玉米秸秆基料化利用研究

陈小敏,卢庭启,钟钼芝,黎 倩,张跃非

(四川省绵阳市农业科学研究院,四川 绵阳 621000)

四川省的中低产田土面积占全省耕地总面积的60%以上,又以旱地居多,且土壤酸、粘、浅、瘠薄,有机质含量普遍低于1.5%,生产水平低且产量不稳定。四川玉米种植面积约180×104hm2,秸秆量约占全省作物秸秆总量的22%以上,但中低产田占比大,周年产值与效益低,用养结合不够,玉米秸秆资源化利用率低,秸秆直接还田腐解慢、易造成病虫害的扩散和延续等问题突出,对保障粮食安全、维持生态环境和谐可持续发展较为不利。因此,探索适宜四川丘陵旱地的玉米秸秆资源化高值化利用模式和土壤培肥技术途径,对提升玉米秸秆产品附加值和经济效益,提高农业综合生产能力具有重要意义。农作秸秆是种植业的主要副产物,农业投入要素50%左右转化为农作物秸秆,属于可再生生物质资源,数量极大,应用广泛,是发展农业循环经济的重要物质基础。秸秆资源的浪费实质上是耕地、水资源和农业投入品的浪费。有研究表明,秸秆还田可减少10%～20%的氮、磷、钾化肥用量,土壤总孔隙度增加2.88%～5.76%,土壤容重降低1.86%～3.73%。而过量的秸秆从田间移出,易导致水土流失、土壤质量下降等。玉米秸秆碳氮比较大,不利于微生物分解。大球盖菇可分解秸秆中的纤维素、半纤维素和多糖等,其菌渣含有丰富的菌体蛋白、多种代谢产物及未被充分利用的营养物质,可用作有机肥,能够提高土壤肥力,改善土壤理化性状,增强土壤持水能力和通透性,刺激根际固氮微生物的生长,是用养结合模式的理想配置品种[1-2]。有研究表明,稻田大球盖菇的菌渣还田后,表层土有机质含量增加了75.6%。林下大球盖菇的菌渣还林,使土壤有机质含量增加了21.36%。

绵阳市秸秆资源量十分丰富,2021年秸秆产量已达3.1×106t以上。其中,玉米秸秆占28%以上,并呈逐年增加的趋势,其资源化利用也是未来较长时期的一个重要科研课题。大球盖菇属草腐菌,具有很强的抗杂能力,抗逆性强,适应温度范围广,产量高,产值可达2万元/667m2,可直接用生料栽培。采用“大球盖菇-玉米”的菇粮用养结合模式,不仅具有良好的经济效益,也是玉米秸秆还田和土壤培肥有效途径,还能建立良好的生态农田内循环系统,提升耕地的可持续生产能力,提高农业综合生产能力,为发展农村经济,实现乡村振兴提供了科技支撑,具有广阔的应用空间[3-5]。

针对玉米秸秆就地基料化与菇粮配置比例不明,传统秸秆还田效率低,填充物投入成本高等问题,开展菇粮最佳配置研究,明确玉米秸秆量与大球盖菇种植规模的最佳配置。开展最佳补充物料高值化利用技术研究,明确以玉米秸秆为主料的高产低耗高效基料的最佳配方。

1 材料与方法

1.1 供试菌株

大球盖菇菌株由绵阳市农科院食用菌研究所提供。

1.2 试验方法

试验于绵阳市农科院玉米地进行,采用裂区设计,主处理为菇粮配置比例,设4个处理;副处理为基料配方,设3个处理,详见表1。重复3次,共36个小区,小区面积6m2,菌床宽1m,菌床深约10cm,小区间走道宽30cm。9月29日铺基料,将基料进行预湿拌料,9月30日播菌种,菌种用量1.7袋/m2(标准袋18cm×36cm,由食用菌研究所提供),播种时将菌种掰成鸽子蛋大小,采用梅花形穴播法,菌种之间间隔5～8cm,播种后覆盖3～5cm厚度的细土。

表1 试验处理及内容

所选择的基料要求新鲜干燥、未腐烂且无明显的霉菌存在。将基料预湿拌料时,边加水边搅拌,使得原材料吸饱水分变柔软。

1.3 播种后田间管理

盖上土壤后,安装微喷系统,采用微喷带浇水灌溉,使得土壤表面湿润。此后见料面土壤发白就进行喷水,保持表土湿润。待菌丝长满表土后,喷大水并保持通风,使得土壤表面菌丝倒伏,形成菌索,促进其扭结成小原基。原基形成后,喷水要少喷、勤喷、细喷,使得原基逐渐膨大成子实体。

1.4 数据处理

观察记载每个配方处理的菌丝生长情况。称取每天出菇重量,统计累计产量,观察子实体形态特征,评价子实体的农艺性状,计算不同处理下的生物转化率[6]等。分析不同处理下对大球盖菇菌丝生长的影响及产量。

2 结果与分析

2.1 不同处理对大球盖菇菌丝生长的影响

大球盖菇播种后,菌丝生长力旺盛,2～3d快速萌发并迅速长满整个箱面。菌丝上箱后开始倒伏,不断扭结形成小原基。30d左右即可出菇,不同处理下对大球盖菇菌丝生长的影响如表2所示。从表2可以看出, 菇粮配置比例为1∶0.8、1∶0.6、1∶0.4,3种处理下,现原基时间无明显的差别,但菇粮配比为1∶0.2的情况下,现原基时间晚于前3种处理,这可能与菌料厚度有关,铺的菌料越厚,菌丝生长所需的时间更长,倒是现原基出菇时间晚于其他处理组。从原基数量可以看出,菇粮配置比例为1∶0.4的处理,原基数量较多;而菇粮配置比例为1∶0.8的处理组,原基数量明显偏少。

表2 不同处理对大球盖菇菌丝生长的影响

2.2 不同处理对大球盖菇产量的影响

大球盖菇原基形成后,温度合适及水分适宜的情况下,大约4～7d即可采收。由上表3数据可以看出,不同处理对大球盖菇子实体品质及产量有着显著的影响,说明大球盖菇菌丝及子实体的生长与菌料之间有着密切的影响。菇粮配置比例为1：0.4时,产量明显高于其他配置比例。由上表可以看出,玉米秸秆与玉米芯的比例能显著影响大球盖菇的产量,玉米芯的添加量直接关系到大球盖菇的产量,玉米芯添加越多,产量越高。当菇粮配比为1∶0.4,添加1∶1同等比例的玉米芯时,产量最高,达4484.14kg/667m2。

表3 不同处理对大球盖菇产量的影响

大球盖菇子实体品质至关重要,由表3以看出,菇粮配比为1∶0.2时,大球盖菇品质最佳,菇形圆整肉质厚实且不易开伞。综合大球盖菇子实体品质及产量,当菇粮配比为1∶0.4,玉米秸秆∶玉米芯为1∶1时,大球盖菇子实体品质佳,产量最高。

2.3 不同处理下大球盖菇生物学转化率分析

由表4以看出,不同处理下大球盖菇生物学转化率存在显著差异,菇粮配比为1∶0.8,大球盖菇的生物学转化率明显高于其它菇粮配置比例;菇粮配比为1∶0.2,大球盖菇的生物学转化率最低。当菇粮配比为1∶0.8,玉米秸秆∶玉米芯为2∶1时,大球盖菇的生物学转化率最高,为34.46%。当菇粮配比为1∶0.2,玉米秸秆∶玉米芯为1∶0时,大球盖菇的生物学转化率最低,仅为4.15%。

表4 不同处理下大球盖菇生物学转化率分析

3 讨论

随着我国农业的快速发展,农业废弃物(作物秸秆、林果残枝等)年产量数量庞大,如何解决这些农业废弃物是广大学者聚焦的热点问题。国家制定了诸多相应的政策来解决农业废弃物资源的利用率,例如直接还田、制作饲料和生物有机肥、生产秸秆能源物质等。四川丘陵及山区玉米种植面积大,产生的玉米秸秆较多,玉米秸秆主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成,直接还田效果欠佳,土壤微生物很难快速分解秸秆,还田培肥地力的效果缓慢。因此,如何有效缓解四川地区玉米秸秆是一个值得研究的问题。大球盖菇属于草腐菌,能直接利用水稻、玉米秸秆等农业废弃物作为自身菌丝生长的营养物质,菌丝在生长发育过程中能分解玉米秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素等物质[7]。大球盖菇是种养废弃物循环利用的大背景下发展起来的食用菌新秀,由于其营养丰富,颜色艳丽,肉质肥厚口感佳,抗逆性强种植技术简单易行而受到广泛关注。生产完大球盖菇的菌渣可直接就地还田,不仅能增加土壤有机质,还能改善土壤,提高土壤肥力[5]。

笔者主要研究玉米秸秆基料化利用,通过设置不同的菇粮配置比例以及玉米秸秆与玉米芯的配置比例,研究不同处理下大球盖菇菌丝生长情况、子实体品质、产量以及生物学转化率,以此总结出适宜大球盖菇种植的玉米秸秆菇粮配置比例以及玉米芯添加量。从试验结果可以看出,大球盖菇菌丝生长能有效利用玉米秸秆,菌丝能快速侵入玉米秸秆并将其分解,播种20～30d菌丝基本完全侵入玉米秸秆和玉米芯,30d后菌丝扭结形成小原基。这表明利用玉米秸秆种植大球盖菇,该方式简单易行,能实现玉米秸秆的充分利用。

针对玉米秸秆使用量,设计了4种不同的处理(1∶0.8、1∶0.6、1∶0.4、1∶0.2),以此来探索最佳的菇粮配置比例。从试验结果可以看出,不同菇粮配置比例对现原基及原基数量有着明显的差异。当菇粮配比为1∶0.2时,现原基的时间明显晚于其它处理组,说明玉米秸秆使用量过多,会增加菌丝生长发育的时间,从而导致现原基的时间加长。当菇粮配置比例为1∶0.4时,原基数量较多,产量较高;而菇粮配置比例为1∶0.8的处理组,原基数量明显偏少,产量低。这说明菇粮配比为1∶0.4时,效果最佳;而菇粮配比为1∶0.8时,产量低,表明玉米秸秆使用量少影响了大球盖菇的产量。分析不同菇量配置比例下大球盖菇生物学转化率可以看出,菇粮配比为1∶0.8时,生物学转化率最高;而菇粮配比为1∶0.2时,生物学转化率最低。这说明大多数玉米秸秆被大球盖菇菌丝生长发育提供营养,但转化为子实体的比例不高,这也可能与采收后期温度升高,考虑下一季度玉米种植而提前结束采收有关。

前人试验表明,大球盖菇菌丝生长过程中利用单一秸秆效果不佳,添加一定比例的玉米芯能有效促进大球盖菇菌丝生长及增加产量。因此,在本研究中,设置不同的玉米秸秆与玉米芯的配置比例,此次来探索最佳的玉米秸秆基料化利用配方。从试验结果来看,玉米芯的添加对大球盖菇菌丝生长、现原基时间没有明显的影响,但对大球盖菇的产量有较大的影响。玉米芯添加量越多,产量越高;纯秸秆处理组生物学转化率明显低于添加玉米芯的处理组,说明添加玉米芯能有效提高大球盖菇的产量及生物学转化率,单一秸秆的营养成分是有限的,添加玉米芯使得营养物质更加多元化,这就提高了大球盖菇的产量。

综上所诉,对玉米秸秆基料化利用研究结果表明∶大球盖菇能有效分解利用玉米秸秆,当菇粮配置比例为1∶0.4,玉米秸秆与玉米芯的配置比例为1∶1时,综合效果最佳,生长出的大球盖菇菇形圆整肉质厚实品质佳,产量高。