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青海食用菌產業鏈的技術體系建設研究

2024-09-03 00:00:00高曉杰李錦濤麻紹群孔嘉宜聶玲萍羅紫嫣余梅陳群陳輝沈寧東周召榮杜軍華
安徽農業科學 2024年16期

摘要 基于食用菌產業鏈技術體系建設現狀,結合食用菌的生產技術性和消費技術性分析食用菌產業鏈的技術體系,并從機械化、清潔生產、數字技術等方面對食用菌生產技術體系的層次和基礎進行分析。針對青海食用菌生產鏈的技術發展存在的食用菌生產受設施設備環境控制技術、食用菌生態位與生態物質轉化基礎理論研究以及區域食用菌生產資源數字化限制等問題,提出分析青海各區域間食用菌生產技術的層次,強化各技術層次發展所必需的應用性研究基礎,豐富和完善與特色食用菌生產相關的基礎理論和數據,建立相對應的農業環境控制、清潔與循環生產和數字智能化生產的“基礎理論模型”和“實踐應用模型”的對策。

關鍵詞 青海食用菌;產業鏈;生產現代化;技術體系建設

中圖分類號 F 326.13 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611(2024)16-0246-06

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.053

開放科學(資源服務)標識碼(OSID):

Research on the Technical System Construction of the Edible Mushroom Industry Chain in Qinghai Province

GAO Xiao-jie1,2,3,LI Jin-tao1,MA Shao-qun1 et al

(1.School of Life Science,Qinghai Normal University,Xining,Qinghai 810016;2.Key Laboratory of Biodiversity Formation Mechanism and Comprehensive Utilization of the Qinghai-Tibet Plateau in Qinghai Province,Xining,Qinghai 810008;3.Academy of Plateau Science and Sustainability,Qinghai Normal University,Xining,Qinghai 810016)

Abstract Based on the current situation of the construction of the technology system for the edible fungi industry chain,this paper analyzes the technology system of the edible fungi industry chain by combining the production and consumption technologies of edible fungi and analyzes the hierarchy and foundation of the edible fungi production technology system from the aspects of mechanization,clean production,digital technology,etc.In response to the limitations of the technological development of the edible fungi production chain in Qinghai Province,such as facility and equipment environmental control technology,basic theoretical research on the ecological niche and material transformation of edible fungi,and the digitization of regional edible fungi production resources,this paper proposes to analyze the levels of edible fungi production technology among different regions in Qinghai Province,strengthen the necessary applied research foundation for the development of each technical level,enrich and improve the basic theories and data related to characteristic edible fungi production,and establish corresponding “basic theoretical models” and “practical application models”for agricultural environmental control,clean and circular production,and digital intelligent production.

Key words Qinghai edible fungi;Industrial chain;Production modernization;Technical system construction

基金項目 青海省重點研發與轉化計劃項目(2022-QY-220);青??萍继嘏蓡T專項(2023-NK-P48)。

作者簡介 高曉杰 (1978—),女,河北唐山人,副教授,碩士生導師,從事微生物學教學和青藏高原蕈菌資源開發與利用研究。*通信作者,副教授,從事生物技術及應用研究。

收稿日期 2023-09-12;修回日期 2023-11-10

食用菌生產的現代化是區域農業現代化的重要基礎,是區域經濟持續健康發展、改變農村落后狀況、改善農民貧困生活的重要途徑[1。調整農業結構,提高農業的質量和效益,以及增加農民收入是目前農業和農村經濟工作的主要任務[2。因此,要促進高原地區特色食用菌產業的發展,就必須克服高原地區特色食用菌生產發展中落后的生產技術和生產方式,以提高高原農業生產效率。食用菌工業化生產也正是在這一背景下被凸顯出來。

“高投入”和“高技術”是實現農業工業化生產的2個重要表征,其本質就是通過資金和技術密集替代土地和勞動力要素,提高土地和勞動力的邊際生產效率,并使產品在可控環境下穩定地達到預定標準[3。對食用菌生產而言,工業化生產所引發的高投入和高技術實際表現在2個相關階段層次上[4:①食用菌生產性技術的高投入和高技術;②食用菌消費性技術的高投入和高技術。

針對青海高原地區食用菌產業鏈的發展現狀,高原地區食用菌生產性技術“高投入”和“高技術”尤為重要。深入研究高原地區食用菌生產的生產方式、組織形式、管理手段、設備配置等生產性技術要素的存在形式和實質特點,夯實其基礎理論和科研數據成為提升青海高原地區特色食用菌產品的市場競爭力以及促進青海食用菌產業鏈升級轉型的關鍵。此外,只有圍繞激發高原地區食用菌生產性技術的原創性[5-6而開展的基礎應用研究和科技攻關才有發展意義,相關的配套技術應用研究才有價值。

1 食用菌產業鏈技術體系的分析

食用菌生產性技術是指依托“食用菌生產鏈”而發展,演變和轉型升級的現代農業生產技術,如現代食用菌育種39529341101601963817165aa01496156bccbcdca0323d10ec0ce4a4b60c5c0d生物技術(菌種選育、基料研制和滅菌技術等)、設施環境技術(基料營養供應和生產、設施設計建設與管理等)、食用菌生長環境控制技術[營養供應的動態管理,子實體原基誘導與分化(催菇)技術等],主要包括生產方式、組織形式、管理手段、設備配置等技術要素[4。

1.1 食用菌生產性技術體系分析

盡管食用菌或蘑菇的生產涉及許多步驟,但食用菌生產鏈可用“五環節”[7進行簡單的描述(圖1),其生產的連續步驟可概括為:種子或菌種準備、接種、培育孵化、結實生長、收獲與處理5個關鍵環節。大多數食用菌的菌種培育與接種或多或少是常見的和相似的,但生產基料準備、培育結實與收獲后處理等卻因食用菌的類型而異,因此特色食用菌的生產技術也因不同的生產環境在生產方式、組織形式、管理手段、設備配置等技術要素的不同產生差異,形成具有區域特色的生產技術體系。同樣,其生產技術也相繼發展出不同的技術層次,如區域型通用農業生產技術、設施農業生產技術體系[如番茄TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)技術[8-9]、生態環保技術體系和區域地理標識等技術體系[土地功能管理(functional land management,FLM)[10-11、土壤微食物網12-13]。

這些技術體系的形成與發展離不開基礎科研、設施環境技術、生長環境控制技術以及生態循環技術等現代生物技術的支撐和進步。例如,設備管控模型研發(人工氣候室計算機模型、智能溫室計算機控制模型[14)決定著農業設施環境控制技術進步;作物生長模型[禾谷類作物模型15、豆科作物模型(SOYGROW)和棉花模型(GOSSYM)[16-17]建立決定著現代農業作物生長控制技術層次;農業物質轉化與供應系統決定著生態農業的轉型升級和方向18。

1.2 食用菌消費性技術體系分析

食用菌消費性技術變革的動力是對生活方式改變的需要,即通常所說的(消費)市場拉動[3。食品生產中,農產品初加工、食用菌(食品)加工和食用菌(食品)質量安全技術明顯受到市場要素的制約和影響(圖1),也因市場轉變而引發技術更新和進步。在影響當前食用菌加工與生產的基礎理論技術當中,“超高壓技術[19”“生物酶技術20”“超細粉體技術(3 μm)[21”“微膠囊技術22”“超臨界流體萃取技術23”等推動著食用菌消費性生產技術的進步和研發,而其中的“液體深層發酵技術24”引領食用菌生產性技術的技術革新和技術升級。此外,食用菌生產的生產方式、組織形式、管理手段、設備配置等要素深刻影響著食用菌質量安全標準和技術。

2 食用菌生產技術體系的層次和基礎分析

隨著工業化浪潮、生態經濟[25、數字技術26的革命與進步,食用菌生產技術體系的技術層次發生著深刻的改變,技術層次越發復雜,技術間交融日益廣泛27,主要體現在農業“機械化28”,發展綠色經濟引發食用菌生產技術轉型和升級29以及數字技術引發的食用菌生產技術的大變革303個方面。

2.1 “機械化”對食用菌生產技術層次的影響分析

農業生產“機械化”影響主要表現在對生產工具、生產設備及管理控制等3個方面。為提高勞動生產率[31-33,“機械化”深刻改變著食用菌生產的生產方式、組織形式,一方面強調食用菌生產單元間的縱向協作,即通過生產過程流程化、程式化和標準化,實現“工廠化”生產(企業生產),并在數字技術支持下發展為設施設備智能化和自動化的一體化生產形式34-35;另一方面則強調食用菌生產單元的高度專業化,產業分工越來越精細化。這種高度精細專業化的產業分工促進食用菌生產單元間橫向協作發展,企業產品趨于多樣化(中間產品轉化產品),產品專業化程度和水平的增高[36,產品種類豐富,加之生產資源的合理優化和配置,推動著食用菌產業體系的發展和壯大,進而形成新的區域產業分布格局(圖2)。

“現代化的設施環境控制技術[37-38”在食用菌產業發展過程中起到“無可替代”的重要作用。與其他工業生產技術相同,現代食用菌生產的設施環境控制技術的發展與進步需要基礎應用科學的大力支持,特別需要如“設備控制模型[39-40”和“作物模型41”基礎模型理論上的有力支撐。

2.2 “清潔生產”對食用菌生產技術層次的影響分析

1998年《國際清潔生產宣言》[42簽署至今,一種新的社會生產方式已經滲透到社會生產的各個層次,“綠色經濟(green economy)”成為新型經濟發展模式或社會形態[43-44。這種模式立足于社會生產中物質轉化和利用的“清潔生產技術”,這種新技術強調以“清潔”的方式獲取農業生產作物的經濟產量以及獲取最大的生態利益。同時,也強調生產過程中農業“次生產物(經濟產量以外的生物量)”的循環利用和轉化45-46。對食用菌生產而言,依據食用菌在生產過程中在物質轉化的特殊貢獻和作用47-48,結合地域或區域資源配置優勢,發展具有區域物質轉化循環利用的新技術模式,形成具有區域“綠色經濟”特色的生態農業生產技術體系,成為現代食用菌生產技術的關鍵(圖3)。

這種新的現代食用菌生態農業生產技術特別需要基礎應用科學研究在食用菌“食用菌營養供應[49-50”以及“物質利用和轉化機理(如輪作間作套作)51-53”基礎理論模型上提供有力支撐。

2.3 數字技術對食用菌生產技術層次的影響分析

現代數字技術開拓了社會生產的智能化發展方向[54。食用菌生產資料的數字化,食用菌生產工藝和生產控制管理的流程化為食用菌生產的自動化和智能化奠定了基礎55。此外,相應的食用菌工廠化生產及環境控制技術與數據化的食用菌生產資料信息和數據結合,為食用菌產業數字化(如智能農場、精準農業、人工智能等)和食用菌數字產業鏈的建立、形成與發展提供基礎支撐。隨著食用菌生產服務信息與數據系統的發展,構建綜合區域性食用菌生產網絡服務平臺成為現代數字經濟的發展方向56-58 (圖4)。

食用菌工廠化生產及環境控制技術特別需要基礎應用科學研究在食用菌“生產流程”和“生產管理”控制模型的基礎理論上提供有力支撐,如“模型預測控制(model predictive control,MPC)研究[59”。但在食用菌工廠化生產及環境控制技術中“生產流程”和“生產管理”控制模型的理論研究卻未見文獻報道,且食用菌生產資源數字化的基礎理論模型研究尚處于空白。

3 青海特色食用菌生產鏈的技術發展與現存問題

食用菌生產技術的載體[60是食用菌生產的實體(企業或經濟合作社)。食用菌生產技術體系也存在于生產實體從事食用菌生產的組織形態、生產方式和生產活動中61。單個生產實體所建立的產品標準體系(企業標準)代表著該生產實體食用菌生產技術的層次和水平。區域內所有食用菌生產實體所建立的產品標準體系是該區域食用菌生產技術體系的具體反映和體現。此外,青海地域遼闊,山脈縱橫,氣候因地理地貌的差異而變化顯著[62,不僅蘊藏著豐富的食用菌種質資源63,還為區域特色食用菌栽培和生產提供了獨特的自然地理條件64。然而,目前青海省食用菌產業的發展,特別是青海海東市,存在以下問題。

3.1 食用菌生產受設施設備環境控制技術進步的限制

農業經濟合作社和有限責任公司是當前青海最為活躍的食用菌生產單元的2種組織形態,為食用菌主要的“生產者”。不同區域2種生產單元所占的比例存在差異,但任何一種生產的組織形式在食用菌生產上都受到2種“高技術投入”的影響。

第一,“菌種生產”是食用菌生產需要高新技術支持和高研發投入的重要基礎環節。一方面,新的“優良菌種”培育需要較高的科技投入;另一方面,依托“優良菌種”在食用菌生產中設施設備生產環境控制技術的改進和升級也需要較高的科技投入。受組織形式的限制,青海這2種食用菌生產單元(生產者)在“菌種”生產上投入相當有限,主要表現在2個方面:①“菌種”生產設施設備簡陋,甚至還存在“原始方式”;②“菌種”生產流程管控不規范,欠缺技術支持,無法進行生產技術更新升級;這2個方面的限制直接影響食用菌生產的“菌種”質量。同時,在區域內食用菌產業鏈之中尚未形成專業的現代特色食用菌“菌種”生產企業(單元)。

第二,在食用菌生產過程中,生產設施設備的“投入”是至關重要卻常被人們所忽略的一個環節。青海食用菌生產的現實過程中,食用菌生產者依托設施設備主要包括現有的農業生產設施(如溫棚或大棚)或現有簡易的生產設施。由于缺乏“食用菌營養控制模型”和“特色食用菌生長控制模型”以及“環境設施控制模型”等基礎科研的技術支持,在食用菌生產上主要表現為:①食用菌生產設施設備與特色食用菌生產栽培欠缺“配套性”和“適應性”;②因缺乏食用菌生產的設施設備環境控制技術的支持,生產管理缺乏“規范性”和“可持續性”;這種技術的欠缺直接影響特色食用菌產量和品質,進而影響著特色食用菌產品核心競爭力。

由于缺乏“技術投入”或“高新技術投入”,青海省各地理環境區域內(特別是青海海東市)從事食用菌生產的生產企業缺乏規范的產品企業標準,食用菌生產鏈未形成完整的技術體系,缺乏企業的產品標準體系,進而很難形成具有市場競爭力的特色食用菌“品牌”。同時,也表明青海省各地理環境區域內食用菌生產鏈的生產管理技術的水平有待改進和提高。

3.2 食用菌生態位與生態物質轉化基礎理論研究的限制

生態農業強調生態效益與社會效益的最大化65,強調農業生態系統內部的物質循環利用和多次重復利用。食用菌生產在農業生態系統中的作用完全取決于食用菌在物質循環利用和多次重復利用所發揮作用47,即特色食用菌在農業生態系統中物質循環利用和多次重復利用的所占的“生態位(ecological niche)”對區域農業生態系統發展是至關重要的。特色食用菌在物質循環利用上的應用模型和在農業生態系統相關農作物之間在物質轉化上功能關系和作用(模型)是構建和發展區域生態農業的基礎。

當前,基礎科學研究對特色食用菌“生態位”的基礎理論研究相對滯后,特別是對青海高原食用菌(特別是子囊菌)的物質轉化和利用特點理解更少[66。因此,在青海高寒地區,食用菌生產的清潔生產技術主要集中在2個方面:①降低食用菌生產過程資源消耗;②增加和擴展區域農業生產系統的“農業次生產物”循環利用,這在青海從事食用菌生產的主要生產者(生產單元)的食用菌產品中的產品企業標準有所具體反映。

在青海高寒地區,生態農業的新生產和組織方式的相關技術(如輪作、間作和套作)有待于基礎科學對高原“食用菌物質轉化基礎模型”研究的進步和突破。

3.3 區域食用菌生產資源數字化問題限制

食用菌生產過程的數字化關鍵在于食用菌生產和生產管理控制的“流程化”和“程式化”(生產控制的方式和程式數字化的表示方式)這2個實踐基礎之上,而實現食用菌生產控制的流程化和程式化的最根本基礎是開展食用菌生產“模型預測控制(MPC)”理論研究。

對于青海從事食用菌生產的各個生產單元(經濟合作社和生產企業)而言,食用菌生產和管理上存在著生產技術原始、生產管理理念落后,技術和管理“不成熟”和“不規范”等問題。食用菌生產的現狀處于“通用技術”的層次,缺乏基礎科學的支持,特別是在因區域食用菌生產環境和資源條件的不同而引起的“基礎模型”的對應差異上缺乏基礎科學研究的支持和支撐,區域食用菌生產的“勞動生產率”較低。

隨著數字技術時代的進步和青海地理信息系統的長足發展,青海農業生產資源的數字化進程進入新的發展時代。但對青海食用菌產業鏈而言,由于對食用菌生產資源的數字化理解和觀念的落后,基礎理論的缺乏,對區域食用菌生產資源的數字化的“數據采集”和“數據結構”的認識不清晰,使青海食用菌生產資源的數字化進程發展較弱,進而影響著青海區域性食用菌生產產業鏈網絡服務平臺建設進展。

綜上所述,發展種質資源豐富和自然條件獨特的青海特色食用菌生產,需認真分析青海各區域間食用菌生產技術的層次,強化各技術層次發展所必需的應用性研究基礎,豐富和完善與特色食用菌生產相關的現代生物技術、農業機械與農業環境工程技術、綠色經濟發展相關各種“基礎理論和數據”,建立發展相對應的農業環境控制、清潔與循環生產和數字智能化生產的“基礎理論模型”和“實踐應用模型”是現代青海食用菌產業健康發展的關鍵。

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