任鵬飛，任海霞，韓建東，萬(wàn)魯長(zhǎng)，呂慧娟，郭兵，郭惠東，宮志遠(yuǎn)

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部廢棄物基質(zhì)化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南250100）

玉米秸稈生產(chǎn)雙孢蘑菇配方優(yōu)化及相關(guān)性研究

任鵬飛，任海霞，韓建東，萬(wàn)魯長(zhǎng)，呂慧娟，郭兵，郭惠東，宮志遠(yuǎn)

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部廢棄物基質(zhì)化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南250100）

為確定玉米秸稈專用隧道發(fā)酵技術(shù)的改進(jìn)以及利用玉米秸稈栽培雙孢蘑菇技術(shù)的優(yōu)化，對(duì)玉米秸稈栽培雙孢蘑菇過程中與產(chǎn)量相關(guān)的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，針對(duì)玉米秸稈栽培雙孢蘑菇高產(chǎn)配方及高產(chǎn)關(guān)鍵因子，選擇小麥秸稈、玉米秸稈為栽培主料，雞糞、牛糞為輔料，利用正交設(shè)計(jì)，采用L16（45）正交表進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并檢測(cè)秸稈發(fā)酵過程中碳氮比、有機(jī)質(zhì)、水分等指標(biāo)，計(jì)算產(chǎn)量，分析各個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性。結(jié)果表明，優(yōu)化后的最佳配方為：小麥秸稈100 kg，玉米秸稈30 kg，雞糞20 kg，牛糞20 kg；與產(chǎn)量密切相關(guān)的因素為最終碳氮比，且最終碳氮比為20.29∶1時(shí)，產(chǎn)量最高；有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、粗蛋白、初始碳氮比相互顯著相關(guān)，檢測(cè)過程中可以用初始碳氮比代替此類指標(biāo)；pH值、含水量與其他各因子沒有顯著相關(guān)性。檢測(cè)基質(zhì)發(fā)酵堆內(nèi)中外3層，前期、中期、后期的溫度變化并與產(chǎn)量做相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有溫度指標(biāo)與產(chǎn)量無顯著相關(guān)，不影響雙孢蘑菇產(chǎn)量。

玉米秸稈；雙孢蘑菇；配方優(yōu)化；相關(guān)性

農(nóng)業(yè)廢棄物在目前的技術(shù)、資金和勞動(dòng)力等條件允許的情況下，能夠再生利用[1]。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，各類農(nóng)作物資源十分豐富。當(dāng)前我國(guó)每年的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量已超過7億t，然而對(duì)秸稈的綜合利用率不到30%，造成極大的資源浪費(fèi)并對(duì)環(huán)境造成污染[2]。我國(guó)主要的作物秸稈有20余種，以玉米秸稈數(shù)量最大[3]。我國(guó)現(xiàn)已創(chuàng)立秸稈過腹還田等多種秸稈循環(huán)利用模式[4]，但通過對(duì)山東、河南等8個(gè)省份秸稈利用情況的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)仍有較大比例的秸稈處理不當(dāng)[5]。另外，玉米秸稈可能攜帶大量禾谷類作物的病原菌，是多種作物病害的主要初侵染來源[6]。因此，加大對(duì)秸稈的利用程度勢(shì)在必行。

用玉米秸稈栽培食用菌具有成本低、資源豐富的優(yōu)勢(shì)，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。以玉米秸稈為主料進(jìn)行栽培試驗(yàn)并取得成功的食用菌有平菇、草菇、香菇及雞腿菇等[7]，此外，還可應(yīng)用于雙孢蘑菇的栽培。

雙孢蘑菇（Agaricus bisporus）是一種草腐菌，可經(jīng)生物轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生多種對(duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。近年來，雙孢蘑菇全國(guó)年產(chǎn)量（除臺(tái)灣）占世界蘑菇總產(chǎn)量的14%～18%，僅次于美國(guó)；出口量近30萬(wàn)t，占世界第1位；同時(shí)，雙孢蘑菇在國(guó)內(nèi)的銷售量也迅速增長(zhǎng)，2000年已占全國(guó)總產(chǎn)量的35%～50%[8]。根據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2013年我國(guó)雙孢蘑菇產(chǎn)量已達(dá)237.73萬(wàn)t，較2012年提高了8.8%，占世界雙孢蘑菇總產(chǎn)量的50%以上。在我國(guó)北方地區(qū)，雙孢蘑菇栽培基質(zhì)的原料以麥草為主，種類單一，限制了其在玉米產(chǎn)區(qū)的發(fā)展[9]。而玉米秸稈在我國(guó)總秸稈產(chǎn)量中占比例最大，且沒有完備的收儲(chǔ)體系，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及資源浪費(fèi)。梁枝榮等[10-12]進(jìn)行了玉米秸稈栽培雙孢蘑菇的出菇試驗(yàn)，使雙孢蘑菇對(duì)玉米秸稈的生物轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了40%以上，產(chǎn)量達(dá)到10 kg/m2以上，并逐漸建立了一套北方玉米秸稈栽培雙孢蘑菇的技術(shù)和工藝路線。玉米秸稈栽培雙孢蘑菇出菇后的培養(yǎng)料又是高效、高質(zhì)的有機(jī)肥料。因此，利用玉米秸稈栽培雙孢蘑菇具有廣闊的前景。

本研究通過不同配方對(duì)玉米秸稈栽培雙孢蘑菇進(jìn)行試驗(yàn)，篩選玉米秸稈栽培雙孢蘑菇的最佳原料配方，并對(duì)玉米秸稈栽培雙孢蘑菇過程中與產(chǎn)量相關(guān)的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，旨在為玉米秸稈專用隧道發(fā)酵技術(shù)的改進(jìn)，以及利用玉米秸稈栽培雙孢蘑菇技術(shù)的優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 原料選擇與前處理

1.1.1 菌種供試雙孢蘑菇菌種為2796。

1.1.2 培養(yǎng)料小麥秸稈、玉米秸稈為栽培主料，雞糞、牛糞為輔料。

1.1.3 前處理

1.1.3.1 干糞預(yù)濕、預(yù)堆干糞加水拌濕、成堆，升溫后2～3 d翻堆一次。

1.1.3.2 玉米秸稈預(yù)濕、預(yù)堆玉米秸稈壓扁后，切成15～20 cm長(zhǎng)，用1%石灰水浸泡，撈出，堆積，升溫3～5 d。

1.2 發(fā)酵方法

1.2.1 一次發(fā)酵法運(yùn)用常規(guī)堆料發(fā)酵方法。

1.2.2 隧道式發(fā)酵參考楊國(guó)良[13]的研究方法，根據(jù)L16（45）正交表設(shè)計(jì)16種不同配方培養(yǎng)基，拌料后進(jìn)行隧道式發(fā)酵。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇小麥秸稈、玉米秸稈為栽培主料，雞糞、牛糞為輔料，利用正交設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，采用L16（45）正交表進(jìn)行試驗(yàn)。小麥秸稈、玉米秸稈、雞糞、牛糞為4個(gè)參考因素，每個(gè)因素取4個(gè)水平，分別為：小麥秸稈100，75，50，25 kg；玉米秸稈0，30，60，90 kg；雞糞0，10，20，30kg；牛糞0，10，20，30kg。以小麥秸稈100kg、雞糞30 kg為對(duì)照，每個(gè)處理主料投入量為3 t。

1.4 有機(jī)碳、有機(jī)氮等物質(zhì)的檢測(cè)方法

1.4.1 溫度測(cè)定建堆后，每隔3 d用溫度計(jì)測(cè)定料堆外（表層至表層向內(nèi)約25 cm厚度層）、中（料層向內(nèi)25～50 cm厚度層）、內(nèi)（料堆中層以內(nèi)的部分）3層溫度值。

1.4.2 pH值測(cè)定分別在各個(gè)配方料堆的內(nèi)、中、外3層取樣，用pH試紙粗測(cè)其pH值。

1.4.3 含水量測(cè)定采用烘干稱重法[14]測(cè)定含水量，于100℃烘箱烘至恒質(zhì)量，然后稱質(zhì)量計(jì)算，含水量＝（鮮質(zhì)量－干質(zhì)量）×100%。

1.4.4 總碳（TC）、有機(jī)碳（SOC）的測(cè)定其參照文獻(xiàn)[15]的方法進(jìn)行。利用非分散型紅外線氣體分析儀器即可測(cè)得總碳（TC），有機(jī)碳（TOC）由專門的總有機(jī)碳分析儀（TOC-V）進(jìn)行測(cè)定。

1.4.5 全氮測(cè)定采用凱氏定氮法[16]進(jìn)行測(cè)定。利用凱氏定氮儀，經(jīng)過硝化、蒸餾、滴定3個(gè)步驟計(jì)算出氮含量。

1.4.7 蛋白質(zhì)的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法[18]進(jìn)行測(cè)定?？捡R斯亮藍(lán)法測(cè)定蛋白質(zhì)濃度，是利用蛋白質(zhì)—染料結(jié)合的原理，考馬斯亮藍(lán)G-250存在著2種不同的顏色形式，紅色和藍(lán)色。它和蛋白質(zhì)通過范德華力結(jié)合，在一定蛋白質(zhì)濃度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)和染料結(jié)合符合比爾定律。此染料與蛋白質(zhì)結(jié)合后顏色有紅色形式和藍(lán)色形式，最大光吸收由465 nm變成595 nm，通過測(cè)定595 nm處光吸收的增加量可知與其結(jié)合蛋白質(zhì)的量。

1.5 相關(guān)性分析

檢測(cè)秸稈發(fā)酵過程中碳氮比、有機(jī)質(zhì)、水分、溫度、pH值等指標(biāo)，并計(jì)算產(chǎn)量，分析各個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理和分析采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Excel軟件進(jìn)行[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方優(yōu)化

教學(xué)委員會(huì)是大學(xué)統(tǒng)籌教學(xué)相關(guān)事務(wù)的學(xué)術(shù)性組織，是教學(xué)指導(dǎo)、決策、咨詢機(jī)構(gòu)。但是，在現(xiàn)實(shí)操作中，成員的構(gòu)成基本是各職能部門的主任及各二級(jí)學(xué)院的院長(zhǎng)，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教授、教學(xué)管理領(lǐng)域的專家零星點(diǎn)點(diǎn)，機(jī)構(gòu)存在往往流于形式。

表1 配方正交分析

利用DPS軟件進(jìn)行分析，得出最佳配方為：小麥秸稈100 kg，玉米秸稈30 kg，雞糞20 kg，牛糞20 kg。方差分析表明，小麥秸稈的極差為607.5，屬于各因素中的最高值，因此，小麥秸稈在基質(zhì)配方中作用最大；雞糞僅為344.0，作用最?。ū?）。

2.2 秸稈轉(zhuǎn)化中各影響因子與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

表2 秸稈發(fā)酵各影響因子及產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

秸稈栽培食用菌生產(chǎn)過程中，秸稈依靠多種微生物及食用菌降解大分子物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化成食用菌的菌體蛋白、碳水化合物等，形成產(chǎn)品，帶來效益，單位投料量的秸稈基質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化率高低，取決于產(chǎn)量大小，食用菌生產(chǎn)過程中存在諸多物質(zhì)能量因素，檢測(cè)秸稈發(fā)酵過程中碳氮比、有機(jī)質(zhì)、水分、溫度、木質(zhì)素含量等指標(biāo)，計(jì)算產(chǎn)量，分析各個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性，研究影響秸稈轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素，為秸稈高效轉(zhuǎn)化提供理論依據(jù)。秸稈發(fā)酵各影響因子測(cè)定結(jié)果如表2所示。

秸稈發(fā)酵中各個(gè)影響產(chǎn)量的因子為有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、蛋白質(zhì)、碳氮比、pH值、含水量等初始指標(biāo)，設(shè)定16個(gè)處理，拌料后進(jìn)行隧道式發(fā)酵。發(fā)酵后采取相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法進(jìn)行初始指標(biāo)測(cè)定。結(jié)果表明，粗蛋白最大為9.48%、最小為3.6%，碳氮比（終）最大為34.87∶1、最小為13.65∶1，產(chǎn)量在746～2 280 kg，各處理pH值、含水量差距不大，有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)差距不顯著。

檢測(cè)發(fā)酵結(jié)束后的各個(gè)因子與產(chǎn)量之間的相關(guān)性分析。

根據(jù)表2，以有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、粗蛋白、碳氮比（始）、碳氮比（終）、pH值、含水量、產(chǎn)量為參考因子，進(jìn)行產(chǎn)量相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示。

表3 產(chǎn)量相關(guān)性分析

檢測(cè)各配方有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、蛋白質(zhì)、碳氮比、pH值、含水量等初始指標(biāo)，檢測(cè)發(fā)酵結(jié)束后的各配方最終碳氮比，并與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，與產(chǎn)量密切相關(guān)的因素為最終碳氮比，差異達(dá)到極顯著，其他因素影響不顯著，各配方間產(chǎn)量最高者為3號(hào)配方，平均產(chǎn)量為2 280 kg，生物轉(zhuǎn)化率為11.4%，其最終碳氮比為20.29∶1，說明最終碳氮比20.29∶1時(shí)產(chǎn)量最高；pH值、含水量與其他各因子間沒有顯著相關(guān)，在建堆調(diào)制時(shí)常規(guī)即可；有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、粗蛋白、初始碳氮比之間相互顯著相關(guān)，在檢測(cè)過程中可以用初始碳氮比代替此類指標(biāo)，以減小工作量和檢測(cè)成本。

培養(yǎng)基中溫度因子與產(chǎn)量的影響如表4所示。

由表4可知，溫度因子為培養(yǎng)基發(fā)酵過程中測(cè)得的溫度，每隔3 d，用溫度計(jì)測(cè)定秸稈培養(yǎng)基發(fā)酵料堆外層、中層、內(nèi)層3層的前期、中期、后期的溫度值，設(shè)定16個(gè)處理。各個(gè)處理溫度經(jīng)過測(cè)定外層由內(nèi)層逐漸升高，前期、中期、后期溫度逐漸升高，產(chǎn)量在746～2 280 kg。

表4 溫度與產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析

檢測(cè)基質(zhì)發(fā)酵堆內(nèi)、中、外3層，前期、中期、后期的溫度變化并與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，所有溫度指標(biāo)與產(chǎn)量無顯著相關(guān)，不影響雙孢蘑菇產(chǎn)量（表5）。

表5 溫度因子與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

我國(guó)玉米秸稈產(chǎn)量巨大，但綜合利用率低。目前玉米秸稈的專用隧道發(fā)酵技術(shù)尚不成熟，通氣量及原料配比等參數(shù)的控制暫無數(shù)據(jù)可依附，且國(guó)內(nèi)的玉米秸稈收儲(chǔ)系統(tǒng)不完善，制約了玉米秸稈栽培雙孢蘑菇這一技術(shù)的發(fā)展。

秸稈栽培食用菌基質(zhì)優(yōu)化應(yīng)注重各關(guān)鍵參數(shù)及基礎(chǔ)規(guī)律變化的研究[20]。通過對(duì)雙孢蘑菇栽培過程中，栽培基質(zhì)中各參數(shù)變化與產(chǎn)量之間的相關(guān)性分析，準(zhǔn)確地找出影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，找出其影響產(chǎn)量變化的規(guī)律，探索基質(zhì)優(yōu)化的限制性因素，從而對(duì)栽培技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使效益最大化。

根據(jù)玉米秸稈栽培雙孢蘑菇過程中，栽培基質(zhì)各參數(shù)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，玉米秸稈生產(chǎn)雙孢蘑菇的配方中，栽培基質(zhì)發(fā)酵堆的發(fā)酵溫度指標(biāo)與產(chǎn)量無顯著相關(guān)，不影響雙孢蘑菇產(chǎn)量；影響雙孢蘑菇產(chǎn)量的顯著因子為栽培基質(zhì)中的C/N，并且最終碳氮比為20.29∶1時(shí)雙孢蘑菇的產(chǎn)量最高。

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The Formula Optimization and Correlation Studies of theAgaricus bisporusProduction with Corn Stalks

RENPengfei，RENHaixia，HANJiandong，WANLuchang，Lü Huijuan，GUOBing，GUOHuidong，GONGZhiyuan
（Institute ofAgricultural Resources and Environment，ShandongAcademyofAgricultural Sciences，KeyLaboratoryofWastes Matrix Utilization，MinistryofAgriculture，ShandongProvincial KeyLaboratoryofPlant Nutrition and Fertilizer，Ji′nan 250100，China）

To determine the improvement of fermentation technology of corn straw special tunnel and the optimal cultivation technology of Agaricus bisporus using corn straw,the paper analysed the key factors related with yield of Agaricus bisporus cultivated using corn straw,according to the cultivation ingredient and key factor for high yield in Agaricus bisporus production,the paper chose wheat strawand corn stalks as main cultivation material,chicken manure and cowdungas auxiliarymaterial in this production process.It did orthogonal experiment using L16（45）orthogonal table to obtain a optimal formula.During stalks fermentation,the paper determined carbon nitrogen ratio,organic matter,water and other indicators,calculated yield and analyzed the correlation amongthese indicators.The results showed that the optimal formula was wheat straw100 kg,corn stalks 30 kg,chicken manure 20 kg,cowdung 20 kg.The ultimate ratio of carbon and nitrogen was closely related with yield,and the yield was the highest when the ratio was 20.29∶1.Organic carbon, organic matter,crude protein,initial carbon nitrogen ratio were significantly correlated,and we could use initial carbon nitrogen ratio to replace other indicators in the test.pH and water content had nosignificant correlation with other factors.The paper detected temperature variation in the early,middle and late stages in the three layers ofsubstrate fermentation stack,and did correlation analysis with yield.The results showed that all the temperature indexhad nosignificant correlation with the yield of Agaricus bisporus.

corn stalks;Agaricus bisporus;formula optimization;correlation

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.23

S646.1＋1

：A

：1002-2481（2017）05-0759-05

2016-09-01

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-10-P19）；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目（2014CXZ02-2）

任鵬飛（1982-），男，山東淄博人，助理研究員，碩士，主要從事食用菌育種與栽培研究工作。宮志遠(yuǎn)為通信作者。