廢棄菌棒生物質資源綜合利用現狀及其展望

秦翠蘭，趙群喜，王磊元

（新疆理工學院，新疆阿克蘇843000）

0 引言

中國是食用菌生產大國，據聯合國糧食及農業組織（FAO）統計數據，全球及中國市場食用菌產量逐年增加，中國食用菌產量在全球的占比由2010年的65%上升到2017年的76%[1]。相應地，食用菌產業的副產品-廢菌棒產量極大且不斷增加。廢菌棒的主要成分為木屑、秸稈、麥麩、稻殼等農林廢棄物。目前，我國廢菌棒生物質資源綜合利用率偏低，除少部分被應用于土壤肥料和育苗基質等方面，大部分被隨意廢棄、就地掩埋或者直接焚燒處理，一方面造成了土壤、水體、大氣環境污染，對生態環境造成破壞；另一方面廢菌棒中剩余養分沒有得到充分有效利用，會造成生物質資源浪費。因此，作好食用菌廢菌棒的合理處理和規范化利用，既可以解決環境污染問題，還可以實現生物資源的循環利用，保護生態環境，實現食用菌產業可持續健康發展。本文通過文獻閱讀及實地調研分析歸納總結了廢棄菌棒生物質資源綜合利用現狀，包括菌棒二次利用、制備栽培基質、有機肥、飼料、沼氣發酵材料、制備生物質炭等再利用技術，并提出了展望。

1 廢棄菌棒生物質資源的綜合利用現狀

1.1 菌棒二次利用

食用菌廢棄菌棒中的養分在栽培生產過程中不能被完全利用，通過添加適當的營養物質作為栽培原料進行二次利用，可節約成本，增加效益。伍淑樹[2]等利用香菇廢棄菌渣代替30%木屑進行滑子菇反季節栽培，既減少了木屑的使用，降低成本，又提升了滑子菇產量。葉平陽等[3]利用香菇廢棄菌棒栽培雞腿菇及雙孢蘑菇，取得了不錯的效果。葉曉星等[4]利用灰樹花、黑木耳廢菌棒種植生產榆黃蘑，并建立了生產示范基地，經濟、生態效益顯著。司亞娜等[5]研究表明，通過給廢棄杏鮑菇菌棒補充一定量的養分、水分，就能進行二次出菇栽培，并通過大棚進行實驗，取得了很好的效果。張丕奇等[6]研究結果表明，將黑木耳廢菌渣添加營養液二次處理后重新制成栽培菌棒替代新鮮木屑培育黑木耳是可行的，且效果顯著。高鳴[7]等采用香菇菌棒廢料作為配方材料繼續種植香菇及其他菇類，顯著提高了香菇菌棒廢料的循環利用。

1.2 制備栽培基質

食用菌栽培過程中，菌棒木屑中原來不可利用的多糖、木質素等經食用菌菇的菌絲分解，使菌棒富含大量有機質及菌絲殘體，增強了廢菌棒的保肥性和吸水性，可以作為原料制作各種作物的的栽培基質。林昌禮等[8]以發酵黑木耳廢菌糠與其他有機及無機肥料混合制作復合基質，栽培種植楨楠、浙江楠、南方紅豆杉、花梨木、浙江樟和木荷等6個珍貴樹種移栽苗，結果表明：木耳菌棒復合基質上栽培種植的6個樹種的成活率均超過90%，并顯著提升6個樹種苗木生物量和生長量。馮小飛[9]等以天麻廢棄菌棒材料為基質進行平菇、黑木耳、香菇等食用菌的栽培，三種食用菌的生物轉化效率均得到了顯著提高，栽培效果較好。池福鈴[10]等利用黑木耳菌渣、香菇菌渣和金針菇菌渣作為栽培基質培育觀賞南瓜，促進生長發育，顯著提高了品質，收益效果顯著。杜彥梅[11]等以辣椒育苗為目標，研究廢棄黑木耳菌渣配方基質對辣椒幼苗生長的影響，結果表明木耳菌渣配方基質顯著提高辣椒幼苗各項生長指標，可作為辣椒育苗基質。沈少華[12]等將木腐菌香菇菌渣配方基質栽培鐵皮石斛，有效促進其生長發育，實現廢棄菌渣資源循環再利用。

1.3 制備有機肥

食用菌栽培種植后的廢棄菌棒疏松多孔，氮、磷、鉀等營養元素含量較高，因此，將廢菌棒經粉碎、堆漚發酵及滅菌處理后，可以作為有機肥料代替部分無機化學肥料。張大偉等[13]研究結果表明，廢棄黑木耳菌棒堆肥處理基肥比用雞糞、豬糞等糞肥作基肥更加安全，顯著改善土壤通透性，有效降低土壤板結率，增加土壤肥力，適用所有的大田作物和林木、花卉的栽培使用，不僅能提高栽培作物的產量，還能提高栽培作物質量。孟楠等[14]研究表明，柞樹木屑廢菌棒有機肥可以明顯提高君子蘭種植土壤肥力，促進君子蘭各項指標顯著增長，這就為食用菌業和柞蠶業高效結合提供了技術基礎。盛慧[15]等將廢棄杏鮑菇菌渣作為肥料溫室用于蔬菜種植，既改善了溫室土壤環境，又實現了杏鮑菇菌渣資源的循環利用，變廢為寶。代曉航[16]等以廢棄菌棒為主要原料，添加牛糞制作有機肥，探究該有機肥中微生物多樣性和群落結構差異性，結果顯示，該肥料中具有農業價值的功能菌顯著增多，可為功能性微生物的開發利用提供科學依據。李直[17]將平菇廢棄菌渣發酵產物作為有機肥種植草莓，既促進草莓增產，改善草莓品質，又顯著提高土壤肥力。

王騰等[18]將腐熟后的靈芝菌和杏鮑菇糠混合有機肥可促進玉米生長發育，有效降低玉米對Cr、Pb、Cu 3種重金屬的吸收，改善玉米質量。

1.4 制備飼料

廢棄菌棒中含有多種氨基酸及殘留大量菌絲體，粗蛋白含量提高，糖分含量增高其營養價值較高，經消毒處理可以用來喂養家禽牲畜。李鳳美等[19]試驗表明，蚯蚓飼料中添加適量的靈芝、木耳、香菇菌糠（渣）混合飼料能有效改善蚯蚓飼料床的通透性，促進蚯蚓的繁殖生長。賈超[20]將青草用等比例菌糠飼料代替飼喂肉兔，其日增重提高9.5%以上，經濟效益提高47%。蘇秋權[21]等研究表明，將堆漚發酵桑枝食用菌菌糠飼料添加在雞飼料中可使胡須雞的抗氧化能力、免疫功能和產肉性能提高，增加生產效益。王惠[22]進行了食用菌糠渣飼喂肉牛的優勢分析，提高了飼料的蛋白質含量，提高了肉牛的日增重，改善了肉牛的健康，效果顯著。

1.5 沼氣發酵原料

廢棄菌棒可作為沼氣池發酵的原料，能有效解決沼氣生產過程中原料缺乏的問題，從而實現生物質能源的循環利用。馬新剛等[23]進行了牛糞和廢棄蘑菇菌渣厭氧發酵實驗，研究結果表明，混合發酵產生甲烷效果和穩定性較好。宋欣悅[24]將廢棄木耳菌棒粉碎進行厭氧發酵試驗得出，在好氧水解8小時即溫度為44℃條件下廢棄木耳菌棒發酵產沼氣效果達到最佳。郭前輝[25]等以白靈菇廢棄菌棒菌渣和牛糞以2∶1的配比為原料，進行發酵制取沼氣實驗，結果表明，該厭氧發酵處理工藝制備沼氣可行，對白靈菇種植廢棄菌渣的資源化利用提供了有益參考。郭年東[26]等利用食用菌菌渣下腳料進行了沼氣池發酵產氣技術試驗，結果表明，產沼氣效果好，拓展了沼氣行業的發展空間，成亮等[27]以廢菌棒和糠醛渣為原料，通過熱解氣化制備了生物質炭與可燃氣，產氣效果顯著。

1.6 制備生物質炭

廢菌棒是農業副產品，來源廣泛，價格低廉，以它為原料制備生物質炭具有很好的研究價值。廢棄菌棒中較高的纖維素和木質素含量有利于熱解過程中成炭，從而得到較高的炭產量及高品質的炭。馬紫朝等[28]利用廢棄羊肚菌菌棒制取活性炭，制取的活性炭比表面積大幅度提升，吸附效果更強。張珺等[29]利用廢棄的菌棒為原料，在高溫熱解條件下進行了生物質炭制取，炭產率較高。李思葦等[30]以秀珍菇、海鮮菇等廢菌棒為原料制備生物炭，施入土壤吸附重金屬能力強及固碳效果好。朱艷等[31]以食用菌菌渣為原料與蛋殼結合制備改性生物炭，實驗結果表明，制備的生物炭對磷的吸附能力顯著提高。

1.7 其他作用

廢菌棒還存在其它妙用，可用作生物活性材料，修復土壤及水體污染[32]，還可以提取生物制劑[33]，蛋白質[34]，多糖[35]等眾多用途。

2 展望

（1）我國能源短缺，能源主要依賴于化石燃料，它們屬于不可再生資源，且對環境污染嚴重，因此，開發利用新能源就顯得格外重要。我國是食用菌大國，總產量占世界總產量的90%以上，栽培后產生的大量廢棄菌棒是一種重要的可再生生物質能源，無疑成為解決環境污染和可替代能源的重要新能源之一。

（2）廢棄菌棒生物資源綜合利用是一項社會生態效益高、涉及面廣的系統工程，需要科技、政策、法律等多部門聯動，政府要加強對食用菌廢棄菌棒綜合利用工作的重視和支持，加強宣傳力度，加大對各項技術的推廣支持力度，建立一批具有代表性的食用菌廢棄菌棒綜合利用加工企業，發揮好示范作用。

（3）我國廢棄菌棒生物質資源目前總體利用率偏低，技術沒有廣泛推廣，粗放式是目前主要的利用方式。其綜合利用技術落后，而技術的創新和應用是食用菌廢棄菌棒循環綜合利用的根本出路。科研機構、高校、地方政府和企業間進行科研聯合協同，因地制宜，積極推動各項實用性、綜合性利用技術的研發推廣應用，努力構建多樣化的廢菌棒利用加工處理技術體系。