果−菌−禽农业废弃物循环利用研究进展.pdf

引用本文格式徐晓雪，钱玮亭，李梅芳果菌禽农业废弃物循环利用研究进展 J农业工程，2023，13（7）：50-55 DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.07.008 XU Xiaoxue，QIAN Weiting，LI MeifangResearch progress of fruit-mushroom-bird agricultural waste recyclingJAgricultural Engineering，2023，13（7）：50-55果菌禽农业废弃物循环利用研究进展徐晓雪，钱玮亭，李梅芳（中国农业大学烟台研究院，山东 烟台 264670）摘要：以合理利用农业废弃物、保护生态环境和推进农业可持续发展为出发点，运用文献法归纳果菌禽废弃物循环利用模式及其效益。介绍了果菌禽废弃物循环模式构成，即以食用菌培养及利用为纽带，将果树种植与禽饲养相串联；阐述了果菌禽废弃物循环利用流程与路径，按照生产投入循环利用产品产出的循环过程实现了物质转换与能量流转；具体分析了利用这种方法所带来的经济效益、生态效益和社会效益，以期对农业废弃物的资源化利用与推广提供借鉴。关键词：果菌禽；农业废弃物；循环利用；效益；生态种养中图分类号：X71文献标识码：A文章编号：2095-1795（2023）07-0050-06DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.07.008Research Progress of Fruit-Mushroom-Bird Agricultural Waste RecyclingXU Xiaoxue，QIAN Weiting，LI Meifang（Yantai Research Institute，China Agricultural University，Yantai Shandong 264670，China）Abstract：Based on rational utilization of agricultural waste，protection of ecological environment and promotion of sustainable devel-opment of agriculture，using literature method，recycling mode of fruit-mushroom-bird waste and its benefits were summarizedStruc-ture of fruit-mushroom-bird waste cycle mode was introduced，that was，cultivation of fruit trees and raising of bird were connected bycultivation and utilization of edible fungiRecycling process and path of fruit-mushroom-bird waste were expoundedAccording to re-cycling process of production input-recycling utilization-product output，substance conversion and energy transfer were realizedEnvir-onmental economy，ecological benefits and social benefits brought by this method were analyzed in detail，in order to provide referencefor utilization and promotion of agricultural waste resourcesKeywords：fruit-mushroom-bird，agricultural waste，recycling，benefits，ecological planting and breeding 0引言随着果树种植产业化、集约化进程的加快，废弃物大量产生，严重制约果树种植业转型升级的同时，对生态环境的可持续发展造成威胁，果木废弃物的资源化利用越来越多地受到人们的关注。食用菌菌糠是指食用菌子实体采收后剩余的废弃栽培基质，由木屑、菌丝体和棉籽壳等组成，含有丰富的粗纤维、多糖等成分1。调查显示，每生产 1 kg的食用菌约产生菌糠 3.25 kg，按此比例计算，我国2022 年产生约 1.5 亿 t 菌糠，数量庞大的菌糠得不到科学合理地利用，不仅破坏了环境，还导致了资源的浪费2。科学研究证实，已废弃的菌糠经加工后可以作为家禽的天然饲料和改良剂3。胡连江等4将菌糠和其 他 杂 粮 饲 料 混 合 后 喂 养 肉 鹅，经 济 效 益 高出11.922.0。雷雪芹等5用菌糠喂养奶牛，产奶量增加。程云辉等6将菌糠添加在肉羊育肥的饲料中，节约了日常饲料的使用量。由此可知，将菌糠投入种植业、养殖业中，一方面可以提升经济收益，另一方面对节约农业资源、促进农业循环发展具有重要意义。我国作为世界果树产业第一大国，果品贸易的发展对促进山区经济发展、农业可持续发展意义重大。每年果树修剪、果园改造等产生的废枝废条数量巨大，但却被作为废弃物长期堆积在田间地头自然腐朽或被焚烧，造成资源浪费和环境污染7。利用废弃的果木枝条作基质来栽培生产食用菌，可促进果树种植业持 收稿日期：2022-10-01修回日期：2023-02-13基金项目：烟台市教育局校地融合项目（2022XDRHXMQT24）作者简介：徐晓雪，本科生，专业方向为市场营销、农业经济E-mail：李梅芳，通信作者，硕士，教授，主要从事农业经济、生态农业与环境研究E-mail：第 13 卷 第 7 期农业工程Vol.13No.72023 年 7 月AGRICULTURAL ENGINEERINGJul.2023续发展、循环转型升级8。与此同时，菌糠作为一种富含钙、镁等微量元素的有机肥基质，不仅可以改善果园土壤的性状、减少农业生产中化肥农药的施用及残留量，还能提高果品的产量和品质9-11。刘宝勇12开展了菌糠在再利用土壤改良中的应用试验，结果表明食用菌菌糠大大提高了再复垦土壤中各类细菌、真菌的数量，从而提高了田地中生物质的浓度和肥力。廖汝玉等13曾使用菌糠和沼渣栽培香蕉，成果亦证明，二者混合使用极大提高了香蕉的钾浓度，增加了香蕉的营养价值。林斌14以菌糠作有机肥栽培脐橙，发现脐橙的单株产量和成果品质得到显著提高，园区的土壤结构也得到改良。为提升果品质量、实现果园生产经济效益与生态效益的同步发展，不同学者从能量循环、产业链延伸和生态经济效益等角度对园区农业的可持续发展模式展开探索。张丛光等15运用能值的方法评价了西北“五配套”生态果园模式，较低的环境负荷率搭配超高的能值产出率展现出“五配套”模式良好的系统活力与发展潜力。研究人员针对冀北山区果园现况，围绕果草牧沼的基本生态果园模式，延伸出果草家禽害 虫 控 制 模 式 和 水 果 加 工 旅 游（采 摘）模式16-17。宋福生等18借鉴梁家河流域种植经验，探索出延川县果沼畜的生态循环农业发展模式。上述农业发展模式，都是在果园内部种养结合的基础上，发挥沼气的枢纽作用，来实现园内的物质循环与能量平衡。将食用菌等菌群栽培、禽畜养殖等与果树种植业结合实现转型的，鲜有文献涉及。但是，根据统计，食用真菌的生物利用率最高时可以达到 100%，而借助食用菌的这一特点，就可以实现对加工过程中出现的副产品和生物活性物质的有效转化19。鉴于此，根据“以果定肥、以肥养菌、以菌喂禽、以禽促果”的循环农业发展思想，将食用菌栽培与果树种植、土鸡散养等生态种养循环环节相连接，研发出果菌禽废弃物循环利用的新型农业管理模式。一方面，可以达到种养兼顾、废弃物循环利用的绿色协调，另一方面，可以在节支增效的同时，收获经济效益与生态保护双赢的有效循环20。1果菌禽废弃物及其成分推广果菌禽废弃物循环利用模式，需要对果园选址，果品、土鸡和菌菇的品种选择，以及生产管理等内容进行具体规划。1.1果园选址果园应尽量选择水光丰沛、土壤肥沃的缓坡地，为果品提供优越生长的自然条件。在交通便利、允许畜禽养殖的区域选址，便于进行果树种植区、食用菌培养区和土鸡养殖区等的科学规划、产业经营和标准管理21。1.2果树种植立足园区具体条件和市场导向，选择稳产丰产、抗病抗逆、品质优良的果树。为避免土鸡对果树可能的啄食伤害，最好不要选择矮化的果树；在果苗生长初期，扶正苗木，舒展根系，施加鸡粪、食用菌菌糠等有机肥料，满足果树生长初期的基本需求。1.3食用菌培养培养木腐菌等真菌吸收果木中的木质素、纤维素等成分，可分解并合成自身的菌体蛋白蘑菇、香菇等食用菌22。菌菇在繁殖过程中吸收的营养物质仅仅是培养料中的一种，废弃物中大部分的氮、磷、钾等营养物质都可作为农肥回归果园，经食用菌的分解、转化，可提升有机质的吸收效率。与此同时，有选择地将发酵后的菌糠用作养殖饲料或有机肥，不仅能够为果木生产提供高品质肥料，还能丰富果园土壤的有机质储备。1.4土鸡选择选择适应性强、产蛋率和产肉量高、抗病力和抗逆性强的鸡群。针对水果发育期调节土鸡的饲养密度，花期和挂果期可以相应降低在园内分散养鸡的规模。基于此，可采取土鸡轮流放养方式，促进水果的发育和昆虫生长，提高鸡群的自然采食料，以落花、落果为食，使果园土鸡的肉质更鲜美，拥有更广阔的市场。2果菌禽废弃物循环利用流程按照生产投入循环利用产品产出的循环流程，多学科交叉，通过废物交换、循环利用和要素耦合等方式将果树种植、食用菌栽培、土鸡养殖和废弃物处理等编织在一张统一协调的生态网络中，形成了相互依存、协同作用的多元化循环农业体系23。2.1生产投入 2.1.1果树种植果树的种植是果菌禽废弃物循环利用闭合模式的源头。根据不同地区独特的气候及地势条件，选择合适的果树品种，林木生长中产生的次果成为土鸡天然的饲料，而禽类产生的粪便形成有机肥，可用于果树的施肥；园内废弃的树枝粉碎后可用作栽培食用菌的原料，菇类繁殖的废弃物菌糠也可作为肥沃果园土壤的有机质。这一模式创新性地实现了果、菌、禽的协调发展与良性互动，大大减轻了果园废弃物带来的环境污染。2.1.2食用菌栽培食用菌主要以菇类为主，以果园内废弃的树枝、徐晓雪等：果菌禽农业废弃物循环利用研究进展 51 枯草等为代料培养菌菇。对菌糠进行多层次综合再利用，经过配方调整后可继续作为原料栽培其他菇类。收获后剩余的培养基废料等作为有机肥还田，提高果园土壤肥力，或经过二次加工成饲料喂养土鸡，如此循环往复，可使废弃物得到充分、高效地再利用23。2.1.3土鸡养殖土鸡等禽类的养殖以园内散养为主，果树产生的落果、林下的食用菌菌糠、林地昆虫等都是鸡群的有机饲料，园区还为土鸡生长提供了广阔的空间范围，运动量大，使鸡群的肉质更加细嫩鲜美。土鸡在果园内觅食，啄食野草、虫蚁等，可以充分发挥生物技术防治病虫害的效果，降低农业肥料的使用量。此外，禽类排泄的粪便中含有丰富的细菌、真菌等微生物，可以作为有机肥肥沃果园土壤、为林下菌菇的培养提供有利条件。在获得良好经济效益的同时，完成了果园生态系统的绿色循环。以菌菇栽培为纽带的生态种养模式如图 1 所示。将果树种植、土鸡散养等生态种养模式相连：果树修剪产生的树枝及林下枯草，辅以林下微生物的发酵分解作用，可为菌菇的繁殖提供充足的理想“食物”；而菇类生长产生的废弃物菌糠又可成为优良果树的有机肥料，以天然绿肥代替化学物质为果木增肥；果树掉落的次果、园内滋生的害虫等可用来喂养鸡群；而禽类粪便可形成有机肥，用于果树施肥、辅助食用菌培养。这种共生方式，大大提高了农田的综合利用率，降低了生产成本、提升了经济效益，也激发了农户的生产积极性，促进增产增收。2.2循环利用果菌禽废弃物循环利用模式的构建，是以可持续发展理论为指导，聚焦当前水果栽培模式单一、菌糠使用不全面、经济效益不高等问题，通过应用现代食用菌培育技术、禽畜粪便发酵技术等科技集成，以推动对果园垃圾循环利用的创新选择。其宗旨是实现对农业可再生资源的有效开发利用并良性循环该链条，而菌菇等食用菌的培养作为一道桥梁，将果树种植与土鸡养殖有机结合，通过核心技术的突破和应用，实现 3 者间的相互作用、相互贯通，达到能量流转和物质循环的双重效果，并力争以点带面，成为优质高效、绿色循环农业的典范。2.2.1果树菌糠（果木废枝+微生物）食用菌果树修剪产生的树枝及林下枯草，可为菌菇的繁殖提供充足的理想“食物”。该循环环节是以果木废弃物栽培菌菇为重点环节，辅以林下微生物，为菌糠的再生利用“增肥加码”，实现“一料两收”。此外，食用菌的菌糠所含营养成分丰富，又可成为新的基质栽培其他菇类。彭荣等24用不同品种的菌糠培养菌菇，试验结果显示，与传统的草料栽培配方相比，真菌菌糠呈现出菌丝成本低廉、生长迅速等优点。对此，需要进一步加强科学研究，并因地制宜确立果树菌糠（果木废枝+微生物）食用菌再生利用型农业循环模式的产品技术标准，以便于标准化操作。2.2.2菌菇食用菌菌糠果木此环节中菇类生长产生的废弃物菌糠可成为果树的有机肥料，以天然绿肥代替化学肥料为果木增肥。农业垃圾直接还田是一种新的回收处理方式，食用菌菌糠疏松透气，直接还田、覆盖于果园表土之上，可有效增加土壤中速效元素的含量，促进果木生长发育，实现增产，这也是研究人员关注的重点领域。邹浩然等25对网纹甜瓜的生长发育过程进行了深入研究，发现秸秆和梨枝还田能增加土地营养浓度，改善果实营养性能。刘志鹏等26研究表明，废弃物还田可通过改变土壤养分状况和物理性质促进作物生长。因此，建立菌菇食用菌菌糠果木的种植业循环利用型的农业开发链条，是一种有益的尝试和正确的选择。2.2.3果园废弃物土鸡果树、食用菌培养果树掉落的次果、园内滋生的害虫等可用来喂养鸡群，而禽类粪便可形成有机肥，用于果树施肥，含有的微生物可在食用菌培养过程中发挥作用。果园养 图 1以菌菇栽培为纽带的生态种养模式Fig.1 Ecological planting and breeding model linked by mushroom cultivation 52 农业工程生物环境与能源 鸡不但节省了土地、降低饲料成本，还可以充分利用果园中的蚂蚁、蚯蚓等生物资源，从而丰富蛋鸡的养分供应，收获肥美健壮的土鸡。据统计，在果园中散养公鸡时，售价远高于一般圈养繁殖的公鸡27。而鸡粪也是一种国际公认的有机肥料，直接铺于林下，可成为纯天然的肥料，肥沃土壤，为果木生长和食用菌培养提供“燃油剂”，可谓一举两得28。随着对循环农业重视力度的加强，果园废弃物土鸡果树、食用菌培养开发环节的应用前景将十分广阔。2.3产品产出由图 1 可知，相比清耕果园，果菌禽废弃物循环利用模式下的果园最终的产品种类更丰富：包括水果、土鸡、土鸡蛋等基础产品；而相比果草鸡的生态循环模式，此模式还能额外收获天然食用菇29。果菌禽废弃物循环利用的生态模式，优化了园区内部的资源配置，减少了农药、化肥等化学物质的投入量，大大提高了果园中废弃物的利用率和土地使用率，实现了园内的物质循环与能量平衡。与传统的果树种植相比，果菌禽废弃物利用链条显现出生产者分解者消费者的果园循环发展特征，其废弃物“变废为宝”的再利用特征，也契合循环经济的发展要求30。3果菌禽废弃物循环利用效益相比传统的清耕果园方式，果菌禽废弃物循环利用的生态循环模式，实现了低投入、高产出的“双赢”，将生态循环与经济高效紧密结合，完善了果园系统的物种结构，也大大提高了农业自然资源的有效性，使果园体系具有良好的自我保护功能和体系安全性。利用这一方法，可获得经济、生态和社会 3 重效益。3.1经济效益借助果菌禽废弃物立体循环利用模式，可同时获得包括优质果品、食用菌菇和散养土鸡 3 种产品的收入。此外，将春秋修剪的果树枝条及发酵后的菌糠直接用作果园肥料，不仅可以极大节约肥料成本，还能提升果品质量，实现果园的增产增收；果树下散养的土鸡，可以直接啄食害虫、杂草等，食物丰富，营养也较充足，有利于鸡群的生长，还能额外获取土鸡蛋的零售收入。果菌畜的农业循环模式实现了开源、节流双重收益27。3.2生态效益果菌禽废弃循环利用模式的特点是以土鸡粪便和食用菌菌糠代替化肥、农药，收获纯天然无公害的农产品。禽畜排出的粪便、菌菇产生的有机质等 100还田，果树修剪的废枝、食用菌下脚料等，通过废弃物循环利用，实现同一片林地下的种养并举，节支创收，形成果树种植食用菌栽培土鸡养殖废弃物再利用的立体生态循环链。该模式的实施增加了土壤的有机质含量、改善了农副产品的品质，更重要的是涵养了园内水土、改善了生态环境，实现了农业的可持续发展。3.3社会效益以创办示范基地的方式在部分地区先行试点该模式，之后再对周边果园进行技术推广及辐射，对广大果农进行集中的种养殖技术培训，提高其果树种植水平和科学文化素养。果园中一系列标准化的农业工作，将创造出丰富的劳动力岗位，有效缓解农村农业剩余劳动力就业困难的情况，这对保持社会稳定、调整农业结构、实现共同富裕意义重大。4模式特征 4.1资源化果园内部废弃物的资源化利用是势在必行也是实现物尽其用、绿色生产的重要途径和措施31-32。而要实现这一目的，离不开对果园废弃物利用方法及价值的进一步研究掌握，对各环节的适宜条件及物质能量转化机理进行资源化处理；本模式要求对各链条果树生长、土鸡养殖、菌菇栽培等进行资源化研究；对果园内相关配套场所建设及配套设施进行资源化改进。在集成研究的基础上，制定果园废弃物资源化利用的相关标准，加强推介宣传，出台推动引导政策，提供社会化服务，推进其推广应用，充分发挥果业的经济社会价值，进而实现果木废弃物的资源化利用和无害化处理31。4.2可持续性果园垃圾的循环利用，不仅能从根本上解决果园废弃物的去向和林木及禽生长需要的肥料来源问题，还能形成果园垃圾有机肥回馈果园的循环，充分发挥食用菌的“中介”作用，真正做到果园的可持续性发展，积极推动生态经济大循环33。随着社会经济发展和科学技术进步，农业现代化和绿色循环发展进程势不可挡，有机废弃物可持续性利用也成为大势所趋。面对复杂的混合有机废弃物，科技的进步助力有机废弃物的综合利用逐步向生产生态生活循环利用理念转变34。果菌禽的废弃物循环利用模式按照生产者分解者消费者的果园系统生产过程，构建起一个生物与能源系统，从而实现了食物链与农产品生态之间的有序循环，以实现农业环境的可持续与和谐发展。4.3多元化相比清耕果园，果菌禽废弃物循环利用模式具有良好的经济效益、生态效益和社会效益。同时，该模式的发展及推广，离不开科学技术的支撑。因此，徐晓雪等：果菌禽农业废弃物循环利用研究进展 53 要加大对循环农业技术研发的投入，对废弃物循环利用技术进行规划和研究，最终使先进的技术与高效的农业循环模式相对接，真正从根本上实现农业废弃物资源化综合利用，实现农业的可持续发展35-36。5结束语近年来，伴随着我国农业产业的快速发展，每年都有大量的菌糠及果木残枝产生，以食用菌为纽带，将果树种植与禽养殖串联，建立一个物种共存、多元增值、多环相扣和多效益统一的物种资源和能源系统，不仅能提升经济效益，实现农业废弃物的资源化利用，而且形成了食物链与生态链之间的良性循环，促进生态的可持续发展，具有广阔的应用前景。参考文献 张莹，田龙，徐敏慧，等食用菌菌糠综合利用研究进展J微生物学通报，2020，47（11）：3 658-3 670ZHANG Ying，TIAN Long，XU Minhui，et alResearch progress incomprehensive utilization of spent mushroom substratesJMicrobio-logy China，2020，47（11）：3 658-3 6701 董雪梅，王延锋，孙靖轩，等食用菌菌渣综合利用研究进展J中国食用菌，2013，32（6）：4-6DONG Xuemei，WANG Yanfeng，SUN Jingxuan，et alResearch onthe comprehensive utilization of edible fungus residueJEdible Fungiof China，2013，32（6）：4-62 NASEHI M，TORBATINEJAD N M，ZEREHDARAN S，et alEf-fect of solid-state fermentation by oyster mushroom（Pleurotus florida）on nutritive value of some agro by-productsJJournal of Applied An-imal Research，2017，45（1）：221-2263 胡连江，王占哲，赵殿忱，等菌糠混合料喂饲肉鹅试验研究J黑龙江农业科学，2007（6）：67-68HU Lianjiang，WANG Zhanzhe，ZHAO Dianchen，et al Researchof fungus chaff 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