灰树花菌草栽培基质配方优化

沈霞

摘要：木屑是灰树花主要栽培基质，为缓解菌林矛盾，以芦苇、五节芒、斑茅和芒萁为栽培基质，以灰树花子实体产量为考核指标，通过混料设计优化灰树花培养基配方，以期能筛选替代木屑基质的栽培基质和最佳配方。结果表明，五节芒和芒萁通过合适配比，可以替代木屑栽培灰树花；最佳配方为45%五节芒、30%芒萁、5%麦麸，18%玉米粉、2%石膏，平均每袋产量为130.28 g，与对照配方平均每袋产量（130.47 g）持平。

关键词：灰树花；菌草；D-最优混料设计；栽培基质；配方优化

中图分类号：S646文献标志码：A论文编号：cjas2020-0021

The Optimized Formula of Grifola frondosa Cultivation with JUNCAO

Shen Xia

（Meizhou Normal Branch， Jiaying University， Meizhou 514721， Guangdong， China）

Abstract： Sawdust is the main culture medium of Grifola frondosa. To alleviate the contradiction between fungi and forests， the medium formula of G. frondosa was optimized through mixed material design with Phragmitas communis， Miscanthus floridulus， Saccharum arundinaceum and Dicranopteris dichotoma， and the yield of G. frondosa fruiting bodies was used as the assessment index， so as to screen the cultivation substrate and the best formula that could replace the sawdust substrate. The result showed that the appropriate proportion of Miscanthus floridulus and Dicranopteris dichotoma could replace sawdust to cultivate G. frondosa. The best formula was 45% Miscanthus floridulus， 30% Dicranopteris dichotoma， 5% wheat bran， 18% corn flour， and 2% gypsum， and the average yield per bag was 130.28 g， which was the same as that of the control formula （130.47 g）.

Keywords： Grifola frondosa； JUNCAO； D-optimal Mixing Design； Culture Medium； Formulation Optimization

0引言

灰樹花（Grifola frondosa）又名贝叶多孔菌、栗子蘑等，隶属于担子菌纲非褶菌目多孔菌科树花菌属，营养丰富且生物活性物质含量高，具有很高的食药价值，素有“食用菌王子”的美称[1-4]。

当前规模化栽培灰树花的培养基主料是木屑和棉籽壳。随着食用菌产业的快速发展，木屑和棉籽壳供不应求。为缓解菌林矛盾，促进食用菌产业的持续发展，选择合适的栽培基质替代木屑，降低生产成本和提高经济效益，将具有重要的研究意义。菌草营养丰富，适合食药用菌菌丝体和子实体生长的需要，形成了草业-菌业耦合开发新态势[5-7]。林占熺等[8-9]对芒萁等多种菌草的营养成分进行了测定，认为多种菌草的碳水化合物、蛋白质等组分含量较高，可替代木屑栽培香菇、平菇、木耳、灵芝等食药用菌。如芦苇是分布最广泛的菌草，芦苇除纤维素外主要营养成分比木屑高；九节芒是栽培香菇、灵芝等多种食用菌的优质牧草；斑茅的主要成分含量多数比杂木屑高；芒萁的野生资源极为丰富，粗蛋白、磷、钾、钙、镁的含量均比阔叶树杂木屑高[10]。菌草多年生且再生能力强，资源总量丰富。目前，已有利用菌草栽培技术取代木屑或棉籽壳成功栽培食用菌的报道，如刘欢等[11]利用菌草栽培榆黄蘑，薛志香、刘欣怡和雷雅婷等[12-14]利用菌草栽培平菇，刘欣怡和王锦锋等[15-16]利用菌草栽培赤芝，卢政辉[17]利用菌草栽培秀珍菇。目前菌草栽培香菇、灵芝等技术已经较为成熟，且菌草栽培的竹荪等具有较高的营养价值[18-20]，而关于灰树花菌草栽培基质的研究报道较少。

笔者以木屑基质为对照，选取在国内分布广泛、野生资源极为丰富的芦苇、五节芒、斑茅和芒萁4种菌草基质，采用混料设计中最常用的单纯形格子设计法[21]，按照Design-Expert 8.0.6.1软件设计，进行各成分优化组合，以期能筛选替代木屑栽培灰树花的菌草栽培基质和比较优化的配方，为缓解菌林矛盾和菌草业的进一步开发利用提供参考。

1材料与方法

1.1实验材料

1.1.1菌种、主料和辅料灰树花菌株G5，由华南师范大学微生物研究室提供。培养基主料为芦苇（Phragmitascommunis）、五节芒（Miscanthus floridulus）、斑茅（Saccharum arundinaceum）、芒萁（Dicranopteris dichotoma）和杂木屑，辅料为玉米粉、麦麸和石膏。

1.1.2培养基对照配方为75%杂木屑（主料）、5%麦麸，18%玉米粉、2%石膏，料含水量60%，pH自然。

1.2混料设计灰树花的培养基配方

采用混料设计中的单纯形格子设计法，利用 Design-Expert 8.0.6.1软件，选用Mixture的Simplexlattice Design功能，对培养基主料的成分进行优化，条件为：0≤A（木屑）≤100%，0≤B（芦苇）≤100%，0≤C（五节芒）≤100%，0≤D（斑茅）≤100%，0≤E（芒萁）≤100%；A+B+C+D+E=100%。采用5因素二阶单纯形格子设计对A、B、C、D、E 5种主料进行优化实验，有15组配比方案；为减少实验误差，每组实验点做2次实验，即15个重复，共30组配比设计方案，配比设计见表1。按表1所示的30组配比方案配制主料，主料占总料干重的75%，其余与对照配方一致。

1.3栽培实验

各培养料（主料和辅料）于烘干箱烘干30 min，测定含水量。根据表1设计的实验配方比例和含水量准确称量添加，加水拌至含水量60%左右，混料均匀，然后用17.5 cm×33 cm×0.05 cm的聚丙烯袋装袋，每袋菌包装物料湿重1000 g（含水量60%，物料干重400 g，其中主料300 g、辅料100 g），按照混料设计规定的30组配比，每组装袋10包。将装好的菌袋置于灭菌锅内灭菌，在121℃灭菌85 min，冷却至30℃以下后移至接种箱中，将准备好的灰树花栽培种接种于菌袋，每袋接种10 mL，接种完毕后移至培养室，在23～26℃培养至出原基，去掉接种口胶带，移入出菇室。出菇室温度保持在20℃左右，相对湿度90～95℃，通风。子实体成熟时及时采收，采收后统计出菇产量（本实验只统计第1茬菇），计算各组生物转化率[式（1）]。

1.4回归模型分析、主料配比优化及验证性实验

选取木屑（A）、芦苇（B）、五节芒（C）、斑茅（D）、芒萁（E）5个影响因素，以灰树花子实体的产量为响应值（Y），建立产量与主料中各成分的二次回归方程，得出三元等值图和3D图，分析主料中各成分对灰树花子实体的产量的影响。利用Design-Expert 8.0.6.1软件，通过Mixture方法Optional功能进行响应面分析，对回归分析出的最优主料配方进行验证性实验。

2结果与分析

2.1混料设计实验结果与方差分析

30组配方的混料设计实验结果见表2，二元回归方程的方差分析见表3。灰树花子实体的产量与主料配方的二元回归方程如式（2）。

从表3的方差分析可以看出，灰树花子实体产量的线性混合模型与二元回归模型的P<0.0001，表明所选的2个实验模型均达到极显著水平，表明2个模型的拟合度较好，较好地拟合了产量与主料配方的关系；多元相关系数R2=0.9942，表明该模型与实验数据有99.42%的符合度；校正相关系数R2Adj=0.9888，表明该模型对实际情况拟合较好，具有较高的可信度。

2.2主料培养基配方的比例变化对产量的影响

木屑、芦苇、五节芒、斑茅和芒萁5种培养基主料中，2种主料比例为0时，另外3种主料之间交互作用对产量的影响见图1。

从图1-①可知，木屑与五节芒的交互作用大于木屑与芦苇、五节芒与芦苇的交互作用，表明木屑对产量的影响最大，五节芒次之；结合混料设计的3D图，可以看出产量有最大值，随着木屑含量的增加，产量增加，五节芒对产量有相同的影响，而芦苇则相反，出现负相关。从图1-⑤、⑧、⑩可知，五节芒对产量的影响最大，与产量正相关，说明五节芒可以代料栽培灰树花。从图1-⑨可知，芦苇、斑茅和芒萁三者交互作用差，芦苇（负相关）>斑茅（正相关）>芒萁（正相关）。从图1-⑩可知，五节芒与芒萁的交互作用明显大于五节芒与斑茅、芒萁与斑茅的交互作用，结合混料设计的3D图，当五节芒与芒萁的添加量适宜时，其产量有最大值。因此，以木屑基质为对照，5种培养基主料的交互作用强弱为芦苇（负相关）>斑茅（负相关）>芒萁（负相关）>五节芒（负相关）>木屑。五节芒和芒萁相对于木屑而言，会降低灰树花的产量，但两者搭配可以达到替代木屑栽培灰树花的效果，如配方14（131.75 g/袋）和配方29（128.82 g/袋）。

2.3混料设计优化配方的结果

根据回归方程分析得出高产主料配方比例，主料最优配比为五节芒61.86%、芒萁38.14%。为方便称重与配料，主料最优配比为五节芒60%、芒萁40%。经换算后配方为45%五节芒、30%芒萁、5%麦麸、18%玉米粉、2%石膏。利用该高产配方重新接种50袋菌袋，在相同的环境条件下进行验证实验。平均每袋产量为130.28 g（只统计第1茬菇），生物转化率为32.6%，与对照组（木屑栽培平均每袋产量为130.47 g）基本持平。方程预测产量为每袋131.67 g，誤差率仅1.05%，说明该模型能够准确地预测高产配方的产量。

3结论

在实验室栽培条件下，五节芒和芒萁通过合适配比，可以替代木屑栽培灰树花；最佳配方为45%五节芒、30%芒萁、5%麦麸、18%玉米粉、2%石膏，平均每袋产量为130.28g，与对照组（木屑栽培平均每袋产量为130.47g）基本持平。本实验研究成果可为缓解菌林矛盾，用菌草代料栽培食用菌和菌草业的开发利用提供参考。

4讨论

本研究通过实验，利用Design-Expert软件分析得出木屑、芦苇、五节芒、斑茅、芒萁5种主料对灰树花产量的影响，其贡献度由大到小依次为木屑>五节芒>芒萁>斑茅>芦苇；以木屑基质为对照，5种主料的交互作用强弱为芦苇（负相关）>斑茅（负相关）>芒萁（负相关）>五节芒（负相关）>木屑。五节芒的贡献程度虽然不如木屑，但比木屑的贡献程度仅小9.96%，在菌草资源丰富的地区，五节芒还是可以替代木屑栽培灰树花，以缓解菌林矛盾。实验结果表明，五节芒比芒萁、斑茅和芦苇更适合栽培灰树花。曹秀明等[22]也用五节芒等菌草栽培灰树花，表明五节芒适合栽培灰树花。苏贵平[23]、聂国添等[24]研究结果表明，五节芒利于其他食用菌栽培。

本研究通过回归方程分析得出高产主料配方比例，并进行了验证实验。实验结果表明，五节芒与芒萁合适配比后可以较好替代木屑栽培灰树花。与木屑栽培的产量持平，可以完全替代木屑栽培灰树花。实验结果表明，五节芒与芒萁2种菌草的混合，碳氮比更适合灰树花子实体生长。这也为继续探索“以草代木”栽培灰树花提供了参考，即单一菌草所含的营养物质不够全面，不利于栽培灰树花；利用混合菌草的合适配比，可以为灰树花生长提供充足营养，提高灰树花子实体产量。

栽培基质和栽培配方的选择影响着食用菌的生产成本和产业发展。菌草含有丰富的营养成分，适合食药用菌生产营养所需；菌草分布广泛，资源丰富，能够大量被利用，而且可利用周期长[25]。本研究选用4种常见菌草为栽培基质，采用混料设计的方法，筛选出适宜栽培灰树花的优化配方。配方主料是五节芒和芒萁，这2种菌草是南方最为丰富的菌草资源，成本远低于木屑，可以拓展灰树花栽培原料，也为菌草代料栽培食用菌和菌草业的开发利用提供参考。

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