秸秆基质化生产食用菌的研究与应用思考

庞 杰 于传宗 王海燕 李亚娇 孙国琴

秸秆基质化生产食用菌的研究与应用思考

庞 杰 于传宗*王海燕 李亚娇 孙国琴

（内蒙古自治区农牧业科学院 食用菌内蒙古自治区工程研究中心，内蒙古 呼和浩特 010030）

秸秆基质化生产食用菌是秸秆综合利用、提高农业经济效益、打造循环农业的重要举措和环节。分析我国秸秆生产现状及特点、秸秆基质化生产食用菌的研究现状，指出未来研究主要方向应为秸秆生产食用菌基础理论研究、配套生产技术及配套设施机械研发等，提出不同区域秸秆基质化生产食用菌应针对不同情况选择适宜的发展模式。

秸秆；食用菌；基质化；综合利用

秸秆是重要的生物质资源。近年来，随着我国经济的快速发展、农村能源消费结构改善和农村饲养习惯的改变等，不少地区出现了地区性、季节性、结构性的秸秆过剩[1]，农作物秸秆被随意堆弃与焚烧，造成严重的资源浪费和环境污染。如何环保、经济、高效地处理农作物秸秆成为一项重要的工作。

食用菌菌丝通过分泌各种胞外酶，分解利用基质中的纤维素、半纤维素、木质素、多糖等大分子物质，进而形成可供人类食用的子实体[2]。其生产依赖森林资源，随着生产规模的不断扩大，生产原料不足问题日趋严重。秸秆富含有机质，其基质化生产食用菌，不仅可以解决食用菌生产原料不足、价格上涨的问题，还可以实现秸秆资源的环保转化、就地转化，提高农业生产经济效益，促进我国循环农业发展。

有关秸秆综合利用的研究较多[3-8]，采用秸秆基质化生产食用菌，可以大大提高农业经济效益。我国秸秆基质化利用栽培食用菌的经济潜力非常巨大，年增值空间为49 749.29万～202 425.74万元[9]。在增加食用菌种植效益的同时，提高农民收集秸秆的积极性，避免秸秆不当处理。食用菌生产结束后的基质还可以直接粉碎还田或作为饲料，促进农业循环经济发展[10,11]。

1 我国秸秆产出的现状及特点

1.1 我国秸秆资源量大，种类多

我国地域辽阔，农作物种类繁多，各类型秸秆资源量大。据统计，2018年我国28种作物的全年秸秆产量[12]达97 071.67万吨（表1），其中玉米秸秆年产量最高，为33 689.78万吨，占全部秸秆总产量的34.7%；其次是稻谷和小麦，各占总产量的25.3%和17.6%。前三大类作物秸秆产量合计占总产量的77.6%。年产秸秆量超千万吨的作物有9种，占总产量95.0%。

1.2 分布范围广，地区分布不均

我国各省秸秆产量差异较大，其中，河南年产量达9845.43万吨，占全国总产量10.14%，居首位；黑龙江9664.06万吨、山东7555.60万吨分别排第二、第三位。前三名合计占全国秸秆总量的27.88%。全国排名前十五位省份的年秸秆产量占全国的83.55%（表2）。

表1 2018年我国不同作物秸秆产量

序号作物种类秸秆类型秸秆产量/万吨序号作物种类秸秆类型秸秆产量/万吨 1稻谷稻草20152.26 花生壳 485.30 稻壳 4454.7116油菜籽 3585.92 2小麦 17087.2717芝麻 120.82 3玉米玉米秸秆28289.1318葵花籽 698.38 玉米芯5400.6519胡麻籽 67.04 4谷子 327.8520黄红麻 5.43 5高粱 465.5021亚麻 1.43 6大麦 104.2622大麻 31.86 7其他谷物 444.5223苎麻 35.04 8绿豆 108.9824其他麻类 0.27 9红小豆 44.4625甘蔗甘蔗渣 2594.33 10大豆 2554.74 甘蔗叶鞘1080.97 11其他豆类 364.2626甜菜甜菜渣 45.11 12马铃薯 1726.44 甜菜叶 112.77 13其他薯类 672.2127烤烟 337.55 14棉花 3051.4028其他烟叶类 21.01 15花生花生秸秆2599.80总计 97071.67

注：数据来自国家统计局网站（http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2018/indexch.htm），因2020年、2019年数据不全，故使用2018年数据。表2同。

1.3 秸秆产出时间相对集中

从各种作物的成熟时间看，我国秸秆供应时间相对集中[13]，一年中9月～10月的秸秆产量最大，达到55 028.91万吨，占全年总产量的56.69%，这两个月是大多数地区的水稻（全年产量的71.32%）、玉米（全年产量的86.71%）、大豆（全年产量的91.71%）、花生（全年产量的67.77%）、棉花（全年产量的90.79%）、甜菜（全年产量的99.82%）的收获期。其次为5月～6月，秸秆产量18 872.22万吨，占全年总产量的21.56%，大多数地区的油菜（全年产量的81.19%）、小麦（全年产量的89.92%）在此时收获。

表2 2018年我国各省（市、自治区）秸秆总产量

排序地区秸秆产量/万吨占总量比重/%排序地区秸秆产量/万吨占总量比重/% 1河南9845.43 10.1417广东 2033.40 2.09 2黑龙江9664.06 9.9618山西 1834.15 1.89 3山东7555.60 7.7819陕西 1712.38 1.76 4安徽5411.34 5.5720甘肃 1648.73 1.70 5内蒙古5283.36 5.4421贵州 1539.23 1.59 6河北5135.42 5.2922重庆 1374.62 1.42 7四川5090.32 5.2423浙江 793.43 0.82 8吉林4854.92 5.0024福建 616.37 0.63 9新疆4741.26 4.8825宁夏 507.16 0.52 10江苏4721.22 4.8626天津 279.40 0.29 11广西4229.87 4.3627海南 223.98 0.23 12湖北4219.65 4.3528青海 197.33 0.20 13湖南4211.70 4.3429西藏 136.30 0.14 14云南3201.62 3.3030上海 125.12 0.13 15辽宁2951.35 3.0431北京 45.24 0.05 16江西2887.67 2.97总计97071.64

1.4 秸秆富含有机质

秸秆资源富含各类有机质（表3），各主要成分含量，纤维素在22.88%～50.15%，半纤维素在9.81%～38.76%，木质素在1.7%～27.68%，全碳在40.67%～45.96%，全氮在0.61%～1.14%，总体上均较木材中的纤维素（40%～65%）、半纤维素（25%～40%）、木质素（20%～60%）含量低[22]。因此，秸秆资源开发利用在借鉴木材的同时应进行相应的调整性研究。

表3 不同作物秸秆的主要成分

秸秆种类组成成分/（%DM） 纤维素半纤维素木质素全碳全氮 玉米秸秆37.24±3.3817.38±3.1623.13±2.9244.06±1.551.07±0.27 水稻秸秆41.30±3.6018.65±2.9018.51±3.0440.67±1.800.87±0.23 小麦秸秆38.26±4.4021.94±3.6921.73±2.5342.46±1.110.61±0.17 油菜秸秆41.63±5.2614.84±2.3119.95±2.5642.89±1.550.77±0.40 甘蔗秸秆[14]31.87±0.6626.92±0.185.72±0.08c…… 棉花秸秆38.37±4.1514.40±3.0327.68±2.9345.96±1.661.14±0.25 花生秸秆[15]28.529.818.1545.32[48]0.84 大豆秸秆[16]44.56±0.9638.76±0.79……… 马铃薯秸秆[17]46.95±0.3224.17±7.82……… 烟草秸秆[18]50.15……45.760.85 高粱秸秆[19]22.8823.809.94…… 大麦秸秆[20]39.99±1.9925.79±4.075.17±2.08…… 芝麻秸秆[21]47.247.21.7……

注：玉米、水稻、小麦、油菜、棉花数据来源于文献[22]，“…”表示未查到相关数据。

1.5 秸秆体积大、密度低、运输成本高

秸秆资源具有体积大、密度低，运输成本高的特点。目前我国秸秆的主要收集方式有以秸秆经纪人为主体的分散型收储运模式和以专业秸秆收储公司为主体的集约型收储运模式两种[23]。主要依靠人工和小型机械田间转运的方式收集，受种植面积、回收机械、劳动力等因素的限制较大。在经济效益不高的情况下，农户回收秸秆的意愿较低。以内蒙古包头地区为例，2016年每吨收购价格小麦秸秆仅30元，玉米秸秆40元，向日葵秸秆20元，而单位运输成本均为3元/吨·千米[24]。受限于机械设备及运输等的高成本，目前我国秸秆开发应用少有远距离集中、规模化处理。

2 秸秆基质化生产食用菌研究现状

近年来，国家及各地区都出台相关政策和指导意见，要求因地制宜地推进秸秆肥料化、饲料化、能源化、基料化和原料化等“五化”利用[25]。关于秸秆基质化生产食用菌的研究也取得一定的成果。在中国知网（CNKI）数据库中，以相应食用菌名称和秸秆为关键词进行检索（表4），发现目前秸秆基质化生产食用菌研究的食用菌种类和秸秆种类都较为集中，食用菌种类主要集中在平菇、香菇、双孢蘑菇和草菇等，秸秆种类主要为玉米芯、棉籽壳、麦秸和稻秸等[26-30]。

秸秆可以作为食用菌生产的原料，且部分已成为食用菌生产的重要原料，如棉籽壳、玉米芯等，但对于大多数秸秆种类仍然需要做大量基础研究工作。香菇方面的研究表明，秸秆还不能完全代替木屑栽培，但采用适宜的秸秆培养基配方，香菇子实体的产量与生物学效率接近以木屑为主料的常规配方，可极大降低生产成本，提高经济效益[31]；以小麦秸秆、花生壳为基质栽培香菇是可行的，部分处理与对照相比，菌丝生长快、浓密洁白，子实体生长健壮，生物学效率高，产投比也高[32]。对于规模化、设施化的草菇栽培户来说，稻草栽培草菇是稳定、可持续发展模式[33]。利用稻麦秸秆栽培双孢蘑菇技术已较为成熟[34]。平菇方面的研究结果表明，基质中高水稻秸秆含量与低水稻秸秆含量对平菇菌丝生长和子实体营养品质没有显著影响，但会影响出菇时间和生物学效率[35]；基质中荞麦秸秆含量对平菇原种菌丝生长速率具有显著影响[36]。

表4 常见食用菌利用秸秆栽培的研究论文数量

序号食用菌名称文章数量/篇序号食用菌名称文章数量/篇 1平菇34310灵芝24 2香菇7711猴头菇13 3双孢蘑菇7012秀珍菇12 4草菇6813白灵菇11 5鸡腿菇6014银耳5 6大球盖菇4615毛木耳5 7金针菇4016茶树菇2 8黑木耳3917滑子菇2 9杏鲍菇3318真姬菇2

注：数据根据中国知网检索结果统计，统计时间截止2021年12月30日。

许多秸秆基质化用于食用菌栽培尚处于开发阶段，如大豆秸秆栽培平菇[21]、马铃薯秸秆栽培平菇[37]、烟草秸秆栽培平菇[38]、花生秸秆代料栽培秀珍菇[39]等。鲜有利用年产量巨大的油菜、向日葵、高粱等秸秆基质化生产食用菌的专门研究报道。

3 秸秆基质化生产食用菌研究待突破的问题

虽有大量学者开展了秸秆基质化生产食用菌技术研究并取得成果，但仍有大量的研究有待开展，特别是秸秆生产食用菌基础理论研究、配套生产技术及配套设施机械研发等方面。

3.1 秸秆生产食用菌基础理论研究

目前，完全采用秸秆生产食用菌还存在一定的难度。李超等[6]完全采用玉米秸秆替代木屑栽培黑木耳，其产量是木屑配方产量的79.93%，产出的黑木耳软糯、色泽稍浅。郑云峰等[40]采用棉籽壳、玉米芯、花生壳、豆秸4种作物秸秆栽培平菇，生物转化率分别是101.13%、98.95%、80.00%和116.41%，产量差异较大。如何高效利用秸秆资源，提高其生产的食用菌产品的品质成为重要研究方向[41]。

结合不同秸秆理化性质和结构特点，充分利用草腐菌、木腐菌不同的生理特性和营养需求，以提高秸秆生产食用菌的生物学效率和产量为目标，研究不同秸秆成分对食用菌产量形成过程各生理现象的影响，如基质降解、产量形成、营养消耗、菌丝老化等。通过基础理论研究提升秸秆生产食用菌的生物学效率，可为开发新型秸秆食用菌基质奠定理论基础，既是对食用菌生产经验的深化和提高，又为从理论上指导秸秆在食用菌生产实践中的应用提供科学支撑。

3.2 秸秆高效生产食用菌配套技术研发

我国的食用菌栽培模式多样，各地区可针对本地区秸秆资源和气候特点选择发展不同食用菌品种，研究科学配方，在遵循食用菌品种生长特性的基础上，开发秸秆高效生产食用菌配套技术，具体包括新品种引进与选育、秸秆基质配方开发和栽培技术创新等。

通过建立秸秆基质化生产食用菌的技术规程和标准化生产示范基地，引导食用菌企业向标准化、专业化方向转变，提高秸秆生产食用菌的产品质量和经济效益。特别是未来工厂化生产食用菌大趋势下，要开发标准化、规范化的秸秆栽培食用菌技术规程，为秸秆资源大规模利用创造条件。

3.3 配套机械装备研发

农作物秸秆主要分布在田间地头，面广且比重小，收集、储存、运输、加工等工作基本依靠人工完成。因缺乏高效的技术装备，导致现阶段农业废弃物的利用成本较高，农民的收集、利用积极性不高[42]。并且不同秸秆理化性状差异较大，需要研发适用于不同生产类型和生产模式的秸秆加工处理机械装备，获得适合食用菌生产的最佳形态。因此，开发适用于秸秆生产食用菌的小型化、体系化的实用型机械十分必要。

4 秸秆基质化生产食用菌的建议

近年来，我国食用菌栽培发展迅速，各地发展情况不一。在秸秆基质化生产食用菌模式研发中，要充分考虑不同地区的发展特点，建议在秸秆资源量大而集中区域内以工厂化生产模式为主；在秸秆资源量相对少且分散地区以发展散户生产为主，可着力打造“一村一品” “一乡一品” “一县一品”的生产模式。

工厂化生产的优势是集中生产、周年生产，可以带动周边农民成为产业工人，增加农民收入。对于农户分散生产模式，建议采用“菌棒厂+农户”模式，一定区域内建设菌棒厂集中生产菌棒，供周边区域内农户分散栽培出菇，集中收购产品。该模式下企业可充分利用设备和专业技术的优势，选择优良品种，保证菌棒生产质量，还可减少出菇设施建设的资金投入；而农民充分利用空闲场地和人力资源进行出菇管理，规避了菌棒生产环节的风险，减少了设备采购、信息收集和产品销售方面的财力、人力投入。秸秆集中收购、处理，用于生产菌棒，可以极大地提高农户收集秸秆的积极性，助推农民增收；还可促进大型机械设备的使用，提高秸秆的处理能力和处理质量。

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Analysis on the technology of application of straw substrate in the production of edible mushrooms

Pang Jie Yu Chuanzong Wang Haiyan Li Yajiao Sun Guoqin

(Inner Mongolia Academy of Agricultural & Animal Husbandry Sciences Vegetable Iinstitute; Engineering Research Center of Edible Mushroom Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot, Inner Mongolia 010030, China)

The production of edible mushrooms by straw substrate is an important measure and link of straw comprehensive utilization, improving agricultural economic benefits and building circular agriculture. In this paper, the current situation and characteristics of straw production, the significance and advantages of application of straw substrate in the production of edible mushrooms, technical problems and solutions of straw based production of edible mushrooms are discussed. It is pointed out that the main research direction in the future should be the basic theoretical research of straw based production of edible mushrooms, the research and development of coordinative production technology and machinery, and it is proposed that the straw based production of edible mushrooms in different regions should choose the appropriate development mode according to different conditions.

straw; edible mushrooms; substrate; comprehensive utilization

S646

A

2095-0934（2022）02-089-06

2020年内蒙古科技计划项目“农作物秸秆基质化生产木腐食用菌关键技术研究与示范”（2020GG0050）；2021年内蒙古农牧业科学院青年创新基金项目“基于转录组测序的黑木耳木质纤维素降解机理解析及关键基因功能研究”（2021QNJJNO4）；2021内蒙古自治区自然基金项目“老化过程对黑木耳菌丝体胞外酶和代谢组学的影响”（2021BS03047）

庞杰（1986—），博士，副研究员，主要从事食用菌种质资源与种质创新研究。E-mail：378382180@qq.com。

于传宗（1976—），研究员，主要从事食用菌种质资源与种质创新研究。E-mail：nmgnmykxy@163.com。