水果栽培中的应用

从目前的研究进展来看，食用菌菌渣作为栽培基质或有机肥能够改善土壤肥力，有效促进水果的生长，提高产量，在品质方面可提高果实Vc及可溶性固形物含量。

刘志平等[17]在试验中设无肥、化肥、低量菌渣、中低量菌渣、中量菌渣和高量菌渣6个处理进行香蕉小区试验，研究结果表明在香蕉生产中，施用蘑菇菌渣能有效改善香蕉小区的土壤肥力，促进香蕉生长，提高产量；樊金山等[18]研究结果表明，杏鲍菇菌渣复合基质综合理化性质适合草莓(品种:红颊)生长，草炭、菌渣、珍珠岩、蛭石体积比为3∶1∶1∶1的复合基质总钾含量高，草莓植株的单株平均产量与单株平均果数均为最高，可溶性固形物含量最高；林志斌等[19]以常规育苗基质(草炭∶蛭石=2∶1)为对照(CK)，结果表明，菌渣复合基质的育苗效果均优于CK，其中菌渣∶草炭∶蛭石=2∶2∶1和菌渣∶椰糠∶蛭石=2∶2∶1效果最好，腐熟后的杏鲍菇菌渣可以部分或完全替代草炭进行甜瓜育苗；孙振国等[20]研究在施用氮、磷、钾肥的基础上，增施菌渣有机肥对西瓜产量、品质及主要农艺性状的影响，研究结果表明增施菌渣有机肥可以提高西瓜的产量和产值，有利于改善西瓜的果实品质，促进西瓜果实中Vc及可溶性固形物的积累；林贤锐等[21]试验结果表明，基施食用菌菌渣能够有效促进葡萄营养生长，有利于提高葡萄的产量和品质，同时降低了土壤容重，有效提高土壤中有机质和速效氮、速效磷、速效钾的含量及土壤pH值。

2.4 食用菌菌渣在花卉栽培中的应用

据报道，菌渣处理后还能利用在花卉植物栽培上，种植花卉时，把菌渣与肥土混合后堆肥发酵，也可起到改善土壤结构、提高通气性及保水持水能力的作用，使花草枝繁叶茂，降低成本。

李丽辉等[22]用平菇菌渣、水稻秸秆、泥炭土、松树皮、火山石、珍珠岩为原料，配制5种不同的基质栽培兰花(品种为春剑)，以无菌渣和秸秆配制的基质为对照，试验结果表明菌渣和腐熟的水稻秸秆可代替泥炭土作为兰花的无土栽培基质；李小玲、华智锐[23]以商洛野生蕙兰为试验材料，分别采用玉米秸秆、锯末屑、菌渣、沙砾、兰石组合处理，以常规土壤为对照进行盆栽试验，结果表明几种基质组合处理均能促进蕙兰叶片新叶增殖、叶片表面积增加和叶片叶绿素含量积累，有利于兰花地上部分生长发育，且基质主要成分作用效果为菌渣＞玉米秸秆＞锯末屑，基质辅料兰石优于沙砾，初步筛选出菌渣+兰石(体积比3∶1)基质组合较适宜商洛野生蕙兰栽培；马春花[24]的研究结果表明养植1.5寸的蝴蝶兰幼苗，混合基质(水苔∶菇渣=7∶3、水苔∶菇渣=6∶4)均能在保证蝴蝶兰植株正常生长的情况下，降低蝴蝶兰生产中栽培基质的成本；陈斌等[25]以香菇菌糠和泥炭土按不同比例混合作为栽培红掌的混合基质，试验结果表明在红掌栽培过程中添加1/4或1/3的香菇菌糠来替代泥炭土，可降低生产成本；尹文亮等[26]以泥炭、椰糠、食用菌下脚料为原料，按照不同比例配置基质栽培孔雀草，结果表明，栽培基质以泥炭、椰糠、食用菌下脚料为2∶1∶2的配方最有利于孔雀草的生长。

2.5 食用菌菌渣在药用作物栽培中的应用

药用作物的栽培是中草药栽培的主体，近年来随着需求量的增加，其栽培面积也迅速扩大。按照传统粮棉油作物的栽培方式进行药用作物栽培，会导致药材的产量低、品质差，特别是出苗保苗、除草等栽培成本更高，经济效益低。因此，根据不同中药材的生长习性，探索适合其育苗和栽培的基质，不仅对于保护草炭等不可再生的基质资源具有重要意义，而且是保证药效，实现标准化栽培的重要保障措施和手段。

唐敏[27]设计了5个栽培基质处理A(水苔∶菌渣=9∶1)，B(水苔∶菌渣=7∶3)，C(水苔∶菌渣=5∶5)，D(水苔∶菌渣=4∶6)，CK(水苔∶菌渣=10∶0)，实验结果表明，当水苔与菌渣的比例为7∶3时，对铁皮石斛的生长起到较明显的促进作用，随着菌渣比例的增加，其基质有利于铁皮石斛的生长，然而在超出一定范围后，其生长状况反而不佳，这可能与营养过多以及添加过多菌渣后对基质的物理性质产生影响所致；樊金山等[28]研究结果表明，I组(草炭、杏鲍菇菌渣、珍珠岩、稻壳体积比3∶1∶1∶1)的基质理化性质适合白芨生长，且白芨植株成活率、生长指标、白芨产量和多糖含量均与CK组(草炭、珍珠岩、稻壳体积比4∶1∶1)无显著差异，并显著高于其他三组，可见使用杏鲍菇菌渣作为基质配方既可解决大量杏鲍菇菌渣废物再利用的问题，又可因地制宜，在大规模有机质栽培白芨时替代草炭，节约种植成本；茹瑞红[29]通过盆栽试验结果表明，施用杏鲍菇菌渣可有效降解土壤中的对羟基苯甲酸和香草醛，降解率分别达到92.5%和100%，进一步研究表明施用杏鲍菇菌渣在一定程度上可以有效缓解地黄的连作障碍，改善地黄根际土壤的微环境。

2.6 食用菌菌渣在油料作物栽培中的应用

油料作物作为经济效益较高的农产品，在我国种植较为广泛。农户们为了提高产量，常常出现过量使用化肥的情况，这种不科学的施肥方式会出现高产不高效、增产不增收的现象。因此，有必要改变不科学的施肥方式，进一步加大油料作物栽培管理的相关技术手段，以便提高我国油料作物的产量，同时提高资源利用效率[30]。现阶段，以菌渣作为有机肥来种植油料作物的相关报道较少。刘明广等[31]研究以猴头菇菌渣为试材，先将菌渣堆沤成有机肥，再用来种植大豆，结果表明猴头菇菌渣有机肥能提高大豆播种后的萌发率，增加株荚数，提高产量，但猴头菇菌渣有机肥对大豆蛋白质和脂肪含量无明显影响，这为猴头菇菌渣有机肥的科学利用奠定了基础。

2.7 食用菌菌渣在嗜好作物栽培中的应用

随着我国科学技术的迅猛发展，烟草栽培技术也在不断提高，许多学者进行了食用菌菌渣培育烟草的试验，并取得了一定成果。

吴松展等[32]以废弃菌渣为基础基质，配以草炭和蚯蚓粪等，试验结果表明，菌渣基质较高的总孔隙度、有效铁含量和全钾含量有利于烟草幼苗的生长，而较高的电导率、有机碳含量和全氮含量则不利于烟草幼苗的生长，处理组(蚯蚓粪∶菌渣∶蛭石∶珍珠岩=1∶1∶1∶1)在株高、根系发育等表观生长指标和可溶性糖、根系活力等生理活性指标方面相较于市售基质处理组(草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1)均有明显的优势；郎彬等[33]研究结果表明：在成苗期，苗床基质随着黑木耳菌渣所占比例的增加，综合各处理的烤烟与晒烟农艺性状及生物量指标呈先升高后下降的趋势，综合烟苗农艺性状、生物量及叶绿素含量来看，30%黑木耳菌渣+50%腐殖土+20%粗砂，40%黑木耳菌渣+40%腐殖土+20%粗砂的育苗基质可作为烤烟及晒烟的育苗基质，达到了烟草培育壮苗的要求，并且为黑木耳菌渣作为基质合理利用提供参考；胡诚志[34]的研究结果表示，腐熟海鲜菇菌渣∶蛭石∶膨化珍珠岩=1∶1∶1与腐熟金针菇菌渣∶蛭石∶膨化珍珠岩=1∶1∶1这两个配方所培育出的烟苗的株高、叶片数、最大叶长、最大叶宽、地上部分鲜重、地上部分干重、叶绿素含量和根系活力方面均与传统草炭基质培育出的烟苗差异不显著，因此腐熟的海鲜菇菌渣和腐熟的金针菇菌渣替代草炭作为烟草育苗基质是可行的，并且菌渣的含量在33%左右时最有利于烟苗的生长发育。

2.8 食用菌菌渣用作配料在食用菌再生产中的应用

自20世纪80年代起，人们开始进行菌渣再利用的试验研究。近年来，有关菌渣开发利用的报道很多，其中以菌渣作为配料用于食用菌再生产的研究最多。许多研究表明，菌渣用于食用菌制种和再生产的配料是可行的，部分菌渣可做为棉籽壳、木屑、玉米芯等原材料的替代料再次栽培食用菌，以提高种菇的经济效益，但由于食用菌栽培材料组成、来源、采收潮次、栽培菇种以及栽培工艺的不同，造成不同的菌渣的营养成分组成和物理特性也各不相同，利用菌渣再生产食用在种类和替代比例上应通过研究进一步规范[35]。

周修赵[36]通过发酵料和熟料2种栽培模式，开展利用杏鲍菇菌渣种植平菇的配方筛选研究，结果表明30%添加量的菌渣发酵料种植平菇，平菇的生物学效率最高，但低于对照组配方，随着杏鲍菇菌渣添加比例的增加，平菇生物学效率逐渐降低；黄春燕等[37]利用金针菇、杏鲍菇、香菇、平菇菌渣做培养基主料栽培草菇，结果表明，不同菌渣栽培草菇的生物学转化率不同，其中以金针菇菌渣栽培草菇效果最好，生物学转化率可达14.38%；赵光辉等[38]采用金针菇、杏鲍菇、海鲜菇等新鲜菌渣及玉米芯为栽培基质，对草菇品种9715进行代料栽培试验，结果表明，金针菇菌渣栽培草菇产量及生物转化率均比其他处理高，说明金针菇菌渣可作为草菇栽培的替代培养料；杭中桥等[39]以常规棉籽壳培养料为对照，采用杏鲍菇工厂化生产的菌渣代替部分棉籽壳进行鲍鱼菇栽培试验，结果表明，培养料中菌渣添加量在30%～70%时，鲍鱼菇菌丝长势均表现良好，随着菌渣添加比例增加，鲍鱼菇产量呈降低的趋势，当菌渣添加量为30%时，产量最高与单菌袋净利润达到最高；张文升[40]选用杏鲍菇菌渣代替部分木屑和麸皮来代料栽培香菇，结果表明，杏鲍菇菌渣即可以代替部分麸皮作为香菇栽培的氮源，同时较高的木质纤维素含量又代替木屑作为香菇生长的碳源，可以实现食用菌产业的循环发展。