灰樹花菌草栽培基質配方優化

沈霞

摘要：木屑是灰樹花主要栽培基質，為緩解菌林矛盾，以蘆葦、五節芒、斑茅和芒萁為栽培基質，以灰樹花子實體產量為考核指標，通過混料設計優化灰樹花培養基配方，以期能篩選替代木屑基質的栽培基質和最佳配方。結果表明，五節芒和芒萁通過合適配比，可以替代木屑栽培灰樹花；最佳配方為45%五節芒、30%芒萁、5%麥麩，18%玉米粉、2%石膏，平均每袋產量為130.28 g，與對照配方平均每袋產量（130.47 g）持平。

關鍵詞：灰樹花；菌草；D-最優混料設計；栽培基質；配方優化

中圖分類號：S646文獻標志碼：A論文編號：cjas2020-0021

The Optimized Formula of Grifola frondosa Cultivation with JUNCAO

Shen Xia

（Meizhou Normal Branch， Jiaying University， Meizhou 514721， Guangdong， China）

Abstract： Sawdust is the main culture medium of Grifola frondosa. To alleviate the contradiction between fungi and forests， the medium formula of G. frondosa was optimized through mixed material design with Phragmitas communis， Miscanthus floridulus， Saccharum arundinaceum and Dicranopteris dichotoma， and the yield of G. frondosa fruiting bodies was used as the assessment index， so as to screen the cultivation substrate and the best formula that could replace the sawdust substrate. The result showed that the appropriate proportion of Miscanthus floridulus and Dicranopteris dichotoma could replace sawdust to cultivate G. frondosa. The best formula was 45% Miscanthus floridulus， 30% Dicranopteris dichotoma， 5% wheat bran， 18% corn flour， and 2% gypsum， and the average yield per bag was 130.28 g， which was the same as that of the control formula （130.47 g）.

Keywords： Grifola frondosa； JUNCAO； D-optimal Mixing Design； Culture Medium； Formulation Optimization

0引言

灰樹花（Grifola frondosa）又名貝葉多孔菌、栗子蘑等，隸屬于擔子菌綱非褶菌目多孔菌科樹花菌屬，營養豐富且生物活性物質含量高，具有很高的食藥價值，素有“食用菌王子”的美稱[1-4]。

當前規模化栽培灰樹花的培養基主料是木屑和棉籽殼。隨著食用菌產業的快速發展，木屑和棉籽殼供不應求。為緩解菌林矛盾，促進食用菌產業的持續發展，選擇合適的栽培基質替代木屑，降低生產成本和提高經濟效益，將具有重要的研究意義。菌草營養豐富，適合食藥用菌菌絲體和子實體生長的需要，形成了草業-菌業耦合開發新態勢[5-7]。林占熺等[8-9]對芒萁等多種菌草的營養成分進行了測定，認為多種菌草的碳水化合物、蛋白質等組分含量較高，可替代木屑栽培香菇、平菇、木耳、靈芝等食藥用菌。如蘆葦是分布最廣泛的菌草，蘆葦除纖維素外主要營養成分比木屑高；九節芒是栽培香菇、靈芝等多種食用菌的優質牧草；斑茅的主要成分含量多數比雜木屑高；芒萁的野生資源極為豐富，粗蛋白、磷、鉀、鈣、鎂的含量均比闊葉樹雜木屑高[10]。菌草多年生且再生能力強，資源總量豐富。目前，已有利用菌草栽培技術取代木屑或棉籽殼成功栽培食用菌的報道，如劉歡等[11]利用菌草栽培榆黃蘑，薛志香、劉欣怡和雷雅婷等[12-14]利用菌草栽培平菇，劉欣怡和王錦鋒等[15-16]利用菌草栽培赤芝，盧政輝[17]利用菌草栽培秀珍菇。目前菌草栽培香菇、靈芝等技術已經較為成熟，且菌草栽培的竹蓀等具有較高的營養價值[18-20]，而關于灰樹花菌草栽培基質的研究報道較少。

筆者以木屑基質為對照，選取在國內分布廣泛、野生資源極為豐富的蘆葦、五節芒、斑茅和芒萁4種菌草基質，采用混料設計中最常用的單純形格子設計法[21]，按照Design-Expert 8.0.6.1軟件設計，進行各成分優化組合，以期能篩選替代木屑栽培灰樹花的菌草栽培基質和比較優化的配方，為緩解菌林矛盾和菌草業的進一步開發利用提供參考。

1材料與方法

1.1實驗材料

1.1.1菌種、主料和輔料灰樹花菌株G5，由華南師范大學微生物研究室提供。培養基主料為蘆葦（Phragmitascommunis）、五節芒（Miscanthus floridulus）、斑茅（Saccharum arundinaceum）、芒萁（Dicranopteris dichotoma）和雜木屑，輔料為玉米粉、麥麩和石膏。

1.1.2培養基對照配方為75%雜木屑（主料）、5%麥麩，18%玉米粉、2%石膏，料含水量60%，pH自然。

1.2混料設計灰樹花的培養基配方

采用混料設計中的單純形格子設計法，利用 Design-Expert 8.0.6.1軟件，選用Mixture的Simplexlattice Design功能，對培養基主料的成分進行優化，條件為：0≤A（木屑）≤100%，0≤B（蘆葦）≤100%，0≤C（五節芒）≤100%，0≤D（斑茅）≤100%，0≤E（芒萁）≤100%；A+B+C+D+E=100%。采用5因素二階單純形格子設計對A、B、C、D、E 5種主料進行優化實驗，有15組配比方案；為減少實驗誤差，每組實驗點做2次實驗，即15個重復，共30組配比設計方案，配比設計見表1。按表1所示的30組配比方案配制主料，主料占總料干重的75%，其余與對照配方一致。

1.3栽培實驗

各培養料（主料和輔料）于烘干箱烘干30 min，測定含水量。根據表1設計的實驗配方比例和含水量準確稱量添加，加水拌至含水量60%左右，混料均勻，然后用17.5 cm×33 cm×0.05 cm的聚丙烯袋裝袋，每袋菌包裝物料濕重1000 g（含水量60%，物料干重400 g，其中主料300 g、輔料100 g），按照混料設計規定的30組配比，每組裝袋10包。將裝好的菌袋置于滅菌鍋內滅菌，在121℃滅菌85 min，冷卻至30℃以下后移至接種箱中，將準備好的灰樹花栽培種接種于菌袋，每袋接種10 mL，接種完畢后移至培養室，在23～26℃培養至出原基，去掉接種口膠帶，移入出菇室。出菇室溫度保持在20℃左右，相對濕度90～95℃，通風。子實體成熟時及時采收，采收后統計出菇產量（本實驗只統計第1茬菇），計算各組生物轉化率[式（1）]。

1.4回歸模型分析、主料配比優化及驗證性實驗

選取木屑（A）、蘆葦（B）、五節芒（C）、斑茅（D）、芒萁（E）5個影響因素，以灰樹花子實體的產量為響應值（Y），建立產量與主料中各成分的二次回歸方程，得出三元等值圖和3D圖，分析主料中各成分對灰樹花子實體的產量的影響。利用Design-Expert 8.0.6.1軟件，通過Mixture方法Optional功能進行響應面分析，對回歸分析出的最優主料配方進行驗證性實驗。

2結果與分析

2.1混料設計實驗結果與方差分析

30組配方的混料設計實驗結果見表2，二元回歸方程的方差分析見表3。灰樹花子實體的產量與主料配方的二元回歸方程如式（2）。

從表3的方差分析可以看出，灰樹花子實體產量的線性混合模型與二元回歸模型的P<0.0001，表明所選的2個實驗模型均達到極顯著水平，表明2個模型的擬合度較好，較好地擬合了產量與主料配方的關系；多元相關系數R2=0.9942，表明該模型與實驗數據有99.42%的符合度；校正相關系數R2Adj=0.9888，表明該模型對實際情況擬合較好，具有較高的可信度。

2.2主料培養基配方的比例變化對產量的影響

木屑、蘆葦、五節芒、斑茅和芒萁5種培養基主料中，2種主料比例為0時，另外3種主料之間交互作用對產量的影響見圖1。

從圖1-①可知，木屑與五節芒的交互作用大于木屑與蘆葦、五節芒與蘆葦的交互作用，表明木屑對產量的影響最大，五節芒次之；結合混料設計的3D圖，可以看出產量有最大值，隨著木屑含量的增加，產量增加，五節芒對產量有相同的影響，而蘆葦則相反，出現負相關。從圖1-⑤、⑧、⑩可知，五節芒對產量的影響最大，與產量正相關，說明五節芒可以代料栽培灰樹花。從圖1-⑨可知，蘆葦、斑茅和芒萁三者交互作用差，蘆葦（負相關）>斑茅（正相關）>芒萁（正相關）。從圖1-⑩可知，五節芒與芒萁的交互作用明顯大于五節芒與斑茅、芒萁與斑茅的交互作用，結合混料設計的3D圖，當五節芒與芒萁的添加量適宜時，其產量有最大值。因此，以木屑基質為對照，5種培養基主料的交互作用強弱為蘆葦（負相關）>斑茅（負相關）>芒萁（負相關）>五節芒（負相關）>木屑。五節芒和芒萁相對于木屑而言，會降低灰樹花的產量，但兩者搭配可以達到替代木屑栽培灰樹花的效果，如配方14（131.75 g/袋）和配方29（128.82 g/袋）。

2.3混料設計優化配方的結果

根據回歸方程分析得出高產主料配方比例，主料最優配比為五節芒61.86%、芒萁38.14%。為方便稱重與配料，主料最優配比為五節芒60%、芒萁40%。經換算后配方為45%五節芒、30%芒萁、5%麥麩、18%玉米粉、2%石膏。利用該高產配方重新接種50袋菌袋，在相同的環境條件下進行驗證實驗。平均每袋產量為130.28 g（只統計第1茬菇），生物轉化率為32.6%，與對照組（木屑栽培平均每袋產量為130.47 g）基本持平。方程預測產量為每袋131.67 g，誤差率僅1.05%，說明該模型能夠準確地預測高產配方的產量。

3結論

在實驗室栽培條件下，五節芒和芒萁通過合適配比，可以替代木屑栽培灰樹花；最佳配方為45%五節芒、30%芒萁、5%麥麩、18%玉米粉、2%石膏，平均每袋產量為130.28g，與對照組（木屑栽培平均每袋產量為130.47g）基本持平。本實驗研究成果可為緩解菌林矛盾，用菌草代料栽培食用菌和菌草業的開發利用提供參考。

4討論

本研究通過實驗，利用Design-Expert軟件分析得出木屑、蘆葦、五節芒、斑茅、芒萁5種主料對灰樹花產量的影響，其貢獻度由大到小依次為木屑>五節芒>芒萁>斑茅>蘆葦；以木屑基質為對照，5種主料的交互作用強弱為蘆葦（負相關）>斑茅（負相關）>芒萁（負相關）>五節芒（負相關）>木屑。五節芒的貢獻程度雖然不如木屑，但比木屑的貢獻程度僅小9.96%，在菌草資源豐富的地區，五節芒還是可以替代木屑栽培灰樹花，以緩解菌林矛盾。實驗結果表明，五節芒比芒萁、斑茅和蘆葦更適合栽培灰樹花。曹秀明等[22]也用五節芒等菌草栽培灰樹花，表明五節芒適合栽培灰樹花。蘇貴平[23]、聶國添等[24]研究結果表明，五節芒利于其他食用菌栽培。

本研究通過回歸方程分析得出高產主料配方比例，并進行了驗證實驗。實驗結果表明，五節芒與芒萁合適配比后可以較好替代木屑栽培灰樹花。與木屑栽培的產量持平，可以完全替代木屑栽培灰樹花。實驗結果表明，五節芒與芒萁2種菌草的混合，碳氮比更適合灰樹花子實體生長。這也為繼續探索“以草代木”栽培灰樹花提供了參考，即單一菌草所含的營養物質不夠全面，不利于栽培灰樹花；利用混合菌草的合適配比，可以為灰樹花生長提供充足營養，提高灰樹花子實體產量。

栽培基質和栽培配方的選擇影響著食用菌的生產成本和產業發展。菌草含有豐富的營養成分，適合食藥用菌生產營養所需；菌草分布廣泛，資源豐富，能夠大量被利用，而且可利用周期長[25]。本研究選用4種常見菌草為栽培基質，采用混料設計的方法，篩選出適宜栽培灰樹花的優化配方。配方主料是五節芒和芒萁，這2種菌草是南方最為豐富的菌草資源，成本遠低于木屑，可以拓展灰樹花栽培原料，也為菌草代料栽培食用菌和菌草業的開發利用提供參考。

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