利用食用菌生产循环利用农业有机废弃物|农业废弃物循环利用

　　摘 要：综述了食用菌生产在循环利用农业有机废弃物过程中的重要作用、主要模式、现状和存在的问题。 　　关键词：食用菌生产；农业有机废弃物；循环利用 　　中图分类号：S646 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.030
　　
　　Circulating Utilizing of Agricultural Organic Waste with the Production of Edible Mushrooms
　　ZHU Hua-ling1，BAN Li-tong2，XU Xiao-ping1，BU Lu-xia1
　　(1. Department of Basic Course, Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China; 2.Department of Agriculture, Tianjin Agricultural University,
　　Tianjin 300384,China)
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ: The importance, main models, present state and question of the circulating utilizing of agricultural organic waste with the production of edible mushrooms were summarized and analyzed.
　　Key words: production of edible mushrooms; agricultural organic waste; circulating utilizing
　　
　　农业有机废弃物是农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的有机废弃物的总称，主要包括农作物副产物(玉米秸秆、玉米芯、豆秸、稻草、稻壳、花生秧、花生壳)、畜禽粪便(牛粪、马粪、猪粪、鸡粪)、食品和饮料加工中的边角余料、农产品加工废弃物等[1-3]。中国是一个农业大国，每年产生7亿多t的农作物秸秆，26亿多t的畜禽粪便及大量有机废弃物[4]，合理妥善地处理和利用这些农业有机废弃物，对自然、社会的和谐发展起着举足轻重的作用。食用菌是生态链上处于还原者位置的真菌，若将其引入农业有机废弃物的处理环节中，不仅可以减少农业有机废弃物对环境的影响和污染，还可以变废为宝，生产出美味可口的绿色食品，所以，借助于食用菌生产实现，农业有机废弃物的资源化循环利用是处理和利用农业有机废弃物的最佳方式。
　　1 资源化循环利用是农业有机废弃物最经济最合理的处置方法
　　要实现农业与农村持续发展，建设农村小康社会，就必须实现资源的最优化配置和废弃物的循环利用，才符合循环经济的发展要求。而循环经济的重要思想是：“没有废物，只有放错了地方的资源” [5]，或者说只要把农业有机废弃物放到合适的地方，它们仍然可以是被利用的资源，为农业和农村的快速发展做出重要的贡献。所以说农业有机废弃物的资源化循环再利用是符合循环经济发展要求的最经济的利用途径。
　　在“生产者-消费者-分解者”组成的生态链上，农业有机废弃物属于生产者和消费者均不能有效利用的剩余物，他们只有被分解者彻底分解才能重新回归生态链，才能真正实现生态农业。而生态农业的实践早已指明了变“ 废”为“ 宝”的途径[6]，所以，农业有机废弃物资源化循环利用也符合生态农业发展的趋势和要求。总之，资源化循环利用农业有机废弃物是最合理的处理方法，既可以持续利用资源又能保持生态平衡、改善环境质量，全面促进农村的经济与社会发展。
　　2 食用菌生产是农业有机废弃物循环利用链条上关键的一环
　　2.1 食用菌生产在农业生态链中的地位
　　食用菌是农业生态链中的还原者,是联系生产者(绿色植物)和消费者(人类、 动物)之间的物质和能量的纽带，是连接种植业、养殖业等多个产业的关键一环（图1）。
　　食用菌人工栽培是以农业有机废弃物(如农作物秸秆、玉米芯、棉籽壳、锯木屑、牛粪、鸡粪等)为原料生产食用菌产品的过程，培养基组成及其配比、培养温度、初始含水量、初始 pH值、种龄等因素对栽培结果的影响较大。食用菌菌丝体在生长过程中通过分泌胞外酶分解有机物质如纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、多糖等而在培养基内外进行有氧生长。在得到食用菌子实体的同时，也得到食用菌菌渣。菌渣可作为动物饲料或有机肥, 实现了有机物质循环反复利用, 实现农业生态环境的良性循环。所以说，食用菌生产是循环利用农业有机废弃物各链条上关键的一环。
　　正因为有食用菌生产这一环节,才形成了一个多物种共生、多层次搭配、多环节相扣、多梯级循环、多层次增值、多效益统一的物质和能量体系,构成食物链和农业生态系统的良性循环,促进生态的可持续协调发展[7]。通过食用菌生产链条的延伸,可以实现循环经济发展构思,进一步提高相关产业的经济效益和竞争力[8]。
　　2.2 食用菌生产在循环利用农业有机废弃物过程中的作用
　　食用菌生产可以有效地促进农业废弃物的循环再利用，主要表现在食用菌生长的全过程都可以是降解利用农业有机废弃物的过程；而且食用菌生长过程中，不同的阶段对废弃物的利用能力是不同的，这与其不同生长发育期对物质的需求不同有关。梁连友等[9]研究发现，苹果园每667 m2每年修剪的枝条达150 kg，可以栽培100袋香菇，生产鲜香菇100～150 kg，每667 m2果园在不影响苹果生产的前提下增加产值400元以上，产生了显著的经济和生态效益；而且用果树修剪枝条栽培香菇后菇渣中木质素降解了20%～30% , 粗纤维降解了15%～50%，说明食用菌生长的过程是降解利用果树枝条的过程。李晓博等[2]的研究表明，在双孢蘑菇培养料堆制发酵过程中，稻草、玉米秸杆和玉米芯中的木质素、纤维素和半纤维的降解率介于10%～30%；而在双孢蘑菇生长发育过程中，稻草、玉米秸杆和玉米芯中木质素、纤维素和半纤维素的降解率则介于30%～40%，明显高于堆制发酵过程中的降解率。这说明在双孢蘑菇准备和生产的整个过程中对稻草、玉米秸杆和玉米芯等农业废弃物都有一定的降解能力，但在双孢蘑菇生长发育阶段需求更大，这一阶段的利用主要是漆酶、过氧化物酶、滤纸纤维素酶、梭甲基纤维素酶、半纤维素酶和菌丝共同作用的结果。食用菌对农业有机废弃物中的纤维素和半纤维素利用速率最快的时期是在出菇阶段，是子实体形成时期，需要利用纤维素和半纤维素合成细胞壁；而对木质素利用最快的时期是原基形成前，是因为蘑菇的营养生长阶段对木质素的需求较多。
　　除了农作物的副产物以外，食品加工和饮料生产的边角下料可以作为食用菌生产的栽培料而被循环利用。戴德慧等[10]利用酿造的酱渣进行食用菌发酵生产富含真菌多糖的生物饲料。研究结果表明，平菇能在酱渣中快速生长；固体发酵培养基酱渣含量70%时，平菇有较快的生长；液体种子培养基添加20%酱渣可促进菌丝球的形成，发酵产物的水分含量为 50.5%，多糖为17.3%，粗蛋白为 19.1%。王建芳等[11]用香菇对中药废渣进行固态发酵研究发现，中药废渣经固体发酵，粗蛋白含量提高了68.20％，粗纤维含量降低了44．9％，多糖含量提高了150．9％；朱忠贵等[12]的研究表明，将农作物秸秆粉、木薯渣、醋糟、奶牛粪等农业有机废弃物，按比例混合配制成低碳复合型食用菌培养料，替代棉籽壳用于食用菌栽培，不仅充分利用农业下脚料、符合低碳经济发展方向，而且其价格只有棉籽壳的1/2～2/3，大大降低了食用菌生产成本，能够将农民育菇经济效益提高20%~35%。朱辉等[13]从利用淀粉废水的角度出发，在淀粉废水中对金针菇菌丝体进行了液体培养，获得了合适的培养条件，为工业化利用淀粉废水生产金针菇菌丝体，减轻淀粉废水污染提供了技术支持。解秋菊等[14]用真姬菇液体发酵海带废渣，发现发酵后上清液中的多糖抗氧化活性比未发酵海带废渣中的多糖抗氧化活性显著提高，从而为海带废渣的高附加值再利用提供了科学依据。
　　农业有机废弃物经食用菌菌丝的分解作用, 分泌出某些激素类和特殊生物活性酶, 加上菇渣中菌体蛋白的大量存在, 因此，用菇渣作肥料比用秸秆堆沤的肥料有更多的可给态养分和更好的增产效果[9]；用菌糠作为有机肥施用，对番茄的生长发育和品质有明显的提高，单株产量达到2.69 kg，比施用尿素增加28.10%[2]。用果树修剪枝条栽培香菇后菇渣中粗蛋白由2%～3%提高到10%～17.14% , 氨基酸含量增加到5%～6% , 特别是含有多种禽畜体内不能合成的、一般饲料中又缺乏的必需氨基酸和菌类多糖，因此, 栽培香菇的下脚料作为菌糠饲料又具有食用菌的清香味, 且适口性好, 有利于提高畜禽产品的产量和质量[9]。刘润叶[15]将腐植酸胶体、食用菌渣和禽粪等副产物按比例复合，添加特殊的符合微生物菌群，经过复合发酵形成复合腐植酸有机肥，不仅能彻底解决菌渣、禽粪等的重复再利用问题，实现腐植酸有机肥-农作物种植、水产养殖-食用菌栽培、禽类养殖-腐植酸有机肥的良性循环。
　　利用农业有机废弃物栽培食用菌，可改变资源浪费型传统农业，实现“点草成金、化害为利、变废为宝、无废生产”，是农业有机废弃物综合开发利用的一条最为有效、持久的捷径；与此同时还能建立一个多层次的生态农业系统。在这个系统中，食用菌作为主要的链接者，既能循环利用农牧产品废弃物和净化环境，又能作为产业链推动生态农业的发展。由于食用菌的作用，可使种植业和养殖业有机地结合起来，并且在这个结合过程中，创造巨大的经济效益、生态效益和社会效益。所以说食用菌生产在农业有机废弃物循环利用过程中起到的是连接、纽带和促进的作用。
　　3 利用食用菌生产循环利用农业有机废弃物的主要模式
　　各个地区根据自身特点，分别发展了不同的以食用菌为纽带的农业有机废弃物的循环利用模式，比较有代表性的有山东省久发食用菌有限公司开发形成的各环节耦合，产业链条延伸，多元化多循环，集种植业、 养殖业与工业有机结合的产业生态系统[16-17]，见图2。
　　还有淳安县以桑枝等农业废弃物为原料栽培食用菌发展形成了桑枝食用菌生产循环模式[18-19](图3)。张岩等[20]提出了食用菌生产的“废弃物”循环利用模式(图4)。沈明珠等[21]提出了农业有机废弃物的循环利用的最佳模式(图5）。李晓等[1]提出了双孢蘑菇生产对农业有机废弃物的利用的模式(图6)。
　　 除了这些比较典型的循环利用模式之外，各地也发展了一些实用的模式[5,22]，虽然具体内容不完全相同，但总体特征基本相似，都以食用菌生产作为农业有机废弃物循环降解利用的纽带，都对当地的经济发展和环境保护起了积极地推动作用。
　　4 利用食用菌生产循环利用农业有机废弃物的研究现状和存在的问题
　　近年来，各地响应生态农业和循环经济的发展需要，以食用菌生产为纽带循环利用农业有机废弃物已取得了显著进展，不仅种植业、养殖业的废弃物被广泛应用，甚至一些工厂的有机下脚料、食用菌生产的菌渣，也被广泛的重新循环再利用，使农业有机废弃物再次被使用在能源、肥料、饲料和材料等方面，既节省了资源，又减少了污染，对自然、社会的和谐发展起了积极地推动作用。但由于农业有机废弃物数量大、品质差、危害多，人们对农业有机废弃物的价值还存在一些消极的观念，没有放在整个社会循环系统中去考虑，导致对农业有机废弃物资源化利用过程中仍存在不少问题，阻碍了农业有机废弃物循环利用技术的发展、推广和应用。
　　另一方面，虽然现在很多地方已有废弃物资源化利用的传统，但是循环利用技术相对片面，创新技术少，利用率不高。导致农业有机废弃物转化产品品种单一、质量差、利用率低、商品价值低，不能形成产业化，也不能有效地循环利用。例如，目前利用食用菌生产循环利用的废弃物主要是农作物的副产物，而畜禽粪便的应用就相对较少[24-25]。如果通过添加特定的材料和微生物菌种， 将畜禽粪便用来生产栽培食用菌的专用料，将发挥更大的经济效益[26]。再例如，食用菌的液体发酵与固体栽培相比，具有菌丝生长速率快，营养成分利用率高，生长周期短，产量大；接种方便，便于大规模工业化生产；产生的活性物质品种多而且产量高等优点，然而在循环利用农业有机废弃物的过程中，食用菌固体栽培技术应用较多，液体发酵技术应用较少，这也是今后技术发展的一个方面。
　　随着生态农业的发展，食用菌以生产周期短、投入少、产出多、效益好而越来越多地被引入到生态农业的系统中，成为物质和能量良性循环的主要环节[24-25]。畜禽养殖、食用菌生产、环境治理有机结合，实现农业有机废弃物循环再利用，对构筑大农业生态循环系统具有重大意义。
　　
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