食用菌菌渣循環再利用途徑

宮志遠 韓建東 楊 鵬

（1.山東省農業科學院農業資源與環境研究所 農業農村部廢棄物基質化利用重點實驗室，山東 濟南250100）

1 食用菌菌渣應用現狀和利用價值

食用菌生產分為產前、產中和產后三階段。菌渣是食用菌產后產品，又稱菌糠、下腳料等，是指食用菌生產結束后剩余的包含菌絲體的培養料。隨著我國食用菌產業發展，食用菌栽培規模逐年提高，不斷產生大量食用菌菌渣。2017年全國食用菌生產總量達到3 712萬噸，產生菌渣約6 000萬噸（折干菌渣3 000萬噸）。菌渣利用問題一直沒能徹底解決，其綜合利用率仍然不高。目前常見處理方法是燃燒、丟棄和直接施用于田間。有的菌農隨意將帶著菌袋的菌渣丟到生產場地附近、田邊或河流中，滋生大量的細菌、霉菌和害蟲，不僅造成環境二次污染，也給食用菌生產和人畜帶來安全隱患。菌渣直接燃燒的能源利用率較低，有的菌農將菌渣隨菌袋一起燃燒，產生大量的黑煙和有害氣體，造成大氣污染。有的菌農菌渣未經過充分腐熟就直接施用于田間，滋生大量的病原菌和害蟲，堆積過厚導致發酵產熱，影響作物生長。

菌渣具有豐富的營養物質，應用于二次種菇或作有機肥、基質、沼氣、養殖墊料等具有較好效果，是循環型農業發展模式中不可或缺的重要一環（圖1）。未來菌渣的利用研究將不斷向多功能型綜合利用推進，對其在環境修復、活性物質提取、生物農藥等方面的研究也將不斷深入。

圖1 食用菌菌渣循環利用模式

2 食用菌菌渣的理化性質差異

食用菌傳統栽培基質有棉籽殼、木屑、玉米芯、稻草、麥秸、甘蔗渣等，隨著食用菌生產規模的持續擴張，對原材料需求大幅增加，林業禁砍禁伐，秸稈就地還田，棉花種植面積萎縮，導致食用菌可高效利用的生產主料日漸不足，菌渣、大豆秸稈、棉花秸稈、玉米秸稈、花生秸稈、果樹枝條等新型基質逐漸被開發利用。平均計算，秸稈栽培食用菌，菌渣干物質重量占栽培前原料的60%。經我們檢測，不同產地或來源的食用菌栽培原料，如棉籽殼、玉米芯等，養分差異（包括碳氮比）較大，因而栽培原料的不同、栽培品種、出菇潮次等對菌渣的營養成分產生一定的影響。出菇潮次多（如平菇）的菌渣營養少，工廠化食用菌菌渣營養好于農法栽培食用菌菌渣。菌渣的物理性狀因栽培原料不同，差異也較大。以棉籽殼、玉米芯、作物秸稈、細木屑等為主料的菌渣粉碎后顆粒度細，用于二次種菇時，裝料過多透氣性差，以粗木屑等為主料的菌渣透氣性好。

圖2 菌渣種菇再利用流程

圖3 利用菌渣二次栽培其他食用菌

3 食用菌菌渣資源化利用途徑

3.1 菌渣種菇再利用技術

食用菌菌渣的氨基酸種類齊全，其中許多種氨基酸含量與玉米接近，氨基酸總量也與玉米較接近。菌渣還含有多糖類、有機酸類、酶及生物活性物質，用于二次種菇，既降低栽培成本，又可提高產量（圖2，圖3）。食用菌菌渣與原料的營養成分比較見表1。

二次種菇不宜選擇帶覆土的菌渣，非覆土的草腐菌菌渣可使用，但要保證菌渣的質量。菌渣應新鮮，無污染霉變，無病蟲害，可見白色食用菌菌絲體，不發粘，無異味，鮮菌渣的含水量一般在30%～40%。由于出菇潮次少營養好，二次種菇多利用工廠化菌渣。采用單一菌渣為主料栽培食用菌，生物學效率一般不高，表現為接種后菌絲萌發快，長速快，但后期長速慢。因此，菌渣應與作物秸稈、棉籽殼、玉米芯等配合使用。

（1）菌渣的預處理。用于二次種菇前，須先清除霉變腐爛的菌渣，機械或人工脫袋粉碎、過篩，將混有的塑料袋、硬結塊、木棒、捆扎繩、玻璃等雜物清除干凈。如菌渣新鮮且無雜菌污染，則可直接粉碎后使用，或發酵處理后作為食用菌的主要栽培原料。菌渣如需長期存放，應將鮮菌渣粉碎曬干或烘干后儲存備用。晾曬過程中，應多次翻動，防止霉變、腐爛、生蟲，影響菌渣質量。

表1 食用菌菌渣與原料的營養成分比較

（2）菌渣的發酵處理。將粉碎后的菌渣混合均勻，調節含水量到60%～65%，pH7.5～8.0，建梯形條垛發酵堆，堆底寬2.0～3.0米、頂寬1.2～2.0米，高0.8～1.0米，長度不限，每隔40厘米在料面從上到下打一通氣孔，孔直徑5厘米左右。發酵時需及時翻堆，堆制的前幾天如不翻堆極易滋生大量霉菌。一般建堆第3天翻堆一次，之后當堆溫達60℃以上，保持24～36小時后再翻堆一次，并補足水分至含水量60%～65%，之后再翻堆1～2次，發酵周期5～7天。發酵期間應及時翻堆，并防止雨淋和積水，預防霉菌污染和害蟲發生。發酵結束后的菌渣呈深褐色，長有放線菌，有特殊香味，無霉臭味。

（3）菌渣配方調整。由于不同菌渣理化性狀不同，與棉籽殼、玉米芯、木屑、作物秸稈等配合再次用于種菇時，添加比例應適當。添加量根據新鮮菌渣或發酵菌渣的含水量折合成干料重，與其他原料按比例復配。出菇潮次少、生物學效率低的工廠化菌渣，碳氮比較高，供二次種菇時，添加的比例可適當增加，為40%～70%；出菇潮次多、生物學效率高的傳統栽培產生的菌渣，碳氮比偏低，添加比例須適當減少，為20%～40%。

（4）工廠化金針菇菌渣栽培平菇。11個平菇菌株對工廠化金針菇菌渣栽培基質的適應性評價試驗顯示，平菇各品種純菌渣栽培較棉籽殼配方栽培，菌絲滿袋天數及現蕾天數多有延遲，產量降幅在11.00%～30.81%，均低于棉籽殼配方，因此利用菌渣栽培須與其他原料配合使用。菌渣添加適當，能夠促使平菇現蕾時間提前3～5天，轉潮期縮短1～2天。菌渣添加量為35%時，與棉籽殼配合使用，平菇產量與純棉籽殼配方相差無幾。當菌渣添加量40%、玉米芯添加量50%時，也能獲得較高產量。

（5）金針菇菌渣栽培金福菇。適宜配方為工廠化金針菇菌渣60%，棉籽殼30%，麩皮5%，過磷酸鈣1%，石灰2%，石膏1%，磷酸二氫鉀1%。現蕾天數（覆土到現蕾）第一潮菇較棉籽殼培養基提前4天，第二潮和第三潮菇的現蕾期也明顯提前。金福菇產量明顯高于全棉籽殼培養基，三潮菇生物學效率達到110%。

（6）金針菇菌渣栽培雞腿菇。山東省平陰縣以酒糟為原料，通過土洞栽培雞腿菇，能夠獲得較高產量。采用菌渣配方比酒糟配方成本低，發菌速度快，出菇早，品質好。生物學效率為108.0%，比酒糟培養料提高13.3%。菌渣培養料配方為金針菇菌渣64千克，玉米芯25千克，麩皮5千克，熟石膏粉1千克，過磷酸鈣1.5千克，生石灰3.5千克。

（7）工廠化杏鮑菇菌渣栽培秀珍菇。實踐表明，工廠化杏鮑菇菌渣栽培高溫秀珍菇，菌絲滿袋時間提早2～3天，原基出現時間比常規棉籽殼配方提早2～5天，生物學轉化率在94.61%～101.65%。適宜配方為工廠化杏鮑菇菌渣30%～70%，棉籽殼20%～60%，麩皮7%，石灰3%。

（8）金針菇菌渣栽培的秀珍菇營養成分。檢測數據顯示，采用金針菇菌渣配方（菌渣57%，玉米芯30%，麩皮10%，蔗糖1%，石灰1%，石膏1%）比采用棉籽殼配方（棉籽殼57%，玉米芯30%，麥麩10%，蔗糖1%，石灰1%，石膏1%）生產的秀珍菇，粗蛋白含量提高15.88%，總氨基酸和必需氨基酸含量分別提高13.98%和9.09%，呈鮮味氨基酸的谷氨酸和天冬氨酸含量分別提高30.19%和15.79%。

3.2 食用菌菌渣的肥料化利用

食用菌菌渣處理后，用作有機肥成本低，效果好，可改良土壤，提高作物產量，減少病害發生。

（1）加工有機肥對菌渣的要求。有機肥的首要條件是有機質含量高于40%，對于食用菌菌渣來說，大部分遠高于這一指標，多達70%～80%。菌渣中有機質含量高，速效性養分齊全，菌絲在生產過程中分泌的一些生物活性物質，能夠分解復雜有機物，抑制部分土傳性病害，促進植物生長；菌渣質地疏松，有較好的持水能力，在土壤中可進一步分解成具有良好透氣蓄水能力的腐殖質，可有效改良土壤。對于達不到要求的菌渣可通過復配實現養分的合理搭配。菌渣有機肥作為一種化學肥料替代品，是極具潛力的生物肥料。

（2）菌渣加工商品有機肥流程。菌渣經堆肥化處理后，粉碎過篩，加輔料復配，再混合造粒，即加工成商品有機肥。采用條垛式、圓堆式、機械強化槽式和密閉倉式堆肥等技術進行好氧堆肥處理。好氧堆肥工藝包括一級發酵和二級發酵。一級發酵即高溫階段，保證料堆內溫度在50～60℃，當溫度超過65℃時進行翻堆，使此過程發酵溫度在50℃以上保持7～10天或45℃以上不少于15天。一級發酵過程含水量宜控制在50%～60%，發酵周期為35～40天。二級發酵即降溫階段，堆體溫度為50℃以下，適時控制堆高、通風和翻堆作業，發酵周期為15～20天。當堆溫不再上升，料呈黑褐色、無異味時發酵結束。

（3）菌渣肥料化利用效果。①油菜，每畝（1 畝≈667平方米，下同）使用菌渣有機肥（養分含量5%）300千克，配合施用化肥，在油菜播種前撒施并耕翻土地。比農民常規施肥可顯著增產24.6%，增收21.5%。②花生，每畝使用菌渣有機肥（養分含量5%）500千克，配合施用化肥，在花生播種前撒施并耕翻土地。與農民常規施肥相比，增產16.2%，增收0.8%。③黃瓜，每畝施用2 500千克菌渣堆肥和三元復合肥，在播種前撒施并耕翻土地，苗期、初瓜期、盛瓜期、末瓜期追施水溶肥。每畝產黃瓜2 562.8千克，產量與常規施肥相當，隨著菌渣堆肥施用量的增加，黃瓜產量提高。④生姜，底肥每畝施菌渣堆肥1 000千克，尿素20千克，二銨24千克，硫酸鉀24千克，苗期、分枝期和膨大期追施配方肥，比常規施肥增產1.3%，增收11.8%。⑤大蒜，施用菌渣有機肥的大蒜產量略低于施用商品有機肥，但比不施肥處理增產18.7%，比單施化肥或控釋肥分別增產5.6%和1.4%，差異不顯著。說明菌渣有機肥可替代商品有機肥種植大蒜。⑥小麥，連續施用兩年菌渣有機肥，化肥施用量不變的基礎上，增施菌渣有機肥有提高小麥產量的趨勢。

圖4 鹽堿地施用菌渣有機肥（左）和未施效果（右）

（4）菌渣有機肥對土壤質量影響。生姜種植地連續施用5年菌渣有機肥，土壤容重降低3.5%，土壤孔隙度和有機質含量提高。優化了土壤中微生物區系結構，對細菌增殖具有一定抑制作用，能夠促進經藥物消毒后土壤中微生物數量的恢復增長。增施菌渣有機肥對姜瘟病具有一定防效，在姜瘟病高發年份可有效降低發病率，但不能代替藥物和輪作措施對姜瘟病的防控作用。代替雞糞作底肥施用，化肥用量可減施20%，葉綠素合成增加，生姜增收10%以上。

與施用雞糞做基肥相比，菌渣有機肥做基肥，黃瓜和番茄的病死率大幅降低，說明利用菌渣有機肥做基肥可明顯提高蔬菜的抗逆性。鹽堿地施用菌渣有機肥可有效地改良土壤理化性質，降低土壤的鹽堿度，促進植物生長（圖4）。

（5）草菇–蔬菜高效生態種植模式。在山東省莘縣采用強堿性生料栽培草菇，以石灰水浸泡的整玉米芯為主料栽培草菇，生物轉化率高。草菇菌渣廢料可就地堆肥發酵，經短期處理后還田施于大棚土壤，于秋冬季至次年春季種植西葫蘆、黃瓜、番茄等多種蔬菜。

草菇與蔬菜的輪作栽培，一方面，提供優質有機肥，很好地減緩蔬菜連作障礙，還可有效降低蔬菜土傳病害的發生，能明顯提高蔬菜作物的品質和產量；另一方面，菌菜輪作可以提高大棚設施的利用率，形成菌菜周年栽培。

3.3 食用菌菌渣的基質化利用（無土栽培）

菌渣不僅含有豐富的有機物質和礦質元素，而且含有食用菌菌體蛋白、次生代謝產物、微量元素等多種水溶性養分，并且具有良好的物理性狀，可作為種植業上的栽培基質，促進農作物的生長，提高農產品的產量和品質（圖5）。菌渣基質已在較多作物栽培上得到應用。

菌渣基質化處理技術流程：原料預處理→混合調配→建堆發酵處理→發酵后處理→基質材料。配方為菌渣（折干）80%～90%，牛糞和/或羊糞（折干）10%～20%。

（1）菌渣基質無土栽培黃瓜。栽培基質為發酵好的金針菇菌渣、草炭土和珍珠巖，發酵菌渣︰草炭土︰珍珠巖為4︰4︰2。從苗期生長情況看，利用金針菇菌渣發酵料作為黃瓜的無土栽培基質效果不錯，瓜苗長勢好，葉片嫩綠。產量方面與常規栽培基質差異不大。菌渣基質栽培的實生苗黃瓜中的還原糖、維生素C、多種氨基酸、總氨基酸的含量都比土壤栽培嫁接苗黃瓜中的含量高，黃瓜品質提升，口感更好。

（2）菌渣基質栽培番茄。基質配方為菌渣60%，稻殼40%。番茄產量高于土壤栽培，維生素C、糖酸比含量高，口感更好。重金屬不超標，與常規土壤栽培沒有差別，抗病能力增強，發病少。

圖5 菌渣基質在蔬菜生產上的應用

（3）菌渣基質脫鹽處理的應用效果。黃瓜、番茄和辣椒栽培基質中農藝脫鹽的基質化菌渣可添加60%以上。菌渣栽培基質能夠使黃瓜、番茄和辣椒初花期提前，白粉病發病癥狀明顯減輕。

3.4 食用菌菌渣的飼料化利用

食用菌菌渣的飼料化利用主要用于肉兔和奶牛的養殖。菌渣飼料化利用的基本條件是氨基酸含量要與玉米相當，但多數菌渣或因蛋白質含量較低，或因粗纖維含量過高，影響畜禽對營養物質的消化吸收，導致其可飼用性能較差，不宜作為畜禽飼料。

飼料化利用對菌渣的新鮮度及其栽培原料要求較高，須做到無霉變、無動物不可食和不可消化的原料或異物，未使用高毒、高殘留藥物等。新鮮菌渣須盡快干燥，可添加適量脫霉劑，減輕霉菌毒素的危害。根據菌渣種類和營養成分、畜禽的種類和生長階段，與其他飼料合理搭配，特別是與能量、蛋白質、礦物質以及維生素類飼料搭配使用。飼喂時要漸次逐量添加，適應后逐漸增加到常規用量。

（1）菌渣飼養肉兔。應用菌渣飼料（配方為玉米20%、金針菇菌渣20%、豆粕20%、磷酸氫鈣1.0%、食鹽0.5%、花生秧37.5%、兔用預混料1%、蒙脫石粉0.25克/千克）喂養肉兔，肉兔每天增加的體重高于常規飼料6.0%，且在取食相同量飼料的情況下喂菌渣顆粒飼料增重更多，飼料消耗減少。每千克麩皮價格按1.6元計算，飼喂菌渣顆粒飼料，每只肉兔可降低飼料成本3.0～4.0元。配方中添加適量蒙脫石粉可吸附霉菌毒素，降低對肉兔的危害。

（2）菌渣飼養奶牛。發明了一種奶牛用菌渣飼料及加工技術（ZL201110002747.7），奶牛產奶量和乳脂率與常規飼料無顯著差異，每頭牛日增加效益4.53元。

（3）菌渣飼養肉羊。飼料添加16%菌渣制備肉羊精飼料，日均增重高于常規飼料16.58%，效益提高14.08%。

3.5 食用菌菌渣的墊料化利用

食用菌菌渣墊料化的利用依據：發酵床養殖技術是一種新型的環保養殖技術，但鋸末、稻殼等墊料原料供應緊張，售價上漲，制約了發酵床養殖技術的推廣。相較于傳統發酵床墊料，菌渣營養物質豐富，透氣性好，便于發酵床中微生物活動，通過試驗驗證了部分種類的菌渣可用于制作發酵床。

（1）養雞菌渣發酵床（圖6）。菌渣發酵床的保溫效果明顯好于鋸末稻殼發酵床，而飼養效果一致，其成本為74.7元/平方米，低于鋸末稻殼發酵床10.75%。

（2）養豬菌渣發酵床（圖7）。菌渣發酵床養豬技術可提高豬的生產性能。其豬的日增重較普通發酵床提高4.7%，較水泥地面養殖方式提高12.5%。菌渣發酵床豬的料肉比為3.25，較普通發酵床降低7.1%，較水泥地面養殖方式降低14.9%，菌渣墊料養豬方式飼料成本顯著降低。檢測發現，菌渣發酵床的硫化氫、3-甲基吲哚的排放，較普通發酵床墊料分別減少25.4%和33.3%，說明菌渣發酵床較常規發酵床更有利于豬舍內空氣質量的改善。

圖6 養雞菌渣發酵床

圖7 養豬菌渣發酵床

（3）菌渣發酵床墊料作堆肥化利用。菌渣墊料通過好氧發酵的方式制作菌渣墊料堆肥，用于種植甘藍，每公頃底肥施用6噸，甘藍產量與施用相同量的商品有機肥基本相同。菌渣墊料堆肥可改善鹽堿土理化性狀，土壤容重降低，總孔隙度和最大持水量提高，養分含量上升，堿化度和全鹽含量降低。每公頃鹽堿地施用9噸和18噸種植番茄，番茄株高和葉片數均增加，產量較不施肥處理分別提高45.9%和77.2%。

3.6 食用菌菌渣的能源化利用

菌渣中含有豐富的有機物質，原料經食用菌分解后形成較多的小分子水解物質，還含有鐵、鈣、鋅、鎂等生長因子，容易被沼氣微生物利用，因此菌渣可作為沼氣生產的良好原料，剩余的沼液和沼渣還可作為有機肥還田。

（1）菌渣生產沼氣。菌渣添加量控制在80%～90%，可減少人畜糞便的添加，特別適合無畜禽養殖地區應用。菌渣的發酵效率高，產氣量穩定，產沼氣量與以畜禽糞便為原料的沼氣池相比差別不大甚或稍高。應用于戶用沼氣池，可滿足農戶生活用氣需求。

（2）菌渣生產有機燃料。廢菌包脫袋后，擠成高密度顆粒，可作為鍋爐燃料。近年開發出了菌渣木炭機，將菌渣通過粉碎、烘干、制棒、炭化處理等工藝，在隔絕空氣條件下，經高溫高壓成型、炭化處理后制成木炭（圖8）。另有“生物質氣化爐”，可直接利用菌渣做燃料，提高了熱值和氣化效率。

圖8 菌渣制作的木炭

3.7 菌渣中的生物活性物質提取

由于菌渣中殘留大量食用菌菌絲體，因此菌渣中含有所有食用菌自身（菌絲體和子實體）體內存在的生物活性物質，從食用菌中獲取的生物活性物質也能夠從菌渣中獲得。菌渣豐富的營養價值使其也成為獲得多糖、寡糖、生物酶等生物活性物質的一種來源。

（1）菌渣中寡糖的提取。在PDA 液體培養基中添加金針菇菌渣粗寡糖可以促進食用菌菌絲體的生長，但對不同種類的食用菌促進效果不同，金針菇菌絲增重62.32%，靈芝菌絲增重16.08%。粗寡糖對植物病原真菌菌絲生長有不同程度的抑制作用，當粗寡糖濃度為100 mg/mL 時，對植物病原菌具有較強的抑制作用，其中以茄子褐紋病菌抑制效果最明顯，抑制率達82.93%。

（2）菌渣浸提液的制備和應用。杏鮑菇菌渣建堆發酵30天，再將發酵菌渣按1∶10的比例加水，攪拌發酵制備好氧浸提液，厭氧環境發酵制備厭氧浸提液。分別在雙孢蘑菇覆土時打“出菇水”和“轉潮水”時噴施，現蕾時間分別提前3天和2天，對產量無影響。好氧浸提液防控雙孢蘑菇干泡病的效果達到40.85%，厭氧浸提液防控效果為27.08%，均顯著高于咪酰胺藥劑，說明利用菌渣浸提液處理覆土對雙孢蘑菇干泡病具有較好的防控作用。

4 食用菌菌渣利用中存在的問題和發展方向

我國食用菌生產每年產生大量的菌渣，菌渣具有豐富的營養物質，綜合應用于二次種菇、有機肥、基質、沼氣、養殖墊料等均具有較好效果。菌渣利用尚須解決的問題有：長期施用菌渣肥料對生態環境影響的評價，菌渣飼料的安全性評價，菌渣基質化利用的鹽分過高問題等。菌渣利用的機理研究還不深入，不同利用途徑缺乏技術標準。菌渣的綜合利用涉及食用菌、土壤肥料、蔬菜、畜禽、能源工程、植保等多個學科，需要行業間的合作交流。

未來菌渣的利用研究應不斷向多功能性推進，逐步建立起針對菌渣在二次種菇、有機肥生產、栽培基質等方面利用的技術標準。菌渣綜合利用將向專業化方向發展，從回收、處理專業化到制造、應用產業化。菌渣在環境修復、活性物質提取、生物農藥等方面的研究也要不斷深入。