菌渣廢棄物循環利用技術模式及研究展望

黃東風 王利民 李衛華 邱孝煊 羅濤

摘 要：該文總結了當前菌渣廢棄物循環利用的主要技術模式，主要包括：菌渣重復利用技術模式、菌渣肥料化利用技術模式、菌渣飼料化利用技術模式、菌渣能源化利用技術模式、菌渣藥物化利用技術模式和菌渣環境凈化利用技術模式；并提出菌渣廢棄物循環利用中存在的主要問題及今后應該重點的研究方向，主要包括：（1）深入研究菌渣廢物多級循環利用內在機制及標準化利用技術；（2）深入研究菌渣肥料化利用的長期環境效應；（3）加強菌渣廢棄物循環利用過程中的二次污染問題研究；（4）菌渣廢棄物多級循環利用過程中應該加強研究的其它若干問題。

關鍵詞：菌渣廢棄物 循環利用 技術模式 存在問題 研究展望

中圖分類號：S321.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0134-03

Technology Models and Research Prospects on the Cyclic Utilization of Fungus-Residue Castoff

Huang Dongfeng Wang Limin Li Weihua Qiu Xiaoxuan Lou Tao

（Institute of Soil and Fertilizer， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou Fujian，350013 China）

Abstract：In this paper， some primary cyclic utilization models of fungus-residue are summarized. Those utilization models include reutilization， fertilization， forage， energy， medication and environmental depollution utilization. Moreover， some exist problems and research prospects on the cyclic utilization of fungus-residue castoff are brought forward. Those research prospects include： 1） Going deep into studying immanence mechanism and standardization utilization technology on the cyclic utilization of fungus-residue castoff. 2） Going deep into studying the long-term environmental effects on the fertilization utilization of fungus-residue castoff. 3） Going deep into studying the secondary pollutions on the cyclic utilization of fungus-residue castoff. 4） Going deep into studying some other issues on the cyclic utilization of fungus-residue castoff.

Key Words：Fungus-residue castoff；Cyclic utilization；Technology model；Exist problem；Research prospect

中國是世界上最大的食用菌生產國，產量占世界總產量70%以上[1]。據統計，2011年我國食用菌生產總量達到2571.7萬t，產值超過1400億元，出口創匯24.07億美元[2]。食用菌產業已成為我國廣大農村的支柱產業。但是人們在生產出大量優質食用菌的同時，也產生了大量的菌渣廢棄物。研究顯示，每生產1 kg的食用菌，大約可產生5 kg的菌渣[3]。據此以2011年我國食用菌總產量推算，菌渣產生量高達1.3億t。由此可見，我國食用菌菌渣的產生量是非常之巨大的，如何資源化利用之顯得尤為重要。然而，在我國有不少食用菌栽培區對菌渣的營養價值、利用方法了解不多，菌渣往往被隨地丟棄或燃燒，造成了資源的極大浪費及環境污染，嚴重制約著我國食用菌產業的提升。

食用菌菌渣又叫菌糠、下腳料、廢料、廢菌棒等，是指人們利用農副產品下腳料（如秸稈、木屑、玉米芯等）為主料栽培食用菌時，鮮菇采收后遺留的培養基，是一類由食用菌菌絲殘體及經食用菌酶解、結構發生質變的粗纖維、粗蛋白、多糖及其他營養成分組成的復合物，在農業生產上有比較高的利用價值。因此，如何資源化利用菌渣對于食用菌產業的加工再生產、產業鏈延伸及實現循環農業等均起到極其重要的作用。

無論從食用菌產業特性，還是從國內外最新研究成果來看，對廢棄物資源進行多級循環利用已成為現代食用菌產業發展的必然與核心競爭力[4]，食用菌菌渣的高效循環利用已成為共識。但從總體上看，由于當前食用菌菌渣處理模式尚不夠成熟，處理手段尚不多，應用范圍比較狹窄，菌渣資源浪費與環境污染問題仍然普遍存在[5]。本研究在歸納總結出當前菌渣廢棄物循環利用的主要技術模式的基礎上，提出了當前菌渣廢棄物循環利用中存在的主要問題及其今后重點的研究方向，旨在為我國食用菌菌渣廢棄物資源化利用的深入研究提供借鑒。

1 菌渣廢棄物循環利用的主要技術模式

1.1 菌渣重復利用技術模式

不同食用菌類型的生物學特性各異，其對培養基質營養成分的要求也不同，將一種食用菌生產后的菌渣經過適當處理作為配料重新栽培另一種食用菌效果較好。若菌渣中的菌絲生長較好，未被雜菌污染，便可將其曬干粉碎后按一定比例添加到新原料中進行重復利用。菌渣重復利用技術一般用于制作菌種和做栽培料。（1）制作菌種：利用曬干、無霉變的菌渣廢料替代部分新料，可占總料的30%～40%，制出的菌種與用全部新料制的菌種無明顯差異。（2）做栽培料：食用菌生產完畢的菌渣廢料，仍含有各種營養成分及大量的有機物質，經適當的處理后，還可作為另一種菇類的栽培原料。因食用菌種類不同，對培養料中營養成分的利用率也不一樣[6]。如草腐型和木腐型食用菌對菌棒中的木質素和纖維素的利用率不同，種植過草腐型食用菌的菌渣可再利用種植木腐型食用菌，同樣種植過木腐型的菌渣可再利用種植草腐型食用菌。

1.2 菌渣肥料化利用技術模式

食用菌收獲后的菌渣廢物含有大量的有機質和氮、磷、鉀等作物生產所必需的營養元素，是一種很好的有機肥源[7]；同時，菌渣的角質層在食用菌栽培過程中被破壞而呈疏松多孔結構，是很好的土壤結構改良劑[8]；此外，菌渣中的菌絲體在其生長過程中會分泌一些促進生化反應的生物活性酶，在這些酶的作用下，菌渣中的復雜有機物質被分解并釋放出更多的容易被植物吸收利用的營養成分；菌絲體的存在還為多種微生物提供了適宜的活動場所。因此，菌渣作為農作物生產的有機肥源已為人們普遍接受。目前，菌渣肥料化利用的主要技術模式有：（1）菌渣直接還田利用模式，主要有林間套種雞腿菇種植模式、架式栽培的菌渣經堆漚后還田利用模式、大棚蔬菜和食用菌輪作模式、配制花卉營養土利用模式，等等；（2）生產有機肥料模式；（3）生產無土栽培基質模式。

1.3 菌渣飼料化利用技術模式

菌渣是食用菌栽培料經過多種微生物發酵降解作用后的產物，其中的纖維素、半纖維素和木質素等在很大程度上均被降解，而粗蛋白和粗脂肪含量則明顯增加；同時，菌渣中含有較豐富的氨基酸、維生素和Ca、Mg、Zn、Fe等中微量營養元素[9-10]，加上其具有蘑菇香味，適口性良好，因此具有很高的飼料價值。菌渣飼料化加工技術主要有：直接飼用技術、干燥儲藏技術、短期發酵技術、長期發酵技術等等。目前，菌渣飼料化利用的主要技術模式有：（1）飼養畜禽利用模式。選取那些菌絲生長潔白、未被污染的菌渣，堆積發酵3～4d，促使其進一步發酵腐熟，而后曬干、搗碎，再與飼料按1∶4體積比混合，即成為食用菌菌渣飼料。食用菌菌渣飼料具有促進動物生長、增加體重、養肥增膘，且適口性較好，可用作牛、豬、羊、雞、魚等動物飼料，該項技術工藝簡單，易掌握，并能降低養殖成本，提高效益。（2）高含量蛋白飼料開發利用模式。如，將菌渣廢料集中堆漚，適當增加濕度，可飼養大量的蠐蠟、菇蚊、菇蠅幼蟲等腐食性小動物，為其它動物提供活體動物蛋白，用這些昆蟲作飼料喂鯰魚、肉雞等，可節約大量的飼料投資，降低成本；同時，飼養的魚及肉雞等個大體肥，營養價值較高[11]。

1.4 菌渣能源化利用技術模式

目前，菌渣能源化利用的主要技術模式有：（1）沼氣化利用技術模式。菌渣中含有豐富的有機質、菌絲體及營養元素等，很適合沼氣微生物的繁殖，而且產氣快、效果好。同時，菌渣中的好氣污染菌在厭氧產沼環境中將被徹底殺滅，從而確保了產地環境安全。用菌渣生產的沼氣是一種清潔能源，可用作煮飯、燒水和照明等日常生活燃氣，還可用于儲糧、水果保鮮等；沼渣可用于育秧、肥田或經過處理后再作為食用菌的培養料；沼液可用于浸種、葉肥追施、飼料添加劑等。（2）燃料化利用技術模式。菌渣中含有大量的木質素和纖維素，曬干后可作燃料。在菌種生產和熟料栽培時能當作滅菌燃料；或在冬季自然溫度低、不采取輔助升溫措施很難出菇的情況下，替代煤或木炭等燃料。以菌渣為燃料，其燃燒不像燃煤那樣會產生硫化物污染食用菌子實體的問題[12-13]。因此，使用菌渣燃料，不僅節約了能源，還節省了生產成本，同時也解決了廢料造成的環境污染問題。

1.5 菌渣藥物化利用技術模式

食用菌菌絲在生長過程中，會分泌激素類物質和特殊的酶，因此，菌渣中含有糖類、有機酸類、激素、酶等物質，具有生態高值化利用的潛力。提取菌渣廢料中的激素和抗菌素，可制成增產素和抗菌素。據報道[14]，平菇發酵液中的多糖物質對炭疽菌有抑制作用；高等擔子菌水浸提液對植物浸染有抑制作用；用菌渣中菌絲浸出物的稀釋液制成植物激素噴灑于農作物上，不僅能促進發育，增加產量，還使作物莖葉茁壯，防疫抗病力增強。

1.6 菌渣環境凈化利用技術模式

菌渣用于環境污染修復領域的研究近年來也有少量報道[15-16]。已有研究表明，菌渣可以作為生物活性材料應用于凈化土壤或水體中的苯環類結構有機污染物，達到土壤或水體的污染生態修復目的。Lau等[17]的研究表明，在常溫條件下，用1%的蘑菇渣處理100 mg PAHL-1，對萘和菲的生物降解率分別高達82%和59%；而在受PAH（多環芳烴）污染土壤中添加5%的蘑菇渣堆肥材料，于80℃下培養2d，可顯著降低土壤中PAH。Law等[18]的研究結果顯示，在室溫條件下，1 g蘑菇渣堆肥可去除水體中PCP（五氯苯酚）最高達15.5mg，PCP去除率高達88.9%，其中生物吸附和生物降解去除率分別為18.8%和70.1%。涂響等[19]研究了香菇菇渣吸附水體中Pb2+的試驗結果表明，在pH值為4.09～6.00時，當水體中Pb2+濃度分別為20、50和100mg·L-1時，香菇菌渣的最佳用量分別為1、2和5g·L-1。蔣元繼等[20]的研究結果表明，香菇菌渣可有效去除水體中的Pb2+，當菌渣用量為3.00g·L-1，水體中初始Pb2+濃度為20mg·L-1時，經菌渣吸附作用處理后，水體中的鉛去除率高達97%。

2 菌渣廢棄物循環利用研究展望

雖然目前對菌渣廢棄物的資源化利用模式有多種多樣，并取得了比較好的廢物利用效果，但在菌渣多級循環利用過程中仍存在不少問題，今后應該重點加強以下幾方面的深入研究。

（1）深入研究菌渣廢物多級循環利用內在機制及標準化利用技術。例如，將菌渣用作飼料、肥料等方面相關機理的研究還存在著諸多問題[21-22]，有待于進一步深入研究確定；菌渣堆肥化工藝和參數控制規范化技術尚缺乏[23]；關于以食用菌菌渣為主料進行有機肥和有機—無機肥的發酵技術標準也未見制定，需要今后加強研究制定，以利于菌渣多級循環利用技術模式進一步大面積推廣應用。

（2）深入研究菌渣肥料化利用的長期環境效應。雖然施用菌渣肥對作物增產、土壤改良等效應在田間短期試驗已取得顯著成效，但是長期施用菌渣肥對農田土壤的基本物理化學性狀、土壤微生物區系演變、土壤酶活性以及田間溫室氣體排放等方面的影響研究目前報道較少。因此，今后應加強施用菌渣肥的田間長期定位監測研究工作，為科學評價長期連續施用菌渣肥對改良農田土壤質量及探討土壤碳庫演變規律提供科學依據，并為菌渣肥料的科學施用提供理論依據。

（3）加強菌渣廢棄物多級循環利用過程中的二次污染問題研究。如，對菌渣進行堆漚、發酵處理時，很容易出現因堆放區域選擇不當而污染附近水源或土壤，或與附近其他污染源（如生活垃圾等）產生交叉污染等情況；在菌渣燃料化利用過程中，仍然有廢氣和部分二次廢渣的產生，對環境存在威脅；以菌渣作為配料時，食用菌生產農戶大多將經過處理之后的菌渣按自身經驗添加到栽培包中，缺乏定量化和標準化，容易引起二次污染問題，今后應加強不同類型菌渣科學配比及科學配料處理規范化技術研究。

（4）菌渣廢棄物多級循環利用過程中應該加強研究的其它若干問題。菌渣重復利用于栽培其它類型食用菌時，應重點關注某些食用菌可能與前茬菌渣之間可能存在的化感效應問題，著重避免有害效應的發生。以菌渣作為園藝植物的栽培基質時，應重點加強研究施用富含碳酸鈣、石膏等無機鹽菌渣對農田土壤的鹽堿化影響問題。菌糠作為飼料時，應重點加強研究菌渣中殘留的霉菌毒素、農藥等有害物質對畜禽健康的影響及飼用安全技術規范，以更有效地提高菌渣的飼用價值。

參考文獻

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