高粱秸秆栽培大球盖菇的品质、产量与优势分析

Analysis of quality， yield and advantages of Stropharia rugosoannulata cultivated with sorghum straw

摘要

以高粱秸秆和玉米芯为主要栽培基质原料栽培大球盖菇（Stropharia rugosoannulata），在大棚中比较不同高粱秸秆含量基质中的营养成分，及不同栽培料配比对大球盖菇子实体营养成分和产量的影响。结果表明：与对照相比，高粱秸秆代替玉米芯配方基质中木质素、纤维素、还原糖占比最高分别提升11.94%、12.55%、3.88%。较高含量的木质素、纤维素和还原糖基质有利于大球盖菇的生长和发挥大球盖菇分解木质素的优势；与对照相比，高粱秸秆培养大球盖菇子实体中脂肪和还原糖占比最高分别提升1.28%和1.39%；当高粱秸秆添加量达到49%时，基质中木质素和还原糖含量占比分别提升6.36%和1.44%，子实体中多糖含量无显著变化，脂肪和还原糖含量占比分别提升0.61%和0.89%，初潮菇产量增加0.85 kg。因此，添加49%含量高粱秸秆为大棚培养大球盖菇的最佳添加量。

Abstract

Using sorghum straw and corn cob as the main cultivation substrate raw materials to cultivate Stropharia rugosoannulata， the nutritional components of different sorghum straw content substrates and the effects of different cultivation material ratio on the nutritional components and yield of the fruiting body were compared in the greenhouse. The results showed that compared with the control， the proportion of lignin， cellulose and reducing sugar in the matrix of sorghum straw replacing corn cob formula increased by 11.94%， 12.55%， and 3.88%， respectively. The higher content of lignin， cellulose， and reducing sugar matrix is beneficial for the growth of Stropharia rugosoannulata and the utilization of its advantages in decomposing lignin. Compared with the control， the proportion of fat and reducing sugar in the fruiting body of Stropharia rugosoannulata cultivated with sorghum straw increased by 1.28% and 1.39%， respectively. When the amount of sorghum straw added reached 49%， the proportion of lignin and reducing sugar in the substrate increased by 6.36% and 1.44%， respectively. The polysaccharide content in the fruiting body showed no significant change， while the proportions of fat and reducing sugar content increased by 0.61% and 0.89%， respectively， and the yield of the first batch of mushrooms increased by 0.85 kg. Therefore， adding 49% sorghum straw is the optimum amount for greenhouse cultivation of Stropharia rugosoannulata.

Graphical abstract

关键词

高粱秸秆 / 大球盖菇 / 代料 / 大棚

Key words

sorghum straw / Stropharia rugosoannulata / substitute material / greenhouse

0 引 言

大球盖菇（Stropharia rugosoannulata Farlow）又名球盖菇，裴氏球盖菇，赤松茸等，属于担子菌门（Basidiomycota）层菌纲（Hymenomycetes）伞菌目（Agaricales）球盖菇科（Strophariaceae）球盖菇属（Stropharia）的一种真菌品种，广泛分布于欧洲和美洲。在20世纪90年代中国开始逐渐引种栽培^［1］。大球盖菇开伞前肉质饱满，子实体直径可达10~15 cm，顶端呈圆形或半球形，表面呈灰褐色，具有深褐色的鳞片状斑点^［2］。大球盖菇开伞后菌褶呈白色，随着时间的推移菌褶开始变灰，晚期呈现暗褐色，大球盖菇通常在有机物质较多的腐料中生长，如腐烂的木材中等，适宜生长的温度为15~25 ℃，合适的湿度为70%~80%。在适宜的温湿度下，大球盖菇的生长速度很快，一般在30~40天时就能够收获^［3］。大球盖菇作为担子菌中的草腐菌，曾作为联合国粮农组织向发展中国家推荐栽培种植的重要食用菌之一^［1］。

大球盖菇营养丰富肉质鲜美，无机矿物质含量丰富，其中磷含量最高，每100 g干菇含磷元素1 204 mg，钙元素98.34 mg，铁元素32.51 mg，同时含有丰富的维生素D，可促进人体对钙的吸收和骨骼生长，对于预防骨质疏松症等有一定的作用^［4］。大球盖菇蛋白含量高于粮食和水果，与肉类和蛋类相差不大，其子实体中含有所有人体必需的8种氨基酸，含有的多糖物质具有预防心肌梗塞和动脉硬化的作用，同时对癌症的治疗有一定疗效^［5］。大球盖菇栽培简单粗放，可田间直接铺料栽培，对栽培料要求低，生料熟料均可栽培^［3］。可采用秸秆，木屑，稻壳等各种农业废物作为栽培料^［6］；栽培大球盖菇环节少，原料价格低，栽培成本低，产量高，市场价格高，具有很高的商业价值^［7］。

秸秆为农作物成熟后茎叶部分的总称，常指小麦玉米等作物收获后剩余的部位，包含光合作用一半以上的产物，富含有机质，碳含量高^［8］。中国作为农业大国，每年产生大量农作物秸秆，然而秸秆的处理是一大难点，其中30%的农作物秸秆被烧毁或丢弃，不仅浪费耕地且污染空气^［9］。目前，秸秆主要的利用方式有还田作为肥料、作为牲口饲料、用于燃料，其中还田的方式占比80%以上，但效果并不理想，原因是该方法虽然能提高土壤中的有机物含量，但秸秆中富含大量木质素和纤维素等纤维成分，还田后分解缓慢，氮磷钾利用率低下，影响来年继续种植作物^［10］。秸秆粗蛋白含量低，高硅酸盐的特点又不适合其作为动物饲料^［11］。而食用菌可作为秸秆再利用和还田的连接桥梁，实现循环农业，秸秆可用于基质培养食用菌，食用菌收获后的菌糠易于分解，可直接作为有机肥还田，提高土壤肥力，从而形成可循环、无污染的农业模式^［12］。使用秸秆培育食用菌的方式已有较多研究，使用不同含量的水稻秸秆培养大球盖菇，确定了林下大球盖菇水稻秸秆的最佳用量为30~40 kg/m^2［13］；研究得到向平菇培养基质中加入紫苏秸秆可使平菇的品质提高^［14］；提前堆料处理的玉米秸秆基质可以显著提高草菇、平菇和香菇的效益^［15］。

高粱在中国种植广泛，作为一种C4作物，具有光合作用效率高，含碳量丰富，秸秆占比高的特点，秸秆中可溶性糖、纤维和钙离子含量均比玉米秸秆高^［16］。高粱秸秆虽然含有丰富的营养，含碳量高，但质地较硬，难以分解，每年产生的大量高粱秸秆多数被焚烧、还田或丢弃，造成了环境的污染以及资源的浪费^［17］。使用高粱作为基质培养食用菌已经在香菇、双胞蘑菇和平菇等菇类中广泛研究，但使用高粱秸秆栽培大球盖菇的研究却鲜有报道^［18~20］。大球盖菇降解木质素和纤维素的能力强，能轻易降解高粱秸秆等高纤维基质，亩产高，出菇完全后基质几乎无残留或产生少量易分解的残渣^［21］；因此，高粱秸秆适合作为基质培养大球盖菇。不仅如此，大球盖菇产量高，栽培粗放，给农村带来经济效益的同时还能无公害处理高粱秸秆，可促进高粱和大球盖菇产业的交叉循环发展，为改善农村环境，构建美丽乡村提供帮助。

本试验以高粱秸秆作为基质培养大球盖菇，对不同含量高粱秸秆的营养成分以及大球盖菇的产量和品质进行测定，为高粱秸秆作为基质培养大球盖菇提供参考依据，为高粱秸秆培养大球盖菇优势研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地点

在湖北省远安县何仙姑菌业食用菌栽培棚开展试验，实验棚如图1所示，实验棚长24 m，宽7 m，高4 m。自然光照条件，大棚温度设置在20 ℃左右，湿度在80%左右，适当通风处理。试验在海拔600 m进行。

1.2 试验材料

由宜昌市农科院提供大球盖菇栽培菌种——大球盖菇1号。由三峡大学生物技术中心提供高粱（Sorghum bicolor，品种：红缨子）秸秆、玉米芯和木屑材料。所有材料自然晒干两个月。高粱秸秆的主要成分为纤维素和木质素^［16］，玉米芯的主要成分为糖类和淀粉^［22］，木屑的主要成分为木质素^［23］。将高粱、玉米芯和木屑粉碎成0.5 cm左右的大小；其中木屑按料水比1∶1.2调湿，堆高1.5 m，堆宽1.8 m，提前20 d堆料发酵。玉米芯和高粱秸秆直接生料铺料。

1.3 方法和条件

首先对试验栽培棚使用生石灰进行杀虫杀菌处理，每亩75公斤。使用划线整厢种植法，按照表1配方进行试验，每组配方使用基质346 kg，每组试验3次重复，将各组所有培养料混合，铺到试验棚。将每个编组梯度以7.5 m厢长的长度进行试验。每厢宽80 cm，走道80 cm。厢高50~60 cm，按照3层料2层菌种的方式进行播种，菌丝长满培养料三分之一后进行覆土，然后覆盖1~2 cm稻草，以利保湿。

试验从2021年10月25日开始，到2022年1月21日初潮菇出菇时结束，试验周期约3个月。

1.4 项目测定

1.4.1 不同试验组基质生化含量的测定

将不同试验组基质烘干粉碎后，过60目筛，用于后续测定。还原糖含量测定采用蒽酮法^［24］，木质素含量测定采用乙酰溴法^［25］，纤维素含量测定采用浓硫酸水解法^［24］。

1.4.2 不同试验组大球盖菇子实体生化含量的测定

将不同试验组子实体烘干粉碎后，过60目筛，用于后续测定。蛋白质含量测定使用考马斯亮蓝G⁃250法^［24］，脂肪含量使用石油醚利用索氏抽提器的方法测定^［24］，多糖含量采用苯酚硫酸法测定^［26］，还原糖含量测定采用蒽酮法^［24］。

1.4.3 大球盖菇产量的测定

待大球盖菇子实体成熟时测定，统计每个组别初潮鲜菇的总产量。

1.5 数据分析

使用Microsoft Excel 2016软件对试验数据初步整理，使用spss 17.0对数据进行方差和显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质还原糖含量分析

在食用菌菌丝生长阶段，可直接利用的还原糖是其主要碳源^［21］。通过对不同配方基质还原糖含量测定结果可知（图2），S1、S2和CK基质还原糖含量没有显著差异；随着高粱秸秆质量分数的提高，从S3开始，基质中还原糖含量逐渐提升并在S6中达到最高值。这可能跟S1和S2中高粱秸秆含量较少有关。这些结果说明在大球盖菇菌丝生长阶段，高粱秸秆能提供更多的可直接利用碳源，帮助大球盖菇菌丝前期的生长与扩增。

2.2 不同配方基质纤维素和木质素含量分析

纤维素和木质素是秸秆的主要成分，也是秸秆栽培食用菌时菌类的主要碳源^［27］。纤维素是纤维的骨骼物，也是纤维的主要成分，通过对不同基质配方的纤维素含量测定可知（图3a），S1、S2、S3、S4、S5与CK相比无显著差异，只有高粱秸秆含量最高的S6与玉米芯含量最高的CK相比纤维素含量显著升高，说明以高粱秸秆作为大球盖菇的培养基质能提供和玉米芯几乎同样的纤维素碳源，供给大球盖菇培养。木质素作为一种物理屏障，起着赋予纤维机械强度以及保护纤维素免遭微生物攻击及相关酶消化的作用，也是作物秸秆难以分解的主要原因^［28］。通过对不同配方基质中木质素含量的分析可以发现（图3b），与CK相比，S1中木质素含量没有显著上升，但是从S2开始木质素含量逐渐升高并在S6中达到最高值，S6与CK的木质素含量相差12%，这说明高粱秸秆中含有更高含量的木质素，能为大球盖菇这种木质素分解能力强的菇类提供充足的木质素。

2.3 不同配方大球盖菇子实体品质分析

通过对不同配方大球盖菇子实体中多糖和还原糖的测定可知（图4a和图4d），与CK相比，不同组别子实体多糖有显著的降低或差异不显著，而还原糖含量从S2开始有显著升高趋势，且在S6达到最高。通过对不同配方大球盖菇子实体中蛋白质和脂肪的测定可知（图4b和c），与CK相比，添加高粱秸秆培养的大球盖菇，子实体蛋白含量始终减少，但是脂肪含量从S3到S6始终显著升高。综上可知，使用高粱秸秆培养大球盖菇，更有利于其子实体中还原糖和脂肪的积累。

2.4 不同配方大球盖菇初潮菇产量分析

从不同配方基质大球盖菇初潮菇产量可以看出（表2），S1到S5产量均比CK高，S3的产量最高（图5）。S6初潮菇产量为0 kg，说明高粱秸秆含量过高也会抑制出菇。

3 结论与讨论

本实验证明，随着栽培基质中高粱秸秆含量的提升，基质中木质素的含量也显著提升，S6组中提升高达12%，而大球盖菇有很强的木质素降解能力^［7］，说明基质中高粱秸秆的添加适用于大球盖菇的培育。另外，通过基质中纤维素含量的测定发现在绝大多数实验组中并没有显著改变基质中纤维素的含量，说明作为原基质配方中主要碳源的纤维素含量并没有显著改变，进一步论证添加高粱秸秆方案的可行性。高粱秸秆拥有更高的还原糖含量^［16］，本实验也证实基质中高粱秸秆含量越高，还原糖的测定结果也越高，而还原糖又是食用菌可直接利用的碳源和菌丝体前期的主要碳源^［21］，说明以高粱秸秆作为基质可能有助于大球盖菇前期菌丝体的生长；有趣的是，在大球盖菇初潮产量测定的实验中发现，在绝大多数实验组中添加高粱秸秆的基质比未添加秸秆的配方的产量更高，这与基质中还原糖含量高的结果相一致。

多糖作为食用菌的主要活性成分之一^［29］，是其发挥独特药理作用的前提，经过本试验子实体多糖含量的测定发现，S4和S6中子实体多糖含量与CK没有显著差别，这说明当高粱秸秆添加量在49%或100%时与玉米芯培养的大球盖菇子实体多糖含量一致。另外，通过子实体中还原糖和脂肪含量测定可知，与只添加了玉米芯的配方相比，添加了35%含量以上的高粱秸秆配方中子实体还原糖和脂肪含量均显著提高。此外，除S6（100%高粱秸秆）外其他添加高粱秸秆的组别产量都显著提高。综上所述，我们认为配方中添加49%高粱秸秆为大棚培养大球盖菇的最佳添加量，配方中添加49%含量的高粱秸秆不仅能使产量提高，且子实体的还原糖和脂肪含量都有所提高，以高粱秸秆作为添加料培养大球盖菇不仅有产量和品质的优势，且为解决高粱秸秆处理困难提供帮助，为构建美丽乡村提供产业路子。

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基金资助

中国科协创新助力工程地区特色农业产业战略联盟会地合作科技服务项目(SDHZ2020199)