劉天海，苗人云，彭衛(wèi)紅，黃忠乾，甘炳成，譚 昊,3*

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所/四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究中心，四川 成都 610066；2.農(nóng)業(yè)部西南區(qū)域農(nóng)業(yè)微生物資源利用科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，四川 成都 610066；3.江南大學(xué)生物工程學(xué)院，江蘇 無錫 214062)

【研究意義】水稻是四川主要栽培作物之一，常年栽培面積基本保持在20 000 km2，折合秸稈產(chǎn)量約12 636 kt，秸稈產(chǎn)量巨大。由于就地焚燒不僅污染環(huán)境，還造成農(nóng)業(yè)資源浪費(fèi)，農(nóng)戶普遍采用直接還田的方式處理秸稈。近年來，有研究表明長(zhǎng)期將秸稈直接全量還田會(huì)導(dǎo)致大量未腐解的有機(jī)物質(zhì)在土壤中積聚，給農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成負(fù)擔(dān)，甚至可能對(duì)農(nóng)田生態(tài)平衡造成嚴(yán)重破壞[1]。因此，尋找高效利用秸稈基質(zhì)的方式迫在眉睫。有研究顯示，平菇對(duì)秸稈等有機(jī)質(zhì)具有很強(qiáng)的分解和轉(zhuǎn)化能力[2]，是我國(guó)栽培數(shù)量較大和食用人群廣泛的食用菌之一，屬于真菌門、擔(dān)子菌亞門、層菌綱、傘菌目、側(cè)耳科、側(cè)耳屬[3-4]，又稱側(cè)耳、糙皮側(cè)耳。近年來，平菇主要栽培原料棉籽殼價(jià)格上漲幅度較大，最高可達(dá)2600元/t[5]，僅福建古田進(jìn)口棉籽殼可達(dá)17.7 kt，境外備案加工企業(yè)有5家之多[6]，隨著貿(mào)易戰(zhàn)的打響，原材料進(jìn)口壓力增大，可能進(jìn)一步加大栽培成本，影響平菇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，研究使用產(chǎn)量巨大的水稻秸稈部分或全部替代棉籽殼栽培平菇相關(guān)技術(shù)，減少棉籽殼依賴，增加原料多樣性和可行性，是提升水稻秸稈多途徑利用方式和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)作物秸稈基質(zhì)化利用具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有研究表明，相對(duì)常規(guī)棉籽殼基質(zhì)，水稻秸稈基質(zhì)熟料栽培平菇的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益栽培有顯著優(yōu)勢(shì)[7]；羊晨等(2019)研究表明，70 %的水稻秸稈可代替木屑基質(zhì)生產(chǎn)平菇[8]；陳亮等(2019)也表明在木屑基質(zhì)中適當(dāng)提高添加水稻秸稈的比例，可增加平菇生物學(xué)效率，并縮短轉(zhuǎn)潮時(shí)間[9]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】在前人基礎(chǔ)上，課題組以含有高比例水稻秸稈的栽培基質(zhì)栽培平菇，綜合菌絲長(zhǎng)速、子實(shí)體產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀以及經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)，篩選適合低棉籽殼、高秸稈用量的栽培基質(zhì)配方的平菇菌株，并進(jìn)一步優(yōu)化秸稈顆粒度及碳、氮源配方?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探究不同平菇菌株、顆粒度以及碳氮源配方對(duì)水稻秸稈栽培平菇生長(zhǎng)發(fā)育的影響，為實(shí)現(xiàn)高效利用水稻秸稈奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試平菇菌株為不同來源、性狀優(yōu)良的10株常規(guī)生產(chǎn)用糙皮側(cè)耳，詳細(xì)情況如表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 栽培原料營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè) 采用NREL(美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，對(duì)秸稈主料及氮源輔料的全碳、全氮、磷、鉀、糖分等物質(zhì)含量進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)需要按配方干物質(zhì)比例計(jì)算出碳氮比值等[10]。

1.2.2 適合水稻秸稈基質(zhì)栽培的平菇菌株篩選 于2016年9-12月在簡(jiǎn)陽(yáng)市石盤鎮(zhèn)試驗(yàn)基地開展試驗(yàn)。將新鮮干燥的水稻秸稈用錘片式粉碎機(jī)粉碎并過20 mm網(wǎng)孔篩成絲絨狀。按高秸稈含量配方：80 %水稻秸稈、10 %棉籽殼、8 %麥麩、2 %石灰分別栽培10個(gè)供試菌株，每個(gè)菌株35袋，重復(fù)3次。

1.2.3 水稻秸稈基質(zhì)栽培平菇的配方優(yōu)化 (1)水稻秸稈基質(zhì)顆粒度優(yōu)化。2017年9-12月，在上述試驗(yàn)基地開展試驗(yàn)。通過鍘草機(jī)及錘片式粉碎機(jī)分別對(duì)水稻秸稈進(jìn)行鍘段和粉碎過篩處理，鍘30 mm段后粉碎過篩，分別過8、12、16、20 mm網(wǎng)孔篩和不粉碎過篩共計(jì)5個(gè)處理，分別編號(hào)F1、F2、F3、F4、F5，每個(gè)處理35袋，重復(fù)3次。并根據(jù)上述菌株篩選試驗(yàn)結(jié)果選取S1作為栽培菌株，栽培配方同1.2.1。

表1 供試菌株名稱及來源

(2)氮源輔料篩選。2017年9-12月，在上述試驗(yàn)基地開展試驗(yàn)。試驗(yàn)以全水稻秸稈作為主料配方，在此基礎(chǔ)上保持2 %石灰和1 %石膏，同時(shí)以無添加氮源輔料(編號(hào)N1)為對(duì)照，分別添加5 %、10 %、15 %、20 %的麥麩和玉米粉，以及3 %、6 %、9 %、12 %的菜籽餅和0.4 %、0.8 %、1.2 %、1.6 %的尿素(編號(hào)N2～N17)作為氮源。試驗(yàn)共計(jì)17個(gè)處理，每個(gè)處理35袋，3次重復(fù)。栽培菌株為S1。

(3)碳源主料配方優(yōu)化。在82 %全棉籽殼配方基礎(chǔ)上保持15 %的玉米粉輔料和3 %石灰量，分別以0 %、21 %、41 %、61 %、82 %的水稻秸稈按比例部分或全部替代全棉籽殼(配方編號(hào)C1～C5)，再以常規(guī)玉米芯配方(9 %棉籽殼、85 %玉米芯、3 %玉米粉、3 %石灰，配方編號(hào)CK)為對(duì)照栽培平菇，栽培菌株為S1。試驗(yàn)共計(jì)6個(gè)處理，每個(gè)處理35袋，重復(fù)3次。

1.3 試驗(yàn)方法

按比例稱取主料后，加水拌料至含水量50 %，1m高度建堆，每12 h翻堆1次，堆置24 h后攤料并按比例均勻拋灑氮源等輔料，加水?dāng)嚢柚梁?0 %～65 %后，用22 cm×45 cm×0.003 cm的聚乙烯袋裝袋，常壓滅菌，升溫至105 ℃，保持壓力0.01 MPa恒定16 h后轉(zhuǎn)移料袋至發(fā)菌棚，充分冷卻后按菌袋濕重2.5 %兩端接種，墻式堆碼發(fā)菌，菌絲滿袋后轉(zhuǎn)至出菇棚，常規(guī)管理出菇。

1.4 觀察指標(biāo)及數(shù)據(jù)分析

產(chǎn)量分析。觀察并記錄各處理栽培袋菌絲生長(zhǎng)速度、菌絲污染比例和出菇產(chǎn)量等，根據(jù)鮮菇單袋產(chǎn)量除以單袋干料重計(jì)算生物學(xué)效率，并以當(dāng)季市場(chǎng)價(jià)計(jì)算栽培原料、人工費(fèi)用和子實(shí)體銷售額，對(duì)單袋成本和效益進(jìn)行計(jì)算分析。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，方差分析使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種秸稈主料與3種常規(guī)輔料營(yíng)養(yǎng)成分結(jié)果

如表2所示，水稻秸稈、棉籽殼和玉米芯3種秸稈主料，在大量元素含量與組成方面，水稻秸稈的全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和全磷含量最高，且與棉籽殼、玉米芯差異明顯；還原糖含量棉籽殼最高，水稻秸稈可溶性糖含量最高，纖維素含量相差不大但棉籽殼較高，水稻秸稈和玉米芯的半纖維素含量是棉籽殼的2倍，玉米芯木質(zhì)素含量最高，且是水稻秸稈和棉籽殼的2倍；棉籽殼和水稻秸稈總蛋白含量較高，游離氨基酸含量以水稻秸稈最高，且顯著高于棉籽殼與玉米芯。

麥麩、玉米粉和菜籽餅是當(dāng)?shù)爻Ｒ姷?種栽培輔料。菜籽餅全氮、硝態(tài)氮含量最高，且遠(yuǎn)高于麥麩和玉米粉；麥麩的銨態(tài)氮和磷、鉀元素含量最高，其次為菜籽餅和玉米粉；菜籽餅還原糖含量最高，麥麩和玉米粉次之；麥麩的可溶性糖最高，菜籽餅、玉米粉依次降低；菜籽餅和麥麩的總蛋白質(zhì)含量較高且差異不大，玉米粉最少，而在游離氨基酸含量方面，麥麩含量最高且遠(yuǎn)超過菜籽餅和玉米粉，玉米粉稍低于菜籽餅。

表2 秸稈原材料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量檢測(cè)結(jié)果

2.2 不同平菇菌株在高水稻秸稈含量基質(zhì)上的生長(zhǎng)結(jié)果

如圖1所示，10個(gè)菌株在栽培袋上菌絲日均生長(zhǎng)速度在5.17～7.70 mm·d-1，S1菌株日均長(zhǎng)速最快且顯著快于S9，極顯著快于S5、S7。

如表3所示，10個(gè)菌株產(chǎn)量和生物學(xué)效率差異顯著，單袋產(chǎn)量范圍為0.35～0.62 kg，生物學(xué)效率為51.58 %～88.35 %，S3、S5和S1菌株在生物學(xué)效率上無顯著性差異，3個(gè)菌株生物學(xué)效率較高，與其它菌株具有顯著或極顯著差異。從農(nóng)藝性狀上看，S1、S6、S7、S8、S9、S10菌株表現(xiàn)較好，菌蓋肥大或適中，且顏色主要灰色或灰黑色；S2、S3、S4、S5菌株子實(shí)體菌蓋厚度偏薄且質(zhì)地脆。

2.3 水稻秸稈基質(zhì)配方優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 不同顆粒度水稻秸稈基質(zhì)上平菇生長(zhǎng)結(jié)果 如圖2所示，在不同顆粒度處理的水稻秸稈基質(zhì)上，平菇菌絲日均長(zhǎng)速差異明顯，F(xiàn)5處理生長(zhǎng)最快，與F1、F2處理差異極顯著；隨基質(zhì)水稻秸稈顆粒度增大，裝袋量不斷減少，單袋基質(zhì)干重最高可達(dá)0.76 kg，最低0.68 kg；生物學(xué)效率反而不斷增加，以F4、F5處理最高，且差異明顯；農(nóng)藝性狀上，處理F4菌蓋直徑最大，其次為F3、F5處理，F(xiàn)2、F1處理最小。

2.3.2 添加不同氮源輔料的水稻秸稈基質(zhì)上平菇生長(zhǎng)結(jié)果 如表4所示，以不同種類及含量的氮源輔料基質(zhì)培養(yǎng)平菇，各處理碳氮比值差異明顯，空白對(duì)照N1碳氮比為55∶1，隨著輔料添加比例的增加，碳氮比值依次降低，添加麥麩配方N2～N5碳氮比在51∶1～41∶1；添加玉米粉配方N6～N9碳氮比在54∶1～51∶1；添加菜籽餅配方N10～N13碳氮比在48∶1～34∶1之間；添加尿素配方N14～N17碳氮比在46∶1～30∶1。各配方菌絲生長(zhǎng)速度差異無顯著性，配方N2、N7、N8生長(zhǎng)較快，超過0.60 mm·d-1，高于對(duì)照。菌絲滿袋時(shí)間為18～33 d，其中添加玉米粉配方N6～N9滿袋時(shí)間為18～19 d；添加麥麩配方N2～N5滿袋時(shí)間為19～22 d；添加菜籽餅配方N10～N13中以N10配方19 d滿袋，N13配方25 d滿袋；添加尿素配方N14～N17滿袋時(shí)間為22～33 d，其中配方N16、N17菌絲長(zhǎng)勢(shì)最差且污染嚴(yán)重。

不同小寫英文字母表示P<0.05水平的差異顯著性；不同大寫英文字母表示P<0.01水平的差異顯著性。下同 Different lowercase letters indicate the significance of P < 0.05; Different capital letters indicate the significance of P < 0.01.The same as below圖1 不同平菇菌株在高比例水稻秸稈基質(zhì)上菌絲生長(zhǎng)情況Fig.1 Hyphal growth of different P.ostreatus strains on substrates with high proportion of rice straw

表3 不同平菇菌株在高比例水稻秸稈基質(zhì)上單袋產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀情況

圖2 不同顆粒度的水稻秸稈基質(zhì)裝袋干重及平菇生長(zhǎng)情況Fig.2 Per-bag weight of rice-straw substrates with different particle size and growth of P. ostreatus hyphae on the substrates

表4 添加不同種類及含量的氮源輔料基質(zhì)平菇菌絲生長(zhǎng)情況

如圖3所示，各處理平菇子實(shí)體產(chǎn)量以配方N8最高，N13最低，N16、N17不出菇；添加氮源輔料后平菇單朵重量明顯增加，最高0.3 kg，是對(duì)照(0.14 kg)的2倍；配方N2～N5子實(shí)體菌蓋相比對(duì)照均明顯增大。

2.3.3 不同比例水稻秸稈基質(zhì)上平菇生長(zhǎng)結(jié)果 從表5可以看出，不同比例水稻秸稈基質(zhì)栽培平菇的菌絲生長(zhǎng)速度差異顯著，全棉籽殼配方C1的初始碳氮比為61∶1，隨著水稻秸稈部分或全部替代棉籽殼，配方C2～C5的碳氮比不斷降低，全水稻秸稈配方C5最低，為52∶1，均低于常規(guī)玉米芯配方CK(113∶1)。菌絲日均長(zhǎng)速配方C2最快，與配方C4、C5和CK有顯著差異，與配方C1、C3差異不明顯。單袋產(chǎn)量全棉籽殼基質(zhì)配方C1為0.72 kg，配方C2開始單袋產(chǎn)量開始增加，配方C3達(dá)到最高1.22 kg，C4～C5逐漸降低至0.99 kg，均高于CK對(duì)照配方0.43 kg。生物學(xué)效率隨著水稻秸稈添加比例增大也呈先增高后降低趨勢(shì)，棉籽殼配方C1為66.05 %，C4最高為142.69 %，且與其他差異極顯著，C5為126.82 %，均極顯著高于對(duì)照配方CK。

圖3 添加不同種類及含量的氮源輔料基質(zhì)上平菇單袋產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀情況Fig.3 Yield per bag and agronomic characteristics of P. ostreatus on substrates with different kinds and contents of nitrogen sources

如表6所示，隨著水稻秸稈添加比例增大，單袋總成本從配方C1的2.85元逐漸降低至1.84元，且均高于對(duì)照配方CK(1.75元)。子實(shí)體按市場(chǎng)價(jià)6元/kg計(jì)算，總收入、單袋效益以及產(chǎn)出/投入均高于配方C1以及對(duì)照配方CK，配方C3、C4的單袋總收入和單袋效益最高，分別為7.28、7.20元和4.91、5.17元，配方C3～C5的產(chǎn)出/投入均超過2.0，配方C4最大，為2.55。

3 討 論

平菇屬于擔(dān)子菌亞門，營(yíng)木腐生，適應(yīng)能力以及生長(zhǎng)能力均較強(qiáng)，可通過菌絲分泌各種酶，從而有效分解纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及果膠，在不同碳源主料上的生長(zhǎng)情況存在差異，是平菇生長(zhǎng)發(fā)育的主要碳源來源[11-14]，而不同真菌對(duì)不同顆粒度的秸稈分解利用效率也不同[15]。試驗(yàn)結(jié)果表明，在80 %高含量水稻秸稈基質(zhì)配方上，不同平菇菌株表現(xiàn)各有不同，‘雜優(yōu)一號(hào)’菌株綜合表現(xiàn)最好。因此，針對(duì)不同秸稈新材料利用食用菌進(jìn)行基質(zhì)化利用時(shí)，因不同菌株在對(duì)秸稈的分解利用能力不同，選育高效利用相關(guān)秸稈的菌株應(yīng)居首位。

表5 不同比例水稻秸稈基質(zhì)栽培平菇的生長(zhǎng)發(fā)育情況

表6 不同比例水稻秸稈基質(zhì)栽培平菇的單袋經(jīng)濟(jì)效益情況

平菇栽培過程中適宜的秸稈顆粒度也是關(guān)鍵因素之一，顆粒度過小容易導(dǎo)致菌袋內(nèi)菌絲缺氧，最終影響平菇生長(zhǎng)發(fā)育。王強(qiáng)(2005)在利用棉籽殼基質(zhì)研究容重與容積對(duì)平菇生長(zhǎng)的影響時(shí)報(bào)道：容重不變的情況下，生物學(xué)效率隨容積增大而提高，隨栽培基質(zhì)容重增大而降低[16]。本試驗(yàn)結(jié)果也顯示，水稻秸稈基質(zhì)栽培平菇時(shí)，裝袋容重隨著秸稈顆粒度增大而降低，菌絲長(zhǎng)速、子實(shí)體生物學(xué)效率以及菌蓋直徑反而隨之升高，在將水稻秸稈鍘斷呈30 mm段狀和粉碎后過20 mm孔篩后的絲絨狀后栽培平菇生長(zhǎng)最好。

氮素是平菇合成蛋白質(zhì)和核酸的重要物質(zhì)[17]，主要來源于輔料。試驗(yàn)結(jié)果表明，全水稻秸稈基質(zhì)上添加麥麩和玉米粉后菌絲生長(zhǎng)速度較快，滿袋時(shí)間短，添加15 %玉米粉產(chǎn)量最高；添加不同比例的氮源輔料對(duì)平菇產(chǎn)量提升有限，對(duì)菌絲長(zhǎng)速、單朵重和菌蓋直徑反而提升明顯。推測(cè)可能因水稻秸稈主料本身營(yíng)養(yǎng)豐富、容易完全分解利用，是否添加輔料氮源對(duì)平菇最終產(chǎn)量影響不大，但因輔料中含有豐富的容易利用的氮源、糖類物質(zhì)，因此反而對(duì)菌絲生長(zhǎng)、子實(shí)體大小影響明顯。由此表明秸稈基質(zhì)中在補(bǔ)充氮源的基礎(chǔ)上，適度添加容易利用的糖對(duì)平菇在生長(zhǎng)具有一定的積極作用。試驗(yàn)也表明，添加尿素極易導(dǎo)致平菇菌絲生長(zhǎng)緩慢、污染嚴(yán)重，甚至不出菇，與添加少量的尿素能增加平菇產(chǎn)量的報(bào)道不符[18]。

水稻秸稈主料配方試驗(yàn)表明，利用水稻秸稈部分或全部替代棉籽殼作為栽培平菇，產(chǎn)量明顯增加，成本顯著降低，經(jīng)濟(jì)效益提升明顯，以61 %水稻秸稈與21 %棉籽殼復(fù)配時(shí)，平菇生物學(xué)效率最高可達(dá)142.69 %，且產(chǎn)投比值最大，最高單袋效益最高可達(dá)5.17元；主料檢測(cè)結(jié)果也表明，水稻秸稈營(yíng)養(yǎng)均衡，氮、磷元素含量遠(yuǎn)高于常規(guī)栽培使用的棉籽殼和玉米芯材料，含有豐富的可溶性糖、總蛋白質(zhì)以及游離氨基酸等，適合用于栽培平菇。因此使用水稻秸稈作為基質(zhì)主料栽培平菇，完全可行，且優(yōu)勢(shì)明顯，有利于實(shí)現(xiàn)水稻秸稈廢棄物的資源化利用，同時(shí)大幅度減少棉籽殼用量，維護(hù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)安全具有重要意義。

4 結(jié) 論

水稻秸稈營(yíng)養(yǎng)豐富，適宜栽培平菇，作為基質(zhì)栽培平菇最適菌株為‘雜優(yōu)一號(hào)’，顆粒度為鍘斷呈30 mm段狀和粉碎后過20 mm孔篩后的絲絨狀時(shí)最佳，最適氮源及添加量為15 %玉米粉，其次為麥麩，使用碳氮源復(fù)配配方：61.5 %水稻秸稈，21.5 %棉籽殼，15 %玉米粉，2 %石灰，栽培產(chǎn)量及效益最高。