劉景坤 吳松展 程漢亭 李光義 李葉 王進(jìn)闖 李勤奮
摘 ?要??本研究就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在食用菌菌渣特性及其基質(zhì)化利用方面的研究進(jìn)行了詳細(xì)綜述。首先介紹了菌渣基本理化性質(zhì),并與傳統(tǒng)基質(zhì)材料對(duì)比分析了其在基質(zhì)化應(yīng)用中的優(yōu)劣;隨后分類舉例,詳細(xì)介紹了菌渣在園藝作物、中草藥和食用菌幾類作物栽培中的研究進(jìn)展和應(yīng)用情況,分析了菌渣在幾種主要作物栽培中的優(yōu)勢(shì),同時(shí)涉及了菌渣在土壤改良及作用機(jī)理方面的研究;最后總括了菌渣基質(zhì)化利用過(guò)程中存在的問(wèn)題、主要的研究方向及理論深度等問(wèn)題,并提出了具體建議,以期為食用菌菌渣的高效利用及基質(zhì)育苗、栽培中問(wèn)題的解決提供可靠且深入的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞 ?食用菌;菌渣;基質(zhì)化;營(yíng)養(yǎng)元素;理化性質(zhì);土壤改良中圖分類號(hào)??X71??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼??A
Advances in Utilization of Spent Mushroom Substrates Plant Growing Medium
LIU Jingkun1,2, WU Songzhan1,3, CHENG Hanting1,2, LI Guangyi1,2, LI?Ye1, WANG Jinchuang1,2,LI Qinfen1,2*
1. Environment and Plant Protection Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571101, China;??2. Danzhou Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Danzhou, Hainan 571737, China; 3. Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China
Abstract ?The article reviewed the researches on the characteristics and utilization of spent mushroom substrate (SMS) in recent years in detail. Basic physical and chemical properties of spent mushroom substrate were introduced, and compared with the traditional substrate materials, the advantages and disadvantages of its application in cultivation were also analyzed. Research progress on the application of spent mushroom substrate in the cultivation of horticultural crops,?Chinese herbs and mushroom were present, at the same time, the role and mechanism of spent mushroom substrate in improving soil were also mentioned. Finally, the problems still existed in the utilization of fungal residue matrix were mentioned and suggestions were given in order to provide a reliable and in-depth theoretical basis for the efficient utilization of mushroom residue.
Keywords ?mushroom;?spent mushroom substrate; substrate for cultivation; nutrients; physical and chemical properties; soil improvement
DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.01.028
我國(guó)是食用菌的主要生產(chǎn)國(guó),總產(chǎn)量從2000年的608萬(wàn)t穩(wěn)步增長(zhǎng)到2016年的3596余萬(wàn)t[1],占世界產(chǎn)量的70%以上[2]。與此同時(shí),食用菌菌渣作為食用菌栽培后菌包的殘余料,其平均產(chǎn)生量大約是食用菌的5倍,依據(jù)目前食用菌產(chǎn)量,保守估計(jì)菌渣年產(chǎn)生量1億余t,如此巨大體量的菌渣不僅對(duì)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)環(huán)境構(gòu)成了壓力,同時(shí)也是一種資源的極大浪費(fèi)[3]。食用菌菌渣體量龐大,具有易降解、可再生的特點(diǎn),收集幾乎沒(méi)有成本,如果能夠?qū)⑵浜侠砝?,不僅能解除其對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境污染的威脅,而且能夠大幅度降低生產(chǎn)成本,是延長(zhǎng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的有效途徑,對(duì)于農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。
菌渣材料自身具備優(yōu)良的物理性狀,容重輕、孔隙度大,這些性狀決定了其具有持水性能優(yōu)良,透氣性好等優(yōu)點(diǎn),是一種無(wú)土栽培的好材料。同時(shí),在食用菌種植時(shí),菌絲會(huì)對(duì)其中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和抗?fàn)I養(yǎng)因子,如棉酚等均能進(jìn)行不同程度的降解;而且菌絲在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)向菌渣中分泌次生代謝產(chǎn)物、菌體蛋白、微量元素等多種養(yǎng)分,增加其可利用的有機(jī)物質(zhì)含量,對(duì)植物生長(zhǎng)具有很大的促進(jìn)作用[4-5]。因此,菌渣具有非常大的潛在開(kāi)發(fā)和利用價(jià)值。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)菌渣的這些性質(zhì)進(jìn)行了大量理論研究和應(yīng)用探索,不僅對(duì)菌渣基礎(chǔ)性質(zhì)進(jìn)行了研究,而且探索了菌渣基質(zhì)化的多種利用方式,并取得了不同的進(jìn)展。對(duì)這些理論研究和應(yīng)用探索進(jìn)行綜述,不僅能全面了解菌渣的利用價(jià)值和潛力,而且對(duì)于拓寬菌渣的利用渠道也具有借鑒意義。
1.1物理性狀
菌渣是食用菌栽培基質(zhì)的下腳料,用料多為棉籽殼、木屑、農(nóng)作物秸稈等。不同食用菌的菌渣的物理性質(zhì)不盡相同,菌渣容重一般在0.15~?0.3 g/cm3之間,總孔隙度能達(dá)到70%以上,持水孔隙度根據(jù)材料不同有較大變化。由于菌棒生產(chǎn)過(guò)程中,往往添加少量硫酸鈣為食用菌生長(zhǎng)提供鈣和硫,廢棄菌渣通常偏堿性,pH一般略高于7[6-8]。張德威等[9]發(fā)現(xiàn),種過(guò)香菇的木屑廢渣容重為0.16 g/cm3,持水孔隙度為55.2%,EC(電導(dǎo)率)值為0.4 mS/cm;種過(guò)草菇的棉籽殼廢渣容重為0.15 g/cm3,持水孔隙度為12.5%,EC值為2.6 mS/cm;連兆煌等[10]測(cè)得,種過(guò)金針菇的玉米芯和稻糠廢渣容重為0.20?g/cm3,EC值為 1.7 mS/cm;王濤等[11]測(cè)得,海鮮菇菌渣EC值超過(guò)3.34 mS/cm;單洪濤[12]等測(cè)定杏鮑菇菌渣EC值高達(dá)8.495?mS/cm,發(fā)酵后EC值降為 4.67?mS/cm;時(shí)連輝等[13]比較了菌渣與泥炭的理化性狀。結(jié)果表明,菌渣大粒徑較多,透氣透水性較好,持水孔隙比泥炭少,澆水需少量多次,但失水速率比泥炭慢;菌渣毛管水上升速率快,加濕潤(rùn)劑對(duì)其作用不明顯;菌渣水分特征曲線與泥炭相似;菌渣保肥性能較弱,需要增加施肥次數(shù);菌渣EC值偏高,而泥炭較低。
1.2化學(xué)成分
菌渣中含有豐富的纖維素、木質(zhì)素、維生素、抗生素、礦質(zhì)元素和其他生物活性物質(zhì)[14-17]。相較于使用前的菌棒,廢棄后的菌渣經(jīng)過(guò)食用菌降解后,木質(zhì)素降解30%左右,粗纖維降低40%~?70%,而粗蛋白質(zhì)可提高25%~40%,菌渣氨基酸含量為0.05%~0.06%[18],菌類多糖及鐵、鈣、鋅、鎂等礦物質(zhì)含量也較豐富。由于食用菌的種類及培養(yǎng)基原料不同,菌渣的化學(xué)組成也不同[19-20]。周亞紅等[21]研究了姬菇、白菇、黑菇、灰菇等食用菌10種不同的菌渣,得出粗蛋白平均含量6.74%,粗脂肪平均含量0.27%,粗纖維平均含量14.02%,有機(jī)碳平均含量26.70%,全磷平均含量0.12%,全鉀平均含量1.63%,鈣平均含量4.85%,鎂平均含量0.64%,灰分平均含量34.38%。李曉強(qiáng)等[22]對(duì)菌渣的全氮、全磷、全鉀含量進(jìn)行了測(cè)定,分別為3.24%、1.40%和2.11%,明顯高于常用基質(zhì)。
1.3菌渣基本理化性質(zhì)在基質(zhì)栽培中的分析
優(yōu)良的基質(zhì)在物理性質(zhì)上固、液、氣三相比例要恰當(dāng),容重為0.1~0.8 g/cm3,總空隙度在75%以上,大小空隙比在0.5左右?;瘜W(xué)性質(zhì)上,陽(yáng)離子交換量大,基質(zhì)保肥性能好,pH接近中性,并具有一定的緩沖性能,具有一定的碳氮比以維持栽培過(guò)程中基質(zhì)的生物穩(wěn)定性[23-25]。常用的基質(zhì)如泥炭、落葉、秸稈等EC值往往不超過(guò)1?mS/cm,全氮、全磷、全鉀的含量罕有達(dá)到1%的情況[26]。菌渣具有獨(dú)特的物理特性和豐富的養(yǎng)分,能夠在為植物根系提供良好的根系環(huán)境的同時(shí),持續(xù)提供植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分,這些方面作為基質(zhì)都是非常有利的。然而,菌渣的pH偏大,EC值偏高,容重較小,全氮、全磷、全鉀含量較高,容易造成燒苗現(xiàn)象,這一方面的劣勢(shì)使其不適宜單獨(dú)作為栽培基質(zhì)使用。將菌渣與蛭石、稻殼、秸稈、珍珠巖、河沙等常用基質(zhì)材料混合使用,降低總體基質(zhì)的EC值,可以揚(yáng)長(zhǎng)避短,既不至于燒苗,也能充分利用其他優(yōu)秀性質(zhì)。樊金山等[27]以草炭、蛭石、珍珠巖混合杏鮑菇菌渣種植草莓,林志斌等[28]以草炭、椰糠、蛭石混合菌渣種植甜瓜,均卓有成效。食用菌栽培方面,菌渣的內(nèi)部環(huán)境在食用菌的改造下,是很適宜食用菌生長(zhǎng)的,只是纖維素和聚戊糖等的消耗才導(dǎo)致了被廢棄??梢蕴砑用拮褮ぁ⒌静莸炔牧涎a(bǔ)充纖維素和聚戊糖等成分,再次用作食用菌的栽培。杭中橋等[29]利用杏鮑菇菌渣混合棉籽殼栽培鮑魚(yú)菇,李正鵬等[30]利用稻草和真姬菇菌渣栽培草菇,產(chǎn)量甚至高于原有配方。
2.1菌渣用于園藝作物的栽培
在實(shí)際生產(chǎn)中,基質(zhì)一般用于園藝作物(蔬菜、花卉、茶葉等)、藥材作物和其他經(jīng)濟(jì)作物等附加值較高的作物的育苗或栽培,考慮物理性質(zhì)和成本因素,可以用作基質(zhì)育苗或栽培的材料種類有限,其中草炭是一種具有較好理化性狀的基質(zhì)原料。由于草炭是煤的原始狀態(tài),是不可再生資源,不僅總量有限,而且過(guò)度開(kāi)采會(huì)給生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞[31],因此,開(kāi)發(fā)草炭的替代物一直是栽培基質(zhì)的研究熱點(diǎn)[32-35]。菌渣物理性質(zhì)良好,產(chǎn)量豐富,成本低廉,而且腐熟后的理化性質(zhì)得到改善且可利用養(yǎng)分增加,與其他基質(zhì)復(fù)配可起到較好的育苗效果。使用菌渣替代或部分替代草炭是基質(zhì)化研究的一個(gè)重要方向,對(duì)于不可再生資源的保護(hù)具有重要意義。因此,菌渣完全或部分替代草炭是基質(zhì)化研究的一個(gè)重要方向。
潘紹坤等[36]研究發(fā)現(xiàn),以菌渣和牛糞為主要原料,采用無(wú)害化發(fā)酵處理,制備成發(fā)酵菌渣和母肥,再用母肥、發(fā)酵菌渣、草炭制成不同質(zhì)量配比的育苗基質(zhì),以草炭為對(duì)照進(jìn)行茄子的育苗。根據(jù)出芽率、苗高、幼苗鮮質(zhì)量、根冠比等指標(biāo)的測(cè)定分析結(jié)果,該菌渣的配方育苗效果甚至優(yōu)于純草炭基質(zhì)。其中20%母肥、50%發(fā)酵菌渣、30%草炭土混合的基質(zhì)配方育苗效果最好,茄子出芽率達(dá)100%。播種后20?d調(diào)查,茄子平均株高4.02 cm,平均葉面積1.78 cm2,平均單株鮮質(zhì)量0.28 g,平均葉莖鮮質(zhì)量0.26 g,平均根部鮮質(zhì)量0.02?g,在茄子育苗方面可替代70%草炭。樊金山等[27]研究發(fā)酵杏鮑菇菌渣、草炭、蛭石、珍珠巖不同體積配比的復(fù)合基質(zhì)對(duì)草莓品質(zhì)的影響,結(jié)果表明,杏鮑菇菌渣復(fù)合基質(zhì)綜合理化性質(zhì)在適合草莓生長(zhǎng)的范圍內(nèi),其中草炭、菌渣、珍珠巖、蛭石體積比為3∶1∶1∶1的復(fù)合基質(zhì)綜合理化性質(zhì)在適合草莓生長(zhǎng)的范圍內(nèi),且總鉀含量顯著提高,播種30 d后,葉面積33.52 cm2,株高17.64 cm,60 d后平均開(kāi)花15.63朵,花序長(zhǎng)16.83 cm,成熟后單株產(chǎn)量242.47 g,多項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于其他處理組及CK組。林志斌等[28]以常規(guī)育苗基質(zhì)(草炭∶蛭石=2∶1)為對(duì)照,進(jìn)行杏鮑菇菌渣復(fù)合基質(zhì)對(duì)甜瓜的育苗實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,菌渣復(fù)合基質(zhì)的育苗效果均優(yōu)于對(duì)照組,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,腐熟后的杏鮑菇菌渣可以部分或完全替代草炭進(jìn)行甜瓜育苗。樊金山等[37]在白芨復(fù)合基質(zhì)栽培實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)菌渣能代替25%草炭,謝正林等[38]在青椒的栽培實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)菌渣能代替25%草炭。由此可見(jiàn),菌渣能夠完全或者部分在基質(zhì)栽培中替代草炭,而且菌渣的添加往往能提升草炭基質(zhì)的品質(zhì)。
2.2菌渣用于中草藥的栽培
中醫(yī)藥是祖國(guó)傳統(tǒng)文化的瑰寶,近年來(lái)隨著需求量的增加,中藥的種植已經(jīng)成為貧困地區(qū)脫貧致富的重要手段。因此,根據(jù)不同中藥材的生長(zhǎng)習(xí)性,探索適合其育苗和栽培的基質(zhì),不僅對(duì)于保護(hù)草炭等不可再生的基質(zhì)資源具有重要意義,而且是保證藥效物質(zhì),實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化(良好作業(yè)規(guī)范等)栽培的重要保障措施和手段。
樊金山等[37]為充分利用杏鮑菇菌渣,降低有機(jī)質(zhì)栽培白芨成本,研究了杏鮑菇菌渣復(fù)合基質(zhì)對(duì)白芨生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明,Ⅰ組(草炭、杏鮑菇菌渣、珍珠巖、稻殼的體積比為3∶1∶1∶1)基質(zhì)的理化性質(zhì)均在適合白芨生長(zhǎng)的范圍內(nèi),且白芨植株成活率、生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和多糖含量與CK處理(草炭、珍珠巖、稻殼的體積比為4∶1∶1)均無(wú)顯著差異,其中栽培6個(gè)月后CK組和Ⅰ組的成活率分別為96.83%和94.84%,栽培18個(gè)月后CK組和Ⅰ組成活率分別為94.84%和92.46%,栽培18個(gè)月開(kāi)花植株數(shù)CK組和Ⅰ組分別為79.7和77.3,花序長(zhǎng)分別為16.73、17.12 cm,株高分別為30.82、31.23?cm,單株平均產(chǎn)量分別為6.83、6.67?g,可見(jiàn)杏鮑菇菌渣可以替代部分草炭,節(jié)約栽培成本。但是隨著基質(zhì)配方中菌渣含量的上升,白芨植株成活率、生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和多糖含量都出現(xiàn)了明顯的逐級(jí)下降[23],該研究雖然給出了配方的pH和有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù),卻未進(jìn)行深入的原因分析。唐敏[39]以不同比例的水苔和發(fā)酵后菌渣混合基質(zhì)進(jìn)行了鐵皮石斛的栽培研究。研究發(fā)現(xiàn),其中A組水苔∶菌渣=9∶1的配方相較于純水苔的CK組,鐵皮石斛的生長(zhǎng)狀況相近,在根數(shù)、株高、存活率方面略高于CK組;而B(niǎo)組是水苔∶菌渣=7∶3的配方,鐵皮石斛的生長(zhǎng)狀況明顯優(yōu)于CK組,在根長(zhǎng)、根數(shù)、株高、存活率方面都有明顯的優(yōu)勢(shì),其中A組、B組、CK組石斛根長(zhǎng)分別為5.9、6.3、5.9 cm,根數(shù)分別為6.2、6.9、5.9,株高分別為7.0、7.1、6.5 cm;此后隨著菌渣含量比例的提升,鐵皮石斛生長(zhǎng)狀況逐漸變差??梢?jiàn),菌渣中含有豐富的有機(jī)質(zhì),具有生理活性,能促進(jìn)石斛生長(zhǎng)發(fā)育,而過(guò)量添加則影響了基質(zhì)的通氣性使得基質(zhì)效果變差[40]。該研究還以不同比例的腐殖土和發(fā)酵后菌渣混合基質(zhì)進(jìn)行了川貝母的栽培研究,發(fā)現(xiàn)隨著基質(zhì)配方中菌渣比例的提高,川貝母的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)逐級(jí)提高,當(dāng)菌渣與腐殖土的比例為3∶7(實(shí)驗(yàn)組C)時(shí),菌渣對(duì)川貝的生長(zhǎng)起到了最為明顯的促進(jìn)作用;而菌渣與腐殖土的比例為5∶5(實(shí)驗(yàn)組D)時(shí),鱗莖寬度、鱗莖長(zhǎng)度、鮮重等指標(biāo)與菌渣和腐殖土的比例為3∶7時(shí)相近,但是干重明顯下降。C組、D組、CK組的鱗莖寬度分別為0.29、0.29、0.21 cm,鱗莖長(zhǎng)度分別為0.36、0.34、0.31 cm,全株鮮重分別為1.56、1.55、1.41 g,干重分別為0.43、0.32、0.31?g[41]。
此外,杜家方等[42]發(fā)現(xiàn)菌渣提取液對(duì)酚酸類物質(zhì)具有降解作用,而酚酸類物質(zhì)可能導(dǎo)致地黃的連作障礙。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),在重茬土中添加10%杏鮑菇菌渣能使地黃冠幅、葉片數(shù)量、葉長(zhǎng)、葉寬和株高等指標(biāo)均接近頭茬地黃水平,使重茬地黃塊根質(zhì)量鮮重和干重分別提高2.70、3.66倍,單株梓醇總量提高2.25倍,同時(shí)提高了地黃根際土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量,也提高了地黃根際土壤中蔗糖酶、纖維素酶、脲酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶的活性[43-44]??梢?jiàn),杏鮑菇菌渣能有效緩解地黃的連作障礙[45]。
由此看來(lái),菌渣適合作為中草藥栽培基質(zhì)的添加料,其中豐富的有機(jī)質(zhì)能改善基質(zhì)物理性質(zhì),提高基質(zhì)的保肥能力和緩沖性能,具有生理活性,能促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育;而添加過(guò)多則不利于中草藥的生長(zhǎng),這個(gè)比例一般在25%左右。
2.3菌渣用于食用菌栽培
菌渣在結(jié)構(gòu)上疏松多孔,非常適合食用菌生長(zhǎng),在組成成分上含有豐富的纖維素、木質(zhì)素、維生素、抗生素、礦質(zhì)元素和其他生物活性物質(zhì)[46]。魏海龍等[47]對(duì)比了3種食用菌出菇前后的化學(xué)成分,發(fā)現(xiàn)種植食用菌后,菌棒中纖維素和聚戊糖出現(xiàn)明顯的消耗,而灰分和脂類化合物都有少量的增加,其他化學(xué)成分變化較小。相比于生產(chǎn)食用菌前的菌棒,菌渣雖然損失了部分纖維素和聚戊糖,但其內(nèi)部環(huán)境在食用菌的改造下,變得更加適宜食用菌生長(zhǎng),只要補(bǔ)充這些損失的纖維素和木質(zhì)素,就不失為一種優(yōu)質(zhì)的食用菌栽培基質(zhì)?;诖?,許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究[48-49]。
杭中橋等[29]以常規(guī)棉籽殼培養(yǎng)料為對(duì)照,采用杏鮑菇工廠化生產(chǎn)的菌渣代替部分棉籽殼進(jìn)行鮑魚(yú)菇栽培研究。結(jié)果表明,培養(yǎng)料中菌渣添加量在30%~70%時(shí),鮑魚(yú)菇菌絲長(zhǎng)勢(shì)均表現(xiàn)良好,菌絲滿袋時(shí)間、原基出現(xiàn)時(shí)間和轉(zhuǎn)潮期縮短;隨著菌渣添加比例增加,鮑魚(yú)菇產(chǎn)量呈降低的趨勢(shì),當(dāng)菌渣添加量為30%(配方1)時(shí)產(chǎn)量最高。與CK組比較,CK組和配方1菌絲滿袋天數(shù)分別為38、36?d,平均生物學(xué)效率分別為71.04%和77.48%,相較CK組,配方1單個(gè)菌包凈利潤(rùn)增加0.60元。彭榮等[50]以工廠化生產(chǎn)的真姬菇菌渣替代部分稻草栽培草菇9715菌株,結(jié)果與對(duì)照培養(yǎng)料相比,滿菌時(shí)間與原基形成時(shí)間無(wú)顯著差異。配方20%菌渣+77%稻草和配方40%菌渣+57%稻草比對(duì)照配方CK1產(chǎn)量分別提高14%和19%,比對(duì)照配方CK2產(chǎn)量分別提高68%和75%,可見(jiàn)真姬菇菌渣與稻草混合栽培草菇非??尚小Zw璐等[51]推廣草腐菌菇循環(huán)利用的菌渣基質(zhì)栽培技術(shù),范育明等[52]推廣利用杏鮑菇菌渣為基質(zhì)的草菇工廠化周年栽培關(guān)鍵技術(shù),這些均表明了菌渣作為食用菌基質(zhì)材料的可行性,而且以菌渣作為材料的新型基質(zhì)配方和技術(shù)正被不斷開(kāi)發(fā)。
菌渣本身是食用菌生產(chǎn)廢料,無(wú)論是其物理結(jié)構(gòu)還是菌渣中含有的次生代謝產(chǎn)物、菌體蛋白、微量元素等多種水溶性養(yǎng)分及豐富的有機(jī)物質(zhì),都相當(dāng)有利于食用菌栽培,適當(dāng)補(bǔ)充部分養(yǎng)分即可再次進(jìn)行生產(chǎn),非常適宜作為新型食用菌基質(zhì)的生產(chǎn)和研究;將菌渣按一定比例添加進(jìn)常規(guī)配方中,食用菌產(chǎn)量均高于常規(guī)配方和純菌渣配方,可見(jiàn)其值得進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)利用。
菌渣富含各種有機(jī)質(zhì)、糖類、有機(jī)酸、酶、蛋白質(zhì)、生物活性物質(zhì)及其他營(yíng)養(yǎng)成分。菌渣能有效改良土壤的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)[53],并且其成分非常有利于各種菌落的形成,能有效增加土壤中菌落的數(shù)量和種類[54-55]。菌渣的高效綜合利用,不但可以延長(zhǎng)生物循環(huán)鏈條,改善環(huán)境污染,同時(shí)還可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益[56-57]。周偉等[58]基于土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行雙孢蘑菇菌渣還田量估算,潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和綜合污染系數(shù)均表現(xiàn)出先減小后增加的二次函數(shù)趨勢(shì),可以適量還田。
盛鵬飛等[59]對(duì)工廠化食用菌菌渣的理化性狀和安全性進(jìn)行評(píng)價(jià),4種食用菌菌渣堆置發(fā)酵后,草腐型菌渣EC值為3.775 mS/cm,高于木腐型菌渣的2.473 mS/cm,木腐型菌渣含碳量和含氮量均高于草腐型菌渣,研究所測(cè)菌渣的鎘和鉛含量均未超標(biāo)。林賢銳等[60]認(rèn)為,菌渣能提高土壤中有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀的含量及土壤pH,降低土壤容重,葡萄園土壤施用菌渣后與不施用的CK組比較,土壤pH分別為6.7、6.2,有機(jī)質(zhì)分別為68.11、54.84?g/kg,速效氮分別為168.16、124.58?g/kg,速效磷分別為20.39、16.98 g/kg,速效鉀分別為68.01、55.81 g/kg;劉玉明等[61]發(fā)現(xiàn)施用食用菌菌渣能降低土壤容重,改善土壤通氣性和保水性,同時(shí)能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和有效磷含量。陳玉真等[62]、栗方亮等[63]研究發(fā)現(xiàn),施用菌渣有機(jī)肥能有效增加土壤中大團(tuán)聚體的含量及其水穩(wěn)性,是改善茶園土壤理化性狀和培肥地力的有效途徑。蕫瓊娥等[64]、何可等[65]分別利用食用菌菌渣輔助草莓和甜瓜的栽培,發(fā)現(xiàn)菌渣能有效促進(jìn)葡萄及甜瓜的生長(zhǎng),有利于葡萄新根的生長(zhǎng),提高了葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì),在促進(jìn)甜瓜生長(zhǎng)及提高甜瓜品質(zhì)方面效果顯著,在產(chǎn)量上與對(duì)照組基本持平。程思逸等[66]發(fā)現(xiàn)煙草栽培中用菌渣替代部分化肥能提高煙株抗病性,降低根莖病的發(fā)病率,降低煙葉煙堿含量,提升煙葉品質(zhì)。劉中良等[67-68]研究麥秸、稻殼與菌渣還田對(duì)設(shè)施菜地的青椒和番茄品質(zhì)及產(chǎn)量的影響,麥秸、稻殼及菌渣還田都可以有效提高青椒和番茄的光合色素含量和抗氧化酶(超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶)活性,降低丙二醛含量;其中菌渣處理下的青椒葉綠素、果實(shí)可溶性糖與維生素C含量最高;此外,菌渣還田可有效降低番茄果實(shí)的有機(jī)酸含量,改善果實(shí)品質(zhì)。
土壤團(tuán)聚體是土壤的基本結(jié)構(gòu)單元,在保證和協(xié)調(diào)土壤中的水分和養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)、微生物代謝及酶活性等方面起著重要作用[69],是土壤物理性狀的綜合反映,其形成包含了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)及生物過(guò)程,主要依賴于土壤中各種膠結(jié)物質(zhì)(包括各種無(wú)機(jī)膠結(jié)物質(zhì)、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體以及微生物菌絲和根系等)的分解。土壤團(tuán)聚體R0.25、平均重量直徑和幾何平均值均是反映土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性狀況的常用指標(biāo),其值越大表示團(tuán)聚體的平均粒徑團(tuán)聚度越高,與土壤的穩(wěn)定性狀況呈明顯正相關(guān)[70]。土壤分形維數(shù)也可在一定程度上表征土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)越小,則土壤穩(wěn)定性越好。王峰等[71]研究菌渣施用對(duì)茶園土壤有機(jī)碳含量及其腐殖質(zhì)組成的影響,設(shè)置了4個(gè)處理:?jiǎn)问┑剩∕0),50%氮肥+50%菌渣(M1),單施菌渣(M2),2倍菌渣(M3)。連續(xù)施用3 a后,表層(0~20 cm)土壤有機(jī)碳含量、胡敏酸、富里酸、胡敏素含量分別較M0提高了43.10%~104.21%、52.89%~ 157.14、31.07%~74.30%和44.96%~107.35%,隨菌渣施用量增加而增加。而20~40 cm土層沒(méi)有顯著變化。證明了菌渣的施用能促進(jìn)有機(jī)碳的積累,也有利于土壤腐殖化進(jìn)程。王峰等[72]以同樣的處理研究了菌渣施用對(duì)茶園土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、分布和穩(wěn)定性的影響,研究發(fā)現(xiàn),不論是否施用菌渣有機(jī)肥,土壤團(tuán)聚體均以>5 mm的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)為主,所占比例為37.04%~52.37%[73]。菌渣的施用能有效增加土壤>5mm的團(tuán)聚體含量,增加量可達(dá)15.20%~41.39%;其中高量菌渣(M3)處理提升顯著,這跟菌渣能促進(jìn)有機(jī)碳的積累,有利于土壤腐殖化進(jìn)程的特性是分不開(kāi)的。此外,茶園土壤R0.25(>0.25 mm水穩(wěn)團(tuán)聚體)、平均重量直徑和幾何平均值均與菌渣的施用量呈正相關(guān),分形維數(shù)與菌渣的施用量呈負(fù)相關(guān)??梢?jiàn)施用菌渣有機(jī)肥能增加土壤中大團(tuán)聚體的含量及其水穩(wěn)性,是改善茶園土壤理化性狀和培肥地力的有效途徑。
以上研究表明,菌渣具有改良土壤的能力,添加菌渣不但能夠增加土地肥力[74-75],還能不同程度地提高土壤微生物數(shù)量和酶活性,能夠增加土壤中微生物群落的規(guī)模,促進(jìn)土壤腐殖化進(jìn)程,增加土壤大團(tuán)聚體含量及水穩(wěn)性,對(duì)于土壤潛在的抑病能力也有一定的提升作用[76-77]。
對(duì)食用菌菌渣在番茄、茄子、甜瓜等作物栽培利用方面的研究出現(xiàn)得最早,成果也最多,這方面探索集中在菌渣物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。菌渣良好的理化性質(zhì)使其成為栽培、育苗基質(zhì)的好材料,如今菌渣作為基質(zhì)材料和草炭替代物仍然是主要研究方向,吸引了大量研究者不斷探索。隨著研究的深入,菌渣中含有的次生代謝產(chǎn)物、菌體蛋白、微量元素等多種水溶性養(yǎng)分及豐富的有機(jī)物質(zhì)等特點(diǎn)進(jìn)入人們的視野,被利用于食用菌的再生產(chǎn),菌渣在食用菌的新型基質(zhì)開(kāi)發(fā)方面的技術(shù)和成果近年來(lái)顯著增多,成為菌渣基質(zhì)化利用新的研究方向。近年來(lái),菌渣特殊的結(jié)構(gòu)及其對(duì)微生物群落和酶活性的影響能力又使得其在改良土壤結(jié)構(gòu)方面的研究悄然興起,并且有關(guān)菌渣作用機(jī)理的研究也逐漸增多,這意味著國(guó)內(nèi)外對(duì)菌渣的基質(zhì)化研究進(jìn)入了更深的層次,加深了有關(guān)菌渣利用的理論研究,拓寬了其應(yīng)用的領(lǐng)域。可以預(yù)見(jiàn),今后食用菌菌渣的基質(zhì)化利用研究必將更加多樣化和深入化。
盡管菌渣基質(zhì)化研究已經(jīng)涉及很多的方面,但其研究深度仍然稍顯不足,理論研究淺顯。例如,在蔬菜栽培應(yīng)用方面,多數(shù)研究只提供了適宜的配方,理論支撐仍然較為模糊;在中草藥栽培基質(zhì)方面,只得出菌渣可以部分替代草炭的結(jié)論,沒(méi)有探究相關(guān)藥效指標(biāo)下降的原因;在食用菌栽培方面,同樣沒(méi)有探究原配方添加菌渣后食用菌產(chǎn)量上升的原因。而且現(xiàn)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)略顯單一,基質(zhì)方面通常是pH、有機(jī)質(zhì)含量等,栽培作物方面就是成活率、生長(zhǎng)狀況、產(chǎn)量等,這樣難有更深層次的分析。建議測(cè)定一些更為深入的指標(biāo),例如,基質(zhì)配方可以測(cè)定栽培過(guò)程中的菌落變化,代謝次生產(chǎn)物、菌體蛋白含量的變化,番茄、甜瓜等作物可以測(cè)定酶的活性,中草藥可以測(cè)藥效物質(zhì)含量等。
此外,菌渣只是一個(gè)統(tǒng)稱,其種類多不勝數(shù),僅主要的食用菌就有平菇、黑木耳、香菇、金針菇、雙孢菇、杏鮑菇、海鮮菇等20余種,每種食用菌又有多種不同的菌包配方,各種菌渣理化性質(zhì)不盡相同。想要合理利用某一批菌渣,往往需要重新研究,罕有能直接應(yīng)用前人研究成果的。這不但極大阻礙了研究的效率,也使得菌渣的實(shí)際應(yīng)用成為空中樓閣(菌渣利用收益與科研成本不成比例),導(dǎo)致了科研方向散亂不成系統(tǒng),實(shí)際應(yīng)用很少的現(xiàn)狀。針對(duì)這樣的現(xiàn)狀,將科研方向系統(tǒng)地綜合起來(lái)是很重要的,例如,首先可以根據(jù)前人研究所歸納的菌渣共通性質(zhì)(如高EC值、高有機(jī)碳含量等)來(lái)尋找菌渣的各種利用途徑(這方面已經(jīng)比較成熟了,作物栽培、食用菌栽培、土壤改良以及飼料化、肥料化的種種利用途徑),針對(duì)菌渣利用途徑得到該途徑菌渣最重要的性質(zhì)(例如,作物栽培中菌渣的容重和孔隙度起到主要作用),再綜合這些性質(zhì)作為指標(biāo),可以先測(cè)定主要食用菌的一種或幾種常用菌包配方的菌渣,根據(jù)其性質(zhì)歸類到不用的應(yīng)用方向上(例如,某食用菌某配方有機(jī)碳含量高就能歸納到土壤改良一類等),這樣總結(jié)出一套框架系統(tǒng)之后公布出來(lái),若要研究某一種菌渣,查閱得到分類后就會(huì)有一個(gè)明確的方向,也能將自己的后續(xù)研究成果補(bǔ)充進(jìn)系統(tǒng),糾正其中的錯(cuò)漏等。這樣研究者就有了明確的研究方向,有了共同的交流平臺(tái),菌渣的利用研究也將達(dá)到新的高度。
參考文獻(xiàn)
[1]?中國(guó)食用菌商務(wù)網(wǎng)[OL/EB]. http://www.mushroommarket.?net/output/list.php?n=f.