甘蔗废弃物栽培竹荪的应用效果
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Application Effect of Sugarcane Waste in Cultivation of Dictyophora indusiata
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通讯作者:
收稿日期: 2024-05-31 修回日期: 2024-07-4 网络出版日期: 2024-12-04
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Received: 2024-05-31 Revised: 2024-07-4 Online: 2024-12-04
作者简介 About authors
李翔,研究方向为甘蔗遗传育种与栽培,E-mail:
李毅杰为共同第一作者,研究方向为甘蔗栽培,E-mail:
蔗叶和蔗渣是甘蔗收获和加工过程中的主要生物质废弃物,为提高其综合利用效率,2023年在广西桂北、桂中、桂西不同生态区域下利用不同配比的蔗叶和蔗渣种植竹荪。结果表明,同一生态区域条件下的竹荪菌丝萌发情况及吃料天数大致相同;竹荪产量和产投比均表现为桂西>桂北>桂中,并且相同区域的竹荪产量和产投比均表明栽培竹荪基质的最佳配比为70%蔗渣+30%蔗叶;竹荪粗蛋白、粗纤维和多糖成分含量均表现出桂北>桂西>桂中的规律。
关键词:
Sugarcane leaves and bagasse are the main biomass wastes in the process of sugarcane harvesting and processing. In order to improve their comprehensive utilization efficiency, Dictyophora indusiata was planted with different sugarcane leaves and bagasse proportions in different ecological regions of northern, central and western Guangxi in 2023. The results showed that the mycelium germination and feeding days of D.indusiata were roughly the same in the same ecological area. The yield and output-input ratio of D.indusiata were both western Guangxi > northern Guangxi > central Guangxi. The yield and output-input ratio of D.indusiata in the same area showed that the optimum ratio for planting D.indusiata was 70% bagasse+30% cane leaves. The contents of crude protein, crude fiber and polysaccharide of D.indusiata showed a pattern of northern Guangxi > western Guangxi > central Guangxi.
Keywords:
本文引用格式
李翔, 李毅杰, 吴小建, 龙盛风, 黄冬梅, 高轶静, 王泽平.
Li Xiang, Li Yijie, Wu Xiaojian, Long Shengfeng, Huang Dongmei, Gao Yijing, Wang Zeping.
广西具有典型亚热带季风气候,具备适宜甘蔗生长的良好光热条件,2022/2023榨季,广西产糖量527.03万t,占全国的58.75%,是全国最大的蔗糖生产基地[1]。在甘蔗产业链中,生物质废弃物主要为收获后遗留在田间的蔗叶、蔗梢以及加工环节中产生的蔗渣。蔗叶及蔗梢占整株生物量的12%~ 20%[2],含有大量纤维素、半纤维素、木质素以及少量蛋白质、多糖等活性物质[3],以蔗叶作为基质栽培食用菌,菌丝生长健壮、满床快,且出菇早,鲜菇产量和生物转化率高,目前已在平菇[4]、鸡腿菇[5]、凤尾菇[6]等产业得到广泛应用。蔗渣是甘蔗经破碎和提取蔗汁后的纤维性残渣,每生产1 t蔗糖,就会产生2~3 t的蔗渣[7],其透气性好、养分较丰富,长纤维所占比重高,存在多种纯无氮有机物,是微生物的有效性能源物质[8],其腐熟后也可以成为良好的蔬菜栽培基质[9]。
近年来,课题组在广西主要蔗区因地制宜发展竹荪产业[16-
1 材料与方法
1.1 试验材料
竹荪品种为长裙竹荪“古田一号”,购自于福建省邵武市绿农食用菌有限公司;试验所用蔗叶、蔗渣都来自于桂糖42号,其中新鲜蔗渣由中粮崇左江州糖业有限公司提供;竹屑原料来自于天然毛竹粉碎,颗粒长度在5 cm以下,宽度在0.5 cm以下。
1.2 试验设计
2023年分别在广西桂林市资源县梅溪镇沙坪村(广西北部,GB,110°77′ E,26°21′ N)、广西农业科学院来宾分院(广西中部,GZ,109°22′ E,23°73′ N)和广西河池市天峨县六排镇纳州村(广西西部,GX,107°19′ E,25°03′ N)开展竹荪种植试验,土质分别为潴育性沙质壤土、南方水稻土及稻田改种的甘蔗试验田。试验小区具体处理见表1,每个处理3个重复。桂北、桂中和桂西的试验面积分别为9000、12 000和12 000 m2(竹荪存在连作障碍,每个点都不是同一块土地)。使用铡草机将蔗叶切割成长度约2 cm,然后与蔗渣按不同添加比例混合均匀,压实,密封,打包,在自然条件下存放30 d,使其充分发酵,基质含水量在70%左右。按照60 t/hm2(4 t/667m2)基质的标准进行备料。
表1 竹荪田间试验处理
Table 1
| 区域 Region | 处理 Treatment | 基质配比 Ratio of the substrate | 面积 Area (m2) |
|---|---|---|---|
| 桂北 GB | GB-I | 30%蔗渣+70%蔗叶 | 2250 |
| GB-II | 50%蔗渣+50%蔗叶 | 2250 | |
| GB-III | 70%蔗渣+30%蔗叶 | 2250 | |
| GB-IV | 纯竹屑 | 2250 | |
| 桂中 GZ | GZ-I | 30%蔗渣+70%蔗叶 | 3000 |
| GZ-II | 50%蔗渣+50%蔗叶 | 3000 | |
| GZ-III | 70%蔗渣+30%蔗叶 | 3000 | |
| GZ-IV | 纯竹屑 | 3000 | |
| 桂西 GX | GX-I | 30%蔗渣+70%蔗叶 | 3000 |
| GX-II | 50%蔗渣+50%蔗叶 | 3000 | |
| GX-III | 70%蔗渣+30%蔗叶 | 3000 | |
| GX-IV | 纯竹屑 | 3000 |
1.3 种植管理
2023年桂北、桂中和桂西种植竹荪的日期分别为4月11日、5月5日和4月15日,3个试验地的竹荪出菇日期分别为6月28日、6月18日和6月12日。为防止田间杂草生长,按照1 kg/m2干蔗叶的用量覆盖,其他中耕管理按照竹荪常规栽培措施进行。播种时按梅花型分布,将竹荪菌种掰成鹅蛋大小,每隔10~20 cm播种1穴,按照干料用量25 kg/m2、菌种2.5 kg/m2,即料菌比为10:1的标准进行播种,料厚10~15 cm,播后盖上培养料,覆土厚度5 cm。
1.4 测定指标与方法
使用千分之一电子天平直接称量竹荪去盖鲜重和菌盖鲜重;使用精确度为0.02 mm的电子游标卡尺直接测定竹荪株高、菌柄直径和菌裙长度;竹荪单位面积产量为实测4个固定样方(1 m ×1 m)中整个生产周期内产出的累计重量平均值。竹荪的各形态指标均为4个样方中全部产出长裙竹荪的平均值。
1.5 数据处理
2 结果与分析
2.1 不同处理对竹荪菌丝生长情况的影响
各试验点不同处理竹荪菌丝定期观测结果(表2)表明,桂北的竹荪吃料天数在60 d左右,菌丝活力弱、生长速率慢,菌丝生长透底、整齐度高;桂中的竹荪吃料天数在40 d左右,菌丝活力旺盛、生长速率快,表面不均匀、整齐度差;桂西的菌丝吃料天数在50 d左右,菌丝活力旺盛、生长速率快,菌丝生长透底、整齐度高,其总体质量最高。同一生态区域条件下不同基质配比下的竹荪吃料天数及萌发情况大致相同。
表2 竹荪菌丝吃料天数及萌发情况
Table 2
| 处理 Treatment | 整齐度 Uniformity (+; ++; +++) | 活力 Vigour (+; ++; +++) | 生长速率 Growth rate (+; ++; +++) | 吃料天数 Feeding days (d) | 整体评估 Overall evaluation |
|---|---|---|---|---|---|
| GB-I | ++ | + | + | 58 | 菌丝生长慢,透底 |
| GB-II | ++ | ++ | ++ | 59 | 菌丝生长慢,透底 |
| GB-III | ++ | ++ | ++ | 61 | 菌丝生长慢,透底 |
| GB-IV | ++ | + | + | 62 | 菌丝生长慢,透底 |
| GZ-I | + | ++ | ++ | 42 | 菌丝生长快,表面不均匀 |
| GZ-II | + | +++ | +++ | 44 | 菌丝生长快,表面不均匀 |
| GZ-III | + | +++ | +++ | 43 | 菌丝生长快,表面不均匀 |
| GZ-IV | + | ++ | ++ | 42 | 菌丝生长快,表面不均匀 |
| GX-I | ++ | +++ | +++ | 46 | 菌丝生长快,透底 |
| GX-II | ++ | ++ | ++ | 48 | 菌丝生长快,透底 |
| GX-III | +++ | +++ | +++ | 49 | 菌丝生长快,透底 |
| GX-IV | +++ | +++ | +++ | 52 | 菌丝生长快,透底 |
“+”、“++”和“+++”分别表示弱、中、强3个等级。
“+”,“++”, and“+++”indicate the weak, medium, and strong grades, respectively.
2.2 不同处理对竹荪产量的影响
通过对不同基质配比下的竹荪产量性状整体统计(表3),发现各试验点竹荪菌柄直径在2.49~ 3.16 cm,菌盖鲜重在4.38~5.69 g,单株鲜重在12.78~14.60 g,菌裙长度在12.51~16.75 cm,菌高在15.68~21.08 cm,产出数量在39~65/m2,总生物量在7343.40~13 175.55 kg/hm2,产量在533.55~ 949.65 kg/hm2。不同生态区域条件下,竹荪产量呈现桂西>桂北>桂中的趋势;同一生态区域条件下,桂北与桂西的栽培竹荪基质的配比均表现为70%蔗渣+30%蔗叶最佳;桂中区域除竹屑处理外,也表现为70%蔗渣+30%蔗叶处理最佳。
表3 竹荪产量性状描述性统计
Table 3
| 处理 Treatment | 菌柄直径 Diameter of stem (cm) | 菌盖鲜重 Fresh weight of pileus (g) | 单株鲜重 Fresh weight per plant (g) | 菌裙长度 Length of skit (cm) | 菌高 Height of fungi (cm) | 产出数量 Number of output (/m2) | 总生物量 Total biomass (kg/hm2) | 产量 Yield (kg/hm2) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| GB-I | 2.49 | 4.38 | 12.78 | 12.51 | 15.68 | 53 | 9088.80 | 677.70 |
| GB-II | 2.56 | 4.66 | 13.21 | 13.30 | 16.61 | 55 | 9816.90 | 727.05 |
| GB-III | 2.68 | 4.68 | 13.45 | 14.27 | 17.79 | 58 | 10 503.30 | 780.60 |
| GB-IV | 2.69 | 4.59 | 13.21 | 13.28 | 16.89 | 56 | 9956.25 | 740.25 |
| GZ-I | 2.75 | 5.18 | 13.67 | 15.31 | 18.65 | 39 | 7343.40 | 533.55 |
| GZ-II | 2.81 | 5.25 | 13.70 | 15.45 | 19.51 | 40 | 7571.85 | 548.40 |
| GZ-III | 2.86 | 5.27 | 13.77 | 15.86 | 19.65 | 41 | 7798.05 | 564.90 |
| GZ-IV | 2.95 | 5.29 | 13.68 | 15.78 | 19.68 | 42 | 7958.85 | 574.95 |
| GX-I | 3.08 | 5.53 | 14.27 | 16.41 | 20.17 | 58 | 11 472.30 | 828.30 |
| GX-II | 3.14 | 5.64 | 14.28 | 16.59 | 20.18 | 61 | 12 138.90 | 871.80 |
| GX-III | 3.16 | 5.69 | 14.60 | 16.75 | 21.08 | 65 | 13 175.55 | 949.65 |
| GX-IV | 3.12 | 5.63 | 14.29 | 16.67 | 20.78 | 62 | 12 337.95 | 886.65 |
2.3 不同处理对竹荪品质的影响
2.3.1 粗蛋白含量
竹荪粗蛋白含量结果(表4)表明,桂北(19.33%)>桂西(18.53%)>桂中(16.67%),GB-I粗蛋白含量最高,达到19.48%,其次为GB-II(19.38%),桂北、桂西与桂中3个区域相同处理间的含量差异均达到显著水平。桂北GB-I、GB-II均与GB-IV(19.17%)差异显著;桂中GZ-I(16.55%)与GZ-IV(16.67%)差异显著,其他组内不显著;GX-I(18.27%)、GX-II(18.36%)、GX-III(18.53%)与GX-IV(18.95%)的差异均达到显著水平,GX-I与GX-III之间差异显著。
表4 不同处理竹荪子实体营养成分比较
Table 4
| 处理Treatment | 粗蛋白Crude protein | 粗纤维Crude fibre | 多糖Polysaccharide |
|---|---|---|---|
| GB-I | 19.48±0.10aA | 18.74±0.10aA | 13.54±0.07dA |
| GB-II | 19.38±0.10aA | 18.72±0.10aA | 13.83±0.07cA |
| GB-III | 19.29±0.10abA | 18.68±0.10aA | 13.99±0.07bA |
| GB-IV | 19.17±0.10bA | 18.67±0.10aA | 14.15±0.07aA |
| 平均值Average | 19.33 | 18.71 | 13.88 |
| GZ-I | 16.55±0.09bC | 8.44±0.04aC | 8.64±0.05bC |
| GZ-II | 16.62±0.09abC | 8.23±0.04cC | 8.49±0.05cC |
| GZ-III | 16.71±0.09abC | 8.32±0.04bC | 8.77±0.05aC |
| GZ-IV | 16.79±0.09aC | 8.14±0.04dC | 8.43±0.04cC |
| 平均值Average | 16.67 | 8.28 | 8.59 |
| GX-I | 18.27±0.10cB | 11.72±0.06bB | 12.13±0.06bB |
| GX-II | 18.36±0.10bcB | 10.39±0.05dB | 11.91±0.06cB |
| GX-III | 18.53±0.10bB | 12.50±0.07aB | 12.63±0.07aB |
| GX-IV | 18.95±0.10aB | 11.60±0.06cB | 11.43±0.06dB |
| 平均值Average | 18.53 | 11.55 | 12.02 |
不同小写字母表示同一地区不同处理之间差异显著(P <0.05);不同大写字母表示不同地区中相同处理差异显著(P <0.05)。下同。
Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments in the same region (P < 0.05); Different capital letters indicate significant differences among the same treatments in different regions (P < 0.05). The same below.
2.3.2 粗纤维含量
竹荪粗纤维含量结果(表4)表明,桂北(18.71%)>桂西(11.55%)>桂中(8.28%),桂北、桂西与桂中3个区域相同处理间的粗纤维含量差异均达到显著水平。组内方差分析结果表明,桂北GB-I(18.74%)粗纤维含量最高,该地区4个处理之间差异不显著;桂中GZ-I(8.44%)处理的粗纤维含量最高,与GZ-II(8.23%)、GZ-III(8.32%)、GZ-IV(8.14%)处理差异均达显著水平;桂西GX-III(12.50%)处理的粗纤维含量最高,与GX-I(11.72%)、GX-II(10.39%)、GX-IV(11.60)处理差异均达显著水平。
2.3.3 多糖含量
竹荪多糖含量结果(表4)表明,桂北(13.88%)>桂西(12.02%)>桂中(8.59%),桂北、桂西与桂中3个区域相同处理间的含量差异均达到显著水平。组内方差分析结果表明,桂北地区GB-IV(14.15%)处理的多糖含量最高,与GB-I(13.54%)、GZ-II(13.83%)、GZ-III(13.99%)处理之间差异均不显著;桂中地区GZ-III(8.77%)处理的多糖含量最高,与GZ-I(8.64%)、GZ-II(8.49%)、GZ-IV(8.43%)处理差异显著;桂西地区GX-III(12.63%)处理的多糖含量最高,与GX-I(12.13%)、GX-II(11.91%)、GX-IV(11.43)处理差异显著。
2.4 不同处理竹荪经济效益评估
对3个试验点的竹荪整体效益进行评估(表5),产投比为桂西>桂北>桂中,桂北、桂西与桂中3个区域相同处理间的产投比差异均达到显著水平。组内方差分析发现,桂北与桂西试验点的产投比排序为GB(GX)-III>GB(GX)-IV>GB(GX)-II>GB(GX)-I,其中GB(GX)-I与其他3个处理之间差异达到显著水平;桂中试验点产投比排序为GZ-IV>GZ-III>GZ-II>GZ-I,各处理之间效益差异都未达到显著水平。桂北与桂西生态区域条件下均表现为70%蔗渣+30%蔗叶处理的产投比最佳;桂中区域除竹屑处理外,也表现为70%蔗渣+30%蔗叶处理的产投比最佳。
表5 不同处理竹荪经济效益比较
Table 5
| 处理 Treatment | 投入(元/hm2) Input (yuan/hm2) | 总效益(元/hm2) Total benefit (yuan/hm2) | 产投比 Output-input ratio |
|---|---|---|---|
| GB-I | 54 300 | 70 485.57±387.06bB | 1.30±0.11bB |
| GB-II | 55 500 | 78 518.42±431.07abB | 1.41±0.12abB |
| GB-III | 56 700 | 88 679.38±487.08aB | 1.56±0.13aB |
| GB-IV | 52 500 | 81 130.41±445.57abB | 1.54±0.13aB |
| 平均值 Average | 54 750 | 79 703.45 | 1.46 |
| GZ-I | 54 300 | 55 484.40±305.04aC | 1.02±0.09aC |
| GZ-II | 55 500 | 59 225.69±325.55aC | 1.07±0.09aC |
| GZ-III | 56 700 | 64 180.81±352.55aC | 1.13±0.10aC |
| GZ-IV | 52 500 | 63 016.00±346.06aC | 1.20±0.10aC |
| 平均值 Average | 54 750 | 60 476.73 | 1.11 |
| GX-I | 54 300 | 86 142.31±473.08bA | 1.59±0.13bA |
| GX-II | 55 500 | 94 148.51±517.08abA | 1.70±0.14abA |
| GX-III | 56 700 | 107 892.07±592.59aA | 1.90±0.16aA |
| GX-IV | 52 500 | 97 177.68±533.58bA | 1.85±0.15abA |
| 平均值 Average | 54 750 | 96 340.14 | 1.76 |
3 讨论
甘蔗及食用菌产业在全区脱贫致富及乡村振兴建设过程中发挥重要作用,但同时又面临着生产成本居高不下、农业面源污染严重及产业综合效益偏低的突出性问题。加大甘蔗生物质废弃物利用及减少食用菌种植基质中木材资源的利用,将2个产业结合形成新的经济增长点,一直是科技工作者们努力突破的重要方向[24]。团队基于桂北、桂中和桂西3个试验点的竹荪菌盖、单株鲜重、产出数量、干菇产量等产量性状和粗蛋白、粗纤维、多糖等品质性状结果,发现在培养料中添加30%~70%的蔗叶种植竹荪都能获得成功。70%蔗渣+30%蔗叶配比作为基质时,成本投入偏高,甘蔗叶利用率较低,竹荪的产量和生物转化率最高,不利于竹荪栽培原料的本地化和甘蔗叶的再利用,但有利于蔗渣的高附加值利用及提高单位产值;50%蔗叶+50%蔗渣与30%蔗渣+70%蔗叶配比作为基质时,虽然甘蔗叶利用率高,栽培原料成本低,有利于竹荪栽培原料的本地化,但产量、生物转化率和产投比都偏低。这是因为同等条件下,竹荪生长周期需要足量蔗渣纤维保证营养供应[15],合理比例蔗叶快速腐烂可保证菌丝适时萌发及快速生长,而过高蔗叶比例会导致菌丝吃料天数不够,不利于竹荪营养物质积累。蔗叶添加量少,培养料与菌种黏合性好,菌丝恢复生长快,基质养分丰富,菌丝长得快,出荪也快;蔗叶添加量越多,原料越蓬松,培养料与菌种黏合性越差,基质养分和保水能力越差,菌丝长得慢,出荪也慢。由此可见,70%蔗渣+30%蔗叶配比作为竹荪栽培基质,较其他配比在同等生态条件下更能获得高产优质商品菇,尤其是特级菇和一级菇。
近年来,甘蔗副产物已在农业、工业、食品等领域大量应用,这在一定程度上起到节约资源、保护生态环境、增加蔗农收益的作用,也提升了甘蔗产业抵抗市场风险的能力[25]。据统计,2021/2022年榨季,广西甘蔗叶(含蔗梢)产量为689.40万~ 1149.00万t,蔗渣产量为1223.88万~1835.82万t[2,7,26]。全产业链盈利性分析结果表明,干竹荪均产可达720 kg/hm2(48 kg/亩)以上,平均效益超过7.5万元/hm2(5000元/亩),利用蔗叶、蔗渣种植竹荪能显著增加蔗农效益[27]。虽然桂西和桂北不属于广西当前主要蔗区,没有获取蔗渣和蔗叶的地理位置优势,但桂西和桂北具有更适合竹荪生长的地理气候和生态环境。在目前甘蔗生物质废弃物综合利用并不充分的背景下,原料成本加上运输费用尚不偏高,作为高附加值竹荪栽培基质是可以接受的。虽然竹荪抗癌、降血脂、降尿酸、抗辐射、抗炎症、抗糖尿病、降血糖的众多药用及保健价值被人们熟知[10],但以竹荪为原料的深加工产品的开发还处于初级阶段,市场上还没有出现以竹荪为主料生产的药品和制剂,并且从已开发出的产品中可以看出其附加值较低,国内对竹荪进行精加工的企业较少。企业可联合科研院所从竹荪的各种有效成分以及生理活性出发,对竹荪进行深度开发,提高其附加值,提升和延长产业链。
4 结论
在广西采取“70%蔗渣+30%蔗叶”配比作为栽培基质能获得高品质竹荪,竹荪产量和产投比均表现为桂西>桂北>桂中,竹荪粗蛋白、粗纤维、多糖成分含量表现为桂北>桂西>桂中,因此,利用甘蔗生物质废弃物在广西因地制宜发展竹荪产业是可行的。
参考文献
甘蔗叶栽培竹荪套种技术
利用甘蔗叶进行露天栽培竹荪技术
Genome, transcriptome, and metabolome analyses provide new insights into the resource development in an edible fungus Dictyophora indusiata
Soil chemistry, metabarcoding, and metabolome analyses reveal that a sugarcane-Dictyophora indusiata intercropping system can enhance soil health by reducing soil nitrogen loss
Dictyophora indusiata and Bacillus aryabhattai improve sugarcane yield by endogenously associating with the root and regulating flavonoid metabolism
以竹屑为主要培养基质的食用菌营养成分差异及评价
DOI:10.3969/j.issn.1000-2561.2021.07.032
[本文引用: 1]
采用国际通用的FAO/WHO模式中的氨基酸评分结合氨基酸比值系数法,对竹屑为主要培养基质的棘托竹荪(Dictyophora echinovolvata)和大球盖菇(Stropharia rugosoannulata)各部位进行营养成分分析和评价,为竹加工剩余物在食用菌栽培中的利用提供参考。结果表明,2种食用菌主要营养成分、矿质元素和氨基酸含量在种间及部位间差异明显,菌(菇)柄氨基酸含量极显著低于其他部位(P<0.01),其中,棘托竹荪部位间的氨基酸总量差异大于大球盖菇。但棘托竹荪的必需氨基酸含量高于大球盖菇,其中菌裙养分含量更接近于鸡蛋。AAS、CS和RCAA表明,2种食用菌的苏氨酸(Thr)和苯丙氨酸+酪氨酸(Phe+Tyr)含量偏高(RCAA>1.0),其余氨基酸多相对偏低(RCAA<1.0),两食用菌以赖氨酸(Lys)和甲硫氨酸+半胱氨酸(Met+Cys)为限制性氨基酸。棘托竹荪菌裙EAAI值最高,达到0.78,其菌盖和菌柄均小于0.75,大球盖菇各部位EAAI值也小于0.75,同时,棘托竹荪SRCAA值整体上低于大球盖菇。本研究认为2种竹基质食用菌营养成分在种间和部位分布差异明显,但均具有低脂肪、高纤维、富含矿质元素等特点,棘托竹荪的营养均衡性要低于大球盖菇,从营养角度证明了竹加工剩余物在食用菌培育的可行性。此外,本研究发现以竹屑为主要营养基质所生产的棘托竹荪菌裙可作为蛋白源,应注重加强相关产品研发。
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