食用菌菌渣食用菌菌渣循環(huán)利用對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響與評(píng)價(jià)研究

1、食用菌菌渣食用菌菌渣循環(huán)利用對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響與評(píng)價(jià)研究.田生態(tài)環(huán)境的影響與摘要我國(guó)是食用菌第一生產(chǎn)大國(guó),擁有大量的食用菌廢棄物資源,但當(dāng)前食用菌菌渣利用率較低,造成鄉(xiāng)村污染的現(xiàn)象依然存在。因此,有必要開展菌渣等廢棄物循環(huán)利用技術(shù)與合理開發(fā)模式研發(fā),尤其要建立并完善農(nóng)田秸稈菌業(yè)循環(huán)生產(chǎn)體系,通過菌渣還田、有機(jī)與無機(jī)肥的科學(xué)施肥等技術(shù)提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力,是實(shí)現(xiàn)資源高效循環(huán)利用的有效途徑之一。該文主要論述食用菌渣循環(huán)利用技術(shù)方式以及對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境影響的主要評(píng)價(jià)指標(biāo),以深入探討菌渣回田對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境影響及實(shí)施成效。關(guān)鍵詞食用菌渣;農(nóng)田生態(tài)環(huán)境;循環(huán)利用;影響;評(píng)價(jià)指標(biāo)中圖分類號(hào)X826文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)

2、碼A文章編號(hào)1007-5739(201022-0268-04EffectsandAssessmentIndexofRecyclingUseofEdibleFungusDregsonFarmlandEcologicalEnviron mentHUANG Xiu-sheng 1WENG Bo-qi 1HUANG Qin-lou 1LEi Jing-gui 2LUO Tao 3CHEN Zhong-dian 1(1 Agriculture Ecology Research Institute,Fujian Academy of Agriculture Science,Fuzhou Fujian 35

3、0013; 2 Edible Fungi Institute,Fujian Academy of Agricultural Science; 3 Soil and Fertilizer Institute,Fujian Academy of Agriculture ScienceAbstractChina is the largest producer of edible fungi and has a large number of waste resources,but low utilization ratio of edible fungus dregs which polluted

4、villages. So it is necessary to carry out the researches on recycling technology and reasonable development modes of edible fungi residue and establish and improve the farmland straw-edible fungi recycle production system to improve the productivity of farmland ecological system by returning residue

5、 to farmland and scientific application of organic-inorganic fertilizer,which is the effective way to realize officient resources utilization. This paper mainly discussed the cyclic utilization technology of edible fungus dregs and the main assessment indices of farmland ecological environment in or

6、der to explore the effects and achievements of returning residue to farmland eco-environment.Key wordsedible fungus dregs;farmland ecology environment;recycling use;effect;assessment index據(jù)資料顯示,2006年我國(guó)年產(chǎn)食用菌1 400萬t(其中草生菌350萬t,占世界的70%,產(chǎn)值達(dá)590億元,出口量62.8萬t,出口創(chuàng)匯9.6億美元,出口量居世界第一位。東南沿海諸省鄉(xiāng)村草生菌的主要栽培品種為雙孢蘑菇、草菇、

7、姬松茸、雞腿菇等。其主要特點(diǎn)是以稻草、秸稈等農(nóng)業(yè)廢料作為培養(yǎng)料的碳源,以牛糞、馬糞、羊糞、雞糞等有機(jī)肥作為氮源栽培的食用菌,是農(nóng)業(yè)廢料進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的一種重要途徑。食用菌廢料又被稱作菌糠、菌渣、下腳料、廢菌筒,是栽培食用菌后的培養(yǎng)料,含有豐富的蛋白質(zhì)及其他營(yíng)養(yǎng)成份,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有較高的利用價(jià)值。以蘑菇為例,出菇前后蘑菇渣的化學(xué)成分發(fā)生了很大變化,但其干物質(zhì)仍占原重的50%左右。被菌絲分解的部分,約1/3用于菌體合成,1/3用于呼吸消耗,另外1/3則以新的形式存在于磨菇渣中1。出菇后的蘑菇渣中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、菌體蛋白、酶等可以再利用的成分,對(duì)菇渣進(jìn)行資源化利用有較好的前景。而其他品種的食用菌

8、也同樣含有較高的營(yíng)養(yǎng)成分。因而合理利用這些廢料,可提高經(jīng)濟(jì)效益,有效減少?gòu)U棄物質(zhì),提高生態(tài)效益,實(shí)現(xiàn)廢物循環(huán)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。該文主要論述食用菌渣循環(huán)利用對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境影響的主要評(píng)價(jià)指標(biāo),探討菌渣循環(huán)利用對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境影響,建立成效評(píng)價(jià)體系。1菌渣循環(huán)利用的主要技術(shù)與成效1.1食用菌廢料循環(huán)利用作栽培料研究表明栽培雞腿菇、平菇、草菇、雙孢菇之后的菌渣可以再次用于生產(chǎn)另一種菇類。米青山等2利用平菇廢料(菌糠栽培雞腿菇,結(jié)果表明在培養(yǎng)料中添加40%60%平菇菌糠與全料栽培相比降低成本29%43%,產(chǎn)量略有下降,但可大量節(jié)約成本,提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。而采用麥粒菌糠培養(yǎng)基生產(chǎn)雙孢菇菌種,不僅提高菌

9、種質(zhì)量,延長(zhǎng)菌種保藏期,而且菌糠代彭榮等3將不同種類的菌渣(香菇、平菇、金針菇處理后加入輔料作栽培基質(zhì)用于草菇的栽培,與傳統(tǒng)的稻草栽培配方相比,呈現(xiàn)出菌絲生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、成本低等優(yōu)點(diǎn),其中金針菇菌渣栽培草菇的生物轉(zhuǎn)化率達(dá)到22.6%,產(chǎn)量比傳統(tǒng)稻草栽培料提高15.7%左右。1.2利用菌渣合理開發(fā)家畜家禽飼料平菇、香菇、金針菇等木腐類真菌,其種菇后廢料中含有較豐富的氨基酸(AA,并且Fe、Ca、Zn、Mg等微量元素含量也很豐富,加之菌渣特有的蘑菇香味,使之具有較好的適口性。因此,菌渣可作飼料使用。宋漢英等4用20%香菇菌渣代替礱糠粉飼喂豬,發(fā)現(xiàn)豬仍可正常生長(zhǎng),豬每增重1 kg,試驗(yàn)組比對(duì)照組可節(jié)

10、約飼料0.71 kg,經(jīng)濟(jì)效益增加30.26%,且肉質(zhì)無異。陳學(xué)通5對(duì)白靈菇菌渣喂羊的適口性及育肥羊的效果進(jìn)行測(cè)定,表明用菌渣替代精料中50%的飼草喂羊可行性強(qiáng)且能夠節(jié)約飼料成本。龐思成6用菌渣代替麩皮喂養(yǎng)尼羅羅非魚,可使飼料成本下降8.3%。1.3食用菌廢料作有機(jī)肥料開發(fā)利用食用菌廢料中富含有機(jī)物和多種礦質(zhì)元素,其中N、P、K養(yǎng)分含量高于稻草和鮮糞。種菇后的各種原料通過無害化處理及發(fā)酵可成為一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)菌肥,也可直接作為底肥施入農(nóng)田。研究表明施用食用菌渣復(fù)合有機(jī)肥,能使水稻增產(chǎn)6.2%8.3%,取得了較明顯的經(jīng)濟(jì)效益1。利用食用菌渣復(fù)合肥可提高青椒的產(chǎn)量、糖分和VC的含量1。同時(shí),在柑桔、

11、蘋果、梨、葡萄等水果園內(nèi)將食用菌廢料深施后掩埋,可起到改良果園土壤、增加土壤的通透性、改善理化性質(zhì)、提高水果品質(zhì)、增產(chǎn)增收的效果,而且肥效持久,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠;也可用作蔬菜的基肥;在花卉種植中,把種菇后的廢料與肥土混合后堆積自然發(fā)酵,用來作為花卉苗圃、花盆的基肥。此外,食用菌廢料還可在蔬菜育苗飼養(yǎng)昆蟲、作為燃料等方面進(jìn)行應(yīng)用2。2菌渣循環(huán)利用對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境即作物生長(zhǎng)環(huán)境,包括農(nóng)田小氣候、土壤水熱狀況、植物養(yǎng)分循環(huán)雜草生長(zhǎng)、植物病蟲害等因素。目前菌渣回田對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境影響的評(píng)價(jià)指標(biāo)還不是很完善,但可以結(jié)合其他學(xué)者在肥料應(yīng)用領(lǐng)域所作的環(huán)境效應(yīng)研究,探討菌渣作為生物肥料將其回田對(duì)

12、農(nóng)田生態(tài)環(huán)境影響的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。2.1土壤質(zhì)量指標(biāo)土壤質(zhì)量是土壤在一定的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)提供生命必需養(yǎng)分和生產(chǎn)生物物質(zhì)的能力;容納、降解、凈化污染物質(zhì)和維護(hù)生態(tài)平衡的能力;影響和促進(jìn)植物、動(dòng)物和人類生命安全和健康的能力之綜合量度。簡(jiǎn)言之,土壤質(zhì)量是由土壤肥力質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤健康質(zhì)量3個(gè)既相對(duì)獨(dú)立又有機(jī)聯(lián)系的組分綜合集成7。土壤質(zhì)量是土壤支持生物生產(chǎn)能力、凈化環(huán)境能力和促進(jìn)動(dòng)植物和人類健康能力的集中體現(xiàn),是現(xiàn)代土壤學(xué)研究的核心,也是肥料對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。通常土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)選擇20多個(gè)土壤性質(zhì)作為土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系8-9,這些指標(biāo)可以按照傳統(tǒng)的土壤性質(zhì)分成3類:化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)和

13、生物學(xué)指標(biāo)。許多學(xué)者認(rèn)為土壤微生物量碳是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的活性庫(kù)或源,是碳素循環(huán)和周轉(zhuǎn)的媒介,它與潛在的土壤可利用態(tài)氮之間存在顯著正相關(guān),是土壤有機(jī)質(zhì)中最為活躍的部分,且更能表征土壤受外界影響后土壤養(yǎng)分有效狀況和生物活性的變化。土壤微生物量碳轉(zhuǎn)化迅速,能在檢測(cè)到土壤總量碳變化之前反映土壤有機(jī)質(zhì)的變化,屬更具敏感性的土壤質(zhì)量指標(biāo)。徐華勤等14研究了經(jīng)過4年不同培肥措施后紅壤茶園土壤微生物量碳變化,表明稻草覆蓋后配施不同比例有機(jī)無機(jī)肥、間作三葉草以及全施化肥處理對(duì)土壤微生物量碳均有明顯提高,其中,稻草覆蓋+100%有機(jī)肥和稻草覆蓋+75%有機(jī)肥+25%化肥處理分別比對(duì)照提高17.05%、32.38%。

14、但目前菌渣回田對(duì)土壤碳庫(kù)的影響研究在國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中還鮮有報(bào)道。(2生物指標(biāo)。土壤生物學(xué)指標(biāo)包括微生物生物量C和N、潛在可礦化N、土壤呼吸量、生物量C/有機(jī)總C、呼吸量/生物量、土壤微生物的群落組成和多樣性、土壤酶活性、土壤動(dòng)物等指標(biāo)14-15。土壤微生物量對(duì)農(nóng)業(yè)管理措施極為敏感,是反映土壤管理變化的活指標(biāo)。土壤微生物量碳、氮是土壤碳素和氮素養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)研究中的重要參數(shù),它們較為直觀地反映了土壤微生物和土壤肥力狀況。因此,土壤微生物量對(duì)了解土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、循環(huán)具有重要的意義,可以綜合反映土壤的肥力和環(huán)境質(zhì)量狀況。微生物量碳在區(qū)別長(zhǎng)期與短期土壤處理方面也非常敏感,同時(shí)還不受無機(jī)氮的直接影響,這是微生物

15、量碳用作土壤生物指標(biāo)的一大優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也愈來愈認(rèn)識(shí)到微生物在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要功能,并把注意力從用土壤理化性質(zhì)作為持續(xù)性指標(biāo)來評(píng)價(jià)土壤肥力及其對(duì)作物產(chǎn)量的影響的研究中,逐步轉(zhuǎn)移到用土壤微生物參數(shù)來評(píng)估土壤的健康和質(zhì)量,包括土壤微生物生物量、各種酶活性以及微生物的多樣性等16-18。當(dāng)前對(duì)微生物多樣性的研究所采取先進(jìn)科學(xué)技術(shù)主要有變性梯度凝膠電泳(DGGE技術(shù),通過比較不同土壤中各種微生物的16SrRNA基因信息來了解微生物的多樣性。馬冬云等17研究了在大田高產(chǎn)條件下、不同尿素施用量下2種不同穗型小麥品種“蘭考矮早8”和“豫麥49-198”根際微生物數(shù)量和土壤酶活性的變化,表明尿素施用量對(duì)

16、小麥根際微生物數(shù)量和酶活性均產(chǎn)生一定的影響,適宜尿素施用量有益于小麥根際微生物數(shù)量和酶活性的提高,過高則微生物數(shù)量和酶活性下降。張明等19研究表明長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可以提高土壤微生物對(duì)有機(jī)碳及全氮的利用率。王俊華等20研究了長(zhǎng)期定位施肥對(duì)農(nóng)田土壤酶活性及其相關(guān)因素的影響,表明土壤脫氫酶活性隨著年限的增加逐漸下降,轉(zhuǎn)化酶與磷酸酶的活性趨于增高,而長(zhǎng)期施用有機(jī)肥更有利于保育土壤生物化學(xué)環(huán)境質(zhì)量。高美英等21通過秸稈覆蓋果園長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明,覆蓋可明顯增加各土層中氨化細(xì)菌的數(shù)量。黃志宏等22研究認(rèn)為果園中土壤微生物數(shù)量在土壤中具有明顯的垂直分布特征。(3物理指標(biāo)。Schoenholtz等10綜述了土壤研

17、究者建議使用和已經(jīng)使用的土壤評(píng)價(jià)物理指標(biāo),包括靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)2類。其中靜態(tài)指標(biāo)有土壤質(zhì)地、土層和表土層厚度、土壤容重、土壤韌性、飽和導(dǎo)水率、土壤流失量、土壤孔隙度、土壤強(qiáng)度、團(tuán)聚體穩(wěn)定性和土壤耕性;動(dòng)態(tài)指標(biāo)有最小持水量、耕作踐踏狀況(trafficability、淋失潛力和侵蝕潛力。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)菌渣回田(果、茶對(duì)土壤質(zhì)量影響的研究也主要集中在對(duì)土壤物理指標(biāo)的影響方面。肖勝剛等23利用果園回填廢菌料,經(jīng)過4年的定位觀測(cè),果園土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、水解性氮、有效磷、速效鉀、轉(zhuǎn)換性鎂、交換性鈣、水溶性硼、有效鋅、有效錳等含量比對(duì)照土壤有較大提高。石光森等24研究菌渣、氯、磷、鉀不同量組合的

18、肥效,研究表明施用菌渣能改善土壤環(huán)境條件,促進(jìn)氮、磷的有效性,從而提高青椒果實(shí)產(chǎn)量。2.2外部環(huán)境指標(biāo)許多研究還表明秸稈覆蓋后在地表形成一層土壤與大氣熱交換的障礙層,既可以蓄水保墑,也可以減少土壤熱量向大氣中散失,調(diào)節(jié)土壤水分和溫度的變化,從而促進(jìn)作物根系和植株的生長(zhǎng)。2.3光能利用指標(biāo)光能是作物轉(zhuǎn)化利用的對(duì)象,太陽輻射能利用率的理論值為5%6%,光合有效輻射(PAR的利用率可達(dá)10%12%27,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于農(nóng)田全年光能利用率(0.2%0.4%。因此,提高作物產(chǎn)量的限制因素不是光能不足,而是光能利用率低28。在作物光能利用率研究方面,雖然國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)還很少涉及菌渣回田的研究報(bào)道,但在其他肥料、秸稈及作

19、物方面則進(jìn)行過很多研究。李全起等29研究了秸稈覆蓋和灌溉對(duì)冬小麥農(nóng)田光能利用率的影響,認(rèn)為覆蓋和灌溉主要增加了4060 cm高度PAR截獲率。覆蓋處理籽粒光能利用率降低,莖葉光能利用率和總光能利用率升高。另有研究認(rèn)為,由于氮素是葉綠素主要組成物質(zhì),磷素具有活化茶樹生理機(jī)能作用,鉀素可調(diào)節(jié)光合速率。因此,一般情況下茶園土壤肥力水平與茶樹光合作用關(guān)系密切,高施肥區(qū)茶樹的光合作用比低肥區(qū)約高3%5%。2.4作物品質(zhì)指標(biāo)肥料對(duì)生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)最終還要反應(yīng)在作物生產(chǎn)性能和品質(zhì)指標(biāo)上。因此,作物生產(chǎn)性能和品質(zhì)指標(biāo)也是菌渣循環(huán)利用對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。彭志對(duì)30采用大田試驗(yàn)方法研究了蘑菇渣與氮磷鉀

20、化肥配合施用對(duì)豇豆生長(zhǎng)的效應(yīng),表明單施蘑菇渣的豇豆產(chǎn)量極低,而蘑菇渣與氮磷鉀化肥配合施用的增產(chǎn)效果極顯著,其中以用蘑菇渣7.5 t/hm2與尿素430.5 kg/hm2、過磷酸鈣 568.5 kg/hm2、氯化鉀 190.5 kg/hm2 配合施用的效果最佳。此外,蘑 菇渣與氮磷鉀化肥配合施用還具有促進(jìn)豇豆開花結(jié)莢、增加豆莢長(zhǎng)度、提高豆莢 VC 和磷鉀 含量的效果。石光森等31研究了菌渣、氯、磷、鉀不同量組合的肥效對(duì)青椒生產(chǎn)性能及果 實(shí)品質(zhì)的影響,表明施用菌渣能提高青椒果實(shí)產(chǎn)量、糖分和 VC 含量。肖勝剛等23利用菌渣 回施臍櫈園進(jìn)行定位觀測(cè)試驗(yàn),研究表明臍櫈果肉品質(zhì)總酸、可溶性固形物、總糖含

21、量分別 比對(duì)照提高 0.11%、0.10%和 0.50%,果實(shí)平均單株產(chǎn)量比對(duì)照提高 5.1 kg。王美琴32報(bào)道了 施用食用菌渣作底肥能使水稻增產(chǎn) 6.2%8.3%,經(jīng)濟(jì)效益明顯。房華等33則報(bào)道了茶樹菇 菌渣能減少南方根結(jié)線蟲對(duì)番茄侵染,使形成根結(jié)的數(shù)量降低,從而在一定程度上防治番茄根 結(jié)線蟲病。 2.5 其他評(píng)價(jià)指標(biāo) 由于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是復(fù)雜的巨系統(tǒng),因此,每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)都能反映農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的某一方 面的特征。菌渣循環(huán)利用對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響也不例外,除上述主要評(píng)價(jià)指標(biāo)外,它還包括 農(nóng)田環(huán)境污染指標(biāo)、植物養(yǎng)分循環(huán)雜草生長(zhǎng)等指標(biāo),選擇的指標(biāo)不同,對(duì)同一區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán) 境質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果往往差異很

22、大。 3 菌渣循環(huán)利用的熱點(diǎn)問題與對(duì)策 3.1 菌渣循環(huán)利用的研究熱點(diǎn) ew of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality:challenges and opportunitiesJ.Forest Ecology and Management,2000,138(1-3:335-356. 11 沈宏,曹志洪.長(zhǎng)期施肥對(duì)不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤有效碳庫(kù)及碳素有效率的影響J. 熱帶亞熱帶土壤科學(xué),1998,7(1:1-5. 12 王百群,蘇以榮,吳金水.開墾草地對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)構(gòu)成與來源的效應(yīng)J.核農(nóng)學(xué) 報(bào),2007,21(6:618-622. 13 姜勇,莊秋麗,梁文舉.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳庫(kù)及其影響因子J.生態(tài)學(xué)雜 志,2007,26(2:278-285. 14