本项目所属技术领域为:经济林废弃物资源化利用和经济林培育领域社会公益项目。油茶、核桃和板栗是我国重要的经济树种,在采集加工过程中,产生大量果壳废弃物,它们富含纤维素、半纤维素、木质素和矿物质元素,与食用菌基料和泥炭形成的原材料成分相近,具有成为食用菌和植物栽培基质原料的巨大潜力。针对我国油茶果壳、板栗果壳和山核桃果壳废弃物因处理技术缺失造成的资源浪费和环境污染等问题,在浙江省重点研发项目支持下,本项目系统开展三种果壳基质化利用关键技术研究,并研发出基于三种果壳的菌菇和花卉苗木栽培基质,为相关产业可持续发展提供技术支撑,该项研究对打通经济林产业可持续发展的“最后一公里”和实现经济林全产业链具有重要意义。
经过近5年的科技攻关,项目实现了油茶果壳、板栗果壳和山核桃果壳等废弃物脱毒处理栽培食用菌、高温有氧发酵基质化栽培花卉苗木等研究目标,攻克了三种果壳废弃物脱毒处理栽培食用菌关键技术,突破了三种果壳废弃物与不同辅料高温有氧共发酵及发酵产品栽培花卉苗木关键技术,为经济林废弃物无害化、高值化利用铺平道路。本成果主要技术创新内容如下:
1.厘清了果壳原料中影响菌菇生长、植物种子发芽和生根的障碍因子,明确了基质研发预处理方向。在系统分析三种果壳废弃物与基质化利用高度相关理化特性的基础上,探明了抑制菌丝生长和影响食用菌子实体品质、抑制植物种子萌发和生根的化学成分及含量;厘清了山核桃果壳中高木质素含量(49%)和油茶果壳中高皂素含量是影响其发酵进程的关键因子,为研发食用菌和植物栽培基质的果壳原料预处理技术指明了方向。
2.筛选获得高效降解有害物质和大分子有机物的菌种,并制备了具有自主知识产权的混合菌剂,攻克了果壳废弃物定向生物降解技术。三种果壳经混合菌剂脱毒处理后,单宁和皂素的祛除率分别高达68.45%和84.88%;混合菌剂用于果壳高温有氧发酵后,堆体中单宁和皂素降解率分别高达63.93%和86.84%,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别高达66.86%、85.64%和69.77%,大大降低了化学毒害作用,提高了果壳养分利用效率。
3.攻克了三种果壳废弃物脱毒处理及栽培食用菌关键技术,提高了果壳添加量和食用菌品质。脱毒处理后的果壳废弃物在食用菌基质中的添加量提高30%,生物转化率和总氨基酸含量分别提高26.45%和39.62%,分别筛选出基于上述三种果壳废弃物的香菇、秀珍菇和大球盖菇栽培基质优化配方共9个,建立了果壳废弃物脱毒处理和食用菌栽培基质复配的关键技术体系,大大提高了经济林果壳废弃物在食用菌栽培基质中的适应性。
4.明晰了影响果壳废弃物与不同辅料共发酵的关键理化和生物因子,攻克了果壳废弃物与不同辅料高温有氧共发酵关键技术,创制了发酵产品腐熟度和安全性评价量化指标,研发了基于果壳废弃物的育苗基质复配技术。在分析三种果壳废弃物分别与不同辅料共发酵过程中理化和生物特性动态变化基础上,突破了高皂素油茶果壳生物高效降解和高木质素山核桃果壳碳氮比调节关键技术,优化了高温有氧发酵工艺,建立了腐熟度量化评价指标(Solvita腐熟度指数≥7,温度≥55℃10天以上,发酵时间≥60天等),明确了发酵终产品的安全阈值(酚酸类物质含量≤1%,皂素含量≤2%,病原微生物丰度约为零)。研发形成三种果壳废弃物发酵产品与草炭、蛭石、珍珠岩、沙土等基质复配技术,复配基质成功培育了30余种花卉、苗木、中药材和蔬菜。
项目申请发明专利8件(已获授权发明专利6件),发表论文18篇(其中SCI期刊论文8篇),登记软件著作权2件。项目成果成功应用于庆元县丰乐菇业有限公司、杭州长林园艺有限公司、杭州富阳绿园园艺公司、江山恒昇生态农业开发有限公司、杭州正德农业开发有限公司和杭州富阳文曲生态农业开发有限公司等企业,成果应用企业已建立果壳废弃物脱毒处理和栽培食用菌生产线2条,建立果壳废弃物高温有氧发酵和基质复配生产线4条,累计处理果壳废弃物8000余吨,生产食用菌菌棒1095万棒,生产花卉苗木栽培基质163631m3。成果应用累计新增产值24261.62万元,新增纯收入3593万元,增收节支总额7192.4万元。该技术提升了经济林果壳废弃物基质化利用整体水平,节约花卉苗木基质生产成本20-25%,节约食用菌基质生产成本27%以上,构建了就地、就近、短期处理果壳废弃物的低成本、低污染、低能耗和安全稳定的果壳废弃物生产食用菌和花卉苗木基质生产工艺,为经济林产业的提质增效和健康可持续发展提供技术支撑和应用示范。如今,该项目成果已辐射到浙江、安徽、江西等省的堆肥、基质、育苗、食用菌相关企业。