硅氫生物陶瓷材料在食用菌栽培中的應(yīng)用*

田利杰，崔愛民，王丙森，陳 濱

（1.山東木齊健康科技有限公司，山東 淄博 255000；2.淄博花東農(nóng)業(yè)科技有限公司，山東 淄博 256300）

近年來食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，對農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用，是增加農(nóng)民收入、解決農(nóng)民就業(yè)問題的重要途徑之一[1]。中國食用菌協(xié)會發(fā)布《2021 年度全國食用菌統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果分析》，對中國28 個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果顯示，2021 年食用菌總產(chǎn)量為4 133.96 萬噸，實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值3 475.63 億元。從食用菌產(chǎn)量分布情況來看，山東省食用菌產(chǎn)量排名穩(wěn)居前五。鄒城市打造了以食用菌為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的三產(chǎn)融合蘑菇小鎮(zhèn)，共解決就業(yè)12 000 余人，走出了鄉(xiāng)村振興的新路徑。山東淄博七河生物科技股份有限公司的菌棒出口數(shù)量及銷售額位列全國同行業(yè)第一位[2]。

食用菌中含有豐富的蛋白質(zhì)、多糖、氨基酸等物質(zhì)，具有很高的藥用、營養(yǎng)及保健價(jià)值，具有抗腫瘤、抗病毒、降血脂等作用[3-4]。然而在食用菌栽培過程中，相關(guān)增產(chǎn)措施仍然存在許多不足，如育菇素、金屬離子植物生長調(diào)節(jié)劑等化學(xué)劑的使用，雖對產(chǎn)量具有顯著促進(jìn)效果，但也會因藥物殘留、環(huán)境污染等問題，造成經(jīng)濟(jì)損失[5-6]。在不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)期噴施植物生長調(diào)節(jié)劑會產(chǎn)生副作用，甚至造成藥害。目前通過研究食用菌對栽培基質(zhì)的營養(yǎng)利用情況并科學(xué)優(yōu)化基質(zhì)配方，是實(shí)現(xiàn)食用菌豐產(chǎn)增效的重要途徑[7-9]。

近年來，隨著環(huán)保、健康理念的提出，氫氣在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用已逐漸進(jìn)入人們的視線[10]。氫氣對植物生理具有重要調(diào)節(jié)效應(yīng)，其殺菌效果可替代部分農(nóng)藥，還能促進(jìn)果蔬成長、改善土壤環(huán)境[11-12]。氫氣還可應(yīng)用于種子萌發(fā)、花期調(diào)控、農(nóng)作物產(chǎn)品保鮮等方面，有助提高病蟲害抗性，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，減少化肥的使用[13-15]。目前，植物給氫的常用方法是使用“氫水灌溉技術(shù)”，原理是利用電解設(shè)備將水分解成為氫氣和氧氣，用含氫分子和氧分子的水進(jìn)行農(nóng)作物的灌溉[16-17]。氫水的制造技術(shù)比較成熟，方便用于各種農(nóng)業(yè)大規(guī)模灌溉和滴灌技術(shù)中，但對于食用菌栽培而言，前期菌包中會加入大量水分，后期管理更注重保持濕潤而非大規(guī)模灌溉，因此該技術(shù)不適合用于食用菌的栽培，開發(fā)合理有效的氫生物材料用于食用菌栽培、增產(chǎn)有待進(jìn)一步研究。

硅氫生物陶瓷材料是由硅材料與多種礦物材料復(fù)合加工制成的固體顆粒，遇水能產(chǎn)生氫氣，可持續(xù)產(chǎn)氫1～2 個(gè)月時(shí)間。本試驗(yàn)中將硅氫生物陶瓷材料與食用菌培養(yǎng)基按不同比例混合，在菌絲和子實(shí)體生長過程中，硅氫生物陶瓷材料在菌包中可釋放微量氫氣，起到促進(jìn)生長的作用，提高生物學(xué)效率，此方法簡單高效，成本低廉，易于操作。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

硅氫生物陶瓷材料（顆粒，直徑2～3 mm），由淄博木齊新材料科技有限公司提供；平菇（Pleurotus ostreatus） P520，由濱州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所提供；杏鮑菇（Pleurotus eryngii） 杏豐1 號，由商業(yè)部昆明食用菌研究所提供；金針菇（Flammulina velutipes） 1 號，由淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供；其他試驗(yàn)原料及場地，由位于淄博市高青縣的淄博花東農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 栽培配方設(shè)計(jì)

菌包使用18.5 cm×36.0 cm 的塑料袋，每袋干料質(zhì)量為500 g。基礎(chǔ)配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：1） 平菇P520 栽培基質(zhì)配方為玉米芯55%、棉渣30%、麩皮10%、豆粕3%、石灰1%、輕質(zhì)碳酸鈣1%。2） 杏鮑菇杏豐1 號栽培基質(zhì)配方為玉米芯35%、木屑25%、麩皮20%、豆粕10%、玉米粉10%。3） 金針菇1 號栽培基質(zhì)配方為玉米芯55%、棉楂25%、麩皮10%、豆粕5%、玉米粉5%。按照每袋菌包干質(zhì)量1%、3%、5%的比例分別加入硅氫生物陶瓷顆粒，即硅氫生物陶瓷顆粒含量為5、15、25 g/包，加入水64.5%。每個(gè)比例生產(chǎn)12 個(gè)菌包，對照組同時(shí)生產(chǎn)12 個(gè)菌包，每個(gè)食用菌品種共計(jì)48 個(gè)菌包。

1.2.2 試驗(yàn)觀測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過拌料、裝袋滅菌、冷卻、接種等環(huán)節(jié)，觀察記錄菌絲滿袋時(shí)間（接種到菌絲滿袋的時(shí)間）、原基形成時(shí)間（菌絲滿袋到原基形成的時(shí)間）、后熟期形態(tài)變化，統(tǒng)計(jì)菌絲長勢。待子實(shí)體生長至八成熟開始采收，即平菇菌蓋充分展開，顏色變淺，下凹處有白色茸狀物，邊緣剛開始向上翻卷而未大量散發(fā)孢子時(shí)采收；杏鮑菇菌蓋初步展開，孢子尚未彈射，菌蓋直徑與菌柄粗細(xì)基本一致時(shí)采收；金針菇菌蓋輕微展開時(shí)采收。采收后記錄每組的總產(chǎn)量，按每組的總產(chǎn)量計(jì)算出本組生物學(xué)效率（E，%），計(jì)算公式為：

式中：mf為一組中采收新鮮子實(shí)體的總產(chǎn)量（g）；md為一組中總培養(yǎng)料干質(zhì)量（g）。

每組試驗(yàn)的個(gè)別污染菌包未計(jì)算在總產(chǎn)量和生物學(xué)效率內(nèi)，只計(jì)算出菇的菌包。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌絲生長情況

2.1.1 平菇P520 的菌絲生長情況

不同比例的硅氫生物陶瓷材料對平菇P520 菌絲生長的影響見表1。

表1 添加不同比例的硅氫生物陶瓷材料栽培平菇的菌絲生長情況Tab.1 Mycelia growth of Pleurotus ostreatus cultivated by adding different proportions of silicon-hydrogen bioceramic materials

由表1 可知，不同比例的硅氫生物陶瓷材料對平菇P520 的菌絲生長均有促進(jìn)作用，菌絲變得濃白、健壯。且隨著硅氫生物陶瓷材料含量的增加，菌絲的生長速度和長勢呈上升趨勢，其中添加比例為3%與5%時(shí)表現(xiàn)較好，原基形成時(shí)間相比對照提前1 d。

2.1.2 杏鮑菇杏豐1 號的菌絲生長情況

不同比例的硅氫生物陶瓷材料對杏鮑菇杏豐1號菌絲生長的影響見表2。

表2 添加不同比例的硅氫生物陶瓷材料栽培杏鮑菇的菌絲生長情況Tab.2 Mycelia growth of Pleurotus eryngii cultivated by adding different proportions of silicon-hydrogen bioceramic materials

由表2 可知，不同比例的硅氫生物陶瓷材料對杏鮑菇杏豐1 號的菌絲生長均有促進(jìn)作用，且隨著硅氫生物陶瓷材料含量的增加，菌絲的生長速度和濃白度有明顯的提升，其中添加比例為3%與5%時(shí)表現(xiàn)較好，原基形成時(shí)間相比對照提前2 d。

2.1.3 金針菇1 號的菌絲生長情況

不同比例的硅氫生物陶瓷材料對金針菇1 號菌絲生長的影響見表3。

表3 添加不同比例的硅氫生物陶瓷材料栽培金針菇的菌絲生長情況Tab.3 Mycelia growth of Flammulina velutipes cultivated by adding different proportions of silicon-hydrogen bioceramic materials

從表3 可以看出，不同比例的硅氫生物陶瓷材料對金針菇1 號的菌絲生長均有促進(jìn)作用，且隨著硅氫生物陶瓷材料含量的增加，菌絲的生長速度和濃白度有明顯的提升。其中添加比例為3%與5%時(shí)表現(xiàn)較好，相較于平菇和杏鮑菇，對金針菇的作用尤其明顯，原基形成時(shí)間比對照組提前4 d。

2.2 產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)情況

2.2.1 平菇p520 的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

不同比例的硅氫生物陶瓷材料對平茹p520 產(chǎn)量的影響見表4。

表4 添加不同比例的硅氫生物陶瓷材料栽培平菇的產(chǎn)量Tab.4 The yield of Pleurotus ostreatus cultivated by adding different proportions of silicon-hydrogen bioceramic materials

由表4 可知，不同比例的硅氫生物陶瓷材料對平菇出菇均有正向促進(jìn)作用，其中添加硅氫生物陶瓷材料的比例為5%時(shí)產(chǎn)量最高，添加3 個(gè)不同比例的硅氫生物陶瓷材料的配方依次比對照組增產(chǎn)9.93%、16.49%和19.46%。添加量為1%、3%、5%配方的生物學(xué)效率均優(yōu)于對照組配方，其中添加量為5%配方的產(chǎn)量和生物學(xué)效率最高，說明平菇培養(yǎng)基質(zhì)中添加5%硅氫生物陶瓷材料配方更有利于子實(shí)體的生長。

2.2.2 杏鮑菇杏豐1 號的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

不同比例的硅氫生物陶瓷材料對杏鮑菇杏豐1號產(chǎn)量的影響見表5。

表5 添加不同比例的硅氫生物陶瓷材料栽培杏鮑菇的產(chǎn)量Tab.5 The yield of Pleurotus eryngii cultivated by adding different proportions of silicon-hydrogen bioceramic materials

由表5 可知，不同比例的硅氫生物陶瓷材料對杏鮑菇出菇均有正向促進(jìn)作用。其中添加硅氫生物陶瓷材料的比例為5%時(shí)產(chǎn)量最高，添加3 個(gè)不同比例的硅氫生物陶瓷材料的配方依次比對照組增產(chǎn)5.49%、7.94%和11.60%。添加量為1%、3%、5%配方的生物學(xué)效率均優(yōu)于對照組配方，其中添加量為5%配方的產(chǎn)量和生物學(xué)效率最高，說明杏鮑菇培養(yǎng)基質(zhì)中添加5%硅氫生物陶瓷材料配方更有利于子實(shí)體的生長。

2.2.3 金針菇1 號的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

不同比例的硅氫生物陶瓷材料對金針菇1 號產(chǎn)量的影響見表6。

表6 添加不同比例的硅氫生物陶瓷材料栽培金針菇的產(chǎn)量Tab.6 The yield of Flammulina velutipes cultivated by adding different proportions of silicon-hydrogen bioceramic materials

從表6 可以看出，不同比例的硅氫生物陶瓷材料對金針菇1 號均有正向促進(jìn)作用。其中添加硅氫生物陶瓷材料的比例為5%時(shí)產(chǎn)量最高，添加3 個(gè)不同比例的硅氫生物陶瓷材料的配方依次比對照組增產(chǎn)13.58%、16.89%和24.22%。添加量為1%、3%、5%的配的生物學(xué)效率方均優(yōu)于對照組配方，其中添加量為5%配方的產(chǎn)量和生物學(xué)效率最高，說明培養(yǎng)基質(zhì)中添加5%硅氫生物陶瓷材料配方更有利于金針菇子實(shí)體的生長。

3 總結(jié)與討論

對比試驗(yàn)結(jié)果表明，硅氫生物陶瓷材料對3 種食用菌的菌絲生長均有促進(jìn)作用，均能提高菌絲品質(zhì)，使得菌絲濃白、粗壯，縮短原基形成時(shí)間，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。隨著硅氫生物陶瓷材料添加比例的提高，增產(chǎn)幅度也提高，由此說明硅氫生物陶瓷材料在食用菌栽培中發(fā)揮著正向促進(jìn)作用。本試驗(yàn)中，當(dāng)添加比例為5%時(shí)，與對照相比平菇p520、杏鮑菇杏豐1 號、金針菇1 號分別增產(chǎn)19.46%、11.60%、24.22%。其作用機(jī)制可能與氫氣通過迅速誘導(dǎo)活性氧信號，從而調(diào)動(dòng)抗氧化防護(hù)系統(tǒng)有關(guān)。氫氣具有多種植物學(xué)效應(yīng)，包括調(diào)控植物生長發(fā)育和提高其對生物脅迫和非生物脅迫的抗性或耐性，其分子機(jī)制涉及對miRNA、基因表達(dá)、激素水平和蛋白質(zhì)修飾的調(diào)控[18-23]，并可能與一氧化氮[24]和一氧化碳[25]等氣體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。氫氣開發(fā)利用掀起了新一輪健康革命，“氫農(nóng)業(yè)”的發(fā)展也已初具規(guī)模。此前有很多草莓、黃瓜等農(nóng)作物培植的研究，但還未見其在促進(jìn)食用菌生長方面的報(bào)道，此次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步完善了氫材料在食用菌生長方面的探索性研究。目前由于受試驗(yàn)基礎(chǔ)環(huán)境條件的限制，下一步試驗(yàn)工作需要對材料進(jìn)行改進(jìn)，對各參數(shù)的影響機(jī)制進(jìn)行深度研究，對樣本數(shù)量進(jìn)一步擴(kuò)大，更進(jìn)一步提高食用菌的增產(chǎn)作用。