馬鈴薯秸稈基質化栽培平菇研究

趙培強，郭鵬輝， 崔永峰

(1.甘肅省生態(tài)環(huán)境科學設計研究院，甘肅 蘭州 730020；2.西北民族大學，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅 蘭州 733000)

1 引言

秸稈是農業(yè)生產中不可食用的副產品，主要包括植物的根、莖、葉[1]，秸稈中含有豐富的粗纖維、碳水化合物及碳、氮、磷、鉀、鈣、鎂等微量元素[2，3]，秸稈廣泛應用于工業(yè)生產、飼料加工、食用菌栽培及新能源開發(fā)等活動中，秸稈具有很高的開發(fā)利用價值，科學合理的開發(fā)利用可以帶來良好的經濟效益和社會效益[4]。但由于受制于秸稈開發(fā)利用技術水平的限制，目前秸稈資源沒有得到充分的利用。

我國是傳統(tǒng)的農業(yè)生產國，年產秸稈約8億t，占全球秸稈產量的1/4，秸稈資源十分豐富[5]，但由于受開發(fā)技術限制，我國廣大農村地區(qū)產生的秸稈多用于家畜飼料、取暖燒飯、秸稈還田等活動，不僅造成浪費，且對大氣環(huán)境、土壤環(huán)境產生了污染[6～8]。

近年來，國內外研究學者對秸稈的開發(fā)利用研究主要圍繞“五化”開展，即肥料化、飼料化、基料化、原料化、燃料化，其中“基料化”研究是秸稈開發(fā)利用前景最好，研究最多的[9]。目前國內報道最多的主要是秸稈基質化并栽培食用菌，如劉延芳等[10]研究利用油菜秸稈進行基質化，對4種常見的食用菌進行產量和活性分析，王春華等[11]等對黑龍江的馬鈴薯秸稈基質化技術進行了研究，李銀平等[12]對大豆和花生秸稈基質化進行了探究。根據文獻查閱，目前國內外對小麥、水稻、玉米、大豆、花生等秸稈基質化并栽培食用菌的報道較多，但對于馬鈴薯秸稈基質化并栽培食用菌的報道很少，介于目前國內外馬鈴薯基質化的研究較少，而且考慮到馬鈴薯在我國種植面積較廣，秸稈量較大，因此，本課題以馬鈴薯秸稈為研究對象，進行基質化并進行了評估，分析其各項開發(fā)指標，為馬鈴薯秸稈的開發(fā)提供參考。

2 馬鈴薯秸稈概況

馬鈴薯(Solanumtuberosum)，別名土豆、洋芋等，屬一年生草本植物[13]。馬鈴薯含有豐富的淀粉、蛋白質脂肪、粗纖維、鈣、磷、鐵等微量元素，營養(yǎng)價值十分豐富，可用于治療胃痛、痄肋、癰腫、濕疹、燙傷，是和胃健中藥和解毒消腫藥，具有一定的藥用價值[4]，副產品馬鈴薯秸稈中含有豐富的氮、磷、鉀、鈣、鎂纖維素及半纖維素，可以制作藥品、食品及作為家畜的飼料，具有很高的經濟價值[15]。馬鈴薯秸稈是繼小麥、馬鈴薯秸稈副產品之后產量比最高的產物，根據國內馬鈴薯產業(yè)發(fā)展的相關報道，馬鈴薯畝產2000 kg以上，馬鈴薯秸桿(鮮)產量系數一般是0.96系數，畝產馬鈴薯秸稈約1920 kg以上[16]。

我國馬鈴薯種植面積約1億畝左右，馬鈴薯秸桿(鮮)按照馬鈴薯產量的0.96系數計算，全國馬鈴薯秸稈年產量約1.92億t，馬鈴薯種植地主要在西北地區(qū)、東北地區(qū)、西南地區(qū)和內蒙古地區(qū)[17]。

3 材料方法及數據處理

3.1 材料

供試原料秸稈為甘肅省蘭州市榆中縣主栽的馬鈴薯秸稈和花菜尾菜，供試菌種為平菇(廣溫品種，奮發(fā)1號)，源于河南省周口市太康奮發(fā)菌業(yè)。

3.2 方法

3.2.1 培養(yǎng)基配方

試驗中以馬鈴薯秸稈，花菜尾菜為原料，按照馬鈴薯秸稈和花菜尾菜質量比共設9個研究配方，1個配方以全棉籽殼為原料作為對照組，每個配方設置3組平行實驗。前9個配方中均放棉籽殼20 g，木屑50 g，麥麩50 g，培養(yǎng)基配方具體見表1。

表1 培養(yǎng)基配方比一覽

3.2.2 制作培養(yǎng)基

培養(yǎng)基的制作過程包括拌料、裝袋、滅菌、冷卻、接種、培養(yǎng)、觀察記錄、出菇期管理及指標測定共9個步驟，具體培養(yǎng)過程如下。

(1)拌料：尾菜曬干后，剪切成小塊，浸泡12 h以上。按照(表1)的培養(yǎng)基配方，準確稱量不同質量比花菜尾菜及棉籽殼、木屑、麥麩放入拌料盆中，加適量無菌水，綠霉凈、石灰石膏，攪拌均勻，制作不同培養(yǎng)基。培養(yǎng)基的含水量控制在75%，酸堿度為8～9，培養(yǎng)基含水量對平菇生長具有重要影響，應保證平行處理。

(2)裝袋：取耐高溫出菇袋，一端用細線扎緊，將攪拌好的培養(yǎng)基填充進去，壓緊貼壁，保持整體松緊度一致，將出菇袋另一端用細線扎緊，等待滅菌。

(3)滅菌：把裝好培養(yǎng)基的出菇袋放入高溫高壓蒸汽滅菌鍋， 121 ℃濕熱滅菌2 h。

(4)冷卻：將滅菌后的培養(yǎng)基放置無菌操作臺，待其冷卻至60 ℃以下。

(5)接種: 在無菌操作臺進行接種，以無菌的報紙封口。

(6)培養(yǎng)：將接種好的培養(yǎng)基放入恒溫恒濕培養(yǎng)箱m調節(jié)溫度為20℃，濕度為80%。

(7)觀察及記錄數據：每天觀察，分辨菌絲體的顏色、濃密程度、均勻程度、滿袋時間以確定長勢，從菌絲萌動后開始吃料時則定時測量并記錄生長長度(每2 d對菌絲生長長度進行1次測量)，計算菌絲生長速度。

(8)出菇期管理：菌絲滿袋后，溫度調至25 ℃，濕度調至95%，揭開兩端報紙，每天早晚各噴水1次，觀察出菇情況，待平菇成熟，采摘子實體并稱量，計算產量及生物學效率。

(9)指標測定：將各配方培養(yǎng)基中種植出的平菇干燥后保存，用于后期相關指標測定。

3.3 數據處理與分析

3.3.1 生物學效率計算

生物學效率采用如下公式[18]：

(1)

式(1)中，η-生物學效率(%)，M1-食用菌鮮重(g)，M2-所用培養(yǎng)料干重(g)。

3.3.2 灰份含量測定

灰份含量采用如下公式[19]：

(2)

式(2)中，X-樣品中灰分的含量(%)，M1-坩堝和灰分的質量(g)，M2-坩堝的質量(g)，M3-坩堝和樣品的質量(g)。

3.3.3 蛋白質含量測定

蛋白質含量測定采用如下公式[20]：

(3)

式(3)中，X—樣品中蛋白質的含量(%)，C—鹽酸標準溶液的濃度(mol/l)，V1—空白滴定消耗標準液量(mL)，V2—試劑滴定消耗標準液量(mL)，m—樣品質量(g)， 0.014—氮的毫摩爾質量(g/mmol)，F—蛋白質系數。

3.3.4 含水量測定

含水量測定采用如下公式：

(4)

式(4)中：X—樣品的含水量(%)，M1-烘干前樣品的質量(g)，M2-烘干后樣品的質量(g)。

4 結果與分析

4.1 不同培養(yǎng)基對平菇生長的影響

研究發(fā)現，馬鈴薯秸稈與花菜尾菜質量比為6∶4時，菌絲生長狀況最好，菌絲生長速度最快，可達0.86 cm/d，馬鈴薯秸稈與花菜尾菜質量比為3∶7、5∶5和100%馬鈴薯秸稈時菌絲生長狀況較好，菌絲生長速度在0.75～0.8 cm/d之間。馬鈴薯秸稈與花菜尾菜質量比為8∶2、7∶3、4∶6和100%棉籽殼時菌絲生長狀況良好，菌絲生長速度在0.7～0.75 cm/d之間。馬鈴薯秸稈與花菜尾菜質量比為2∶8和100%花菜尾菜時菌絲生長速度最慢，分別為0.57 cm/d，0.60 cm/d(表2)。

表2 不同培養(yǎng)基對平菇生長狀況的影響

4.2 不同基質培養(yǎng)基對平菇產量及生物學效率的影響

不同培養(yǎng)基栽培的平菇均只采摘前三茬，每種培養(yǎng)基每茬菇的產量(數值為重復組的平均值)，總產量，生物學效率均有明顯差異。其中配方2、7、8、10生物學效率較高，超過了100%，其中配方2生物學效率最接近于對照組10，配方4的生物學效率最低，只有72.21%(表3)。

表3 不同培養(yǎng)基對平菇產量及生物學效率的影響

4.3 不同基質培養(yǎng)基對平菇灰分含量的影響

食用菌灰分的測定采用直接灰化法處理平菇，即在適當的溫度下把待測物中的有機物質灼燒氧化，索殘余的灰白色物質用分析天平稱量至恒重，即得灰分的重量[21]。結果表明100%棉籽殼的培養(yǎng)基平菇的灰分含量最高，達5.47%，馬鈴薯秸稈與花菜尾菜質量比為8∶2、3∶7、4∶6、5∶5及100%花菜尾菜時灰分都高于4%，100%馬鈴薯秸稈灰分含量最低，為2.35%(圖1)。

圖1 不同培養(yǎng)基平菇灰分含量

4.4 不同基質培養(yǎng)基對平菇蛋白質含量的影響

測定采用凱氏定氮法，對平菇蛋白質含量進行測定，具體方法是在試樣中加入濃硫酸，在催化劑作用下將含氮化合物轉化為硫酸銨，然后在強堿性環(huán)境中蒸餾出氨，加入硼酸溶液使其吸收，再用標準酸溶液滴定，最后將測得的氨含量乘以蛋白質系數6.25，即得粗蛋白的含量[22]。結果表明：馬鈴薯秸稈與花菜尾菜質量比為8∶2和100%主料為馬鈴薯秸稈時平菇中的粗蛋白高達22.75%，超過了對照組平菇中的粗蛋白含量。馬鈴薯秸稈與花菜尾菜質量比為2∶8，3∶7，4∶6和100%花菜尾菜時蛋白含量僅10.92%(圖2)。

圖2 不同培養(yǎng)基平菇蛋白質含

4.5 不同基質培養(yǎng)基對平菇含水量的影響

平菇成熟后，采摘，置于干燥箱中(105 ℃，4 h)烘至恒重計算其含水量[23]。結果表明：100%馬鈴薯秸稈培養(yǎng)基栽培的平菇含水量最高，達88.32%，其余的都在70%左右，試驗所設置的大部分培養(yǎng)基與對照組含水量相差不大(圖3)。

圖3 不同培養(yǎng)基平菇含水量

4.6 不同基質培養(yǎng)基對平菇營養(yǎng)價值的影響

采用Excel和SPSS 21.0統(tǒng)計軟件對不同培養(yǎng)基栽培的平菇營養(yǎng)價值進行顯著性分析,結果表明，傳統(tǒng)培養(yǎng)方法對照組灰分最高，配方2～8蛋白質含量高于對照組，配方1、4、6、7、8、9含水量高于對照組(表4)。

表4 不同培養(yǎng)基對平菇營養(yǎng)價值的影響

5 結論

(1)利用馬鈴薯秸稈與尾菜按照一定的配方進行基質化，用于栽培食用菌平菇，其平菇生長效率、生物學效率、灰份含量、蛋白質含量均較高，部分配方生長效率、營養(yǎng)價值高于傳統(tǒng)的平菇栽培方法，表明采用馬鈴薯秸稈和尾菜為原料進行基質化可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平菇栽培。

(2)馬鈴薯秸稈與尾菜按照不同比例配方基質化，作為培養(yǎng)基對平菇生長指標的影響不同，研究方案中配方3、7、8對平菇菌絲生長狀況、生物學效率較好，高于傳統(tǒng)的對照組，配方2、8對平菇栽培營養(yǎng)價值較高，蛋白質含量高于傳統(tǒng)的對照組，配方2、3、5、7、9對平菇生長灰分較高，接近于對照組。

(3)與對照組相比較，不同質量比的馬鈴薯秸稈與花菜尾菜搭配制作培養(yǎng)基可以用于栽培平菇，但對平菇生長狀況的影響和營養(yǎng)指標有所差異，當培養(yǎng)基中馬鈴薯秸稈的質量高于花菜尾菜時，各項指標相對較高。因此，要選出最優(yōu)培養(yǎng)基還需進一步開展試驗。