山東省農菌資源循環利用模式現狀與研究進展

姚 強，宋慶蓬，郭洪海，郭 兵，萬魯長，韓建東，黃春燕，李 瑾，謝紅艷，楊 鵬，宮志遠

（山東省農業科學院農業資源與環境研究所/山東省農業面源污染防控重點實驗室/農業部廢棄物基質化利用重點實驗室，濟南250100）

0 引言

農菌循環經濟就是把循環經濟的理念應用于農業、食用菌生產系統，充分利用新技術、新設備、新方法將食用菌產業發展和秸稈等農業廢棄物資源綜合利用結合起來，將耗能低、減少排放量、污染少作為關鍵，依靠和技術創新、制度創新，推進各種資源高效流動，實現農、菌產業結合發展和生態環境保護相一致的可持續經濟發展模式[1-4]。

近年來，山東食用菌產業發展迅速，產量產值連續多年居全國前列。據統計，山東省2016年食用菌總產量為425萬t，產值為270億元，栽培品種呈現出大宗菇類穩步發展、珍稀菇類快速發展的新局面，農業式栽培模式的品種主要有平菇、香菇、黑木耳、雙孢菇、毛木耳、雞腿菇、草菇等，占全省食用菌年總產量的80%，工廠化食用菌生產品種主要有金針菇、杏鮑菇、雙孢菇、真姬菇、海鮮菇等，產量逐年大幅增加，占全省食用菌年總產量的20%。目前山東省食用菌產業發展呈現規?；耘嗯c工廠化栽培并重的局面，在政府推動和市場需求的拉動下持續、健康、穩定發展，產業化水平持續提升。由于食用菌產業在不同區域和地區產業結構的不同，模式發展有一定的差異[5-8]。筆者以小尺度循環模式、中尺度循環模式為載體，針對山東近年來發展的不同農菌資源循環模式進行了探究，討論相關產業建議和政策保障，為發展農菌循環產業提供理論依據。

1 不同農菌循環模式比較

農菌資源循環利用模式主要分為小尺度和中尺度循環模式。小尺度循環模式僅限用于農—田之間的循環模式，具有一定的范圍限制性；中尺度循環模式一般是以種植業、加工業與養殖業之間循環鏈形成的復雜生態經濟系統，應用前景相對廣闊[4-6]。

1.1 小尺度循環模式

小尺度循環模式主要指農—田循環模式，是根據所處位置及功能關系等以及不同的生物在環境中所處位置的差異，利用當地的環境條件，發揮其自身的作用[5]。具體到本模式，主要指各類農作物秸稈等種養廢棄物資源與食用菌產業之間的搭配，形成以農作物秸稈等廢棄物資源等為紐帶的農菌循環利用模式，通過前后物質循環搭配，形成農田生態系統內物質與能量循環鏈。

1.2 中尺度循環模式

現代社會經濟條件下，轉變農菌循環的發展方式是當前農業的必由之路。在中尺度循環模式下發展農菌循環經濟，必須在產業體系中建構新的物質循環通道，實現秸稈的資源化利用，提高了進入系統的各類物質的利用效率，但從實際效果來看，其利用程度與循環水平仍處于初級的層次，還需要進一步完善[9-11]。中尺度循環模式是利用生態學原理中的增環效應，形成“種養廢棄物—食用菌—菌渣有機肥”、“農業廢棄物-食用菌”、“農業秸稈—食用菌—食用菌—菌渣有機肥”、“農業秸稈—食用菌—高附加值產品”等現代農業循環技術體系，從而使生態系統良性循環，促進各級物質能量之間的有機協調，并成為增加系統經濟產出與效益的最主要方法之一[12]。采用各類生產技術，實現了農菌循環產業鏈條的延伸和高效增值。形成各系統之間、產業之間的物質流、能量流循環路徑，構建起多產業聯合、多方向發展的農菌循環經濟發展模式[9-13]，對促進農民增收、產業增效及創匯做出了巨大貢獻。

2 山東發展農菌資源循環模式選擇

2.1 山東農菌資源循環模式發展優勢

山東是中國主要的糧食產區，也是秸稈、果木等主要產區。秸稈作為人們日常生活的燃料、飼料和工業原料，可以滿足食用菌工廠化生產的需要，各生產企業、農戶間可進行小循環，區域內各企業間進行中循環，區域間利用農業循環互補性，將區域內和區域間農業生產結合，合理利用廢棄物充分資源，形成區域間或外部大循環[12-15]。山東省地域廣闊，農業自然資源和經濟文化資源十分豐富，由于氣候條件、耕作習慣和經濟發展水平的差異，各地區所具有比較優勢的農產品不同，從各地實際情況出發，開創適合地方特點的農菌資源循環模式。強大的經濟實力為山東省農菌循環經濟的發展提供了物質保障和資金支持。山東省具有廉價勞動力、資源豐富的特點，為農菌循環產業的發展提供了巨大的市場空間。農菌循環經濟是一種勞動、技術密集型的產業，科學技術含量、精準度要求較高。山東省科研能力強大，堅持在循環農業發展過程中始終把科技創新放在首位，對農業科技創新的投入逐漸加大。其次，山東省早已形成了市場和產業化驅動源動力，企業、推廣站、科學院所等部門各司其職，積極打造高效生態循環農業發展模式，取得顯著成效，讓食用菌產業成為山東省地區的優勢產業和特色產業。

2.2 農菌資源循環模式選擇對山東省資源、環境影響

山東農田系統是中國主要的農業生產區域，秸稈、花生、馬鈴薯、棉花、果樹等資源豐富。農菌資源循環利用發展模式以農作物秸稈、棉籽殼、農業廢棄物下腳料等作為原料生產食用菌，以食用菌生產后的菌渣肥料堆肥生產有機肥還田促進農作物的生長，不但能夠有效遏制秸稈焚燒造成的資源浪費，還能降低環境污染，提高資源利用效率，產生良好的經濟和環境效益。在山東省開展農菌循環的主要原因有兩個：一方面，玉米秸稈、果木等農業廢棄物被露天堆放、廢棄或就地焚燒，燃燒過程中會產生大量煙塵和NO、SO2、CO2等有害氣體，是誘發疾病的重點要素；另一方面，阻斷了以秸稈等種養廢棄物等為紐帶的生態系統中物質和能量的正常流動循環，產生了眾多污染物排放[12-15]。

2.3 適合山東省開展的農菌循環模式探究

2.3.1 “種養廢棄物—食用菌”模式 食用菌在生長過程中大量降解轉化木屑、秸稈類基質，但是木屑、秸稈等成本較高。劉傳森等人解決了這一基本問題，用不同含量的木薯稈、木薯渣等農業下腳料替代木屑，作為栽培杏鮑菇的主要基質，測試了不同培養基質配方處理的杏鮑菇菌絲的生長速度。研究表明，菌絲生長速度與木薯稈和木薯渣的含量有關，渣含量越高發菌越快[14]。用木薯稈、木薯渣等代替木屑來生產食用菌，不但經濟成本降低，而且有效地利用了種養廢棄物資源，實現良好的社會、經濟效益。

2.3.2 “農業秸稈—食用菌—高附加值產品”模式 目前，食用菌市場十分活躍，高附加值產品或功能產品也將會得到高度發展。食用菌具有的抗腫瘤、抗病毒、降血脂等生物活性已廣泛被接受，但加工制備食用菌為功能性食品原料的技術還有待提升。依托豐富費食用菌產品資源，利用其特異性的生物活性生產高附加值食品顯得尤為重要。山東省食用菌的加工技術基本上實現了初步機械化，食用菌深加工產業發展日漸增強，各個公司都在朝向更深的模式轉變，如菌多糖對細胞有著極強的修復作用，因此功能性食用菌產品的研制成為一個熱點[15-19]。趙行、劉永成等人用超高效液相色譜法測定香菇菌多糖片的成分，為香菇菌多糖片的質量控制提供了保障，優化了食用菌產品結構，生態、社會效益顯著；山東瑞芝生物細孢破壁超微粉機的研發，瑪咖超細粉、冬蟲夏草發酵粉等系列產品的研制，均表明了山東省食用菌深加工行業存在巨大的發展潛力，推動了山東省高效生態農業的發展。

2.3.3 “種養廢棄物—食用菌—菌渣有機肥”模式 在秸稈等種養廢棄物資源生產食用菌的基礎上，采取食用菌菌渣還田的方式。很在秸稈等種養廢棄物資源出產食用菌的基礎上，采納食用菌菌渣還田的方法。多研究表明菌渣有機肥能夠促進農作物的生長和性狀改善。如王建忠通過研究發現施用平菇菌渣有機肥后，番茄的可溶性總糖含量、可溶性固形物含量和維生素C含量均較常規施肥得到明顯提高，而硝酸鹽含量則明顯下降，這表明施入平菇菌渣有機肥可有效改善番茄的品質。針對菌渣在有機肥生產、種菇基質、栽培基質、動物飼料、養殖墊料等方面的利用建立起技術標準，形成菌渣的“三多”綜合利用技術，建立起以菌渣為紐帶的農菌循環利用模式，穩定和強化食用菌產業優勢地位。

3 用循環經濟理念發展農菌循環產業

山東省推進農菌循環經濟的過程中，實現了經濟效益、環境效益和生態效益。一是使環境得到改善。農業廢棄物與食用菌生產相結合，使農產品加工下腳料、果木枝條、棉籽殼等都得到有效處置，菌渣再還田使土壤得到改善。這一方式加速了自然界的物質循環和能量流動，更有利于廢棄物的資源化利用，同時防治了秸稈就地焚燒、菌渣資源浪費。二是產業鏈條不斷延伸[23-26]。通過構建“種養廢棄物—食用菌—菌渣有機肥”、“農業秸稈—食用菌—食用菌—菌渣有機肥”、“農業廢棄物—食用菌—附加值產品”等產業模式鏈條，使農菌循環產業發展走向“高端化、集聚化、融合化、綠色化”的可持續道路，集成了一套“農作物種植、食用菌集約化栽培、農業廢棄物及菌渣綜合利用、食用菌深加工等”提升經濟效益的工藝栽培技術體系。三是企業農戶互惠互利協同發展。種養廢棄物、農業下腳料、菌渣等綜合利用等的廣泛應用，增加了企業、農戶等種植食用菌的信心[27-30]，近幾年，山東各個地區的種植規模不斷擴大，解決了無法處理菌渣的燃眉之急，又解決了當地農民就業的現實所需，促進山東食用菌產業、農業健康可持續發展。

3.1 建立健全農菌循環政策，強化農業社會管理機構

加強對農菌循環產業的管理，環保部門應嚴格執法，嚴禁焚燒秸稈、棉籽殼等農業廢棄物，加強大氣環境實時污染檢測。農業部、科技局等政府部門應聯合出臺適合農菌產業發展管理的政策，進一步加大秸稈等農業下腳料綜合利用的技術，幫助企業、菇農改變耕地方式，加快現代農業的改造步伐，提高資源的綜合利用效率。另外，提高農業社會化管理、服務制度的建設是現代農業制度的重要支撐，農菌循環模式的實施對山東省食用菌企業和整個農業發展產生深遠影響，在經濟、社會、生態等方面取得顯著成效，顯著提升行業競爭力，促進可持續發展。

3.2 加強農菌循環創新體系，合理規劃園區，提高資源利用效率

農菌技術的創新是企業發展的關鍵[30]，為了實現山東省資源配置的高效率和區域協調發展，建立食用菌商業化育種機制，根據不同的市場需求，加強工廠化等新品種的培育，進行生產技術創新和精深加工技術研究；對于病蟲害的無限發生，研究適合其防治工作的新技術、新方法。合理地規劃園區、布局，有效調整各種可利用的資源，注意人才引進與對外培養，加大對農菌循環產業的支持[32-37]。食用菌龍頭企業集生產、深加工、廢棄物處理為一體，集約化處理農業廢棄物，降低了生產成本，實現增效增收。通過農菌循環工程與園區的深度對接，進一步調節產業循環，加快菌渣及廢棄物綜合利用，減少資源浪費、污染等問題，同時提高了各方面的生產效益。

3.3 篩選與優化農菌循環利用模式，為區域農業循環提供決策參考

農菌循環模式在食用菌產業上的應用較早，現有農業廢棄物循環利用模式、菌渣還田模式和深加工模式等各具特點，在不同區域與特定條件下，根據當地的條件篩選與優化山東省農菌經濟循環利用模式，為區域農業經濟的發展奠定基礎。山東省農菌資源循環模式目前還局限于小尺度和中尺度模式，沒有向更深層次模式轉變，缺乏政府部門的引導，對形成大尺度循環農業模式的意識薄弱[38-40]。研究合理規劃、優化山東省農菌循環產業化發展的結構和布局，推進技術研發、集成創新和轉化示范，創新市場化運作等實施途徑等是山東省高效區域農業開展必不可少的條件[40-42]。