棉秆栽培双孢蘑菇、菌糠还田改良重度盐碱地：黄河三角洲地区农业循环经济模式研究

牛贞福，韩凤英，国淑梅

（山东省农业管理干部学院，山东 济南 250100）

棉花是离瓣双子叶植物，在分类学上隶属锦葵目锦葵科木模亚科棉属。棉花喜热、好光、耐旱、怕涝，温度、光照对它的生长发育、产量及品质影响很大。山东省2010年预计生产面积可达8×107hm2，总产在100×107kg以上。与此同时，棉花种植业还得到大量的副产物—棉花秸秆，简称棉秆（指除去枝叶及棉桃的棉花茎秆）。据统计，棉秆平均产量为3792 kg/hm2。

1 棉秆特点

棉秆横切面，由内向外分别为:髓心即棉秆芯、半木质化部分和棉皮部分。各部分的组成特性见表1[1]。

表1 棉杆各部分的组成特性

2 传统的棉秆处理方式及其缺点

目前世界范围内的产棉区对棉柴处理方式主要有两种：一是田间粉碎还田，二是焚烧。

2.1 棉秆还田及存在的问题

棉秆还田技术在实施过程中还存在比较大的推广阻力，主要以还田棉秆数量、土壤水分、棉秆被粉碎的程度、棉秆本身难以降解等因素影响棉秆还田效果。目前我国棉秆还田主要存在以下几方面问题：

(1)还田技术推广严重依赖政府资金支持和强化管理执行，而不能寄希望于农户自发出资进行机械化还田。

(2)棉秆还田质量不稳定。棉柴木质化程度高，留在地内不易腐烂，对后茬作物生长不利，且易造成病虫害的传播[1]。

(3)棉秆还田与施肥配合有待科学化。由于棉秆C/N在60～100:1之间，而微生物在分解棉秆时自身需要吸收一定的氮素，而我国土壤普遍缺氮、磷和钾，直接还田时还需要添加一定的氮、磷、钾肥料，以加速微生物分解和避免发生微生物与农作物争氮影响苗期生长。但由于棉秆还田，使化肥追肥量无法准确控制，追肥过多会降低棉秆还田的功效，过少又可能降低棉花产量。因此要考虑还田棉秆的养分问题和平衡施肥。

(4)棉秆粉碎还田易造成土壤全层污染。由于棉秆携带病原菌较多，而切碎的棉秆成为病虫的寄生源，特别是秸秆覆盖为病虫害提供了栖息和越冬的场所，还田后加重土传病虫害的发生，对来年播种的棉籽发芽、生长造成危害，最近的调查研究表明棉秆还田与棉花枯萎病、黄萎病的危害加重之间存在着一定程度的因果关系。

(5)在推广应用中，棉秆还田常因翻压量过大、土壤水分不适、施氮肥少、翻压质量差等原因而出现妨碍耕作，影响出苗、烧苗、病虫害增加等现象，有的甚至造成减产。

2.2 棉秆直接焚烧及其存在的问题

直接焚烧是目前我国棉区处理棉秆的主要方法之一。由于棉秆利用技术发展迟缓，配套机械设备缺乏，使广大农民必须采用手工拔棉秆或焚烧方式处理棉秆，以便于来年继续种植。农民难以意识到或无法赚取棉花秸秆加工利用的利益，造成每年棉花收获后，大量棉秆被堆放于渠边、路边、地头，农民不愿或无法回收利用，有时为图方便一把火烧掉。据测试，棉秆就地焚烧，地面温度达到400℃左右，土壤水分损失85%，氮、磷各损失73%和12%，碳的损失更严重；土壤中的真菌、细菌损失50%以上，这些微生物对土壤中有机质的分解、氧化、固氮、合成腐殖质和对维生素及抗菌素有着重要作用。另外，直接燃烧棉秆的炉灶效率最高的也仅12%～15%，热效率低。

因此，就地焚烧棉花秸秆不仅破坏了土壤的理化性质，造成一系列损失，直接燃烧棉秆的炉灶效率低，而且焚烧产生大量的烟气，释放多种有害气体，污染空气、破坏生态环境，使资源优势变成危害农业生产和影响人民生活质量的劣势，妨碍农业的可持续发展。

3 棉秆栽培食用菌，发展农业循环经济

棉秆含有丰富的供各种食用菌生长发育所需的碳素营养，其中的某些成分（如纤维素）比棉籽壳的含量还高，而含毒量（如棉酚）比棉籽壳的低；棉秆栽培食用菌，由于食用菌能分泌许多孢外酶，将棉秆中的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等大分子物质分解利用，合成各类营养物质，从而可获得具有较高产量和较高优质蛋白质含量的食用菌。

棉秆栽培食用菌还具有取材易、成本低、周期短、质量好、效益高等诸多优势。利用纯棉秆粉栽培食用菌的下脚料，还可进一步深层利用，除了就地还田作为优质的有机肥料改良重度盐碱地外，还可通过加工处理配制牲畜饲料，对于发展我国农业循环经济（见图1）、改善和提高我国棉区农业资源利用效率、开辟新的资源、提高农业综合生产能力、建设节约型社会具有重要意义，同时可以促进产棉区农民就业增收，繁荣地区经济，有利于区域经济的协调可持续发展。

图1 农业循环经济的基本途径

4 棉秆栽培双孢蘑菇、菌糠还田关键技术要点

4.1 原料准备

4.1.1 棉秆加工棉秆作为一种栽培双孢菇的新型材料，不像麦秸及稻草那样可直接利用。棉秆加工技术与标准、栽培料的配方以及发酵工艺都与麦秸和稻草料有很大区别。采用专用破碎设备，将棉秆破碎成4～8 cm左右的丝条状。加工的时间以12月份为宜，因这时棉秆比较潮湿，内部含水量在40%左右，加工的棉秆合格率在98%以上。否则干燥加工时会有大量粉尘、颗粒、棒状出现，需要喷湿后再加工。

4.1.2 畜禽粪准备畜禽粪（如马粪、牛粪、猪粪、鸡粪等）同棉秆一起构成双孢菇生长发育的主要营养来源。由于双孢蘑菇属于粪草型腐生菌，又因棉柴具有质地硬和分解慢的特性，因此，必须添加畜禽粪。

4.1.3 辅料准备含氮辅料包括饼肥（豆饼、菜籽饼、花生饼等）、氮肥（尿素、硫酸铵等），过磷酸钙、石膏粉、碳酸钙、石灰等。

4.2 培养料配制

4.2.1 培养料配方计算方法合理的配方是取得高产的基础，合理配方的原则是既要保证培养料有合适的C/N，又要考虑到原料的来源是否充足易得。双孢蘑菇对培养料C/N的要求是（30～33）：1。棉柴的含碳量是45.5%，含氮量是0.98%；牛粪的含碳量是38.6%，含氮量是1.78%；干鸡粪的含氮量是1.3%；各种饼肥的含氮量约4.5%；尿素和碳酸氢铵的含氮量分别是46%和17%。

若以100 m2投2000 kg 棉秆、1500 kg 牛粪的主料量为例，计算碳氮比及原料添加量的方法如下：

2000 kg 棉柴的含碳量= 2000×0.455= 910 kg

2000kg 棉柴的含氮量= 2000×0.098= 19.6 kg

同样可计算出1500 kg牛粪的含碳量、含氮量分别是579、26.7 kg。将棉柴和牛粪的含碳量、含氮量分别相加，可得到培养料主料的总碳量、总氮量分别是1489 kg 和46.3 kg。而按30∶1 碳氮比的要求，培养料应有的总氮量49.63 kg，已有氮素比应有的少3.33 kg。若用尿素来补充不足的氮素，应补加3.33×0.46 = 7.25 kg。

以上计算的是一种理论数值，在具体生产中，由于棉柴质量、粪的种类和堆制发酵过程中氮素的损失等因素影响，氮素实际添加量要稍大于理论数值。一般增加5%的量，常用100 kg饼肥来提供。另外，由于尿素起效慢，可部分替换为碳酸氢铵，后者的含氮量低，用量为尿素的2.7倍。除主料棉柴、粪肥外，常添加主料量0.3%的过磷酸钙，0.5%～1.0%的碳酸钙和石膏，0.5%～1.5%的石灰。

4.2.2 参考配方（1）棉秆2500（kg，100m2用量，下同。）、牛粪1500、鸡粪250、饼肥50、硫酸铵15、尿素15、碳酸氢铵10、石膏50、轻质碳酸钙50、氯化钾7.5、生石灰97.5、过磷酸钙17.5[1]。

（2）棉秆50%，牛粪40%，鸡粪10%，尿素0.1%，菜籽饼10%，石膏、石灰、磷肥各1%。

4.3 预湿

棉柴因组织致密、吸水慢和吃水量小等原因，水分过小极易发“烧堆”，所以棉秆、粪肥要提前2～3 d预湿。预湿的方法是：开挖一沟槽，内衬塑料薄膜，然后往沟里放水，添加水量1%的石灰。把棉柴放入沟内水中，并不断拍打，使之浸泡在水中1～2 h，待吸足水后捞出。检查棉柴吃透水的方法是抽出几根长棉柴用手掰断，以无白芯为宜。

4.4 堆料

由于发酵需要的是不同温型微生物的协同作用，整堆料升温过快、过高，并不利于种群的调整和发酵的进行，所以料堆方向以南北为宜。堆料前先铺一层棉柴，约30 cm 厚，堆宽2 m，长度不限。然后在上面铺一层粪，以盖住棉柴层为度，粪上再铺30 cm 厚的棉柴，上面再撒一层粪。这样一层棉柴一层粪，按顺序往上堆叠，直到料堆高达1.5 m 左右为止。建堆之前每隔 1 m 立 1 根长2 m、直径5 cm 的木棍或竹竿，建好堆后拔出，自然形成透气孔。

饼肥和尿素一般在料堆中间层加入，下层不加，上面几层加碳酸氢铵。溶于水的要随水使用，以利充分发酵和吸收。堆料时注意堆形四边垂直、整齐、密实。顶部用碎料压实做成弧形，堆顶覆盖草帘防日晒。下雨时盖薄膜，防止雨水淋入料内，雨后及时揭去薄膜，以利通气发酵。

4.5 培养料二次发酵

4.5.1 前发酵建好堆后，插上温度计，待料温升至70℃时保持3天，进行翻堆，重新建堆后料温达到70℃时再保持3天，进行第2次翻堆，共翻3次堆。每次建堆时都要立木棍或竹杆，以利透气。

前发酵的目的是让料充分腐熟和杀菌杀虫，因此料温一定要达到70℃，翻堆一定要均匀，不要流于形式，否则达不到发酵的目的。

4.5.2 后发酵二次发酵的目的是进一步达到杀虫杀菌的目的，改变理化性质，为达到高产奠定基础。二次发酵是在棚内进行，高架棚铺好料后需人为加温；一般冬暖式大棚自然温度发酵即可，达不到温度要加温。

料进棚后，建成小堆，使料温达到60℃，保持8～10 h，然后，使料温降至52℃保持2～3天即可铺料，料厚25 cm，宽1.3 m 左右，长度不限。

4.6 播种

铺好料后播种，每平方米用菌种1～2瓶（500 ml 菌种瓶）。将2/3的菌种均匀撒于料的表面，然后用叉子均匀抖入料层上部的2/3，再把剩余的1/3菌种均匀撒入表面后，耙平料面，将料表面轻轻拍实。适宜的发菌温度25～29℃，料温不要超过30℃，如果超过要及时通风降温。一般20 d菌丝吃透料。

4.7 覆厚土，浇重出菇水

当菌丝长至2/3 至近料底部时可以覆土，由于菌丝在棉柴上生长特别旺盛，需覆厚土才能将菌丝生长优势转变为出菇优势。覆土厚4 cm，可采用一次覆土法。

土质的好坏直接影响产量，不能用沙壤土，应用有团粒结构的、持水性好的壤土（地表层20 cm以下的土，不含氮、无虫卵。）覆土边拌边洒水，土只要能撒开即可，用石灰调节pH值至8左右。覆土最好用草碳土，一般每平方米能多产鲜菇2 kg左右。

覆土后，温度（料温）控制在25～28℃。一般20 d开始出菇，进入出菇管理阶段。

4.8 出菇管理

当菌丝在覆土层内充分繁殖，长到大土粒的1/2时，需及时喷结菇水，以覆土表面光亮或稍有积水为宜，促使菌丝从营养生长阶段向生殖生长阶段过渡，4 d左右便有大量菇蕾形成，以后管理同常规。

4.8.1 温度管理双孢蘑菇子实体生长温度一般在6～22℃，最适15～18℃，25℃以上5℃以下都不能出菇。

4.8.2 湿度管理双孢蘑菇子实体生长的水分主要来源于培养料，因此，喷水时土层一定要喷透，气温低时，在中午气温高时喷，严禁喷闭门水，喷水后要通风。

4.8.3 通风管理双孢蘑菇是好气性真菌，因此，菇棚内要有足够的氧气。每天需要通风，气温高时，夜间通，气温低时，白天中午通风。

5 菌糠还田，改良重度盐碱地

棉秆粉碎种菇后的菌糠，作为有机肥既可再作生产沼气的原料，也可直接还田，增加土壤肥力。每666.7m2棉田增加有机肥150 kg以上，104hm2的棉区可增加优质有机肥2×108kg左右，对于改良黄河三角洲的重度盐碱地具有重大意义。

6 结论及发展前景

6.1 棉秆种菇出菇早、质量优、出菇集中

棉秆与麦秸相比，棉秆培养料比麦秸培养料疏松，通气性好，所以棉秆的二次发酵质量较麦秸的好，从而使得它的营养成分易被菌丝吸收，菌丝一开始就能获得充足的养料而生长的快而旺盛，从而使其能早结菇、结好菇，更适合在自然气候下栽培时间短的北方地区栽培。

6.2 棉秆栽培双孢蘑菇可大幅度提高产量

在一个生产周期内，我国北方用麦秸种植双孢蘑菇一般产鲜菇10 kg/m2左右，而改用棉秆种植，因棉秆营养丰富、出菇猛、后劲足，产量可稳定在12.5～15 kg/m2。

6.3 棉秆种菇经济、生态效益可观

棉秆栽培双孢蘑菇既解决了黄河三角洲棉区种植双孢蘑菇的原料问题，也可减少大面积焚烧棉秆造成的环境污染，降低棉农种棉的风险。每666.7m2按250 kg 的棉秆可转化150 kg鲜菇及多年来双孢蘑菇的最低市价3.2元/kg计算，每666.7m2棉秆可增收450元以上。

[1]韩芹芹.农业循环经济的理论基础与初步应用[D].青岛大学， 2007.

[2]沈 茂，张国忠，周 勇,等.我国棉柴机械收获技术现状综述[J].农机化研究,2009，5:1-5.

[3]池惠荣, 陈 颖, 王立安, 等.棉秆栽培双孢菇高产技术[J].食用菌,2009，4:51-52.