我国茭白鞘叶综合利用技术研究与应用现状

陈建明，张珏锋，何月平，符长焕，郑春龙，周杨，王来亮

（1.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，杭州，310021；2.余姚市农业科学研究所；3.余姚市河姆渡茭白研究中心；4.浙江缙云县农业局）

我国茭白鞘叶综合利用技术研究与应用现状

陈建明1，张珏锋1，何月平1，符长焕2，郑春龙3，周杨4，王来亮4

（1.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，杭州，310021；2.余姚市农业科学研究所；3.余姚市河姆渡茭白研究中心；4.浙江缙云县农业局）

茭白是我国特有的水生蔬菜，茭白鞘叶的开发利用是当前我国茭白产业急需解决的难题。本文主要从茭白鞘叶的主要营养成分，茭白鞘叶的综合利用技术（如作为食用菌栽培基质、农田肥料、动物饲料、工艺品、生活能源、工业原料和生物吸附剂等）以及其应用现状进行综述，目的是为科学合理地利用废弃茭白鞘叶提供技术支撑。

茭白鞘叶；综合利用技术；应用现状

自20世纪80年代以来，我国茭白产业快速发展，现已于长江中下游各省份广泛种植，目前全国茭白种植面积6.7万hm2，年产值30多亿元[1]。废弃的茭白鞘叶指茭白采收后茭白上部叶片和下部残留的叶鞘。茭白采收户通常将其叶片成堆地抛弃在路旁、河道和田头，叶鞘则留在田间，任其腐烂或者将其焚烧。初步估计，每667 m2茭田每年可产茭白鲜秸秆质量5 000 kg以上，全国每年浪费的茭白鞘叶鲜质量在500万t以上。茭白鞘叶的开发利用是当前我国茭白产业急需解决的问题和难题，如果不采取有效的措施科学利用废弃的茭白鞘叶，既会影响茭白产业的健康发展，又会带来严重的生态环境污染问题。为此，在研究基础上结合有关文献，对我国废弃茭白鞘叶的综合利用技术研究及应用现状作一综述，以期为我国茭白产业的发展提供参考。

1 茭白鞘叶的主要营养成分

研究发现，不同品种、不同生育期的茭白叶片和叶鞘中的营养成分差异大，叶片中粗蛋白含量较高，为11.2%～14.3%，叶鞘中粗蛋白含量为8.94%～ 11.5%。而分蘖盛期的粗脂肪含量明显高于孕茭期，粗纤维在不同品种和生育期间差异不明显。糖含量在茭白生育后期高于前期，灰分的含量则在叶鞘中相对较高。茭白叶鞘中粗蛋白、粗纤维和总糖以及微量元素的含量较高。微量元素中SiO2的含量最高（占5%以上），稍低于水稻秸秆中SiO2的含量；其次为氧化钾（K2O）的含量，叶片和叶鞘中含量分别为3%～4%和5%～7%。Fe含量在170～290 mg/kg，叶鞘中还含有Ca、Mg、Mn、Cu、Zn等中微量元素。茭白叶鞘中游离氨基酸含量也较高，其中丝氨酸（Ser）所占比例最大，占28.8%～46.4%，有机质含量65.50%，腐殖酸26.9%，全氮3.70%，全磷0.50%，全钾2.10%[1～3]。

2 茭白鞘叶的综合利用技术研究

由于茭白鞘叶中营养成分比较丰富，纤维、蛋白质、木质素的含量很高，因此其用途较多。茭白鞘叶综合利用时，主要作为食用菌栽培基质、农田肥料、动物饲料、工艺品、生活能源、工业提取原料和生物吸附剂等。

2.1 茭白鞘叶作为食用菌的栽培基质

茭白鞘叶的营养成分与禾本科植物的稻麦草相似，以纤维素为主，稻麦草等作物的秸秆是栽培草腐型食用菌的理想原料，因此，茭白鞘叶也是一种潜在的栽培食用菌的新材料。由于茭白鞘叶组织比稻草疏松、持水量大，将有助于缩短堆肥发酵时间，提高栽培工效，并且有利于更充分地为食用菌提供生长发育所需的水分。目前，利用茭白鞘叶成功栽培的食用菌种类主要有蘑菇[2，4，5]、草菇[5]、鸡腿菇[1，5]、大球盖菇[6，7]、双孢蘑菇[8，9]等。

林仰河等[4]连续 2 a开展茭白鞘叶（干）代替稻草进行栽培蘑菇的试验，结果表明，茭白鞘叶栽培的鲜菇产量与稻草栽培的无明显差异，且其出菇相对集中，菇朵形比较整齐，合格率高。符长焕等[2]通过茭白鞘叶栽培蘑菇的试验，初步明确了茭白鞘叶栽培蘑菇的工艺流程、栽培配方、栽培技术与克服所出现问题的方法。蔡为明[5]讨论了茭白鞘叶栽培蘑菇、草菇、鸡腿菇等食用菌的可行性，分析了茭白鞘叶栽培食用菌的经济和生态效益，并提出了利用茭白鞘叶栽培蘑菇、草菇、鸡腿菇的参考配方和栽培工艺。郑巧平[8]和郑春龙[9]的研究表明，与稻草配方相比，茭白鞘叶配方的双孢蘑菇现蕾期和采菇始期分别推迟3 d和4 d，采菇期延长12 d，且可采收5批，比稻草配方多1个批次；其蘑菇产量和稻草配方接近，为6.65 kg/m2，每667 m2净收入达11 886元。浙江省农科院园艺所利用茭白鞘叶栽培蘑菇的试验表明，培养料在室外堆制发酵的过程中，可以减少1次翻堆，堆制发酵时间比正常可缩短7 d，发菌时间缩短2 d，可提早出菇，产量与常规稻草栽培相仿[1]。浙江省德清县武康镇上柏村兴农食用菌场场长张美林用废弃茭白叶作为小袋无土栽培姬菇的生长基质和大棚内有土栽培大球盖菇的培养料，经过3 a试验，用茭白鞘叶种出来的菇比以前更香、更嫩、更有营养，且产量与长势都不错。浙江省磐安县农业局食用菌站利用茭白叶也成功种植大球盖菇，并全县范围内示范推广，每667 m2可产鲜菇1 200 kg，产值1.2万多元[7]。浙江丽水景宁畲族自治县东坑镇桃源村的畲族群众采用高山茭白叶代替传统杂木屑，作为种植大球盖菇的培养基，平均每667 m2可节约木料1.5 t，有效保护了当地的森林植被。吴邦仁等[6]结合茭白鞘叶栽培大球盖菇的成功经验，总结了利用茭白鞘叶进行大球盖菇栽培的各个技术环节要点，包括栽培季节与栽培场地的选择、培养料的处理、铺料与播种、发菌期的管理、出菇期的管理、病虫害的防治、适期采收等内容。

食用菌栽培后的废料是农作物的优良有机肥料，将其归还农田，具有培肥地力，改良土壤，减少化肥施用，降低农业生产成本，提高农作物品质等作用。因此，利用废弃茭白鞘叶栽培草腐型食用菌是一项可持续的生态型高效益农业产业。

2.2 茭白鞘叶直接还田、盖田或发酵作肥

茭白鞘叶作为肥料的处理方法有直接还田、堆沤还田、盖田等几种。茭白鞘叶直接还田有3种：一是茭白叶鞘直接留田；二是茭白叶片覆盖还田，即将茭白叶片整体覆盖在茭白株行间，每667 m2还田150～200 kg。但目前更多地是将茭白叶覆盖在雷竹、竹笋、马铃薯等作物上，如余姚市林业技术推广技术总站主持了《茭白草覆盖雷竹栽培技术研究》项目，3 a的试验表明，茭白鞘叶具有较好的保温、增温作用，且对环境污染小，对土壤理化性状影响小，并筛选出以茭白鞘叶为主的雷竹林最佳覆盖物组合，同时总结出一套茭白鞘叶覆盖雷竹林的简易推广模式；三是茭白鞘叶粉碎还田，每667 m2还田300～500 kg。茭白鞘叶堆沤还田通常以高温堆沤，使鞘叶快速腐熟，通过控制湿度（含水65%以上）、调节碳氮比（加入0.5%的尿素）、撒入发酵腐化剂、分层堆积加快腐化速度。

近年来，浙江省农业科学院与余姚市农业科学研究所联合研究以茭白鞘叶为主要原料生产有机复合肥的相关课题，通过不同发酵菌或速腐剂发酵的试验，筛选出适宜茭白鞘叶快速腐熟的发酵菌剂，探明了发酵菌及调节剂的最佳配比与使用方法[10]，明确了浙江省农科院研发的发酵菌对茭白鞘叶具有腐解速度快，堆温高，腐殖酸、全氮量、全磷量、全钾量比例增加等优点，该方法处理的茭白鞘叶第22天基本腐烂熟化，确定了茭白鞘叶快速腐熟的最佳工艺配方，研究进一步提出了茭白草与猪粪联合发酵生产的复合型作物专用有机肥的最佳配方，该配方生产的复混型有机肥适宜堆制发酵时间在30 d左右；研究提出了茭白鞘叶与化肥混合生产的有机、无机复合肥的最佳配方，茭白草与适量化肥掺混后制造的颗粒状有机、无机复混肥，掺混N、P、K的比例以8∶4∶8为好。上述配方处理后茭白有效分蘖增加最多、经济性状（壳茭质量、净茭质量、净茭率、净茭宽和净茭长）表现最好、产量最高。

另外，食用菌栽培后的废料是农作物的优良有机肥料，具有培肥地力、改善土质的作用。据分析，栽培原料通过食用菌降解后培养料中粗蛋白含量由种菇前的2%～8%提高到7.2%～9.5%；栽培蘑菇后的废料含有机质26.6%，含氮1.6%，含磷1.43%，含钾4.28%。

2.3 茭白鞘叶作为动物饲料

由于茭白鞘叶中粗纤维含量高，常常限制家畜瘤胃中微生物和消化酶对细胞壁内溶物的消化作用，导致其适口性和营养性差，无法被动物高效吸收利用。因此，开发利用茭白鞘叶作为饲料资源，提高其利用率和营养价值势在必行。实践中，茭白鞘叶等秸秆饲料的加工调制方法有物理、化学和生物处理3种，具体处理方法见俞晓平等[1]的专著。

早在1988年，上海青浦县奶牛研究会和沈港乡科协就进行了茭白壳和青玉米青储饲喂奶牛的试验。结果表明，饲喂期内，青玉米饲料以及茭白壳和青玉米混合饲料（1∶4混合切割）饲喂奶牛后,对牛奶产量和牛奶营养含量无显著性差异。目前，茭白鞘叶作为动物饲料最成功的实例就是用作獭兔的饲料[11]。2010年6月3日，浙江省余姚市欣农兔业有限公司主持的省级金桥工程项目“茭白草制作獭兔饲料”通过验收。专家组认为，利用茭白草作为饲料养殖獭兔，不仅解决了茭白草污染环境的难题，还探索出了一条生态农业的发展道路，为当地农民增收开辟了新途径，真正实现了经济发展和环境保护的双赢。利用该技术，每只兔可以节省约2元钱的饲料费用。最近，浙江省农科院畜牧兽医研究所正在开展利用茭白鞘叶饲喂奶牛的试验。

2.4 茭白叶加工成工艺品

早在1995年，上海青浦外贸公司草制品部就申请了茭白叶工艺品处理方法的专利 （申请号95119061. X；公开号CN1151363），其处理方法包括将晒干和整理后的茭白叶编织成的工艺品在60～70℃烘干2～3 h，至少1～2次，再用熏蒸剂熏蒸至少1 h，该专利为茭白叶加工成工艺品提供了可能。以茭白叶编结为主的作物秸秆编结，为上海市青浦区练塘镇农户的首创，是上海绿色工艺编结有限公司开发的特色产业，该公司成立于1998年，主营茭白叶编织的工艺品。用于编织工艺品的茭白叶需要经过挑选、修剪、烘干等多道工序处理后才能使用，再装上谷穗、松枝、竹叶、梅花等插花配件，便成了一件件精美的编织饰品。667 m2茭白田所产的茭白叶可编3 000～4 000只普通大小的编织品，产品主要出口到日本、韩国等地作新年吉祥饰物和“鬼节”祭祀用品。2002年该公司出口编结工艺品1 870多万件，完成产值2 800多万元，创汇近400万美元，上缴税金280万元，解决3800多人的就业难题。2007年5月17日，上海市市长韩正同志还专门到该公司对茭白叶编织工艺品技术进行考察，并给予充分肯定。马文锦等[12]研究了茭白叶的护绿工艺条件，确定了护绿效果最佳的护绿液配方、烫漂时间、烫漂温度和pH值，所处理的茭白叶对光、热、酸碱稳定，且能较长时间保持其原有质地。近年来，浙江省主要茭白产区（丽水、宁波等地）正在推广茭白叶编织工艺品技术。

2.5 茭白鞘叶作为生产和生活能源

茭白鞘叶作为能源的方式主要有秸秆直燃供热、秸秆气化供气、秸秆发酵制沼、秸秆压块成型及炭化等。目前直接将茭白鞘叶作为薪柴燃烧的不多，而且直接燃烧的利用率较低，因此，以茭白鞘叶作为沼气发酵制沼、秸秆气化供气技术、秸秆压块成型及炭化技术等能产生更高比例的能量，目前在农村中将其气化供气和作为发酵制沼的原料比较普遍。有关茭白鞘叶气化技术原理和主要设备详见俞晓平等[1]的专著。浙江衢州农民张振联成功研发小型秸秆气化炉的例子充分说明了该项技术的使用前景和效益。

茭白鞘叶发酵作为沼气利用通常以自然村为单元，建设沼气发酵装置、储气设备，通过管网把沼气输送到农户家中。目前比较新的茭白鞘叶产沼方法是：1个8 m3左右的沼气池，1次投入500 kg茭白鞘叶。鞘叶入池前粉碎成5 cm左右大小，加入1 kg复合菌剂堆沤2～3 d，为提高产气效率，有的还加入10～15 kg的碳酸氢铵。该项技术与常规稻草发酵和人畜粪便发酵相比，其产气率分别提高了30%以上和6.8%，正常产气时间分别提前了4～8 d和1 d以上。同时，该方法还延长了产气周期，8～10个月换新料1次，有的沼气池甚至维持正常产气12个月，实现了秸秆产沼气高效、稳定和持续地运行。

另外，浙江省余姚市欣农兔业有限公司还利用獭兔吃剩的茭白草制作成可替代活性炭的生物颗粒燃料，使其燃烧性能得到有效改善。生物颗粒燃料是在常温条件下对秸秆等原料进行挤压而制成的，输送、储存极为方便，可用于日常生活，也可作为火力发电的燃料[13]。

2.6 从茭白鞘叶中提取天然产物

目前从茭白鞘叶中提取的天然产物主要有总黄酮、可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维和叶绿素等成分。闵锐等[14]采用生物法、化学法和膨化挤压相结合的工艺，从茭白壳中提取出了膳食纤维。通过处理后总膳食纤维提高了50%左右，可溶性纤维的含量也有所增加，提取的膳食纤维纯度高、复水后柔软、持水性强，品质接近于美国专利产品，作者认为茭白壳是有开发前途和利用价值的膳食纤维资源。郑杰等[15]运用超声波技术辅助提取茭白苞叶中的总黄酮，经正交试验得出茭白苞叶中总黄酮提取的最佳工艺参数，茭白苞叶中总黄酮最大提取率为1.127%。潘文洁等[16]和金建昌[17]以茭白壳为原料，采用化学法制备可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，并提出提取可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维提取的最佳工艺条件。浙江桐乡市的天和诚食品科技有限公司利用董家茭白基地这一优势，尝试用茭白叶提取叶绿素，并获得初步成功，通过搅碎、发酵、溶解等程序将0.4元/kg左右的茭白叶提取得到4万元/kg左右的纯品叶绿素，其身价飙升。提取的叶绿素，可用作食品、医药、保健品和化妆品等添加剂。

2.7 茭白鞘叶作为生物吸附剂

富营养化水体在适当条件下会暴发赤潮现象，对生态系统造成严重破坏。研究证实，磷是引发水体富营养化的最主要因素，但磷较难除去[18，19],且大量残留聚集于水体中，因此去除水中的磷已迫在眉睫。在传统物理化学除磷的方法中，化学沉淀法形成的污泥不易取出，而生物方法除磷周期长。上海交通大学郭萃萍等[20]和丁剑等[21]以茭白叶为原料，用FeCl3溶液浸渍制备生物吸附剂，以磷酸二氢钠为被吸附对象，研究了吸附剂吸附富营养化物质磷的行为，以及被吸附溶液的pH值、FeCl3溶液的质量浓度、生物吸附剂的粒度等因素对磷吸附能力的影响，该方法为拓展农业废弃物的循环利用进行了有益尝试，并在2010年1月14日申请了“利用茭白叶制备除磷吸附剂的方法”国家发明专利（申请号CN201010300282.9；公开号CN101733078A）。

3 茭白鞘叶综合利用技术的应用现状

茭白鞘叶培养食用菌是一项投资少、周期短、见效快、效益高的农业项目，在当前农村产业结构调整和农业增效、农民增收中发挥着重要的作用。如平湖市1个栽培大户投资近80万元生产蘑菇，当年除收回成本（包括菇棚等所有投资成本）外，还可获利5万～10万元。武义县白姆乡食用菌科技示范基地利用茭白鞘叶首期种养1万m2巴西菇、鸡腿菇、袖珍菇、茶薪菇、杏鲍菇等食用菌获得成功，取得了较大的成效。茭白草作基料培育食用菌是余姚市河姆渡镇为提升茭白产业和增加茭农收益所采取的一项有效举措。但利用茭白鞘叶栽培食用菌仍存在许多问题，如对茭白鞘叶的理化性状、食用菌对茭白鞘叶的降解特性，茭白鞘叶培养配方、茭白鞘叶培养料堆制发酵与制作技术等都缺乏系统研究。同时，由于茭农不懂食用菌的栽培技术，为茭白鞘叶在当地直接用于食用菌栽培或输出到食用菌产区带来困难。

上海市青浦区练塘镇将茭白鞘叶加工成工艺品已创汇2 500多万美元，每年利用当地茭白鞘叶1 800 t，有3 200个农户直接从事茭白叶编织，平均每户年收入超过3万元，走出了一条发展绿色循环经济的新路子。茭白鞘叶编织工艺品技术已推广到浙江宁波、丽水、绍兴等地。

在宁波余姚市实施“茭白草制作獭兔食料”项目后，有效缓解了茭白草的污染问题，为企业节支增效500余万元，为当地政府减少20万元/年的茭白草清理费用，使周边茭农、獭兔养殖户增收900多万元。

作物秸秆气化集中供气近年来在江苏省得到广泛推广，1997-2004年开始实施的江苏省秸秆气化集中供气工程，至2011年共建成61处秸秆气化集中供气工程，每年利用秸秆约15万t，供1万多农户生活所用。

有关从茭白鞘叶中提取活性物质和生物吸附剂的研究还处于实验室试验阶段，在不远的将来有望从茭白鞘叶中开发出更多的食品原料和工业原料，并应用于日常生产中。

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Integrated Utilization Techniques on Stem-sheath and Leaves ofZizania latifoliaand Their Application Situation in China

CHEN Jianming1,ZHANG Juefeng1,HE Yueping1,FU Changhuan2,ZHENG Chunlong3, ZHOU Yang4,WANG Lailiang4
(1.Institute of Plant Protection and Microbiology,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310021; 2.Yuyao Institute of Agricultural Sciences;3.Hemudu Jiaobai research center of Yuyao city; 4.Agricultural Bureau of Jinyun County)

Zizania latifoliais a specific aquatic vegetable in China.At present,development and utilization of discarded stem-sheath and leaves is a key problem urgent to be solved inZ.latifoliaindustry in China.Main nutrient components, integrated utilization techniques of stem-sheath and leaves ofZ.latifolia(as edible fungi cultivation matrix,field fertilization,animal feed,handicrafts,domestic energy,industrial materials and biological absorbents etc.)and their application situation were summarized in the paper,in order to provide technical support for scientific and reasonable utilization.

Stem-sheath and leaves ofZizania latifolia;Integrated utilization techniques;Application situation

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.16.009

浙江省重大科技项目（2008C1207322），宁波市重大科技项目（200709C1011006）

陈建明（1963-），男，通信作者，博士，研究员，主要从事作物有害生物防治和作物无害化生产技术研究，电话：0571-86400486，13958149315，E-mail：chenjm63@163.com

2011-07-11