中国杏鲍菇栽培技术的演进与发展

文摘   三农   2024-10-17 17:10   浙江  

作者简介:


郑雪平(1968—),硕士,上海荣美农业科技有限公司、江苏润正生物科技有限公司董事长,南京农业大学产业教授,上海第二工业大学企业研究生导师,上海工程技术大学客座教授。

金山工匠、上海五一劳动奖章获得者,获省、部级科研成果8项,获得授权专利25项(其中发明专利17项),申请专利菌种2个;主持起草了苏州市《杏鲍菇袋栽工厂化地方生产标准》,江苏省《白玉菇、蟹味菇袋栽工厂化生产地方标准》;参编食用菌专著4部,发表学术论文10余篇。

致力于杏鲍菇工厂化专业生产与技术研发24年,是中国杏鲍菇袋栽网格墙式工厂化生产模式创建者,主持完成袋栽杏鲍菇工业化生产系列成果转化应用,使栽培生物学转化率超过110%,商品菇率达到80%,优质菇比例超过50%。







摘  要    中国杏鲍菇生产自2000年后快速发展,20年间产量增长近百倍,2021年达205.18万吨,目前以工厂化栽培为主。本文介绍我国杏鲍菇工厂化生产发展历程,指出袋栽网格墙式生产模式作为我国杏鲍菇工厂化栽培主要模式,其相比工厂化瓶栽模式,具有菇房的利用率高、生物转化率高、建设成本低、病害发生率低等优点,介绍其演变过程、特点及技术关键。并从AI数字化工厂建设、批量定制化生产发展以及市场变化等方面,探讨未来工厂化栽培创新方向。

杏鲍菇[Pleurotus eryngii (DC. et Fr.) Quèl.]又名刺芹侧耳,其野生资源主要分布于南欧、北非、中亚等地区[1]。杏鲍菇菌肉肥厚,营养丰富,受消费者青睐,并具有降胆固醇、调节血压和血糖、改善胃肠功能等功效[2-4]20世纪90年代,日本、韩国等首先实现杏鲍菇工厂化生产,我国于20世纪90年代开始杏鲍菇栽培研究[2],其后产业发展势头强劲,目前我国主要采用工厂化栽培(袋栽和瓶栽)模式,主产区集中在江苏、福建、河北和河南等地[5]。据中国食用菌协会统计,2001年全国杏鲍菇产量为2.1万吨[2],至2021年,产量达到205.18万吨,增长近百倍,在食用菌种类中排名第六,占全国食用菌工厂化总产量的22.10%在工厂化食用菌中排名第二,仅次于金针菇[5]


 中国杏鲍菇工厂化生产发展历程


我国杏鲍菇工厂化生产发展历程大致可分为生产初期、快速发展期、规模扩张期和高质量发展期等4个阶段


1.1

生产初期(2000—2005年)


1993年,福建省三明真菌研究所率先引种杏鲍菇并对其生物学特性、栽培技术和菌株选育展开研究,其他各省市食用菌工作者也相继开展试验,为杏鲍菇产业发展奠定了基础[2]2000年,广东丰顺蓝田食用菌厂利用冷库、采17 cm × 33 cm的栽培袋(装料量1 150 g首先实现杏鲍菇工厂化周年袋栽生产,商品菇产量约250 g/2001年,笔者在广州创建杏鲍菇网格墙式工厂化袋栽模式(图1~图3),并获得专利ZL200510101815.XZL200910033189.3ZL201110172461.3)。2005年,上海国森生物科技有限公司等企业先后开展杏鲍菇工厂化瓶栽研究与生产。


图 1  杏鲍菇网格墙式工厂化袋栽模式

图 2  网格墙式栽培室内空气循环示意图

图 3   网格墙式栽培采用的网格架


1.2

快速发展期(2006—2010年)


2006年后,我国杏鲍菇工厂化生产企业发展至100多家,全国产量从日产几十吨增加到上百吨。杏鲍菇优良菌种选育、菌包制作工艺、定点出菇技术、生产设备开发、标准化质量控制等研究不断深入[6]


1.3

规模扩张期(2011—2018年)


2011年起,国家加大了农业投入和补贴力度,与此同时,在巨大的市场预期利益驱动下,社会资金纷纷涌入食用菌产业,杏鲍菇成为国内很多资本进入食用菌产业的首选菇种(除金针菇外),工厂化新建、扩建项目呈现井喷态势[6]。高峰时,食用菌工厂达到近400家,上海以江桥农贸市场为中心的附近150公里范围内,有十七八家杏鲍菇工厂。据中国食用菌协会统计,2017年全国工厂化杏鲍菇日均产量达到3 300


与此同时,生产集中化的进程也快速提升。表现为生产开始向优势产区集中、向大企业集中,如福建漳州地区许多工厂按照统一模式快速复制建设,同时以企业集群的扩展方式形成产业规模。


1.4

高质量发展期(2019年至今)


2019年后,一些政府支持的食用菌工厂化生产重大工程和项目也陆续投入运行。随着杏鲍菇生产量的增加,其市场交易价格下挫,从2000年时的30/kg跌至近年的3/kg。激烈的竞争促使企业向更高质量发展,降低能源消耗与人工成本、提升产品商品性状成为关键。产品形态由早期单一追求高产的大型菇,发展出菇形、口感更佳的小型菇(图4)。


就技术进步而言,这一时期表现最为突出的是国产袋栽自动化装备开始发力。包括自动装袋机、自动接种机(液、固)在内的新设备相继问世,并很快被企业列装使用。如一体化的自动装袋机,设计采用先进的转盘式多工位级进系统,可编程逻辑控制器(PLC)控制,能连续完成取袋、张袋、套袋、装料、压紧、打孔、收口、套环、翻袋、盖盖、装筐等一系列动作,入料标准,打孔垂直,料袋贴合,合盖紧实,工作效率可达到2 2002 400/h。自动化袋栽液体接种机的诞生则取代了繁琐的人工接种。在储存运输方面,各种输送链以及配套的堆(卸)垛机械手、上(下)架装载机的开发应用,极大地提高了工作效率。

图 4   我国杏鲍菇产品的演变


 杏鲍菇网格墙式袋栽模式的创立、优势与特点


2.1

网格墙式袋栽模式的创立


20世纪末,日本、韩国和我国台湾地区率先采用金针菇瓶栽设施、设备生产杏鲍菇,并实现量产。我国部分生产金针菇、蟹味菇的瓶栽企业如上海浦东天厨菇业有限公司、上海国森生物科技有限公司等引进该方式,在原有生产条件基础上进行生产,从而确立了杏鲍菇的瓶栽生产模式。与此同时,国内从业者开始尝试其他栽培模式,囿于资金短缺,或受其他因素限制,多选择较为经济的塑料袋栽培方式,经过反复试验摸索,获得成功。2000年时,杏鲍菇袋栽的栽培周期约60 d,可采收400500 g/袋,出厂价是30/kg,菌包的净利润约10/袋,该模式在较少成本投入(几十万元)的情况下即可启动生产,比建设一个瓶栽工厂至少一两千万元的投入要少得多


当时生产获得成功、较典型的杏鲍菇袋栽模式有三种:一种是由主要从事菌菇出口业务的江西安远县天华现代农业有限责任公司创建的面开袋出菇模式,该模式栽培出的杏鲍菇形态与瓶栽相似,产品主要用于出口且出口量较大。当时,这一模式除在江西应用外,还在北京及浙江嵊州等地推广。第二种是洛阳福达美农业生产有限公司采用的仿木耳吊袋栽培模式。第三种即袋栽网格墙式生产模式[7]。该模式采用钢丝网格墙放置菌包,网格宽度比袋径大11.5 cm,既利于插袋操作,也不易破袋和掉袋,插袋网格间设有透气格(图3)。气流可在网格栽培架间的狭窄竖直空间和网格墙的透气格间进行循环,基本实现菇房内各区域气流的均衡分布(图2),满足网格架内不同位置菌包对环境条件的需求。


2.2

网格墙式袋栽模式的优势


相比工厂化瓶栽模式,网格墙式生产模式的优势,可总结为两高两低


两高:一是库房的利用率高,在同等容积情况下,袋栽比瓶栽模式高出20%;二是生物转化率高,国外的杏鲍菇瓶栽生物转化率在50%60%,我国杏鲍菇袋栽生物转化率2006年时即在70%80%,目前已超过110%


两低:一是建设成本低,兴建一座日产20吨的杏鲍菇栽培工厂,固定资产投资费用(不含土地费用),袋栽模式仅为瓶栽模式的1/31/4;二是病害发生率低。杏鲍菇病害主要为细菌性假单孢杆菌、黄萎病和猝倒病,这些病害在采用开盖搔菌出菇工艺的瓶栽生产中很容易发生,而在采用拉袋诱导出菇工艺的袋栽模式中则发生几率较低。


杏鲍菇网格墙袋栽模式在实践中不断完善优化,生产工艺也更加稳定成熟,逐步发展成为国内杏鲍菇生产的主流模式。约有90%以上的企业都仿效采用了这种形式。因此,该模式对杏鲍菇产业化发展起到了重大的推动作用。


2.3

网格墙式袋栽模式的特点


1)集成创新和系统优化的有效复合。我国的杏鲍菇袋栽生产模式既借鉴了日、韩木腐菌瓶栽模式的部分技术,如菇房保温、环境控制、高压灭菌、洁净区设置等,也吸取了我国其他菇种袋栽生产的经验,更融入了较多自主研发的专利技术成果。其在实践生产中,不断进行系统优化,如菌包的规格看似普通,其实很有讲究,不仅与工艺、装备、设施的选型配套有关,而且直接影响着产量、生物转化率、作业效率和生产成本。如,在生产过程中发现,菌包直径过大会导致无效菇数量增多,从而降低生物转化率,过小则不利于机械装袋和上架摆放;菌包过长,易影响培养料后期水分营养的输送,菌包过短,又会导致装料不足,营养供应不上。科技人员经过反复优化,最后确定:菌袋规格为17 cm×35 cm 18.5 cm×36 cm,装料量1 1501 450 g,与工艺设施配套,其实际作业、产出都能取得较佳的效果。近年有推出折径19 cm20 cm甚至20.5 cm的栽培袋,虽然单袋商品菇的产量提高了,但是从装料量、后熟期、生长周期以及生物转化率等方面看,不一定是最佳的规格。


2)空间域与时间域的集约利用。空间上,杏鲍菇墙式立体栽培模式高效、便利、节省成本,提高了单位空间承载量,实现了集约化生产。如江苏润正生物科技有限公司2014年设计的立体培养库,净高达到7 m,每立方米可安放1 350 g装料量的菌包57个;出菇房每立方米安放菌包36个,产量为18 kg。近年改用折径20.5 cm的栽培袋,装料量增至1 6001 800 g,调整摆放密度后,每立方米产量更是达到了27 kg。而采用瓶栽模式,每立方米放置菌瓶40瓶,仅能产菇810 kg。时间上,国内技术人员在成功实现杏鲍菇周年化生产的基础上,通过进一步调整原料配方、改进接种方式、优化栽培工艺,使生产周期从原来的70 d以上缩短为50 d,极大地提高了复种指数[8]

    

3)环境调控与生态防控的有效协同。病虫害的发生和传播危害食用菌工厂化栽培。国产杏鲍菇袋栽模式在设计构建厂区设施的大环境、菇房系统的中环境和菌体生长的微环境时,着力创造形成利于菌菇生长而不利于病害侵染传播的环境条件,是降低或减轻病虫害发生和危害的有力保障。


 杏鲍菇袋栽工厂化生产的技术关键

杏鲍菇袋栽工厂化生产工艺流程见图5,其中有几个技术关键点介绍如下。

图 5   我国杏鲍菇袋栽工厂化生产流程



3.1

制种环节——选择合适的菌种类型


我国杏鲍菇的栽培种制作技术经历了三个阶段,最早是采用软竹片制作的竹片菌种;而后随着生产规模的不断扩大,杨树枝条加工的木筷逐渐取代竹片用于菌种制作(即枝条菌种);2017年后,随着液体菌种制备技术的逐步成熟,杏鲍菇工厂化生产逐渐改用液体菌种


刚开始栽培食用菌、规模不大的企业建议采用枝条菌种其接种表现接近液体菌种,杏鲍菇菌种包(规格为15 cm×30 cm、17 cm×33 cm)约18 d即可长满。采用枝条菌种的优点包括:原料取材方便,成本低廉;接种操作简便、快速;菌种接种时能直接插到袋底,使菌丝在栽培袋四面开花式生长,发菌同步性好,培养周期短;枝条能诱导菌体内产生大量木质素分解酶,使后期菌种的环境适应能力变强,吃料快,发力猛;菌种适用期长、不易老化,有利于企业在生产时间安排上进行较大的作业调整等[8]


应用液体菌种具有制备时间短、接种效率高、定植封面快、发菌周期短、菌龄较一致,以及生产成本低等特点,可为高效自动化作业提供便捷条件,但其设备投资较大,对工艺和技术要求较高。目前国内大中型杏鲍菇工厂已成功应用,有一定规模、技术掌握较好的企业建议采用液体菌种。液体菌种制备的核心是配方、工艺,制备过程对原料、水质、通气、菌量、菌龄等的控制都有严格的要求。此外,在液体菌种的应用过程中,还要注意相关技术协同配合。


3.2

培养环节——环境控制是重点


菌袋培养管理中,培养架的摆放密度与方式、设计的高度和大小都有讲究。培养管理重点,初期是环境的洁净度控制,中期是培养料温度控制,后期则是湿度控制。还须注意合理的后熟期,杏鲍菇不同品种的后熟期有差异,有的菌丝满袋即可出菇,多数则需后熟78 d(折径17 cm18.5 cm的栽培袋)。


3.3

出菇环节——松袋拉环诱导


松袋拉环诱导出菇(图6)是杏鲍菇袋栽出菇模式的核心。早期的杏鲍菇出菇措施是把菌包袋口全部打开,导致易发生培养料失水干燥而影响出菇;同时料面裸露面积大,也会造成现蕾过多,加大后期的疏蕾(图7)工作量。后来摸索出松袋拉环诱导出菇的新工艺,即除去袋口盖子、棉塞,拉高套环,使塑料袋口形成一个锥形空间。该工艺有三重作用:一是形成一个微型生态环境,有利于菌丝恢复、扭结、形成原基;二是可以控制现蕾量,定点出菇,减少了后期疏蕾数量;三是可减少病虫害的侵袭。


图 6  松袋拉环诱导出菇              图 7  疏蕾


3.4

成菇环节——培育壮大优势菇


2000年前,国内杏鲍菇栽培必须疏蕾,而现在已很少有人工疏蕾了。前期的管理为中期作铺垫,中期管理对于优势菇的培养起到了承上启下的作用,优势菇生长明显有利于产量和品质的大幅提升。采用折径18.5 cm的栽培袋,目前产量为500550 g/


 杏鲍菇工厂未来的创新发展方向

在新的历史条件下,杏鲍菇工厂的建设正朝着更高的阶段发展。笔者认为其变化将主要体现在以下方面。


4.1

建设AI数字化工厂


数字化、智能化是未来食用菌工厂迈向高端化发展的重要方向。迭代升级的关键技术之是发展智慧栽培,现有的菇房生育调控,基本是由技术人员深入一间间菇房现场巡查,凭肉眼观看,凭经验判断,设定参数开关设备进行调节,因此受人为的因素影响很大。上海荣美农业科技有限公司和上海第二工业大学合作,探索从人工经验调控向AI智慧调控转变的新路,研发了一套人工栽培环境的智能化控制系统。该系统利用机器视觉(深度相机)对子实体的发育情况、生长速度、外观形态等生长过程进行现场采集和特征提取。连同菇房温、光、水、气等环境因子的自动化监测数据一起,提供给智能化决策管理平台。后者会根据所获信息,将现场数值与标准数值进行比对。当发现异常情况(偏离正常值)时,会自动发出警示,通过量化分析准确判断出栽培管理过程中环境―对象―技术所发生的问题,制定或提出相应的调控改善方案,指挥执行系统的设备设施进行精准调控。


迭代升级的另一项关键技术是发展机器人应用,近年来人工成本的不断抬升,使许多企业不堪重负。机器换人已成为行业共识,引入先进的自动化设备和机器人技术,不仅可以提高生产效率,大大节省人工费用,且对现场管理和质量控制都有很大益处采收在整个杏鲍菇生产环节中最费人工,日本已采用机器人采摘,每小时可达6 000瓶,并且可以不受八小时工作制时间限制连班作业。还有AGV运输小车,其装有自动导向系统,可以根据中央控制台的指令,自动装卸工件,自动识别路径,自动避让障碍物,自动补充能源。其工作范围和行驶路径还可以根据仓储货位、生产流程的改变而灵活改变。相比现有企业内普遍配置的自动流水输送线(悬空、落地),不仅能够节省大量场地空间,还可根据需要灵活调用。


4.2

发展批量化定制生产


目前国内大多数杏鲍菇企业采用的是标准化的大批量生产模式,这种刚性化生产虽然效率很高,但却很难满足不同的市场需求如外贸出口,欧洲很多地方是杏鲍菇的传统消费区,但当地人大都喜欢小型幼嫩的子实体,采购的长度标准往往在10 cm8 cm甚至6 cm范围内,同时要求菇帽大、伞形靓、颜色深。经销商一次订货往往只有数百千克,这对接单企业的生产、包装提出很高要求。目前国内多数企业生产的产品规格(尤其是袋栽)往往很难与这类消费市场的需求接轨。从国内市场来看,北方地区比较青睐大型菇,南方地区则偏爱中小型。并且随着社会的不断发展,非标的个性化消费需求也越来越旺盛,紧实脆嫩的小型菇要比中空绵软的大型菇更受欢迎


市场的需求细分和消费的购买迁移,要求供应端能以多规格、多样式的产品组合来应对。因此发展批量化定制生产就成为一项重要课题;是一种与大规模生产相同的成本和时间,用先进的工艺技术和精准的管控手段实现客户多样化需求的生产模式工厂接到订单后,根据客户的数量、规格要求,选择相应的种质,制定精准的调控方案,通过不同时段温、光、水、气等环境因子作用,控制出菇的个数、长短、粗细以及菇帽大小、颜色深浅。加上采后细致的整理分级,使其完全达到顾客的预想要求。这种批量化定制,虽然可能会在采获量上有所损失,但销售单价往往要比统一规格的大路货高出一大截,企业反而能够获得更好的收益。


发展定制化生产,关键要做好以下两方面的工作:


一是系列化的备选种质。不同基因型的种质性状特征各有不同。因此企业所能掌握的种质丰富度越高,其应对市场变化的能力就越强。虽然我国杏鲍菇的野生资源匮乏,但从20世纪90年代起,业内通过各种途径从世界各地引进了相当数量的菌株。引进地区和单位又在此基础上,选育和发展出更多适应本地市场、适合工厂化栽培的优良菌株,形成了具有丰富多态性的种源基础[9-10]。有关企业从中精选多个不同类型但又适合自身栽培的种质组成系列,就能在商业洽谈和组织生产中掌握主动


二是精准化的调控塑形。相同基因型的个体在不同环境条件下也会发生表型改变。杏鲍菇是一种对外界变化十分敏感的菌类,可以通过人为的环境因子调控对其子实体的表型性状进行定向塑造,从而达到理想的商业要求。例如,可以利用温度高低调控菌菇的生长速率,利用CO2浓度控制菌柄的长短、粗细和菇帽的厚薄、大小,合理应用干湿差可以控制菇蕾的数量,光照在杏鲍菇的菌丝扭结、原基分化、芽蕾控制、生长塑形等环节都能发挥重要影响。经过培训的生产者可以根据客户需求灵活调整工艺,对每批不同要求的产品实施精准调控以达到目的。今后若采用更先进的科学技术手段,如用AI智能调控替代人工经验调控,前景将会更加光明。


 产品市场动向


随着时代的发展,杏鲍菇的市场需求逐渐细化。根据产品市场流向,笔者认为未来杏鲍菇的产品形态主要为三种:一种是个体偏大的袋栽菇,其便于加工,为酒店厨师和预制菜加工(如佛跳墙)所偏好,可烹饪多种菜式。此外,食品加工制作休闲食品、调味料等,也多采用大菇。第二种是瓶栽或袋栽的小型菇,现在商品名又称小香杏小杏鲍,其主要流向家庭、终端消费者。另有一种目前发展较热,其采取覆土出菇,取商品名为虎掌菇(图8),销售价格和口感均较好。


图 8   虎掌菇Pleurotus eryngii



参考文献


[1] 姚自奇, 兰进. 杏鲍菇研究进展[J]. 食用菌学报, 2004(1): 52-58.

[2] 黄年来, 林志彬, 陈国良, . 中国食药用菌学[M]. 上海: 上海科学技术文献出版社, 2010: 1208-1228.

[3] 黄毅. 食用菌工厂化栽培实践[M]. 福州: 福建科学技术出版社, 2024: 204-225.

[4] 张引芳, 刘遐, 陈建华, . 杏鲍菇工厂化生产工艺研究[J]. 食用菌学报, 2003(2): 36-39.

[5] 董浩然, 于海龙, 姜宁, . 中国食用菌工厂化生产发展现状及趋势[J]. 食药用菌, 2024, 32(1): 1-9.

[6] 郑雪平, 冀宏, 尹永刚, . 中国杏鲍菇工厂化生产实践及问题分析与展望[J]. 食用菌, 2014, 36(1): 7-11.

[7] 杨永斌. 福建省杏鲍菇工厂化生产的研究现状及发展思考[J]. 农业科技通讯, 2024(1): 42-44.

[8] 郑雪平, 刘遐. 创新生产模式:我国杏鲍菇工厂化袋式栽培发展解构[J]. 食用菌, 2016, 38(2): 67-70.

[9] 姜晓红, 朱家漘, 孙忠刚, . 基于InDel标记的杏鲍菇遗传多样性评价[J]. 食药用菌, 2023, 31(6): 385-390.

[10] 周金看, 杨瑶, 冯璠, . 不同杏鲍菇品种种质鉴定及原生质体单核体杂交育种[J]. 北方园艺, 2023(24): 118-125.




注:本文为作者在2024食用菌全产业链(厦门)创新博览会的同名演讲整理稿。


本文刊于《食药用菌》2024年第4期,引用格式:郑雪平.  中国杏鲍菇栽培技术的演进与发展[J].  食药用菌,2024,32(4): 226-232, 245.

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