刺梨果渣生态高效利用初探

高安勤 邓廷飞 王福凤 柳小兰 严艳芳

摘 要：为实现刺梨果渣生态高效利用，采用食用菌种植+中药材种植模式进行试验，进而达到刺梨果渣的“零废弃”的目的。结果表明：以刺梨果渣为基质栽培食用菌，平均生物学转化率为124%，半纤维素、纤维素、木质素降解率分别为47.50%、46.68%、7.30%；再利用刺梨果渣菌糠种植白及，种植所得白及符合2015年版《中国药典》标准，基质中半纤维、纤维素、木质素最高降解率分别为37.9%、38.8%、26.5%，通过降解后栽培基质可以与尿素配合施用还田从而达到农业资源“零废弃”的目的。研究表明，刺梨果渣种植食用菌、白及是可行的，并且降低了基质中纤维素等含量，对刺梨、食用菌、中药材种植产业的发展有指导意义。

关键词：刺梨果渣；食用菌；白及；循环利用

刺梨是贵州独有的特色林业产业，2018年全省刺梨基地面积达260.31万亩，挂果面积为76.24万亩，鲜果总产量达16.95万吨，比2017年的15.14万吨增加12%，刺梨鲜果实际加工量7.85万吨，刺梨产业综合产值37亿多元，比2017年的31.3亿元增幅为18%。目前全省从事刺梨加工企业达到40家，年设计产品加工生产能力88.87万吨。据了解，2018年全省刺梨加工产品主要用于食品、保健品以及饲料添加剂，有刺梨汁、刺梨酒、刺梨精品果脯、刺梨茶、刺梨核桃、刺梨精粉、刺梨软糖、刺梨渣饲料添加剂等。现阶段刺梨加工产品的前期处理，是先对刺梨进行压榨，刺梨果渣主要应用在膳食纤维、超微粉及降血糖、果醋、提取天然香料、发酵饲料蛋白的制作中[1-3]。刺梨的盛果期只有2～3个月，产出的果渣量较大，上述应用无法一次集中消纳，而对提取后所残留废弃物怎么处理，也是一个极大的环境问题。

笔者在本研究中结合贵州食用菌和中药材发展趋势，采用食用菌种植平菇[4]+中药材种植模式，达到刺梨果渣的“零废弃”。在总结相关研究成果的基础上，根据贵州省刺梨的种植规模以及刺梨果渣应用情况，采用食用菌种植+中药材种植模式，研究刺梨果渣经过不同利用方式提高其降解效果和附加值，提出了刺梨果渣生态高效利用的理论依据和实践支撑，为刺梨产业、食用菌产业、中药材种植业发展提供了综合利用的新途径。

1 材料与方法

1.1 供试材料

刺梨果渣，由贵州奇昂生物科技有限公司提供，平菇栽培种，由贵州省天然产物研究中心提供；刺梨菌糠，用刺梨果渣生产的菌棒完全出菇后的残渣；白及，贵州省农业科学院提供；有机肥，羊粪有机肥（黔农肥（2012）临字0071号专利证号：201210422218.7）。

1.2 供试方法

1.2.1 平菇栽培方法

（1）原种、栽培种的制备：原种、栽培种的制备参照李艳芳等[5]的方法。

（2）平菇培养基配方设计：采用贵州省天然产物研究中心经过设计优化配方[4]，平菇培养基质量配方为刺梨果渣73%、玉米面19%、普钙3%。主料最优质量配比为刺梨果渣72%、玉米面19%、普钙3%，而辅料为石灰5%、碳酸钙1%，生物学转化率124%。

1.2.2 白及栽种方法

（1）栽培基质选择：采用刺梨菌糠作为栽培基质，通过盆栽方式栽培，其中将菌糠分为灭菌、不灭菌两种。

（2）盆栽试验设计：菌糠盆栽为两因素试验，进行菌糠工艺处理（A）和羊粪有机肥施用量（B）白及盆栽试验，菌糠工艺处理设2个水平，有机肥施用量设4个水平，每个处理3个重复，并采用土壤做对照（表1、表2）。

（3）栽种时间：该试验从2016年9月14日栽培，至2019年5月22日采收。每个盆栽栽种2株白及，一次性按比例加入基肥后，不加任何肥料。

1.3 指标测定方法与标准

1.3.1 白及指标 有以下几项：

（1）生长动态测定：本试验共设置33盆。测量时每盆取平均值。使用钢尺（精确到1毫米）观测叶片长度、株高，使用游标卡尺（精确到0.01毫米）观测茎粗。叶片数、茎节数采用计数法。各生长指标按照以下标准观测：①块茎：每株块茎出芽数；②株高：地上部分自然高度。

（2）水分的测定（参考GB/T 5009.3—2010）：①将称量瓶置于101～105 ℃干燥箱中干燥，冷却，称量，称量前后两次质量差为2毫克以内，即为恒质量。②称取5克左右白及试样（精确至0.000 1克）置于恒质量的称量瓶中，加盖，精密称量后，置101～105 ℃烘箱中干燥，瓶盖斜搭称量瓶上，干燥3小时后，将瓶盖盖好，取出放入干燥器内冷却半小时后称量，重复以上步骤直至前后两次质量差为2毫克以内，记下最低质量。注：在计算中，恒重值取最低质量。

③结果计算

X=[m1-m2m1-m3]×100%。

式中：X—试样中水分的含量（克/100克）；m1—称量瓶+试样的质量（克）；m2—称量瓶+试样干燥后的质量（克）；m3—称量瓶质量（克）。

（3）灰分的测定（参考GB/T  5009.4—2016）：①称取约4.0克样品（精确至0.000 1克）于恒质量的坩埚中，用小火加热使样品炭化至无烟。将炭化完全的样品放入马弗炉中，525 ℃灼烧灰化3小时，待炉温降至200 ℃以下，取出坩埚放于干燥器中，冷却0.5小时，称质量。重复灼烧、冷却、称质量，直至前后两次称量质量差不超过5毫克，记下最低质量。

②结果计算：

X=[m2-m0m1-m0]×100%。

其中：X—样品中总灰分的含量（%）；m2—坩埚和总灰分的质量（克）；m0—坩埚质量（克）；m1—样品和坩埚质量（克）。

1.3.2 栽培基质指标 测定栽培基质前后的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、水溶性浸出物等的含量变化。中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、纤维素、木质素、半纤维素含量的测定方法参照池宁琳[6]的报道。

1.4 数据处理

试验数据采用DPS7.05软件进行方差分析和多重比较（α=0.05），所有数据均以平均值±标准差表示，采用Microsoft Office Excel 2007绘制图表。

2 结果与分析

2.1 刺梨果渣栽培平菇前后半纤维素、纤维素及木质素的变化

通过平菇的降解作用，栽培原料中的有机物和水分逐渐被利用，菌包的总质量逐渐减小（表3）。经过刺梨果渣、栽培原料、菌丝长满、出菇芽、菌糠等几个阶段，刺梨果渣到刺梨菌糠基质阶段的半纤维素、纤维素、木质素含量是降低的，半纤维素从21.69%降低到11.39%，降解率为47.5%；纤维素含量从25.21%降低到13.44%，降解率为46.68%；木质素含量从30.74%降低到28.49%，降解率为7.3%，都呈极显著差异。

2.2 白及各处理间生长发芽与存活率情况

通过1年的观察，白及地上部分在10月份左右开始凋谢枯萎，翌年2月又开始发新芽。采用菌糠基质栽培的白及以及对照处理，从表4看出，白及存活率和发芽率都为100%，说明刺梨菌糠栽培白及较为适宜，菌糠灭菌和不灭菌对白及的存活率影响不大。这与薄璇[7]废弃的食用菌菌糠适宜作为一种新型的基质资源栽培利用的结果一致（表4）。

2.3 白及采收各处理间生长情况

经过将近两年半的生长，进行采挖，去掉泥土蒸5分钟，至内无白心时取出，冷却，去掉根须，烘干备用。

从表5可以看出，处理1，白及株数最多，块茎鲜质量最大为249.4克，处理10的白及块茎最小为28克，对照组采用土壤种植白及CK质量为142.1克。从各处理可看出，加入有机肥2%种植白及产量最高。而灭菌和不灭菌的结果表明，不灭菌产出的白及产量高于灭菌的（图1）。有研究表明[8]大田集约化种植和大棚种植密度均为6000株/亩，林下种植密度为4000株/亩。大棚、大田和林下种植平均每亩鲜块茎产量，一年半时分别为751.8、640.8、285.6千克；两年半时分别为1 954.8、1 512.0、716.8千克；三年半时分别为3 066.0、2 715.0、1 264.4千克。

本试验种植的每个处理总株数为6株，可换算成每亩种植株数，需乘以1000，得出产量处理1为249.4千克/亩，这与上述研究产量相差甚远，但是与张秀玥等[9]研究最好处理产量相当。通过该试验可以看出，刺梨菌糠种植白及可行，需后续进一步进行施肥试验。

2.4 白及各处理间品质情况

从表6可以看出，各处理水分含量和灰分含量都符合2015年版《中国药典》标准，水分含量低于15%，灰分含量低于5%。从各处理间看，水分含量各处理间存在显著差异，处理2、3、8、9差异不显著。处理1水分含量最低，为9.78%，处理5水分含量最高，为14.71%。处理10灰分含量最高，为4.77%，处理4次之，为4.34%。处理3、4、8、9差异不显著，不灭菌处理随有机肥施用量梯度升高，白及灰分也呈升高态势，表明在生长过程中应合理施用肥料。该白及灰分含量与吴凤云等[10]研究三年生白及灰分含量相当。

2.5 栽培基质栽种前后半纤维素、纤维素及木质素含量的变化情况及与产量的关系

由表7可知，基质栽培后半纤维素、纤维素、木质素的平均含量都有所降低，且与各处理具有显著差异；可以看出经基质栽培后，各处理半纤维素、纤维素及木质素有不同程度降解。从菌糠—白及收获后的阶段，从刺梨菌糠栽培前起算，处理8半纤维素含量最低为7.07%，降解率为37.9%；处理5的纤维素含量最低为8.22%，降解率为38.8%；处理10的木质素含量最低为20.94%，降解率为26.5%。基质各处理中纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量与有机肥施用量无规律可循。从刺梨果渣—白及收获后的阶段，各处理间半纤维素和纤维素的最高降解率都为67.4%、木质素最高降解率为31.9%。在白及收获后的基质中施入尿素能进一步促进降解，有研究表明[11]纤维素和尿素配施会显著提高土壤细菌物种数量和物种多样性，降低土壤硝化作用强度。

从表8可以看出，纤维素含量与半纤维素含量呈显著正相关；白及产量与木质素含量呈极显著正相关。表明木质素可以增加白及产量，这与张作新、薛占奎等[12-13]研究木质素肥料可使小麦、晚稻增产的结果相同。

3 讨论与结论

（1）试验结果表明，刺梨果渣经过食用菌栽培后，作为基质种植白及是可行的，种植白及的存活率和出芽率都为100%。通过对菌糠进行灭菌和不灭菌处理，不灭菌处理的产量优于灭菌处理的产量，这可能是由于菌糠中还有大量的粗纤维、粗蛋白、多糖及矿质元素等残余菌丝体，能保水透气[14]，笔者认为基质经过灭菌后会破坏菌糠的营养物质以及灭杀部分微生物，导致微生物数量减少无法对基质中的粗纤维、粗蛋白等进行分解，为作物提供的养分，导致产量比未灭菌处理低。通过与相关研究对比，本试验产量不高，主要是由于该试验只施基肥而未追肥，与牟红杰等[15]的菌糠中所剩余的矿物质、氮素营养元素都有限，栽培中不能替代化肥的研究结果不谋而合，要提高白及产量需要进一步进行施肥试验。

（2）从刺梨果渣—菌糠—白及种植后，刺梨果渣中的纤维素、半纤维素、木质素在不断降解，刺梨果渣—菌糠阶段，降解率大小顺序为半纤维素>纤维素>木质素，这与于丹[16]等研究香菇基质中纤维素降解率顺序一致，但降解率比香菇低。菌糠—白及收获后的阶段，降解率大小顺序为纤维素>半纤维素>木质素，经过两次降解后，刺梨果渣基质中半纤维素和纤维素降解率最高为67.4%、木质素降解率最高为31.9%。木质素结构较为稳定难于降解，因此木质素降解率最低。

（3）刺梨果渣经过食用菌栽培和中药材种植，食用菌和白及都产生经济效益，在栽培过程中，刺梨果渣的纤维素等物质得到了充分的降解，可以结合尿素配施归还农田，从而真正达到农业资源的“零废弃”，为刺梨果渣的生态高效利用提供了具有可操作性的新路径。

参考文献

[1] 王怡，李贵荣，朱毅.刺梨食品研究进展[J].食品研究与开发，2019，40（18）：213-218.

[2] 赵菲，牛红鑫，佟长青，等.刺梨加工技术及其加工产品研究进展[J].农产品加工，2017（16）：41-45.

[3] 张瑜，李小鑫，罗昱，等.刺梨果渣发酵饲料蛋白的工艺研究[J].中国酿造，2014，33（11）：75-80.

[4] 杨娟，杨勇，罗忠圣，等.刺梨果渣栽培平菇及其酶法提取菌糠氨基酸工艺研究[J].中国食用菌，2019，38（7）：50-57.

[5] 李艳芳，王相刚，史春歌，等.马铃薯秸秆栽培平菇培养配方筛选研究[J].北方园艺，2014（18）：154-156.

[6] 池宁琳.植物纤维中不溶性碳水化合物的测定[D].上海：复旦大学，2012.

[7] 薄璇.食用菌菌糠再利用研究[J].农业开发与装备，2018（12）：81-82.

[8] 苏智良，施彬，董晓光，等.白及不同种植模式对其产量的影响[J].中国农业文摘—农业工程，2018，30（1）：53-55.

[9] 张秀玥，李明荣，张启东，等.不同微肥施用量对白芨产量及品质的影响[J].贵州农业科学，2009，37（2）：31-32.

[10] 吴凤云，邱丽莎，崔秀明，等.白及品质特征影响因素研究[J].中国医院药学杂志，2016，36（21）：1838-1844.

[11] 潘彦硕，朱清禾，李聪，等.纤维素、秸秆和木屑对农田土壤硝化作用及微生物的影响[J].河南农业大学学报，2018，52（5）：785-792.

[12] 张作新，张树明，张永利，等.木质素肥料在小麦上的增产效果初探[J].农业开发与装备，2020（4）：125.

[13] 薛占奎，宋松，陈永萍，等.木质素缓释肥不同用量及运筹方式对杂交晚稻产量及农艺性状的影响[J].中国稻米，2018，24（2）：28-31.

[14] 陈斌，柴美清，杨蛟峰，等.不同栽培基质对红掌小苗生长的影响[J].黑龙江农业科学，2019（8）：56-59.

[15] 牟红杰，张庆.菌糠在园林花卉栽培上的应用[J].现代园艺，2010（8）：28.

[16] 于丹，宋福强，李冲伟，等.香菇栽培前后基质中纤维素结构的变化[J].中国农学通报，2017，33（34）：81-85.

作者简介：高安勤（1991年－），男，贵州黔西人，硕士，高级农艺师，主要从事土肥水技术推广工作。

*通信作者：邓廷飞（1988年－），男，贵州石阡人，硕士，助理研究员，主要从事资源废弃物利用和土壤微生物相关研究工作。E-mail：513620245@qq.com。