乔 俊,王焮兴,马琳静,赵建国**,支彩艳,张学忠
(1.山西大同大学化学与环境工程学院,山西大同037009;2.石墨烯林业应用国家林业和草原局重点实验室,山西大同037009;3.河南省南阳市农业科学院,河南南阳473002)
羊肚菌(Morchella spp.)是一种珍稀菌蕈,属于子囊菌亚门(Asomycota),其结构与盘菌(Pezizales)相似,子囊帽部分呈褶皱网状,形态酷似羊肚而得名。羊肚菌含有丰富的蛋白质、多糖、多种维生素、微量元素及20多种氨基酸,既是宴席上的珍品,又是久负盛名的食补良品,具有很高的营养和药用价值[1-3]。
羊肚菌的人工栽培技术是羊肚菌产业发展的研究热点,美国学者Ower[4]最早实现了羊肚菌的工厂化栽培,但该技术由于产量不稳定、病害严重等问题,导致羊肚菌栽培企业难以为继。四川省林科院在2000年发明了外援营养袋栽培技术,在大田栽培模式中获得了较高的羊肚菌产量,并逐步在国内进行推广[5]。然而在北方地区进行羊肚菌人工栽培,还需结合北方气候、设施等特点进行技术调整和优化,才能取得理想效果。通过将北方地区暖棚栽培羊肚菌的多年实践进行梳理和总结,为开拓羊肚菌在国内规模化栽培积累研究基础。
在大同、朔州和晋中展开羊肚菌人工栽培实践。此三地属华北地区,海拔在1 000 m~2 500 m,属温带半干旱气候,春季干旱多风,夏季较凉爽,秋季温和,冬季干燥寒冷。全年温差较大,平均气温在4.6℃~6.8℃之间。年日照时数2 300 h~2 900 h,年降水量380 mm~460 mm。降水多集中于7月~9月,春季和冬季的降水量极少,只占全年的15%左右。相对湿度达50%~60%,年均蒸发量约为2 000 mm。风力在8级以上的大风天数为20 d~40 d,无霜期 100 d~130 d[6]。
选择经人工驯化的六妹羊肚菌(Morchella sextelata)、梯陵羊肚菌(Morchella importuna) 以及北方地区野生羊肚菌(Morchella sp.)进行制种。采集新鲜的羊肚菌子实体,试验室无菌条件下以组织培养的方法,经多次提纯获得羊肚菌菌丝体作为母种[7-8]。在规模化栽培前,将羊肚菌母种接种到原种培养基(小麦74.5%、稻壳20%、过磷酸钙1%、石膏1%、石灰0.5%、腐殖土3%),20℃培养21 d得到羊肚菌原种,再由原种进一步扩繁制备成用于播种的栽培种(栽培种基质配比与原种相同)[9-10]。
菌种培养料为小麦74.5%、稻壳20%、过磷酸钙1%、石膏1%、石灰0.5%、腐殖土3%、小麦浸泡24 h,含水量调至60%~65%,pH 7~8,装入500 mL菌种瓶,用封口膜套上,橡筋封口、装筐。
营养袋的配比与菌种培养料基本类似,一般用小麦、稻壳、碎木屑等泡胀后按小麦67.5%、稻壳20%、碎木屑10%、石灰2.5%的比例混合均匀,然后装入聚丙烯或聚乙烯塑料袋中(规格13 cm×26 cm×8 cm)。每袋装料约0.5 kg~0.6 kg,松紧适当。装好后,扎紧袋口高压蒸气灭菌后备用[11]。
农业大棚设施一般分为暖棚和冷棚,我国南方地区多使用冷棚,北方地区多建有暖棚。暖棚设施多为半拱形,坐北朝南建设,见图1。
如图1所示,暖棚的东、西、北三面为围护墙体,采用土墙或砖墙结构,坡面覆盖透光棚膜;支撑柱体为温室建造梯形砼柱,坡面为琴弦式骨架结构,主骨架用热镀锌钢管,骨架间敷设钢筋和镀锌钢丝;坡面的棚膜外侧用保温棉被覆盖并与电动卷帘机相连,可根据需要收放棉被;棚内设有雾喷、灌溉等设施。暖棚设施虽然造价比冷棚高,但保温效果好,抗雪载、风载能力更强。在冬季,棚内无需加温就能维持一定的温度水平,以保障作物生长需要。暖棚的使用寿命可达20年左右,运营成本相对较低,经济耐用。
图1 北方地区暖棚设施Fig.1 The greenhouse facilities in northern area of China
栽培羊肚菌的土壤以沙壤土为优,能保水且有一定的透气性。土壤贫瘠不影响其生长,土壤pH在6.5~8.5羊肚菌都能正常生长[12]。土壤需无农药残留、重金属等危害,以免影响羊肚菌的品质。
考察当地历史气温变化情况,预估合适的羊肚菌栽培时机。当气温连续数天低于20℃即可栽培。根据实践经验,大同、朔州、晋中三地可在每年12月上旬~次年1月上旬播种。栽培之前需充分翻耕棚内土壤,翻耕时加入石灰(约75.00 g·m-2~112.44 g·m-2),翻耕后强光暴晒2 d~3 d,用以杀灭土壤中的杂菌和虫卵。准备栽培时,先充分灌溉土壤,待土壤湿度适宜时,翻地整畦,畦面宽80 cm~120 cm,两畦之间留作业道,宽30 cm,深25 cm。每667平方米施羊肚菌菌种约200 kg(约350袋)。播种时将菌种捏散,均匀撒播在畦面上,并覆土3 cm~5 cm。有条件可加入草木灰、火烧泥土作为营养,以提高羊肚菌的出菇率[13]。播种完毕后在每个畦面搭设高0.8 m~1.2 m的小拱棚,并覆黑色地膜用以遮光和保湿,小拱棚顶部戳适量透气孔换气。
播种后一般7 d~15 d左右有肉眼可见的白色菌丝长满地面,此时可放置营养袋进行外源营养补充。营养袋用裁纸刀纵向划开两道口子,开口冲下放置在畦面上。营养袋呈“品”字放置,每个袋一般可供给周围50 cm左右范围营养,所以袋与袋间隔30 cm~50 cm放置即可。营养袋用量一般每667平方米1 600袋~1 800袋。
3.4.1 菌丝生长管理
羊肚菌是中低温菌,喜阴喜湿是管理上的大原则。在菌丝生长期间的管理,要做到避光、保湿、保温、适当交换空气。低温菌丝也能生长且不怕冻,但温度过低生长缓慢。温度过高菌丝易老化,不能出菇。所以管理上,保持土壤湿度20%左右,土壤温度夜间不要低于3℃,白天土壤温度不超过18℃。环境温度不超过20℃。菌丝阶段对二氧化碳比较耐受,小拱棚每天煽动两侧黑膜,交换棚内空气,大棚可在棚内外气温接近时,1周换一次空气。若土壤发干,可沟内补水,维持土壤湿度。
3.4.2 催菇管理
根据北方三地栽培经验,播种后60 d~70 d,土壤最低温度稳定在6℃~8℃以上,即可进行催菇。大同、朔州地区催菇时机一般在3月初,晋中地区可提前至2月下旬。催菇前,大棚内要搭设遮阳网,避免后期阳光灼伤幼菇。营养袋和黑膜拱棚此时可以撤掉,撤黑膜前一定要搭好遮阳网。准备工作结束后,可进行充分灌溉催菇。沟内细流灌水,让水流动时充分下渗,沟内的水不要淹没过畦面。如果缺水较严重,可沟内灌溉2次。沟内补水后,用雾化喷头对畦面进行补水,每次5 min~10 min,补2次~3次,每次间隔30 min~60 min。催菇补水作业每个棚尽量在1 d~2 d内完成,所有大棚催菇作业要在5 d内完成。
3.4.3 出菇期间管理
催菇作业1周后,一般能看到原基(菇蕾) 形成,见图2。
如图2所示,暖棚内人工栽培的羊肚菌原基发育良好、数量较多。原基的数量与羊肚菌产量息息相关,大量原基发育是羊肚菌高产的重要前提。
图2 暖棚内羊肚菌原基情况Fig.2 Morel primordia in the greenhouse
羊肚菌出菇期间管理要做到给光、保湿、保温、通风。
1)光照。原基形成需要光照刺激,所以要尽量延长大棚内散射光的时间,但光照过强容易灼伤幼菇,所以要有遮阳网。外界阴天时可以在维持温度的前提下,白天可将棉帘全部打开见光。中午光照过强可放下大部分棉帘,留50 cm左右的缝隙继续给予散射光。
2)湿度。土壤湿度维持在20%左右,土壤表面不要发干,空气湿度在80%左右。菇蕾和幼菇期间,要尽量避免浇水,浇水会导致幼菇死亡。幼菇长大后,有一定的抗性,此时如果土壤发干,可用雾喷的方式,在上午8:00~8:30、午后15:30~16:30期间,间隔 20 min,雾喷 5 s~10 s,3 次/d~4 次/d,如果当天补水还显不足,可第2天再依此方法补水。
3)温度。最适宜羊肚菌子实体生长的土壤地表温度是9℃~15℃,此时子实体生长迅速[14]。当环境温度超过20℃,很难再诱发原基发生;环境温度连续3 d超过25℃时,整个生产季节将结束[14-15]。这个阶段大棚内的空气温度一定要控制在20℃以下。提升棚内温度时,要特别注意缓慢升温,可借助收放棉帘、棚内外搭设双层遮阳网、适时雾喷等措施调节温度。要注意,棚外遮阳网不要紧贴棚膜(尤其是高温晴朗天气),棚外遮阳网要离开棚膜至少50 cm,否则黑色遮阳网吸热直接传导到大棚里。出菇阶段要注意关注未来3 d的气温变化,如遇异常高温,应在前一天通过浇水,早、晚充分通风换气,高温当天少量多次雾喷、外挂遮阳网、减少开棚时间、棚外淋水等措施来控制。
4)通风。出菇期间需要更多氧气,若二氧化碳浓度过高会导致菇体只长柄不长盖,所以需要通风换气[14]。幼菇期间避免长时间冷空气直吹,不然会造成死亡。幼菇期间可在每天或隔天早上通过风口换气10 min~20 min(大棚侧向通风口打开20 cm以下,不宜过大),降温天气、大风天气减少换气时间。菇体长大后换气时间可延长,每天早上和下午棚内外温差不大时都可以进行通风换气0.5 h或更长时间。要做到棚内空气不污浊、有霉味等。
羊肚菌生长期间会遇到各种病虫害,常见的虫害包括:蜗牛、蛞蝓、跳虫、蚊蝇等[16]。一般前一季栽培玉米、瓜果等含糖量高的作物,容易发生虫害。因此,需要在栽培羊肚菌之前土壤充分暴晒、或者高温焖棚,土壤施加生石灰必要时加入适量杀虫剂。如果出菇期间发生蚊蝇、蛾类的虫害,可使用灭蚊灯利用其趋光性进行诱杀,也可使用黄色粘虫板进行诱捕。使用粘虫板时,具体做法是将粘虫板悬挂在离地1.0 m~1.5 m的空中,每667平方米悬挂25张~30张粘虫板对蚊蝇类害虫进行诱捕[17]。出菇期间小面积的跳虫暴发,可使用100倍稀释的敌敌畏加蜂蜜水装入浅盆内进行诱杀。对于蜗牛和蛞蝓等害虫,可利用其对酒香和蜂蜜味道的敏感,将装有啤酒、酵母和蜂蜜混合物的浅碟子置于田间,引诱杀灭[17]。
羊肚菌生长期间常见的病害有软腐病、红体病、霉菌性枯萎病(长白霉)、蛛网病等[17]。一般播前土壤中有农作物废弃料,如残留的稻秆、玉米秆、西瓜秧较多,且播种前田地处理不彻底,则软腐病和红体病害较严重;另外,播种前使用了一定量的农家肥(猪粪堆肥),也容易导致红体病发生[17]。真菌类的白霉病等发生的主要原因是棚内高温、高湿,发病时环境温度通常大于20℃,当环境温度大于25℃时,病情蔓延迅速,特别在25℃以上高湿状态下,可在24 h~48 h侵染整个菇体[17]。细菌性病害(软腐病、红体病)发生后,可使用生石灰覆盖整个发病区域,实现杀灭和隔离的目的。真菌病害(白霉病)发生后,应加强通风降温降湿,可直接将发病的羊肚菌摘除,在棚外销毁。简单的操作是“见白就摘”,即无论菇体大小,只要发生白点(霉菌性病斑) 就直接摘除[17]。
羊肚菌原基20 d左右生长为成菇,见图3。
如图3所示,羊肚菌的个体大小是不等的,采收时要观察它的菌盖。幼菌的菌盖顶尖上面的棱形凹槽紧密而细小,随个体增大,顶端近圆形凹凸部分逐渐平坦、润泽光亮,色泽由深褐色或黑色转为黄褐色或肉色,菌柄肥厚呈米黄色,根部明显膨大,这时说明羊肚菌已成熟[18],需及时采摘,否则菌盖勾头下垂,既影响品质又不利于周边小菌的生长。采收时用锋利小刀沿羊肚菌菌柄基部水平割下,供应鲜货或烘干。经多年实践,在大同、朔州、晋中地区采用暖棚设施可抵御外界极端天气,羊肚菌鲜品每667平方米产量可达250 kg以上,有的可达400 kg,经济效益明显[10]。
图3 暖棚内羊肚菌子实体生长情况Fig.3 The growth of morel fruiting bodies in the greenhouse
近年来,我国羊肚菌人工栽培技术取得长足进步,羊肚菌产业也进入了快速发展阶段。截止2019年,我国羊肚菌栽培面积达9 333 hm2,居世界首位[19]。目前我国的羊肚菌人工栽培主要以大田栽培,外置营养袋技术模式为主,并基本上做到一年一季生产。随着国内羊肚菌人工种植面积逐年增加,栽培区域由南向北逐步推广,各地科技工作者在此期间结合本地气候条件、农业设施等,因地制宜地对羊肚菌人工栽培技术进行调整和改进,逐渐形成了各地羊肚菌人工栽培的技术特色,例如林下套种、搭建拱棚、大棚套小拱棚、地膜覆盖、冷棚栽培等等。
北方地区气候干旱少雨,但全年高温天气不多,比较凉爽,适合羊肚菌这种中低温菌的生长。在北方地区合理地利用本地暖棚设施,可实现调控棚内的温度和湿度,抵御极端天气等不良影响,能够创造适合羊肚菌生长的条件。北方暖棚设施在冬季依靠太阳光的照射就可以保温,能够维持羊肚菌生长的需要。此外,北方的暖棚造价虽然较高,但比南方的冷棚更坚固,加上棉帘、遮阳网、电动卷帘机、风机等设施,抵御外界不利气候条件的能力大大提高,因而能够实现羊肚菌的稳产、高产。
团队多年来利用暖棚设施在北方地区开展羊肚菌人工栽培,通过对工作经验进行总结,着重介绍了北方地区暖棚栽培羊肚菌的技术流程和管理要点,以期为羊肚菌从业人员和广大菇农提供借鉴和指导。