1986年,福建农林大学发明了“以草代木”栽培食、药用菌技术,经过20多年的研究和拓展,该技术已发展形成综合性技术——菌草技术。菌草技术具有太阳能利用率高、资源利用率高、投资少、周期短、见效快等优点,现已传播到87个国家,已在我国32个省、市的386个县(市)应用。由菌草技术发展形成的产业——菌草产业,涵盖菌业、草业、畜牧业等产业,并涉及生物医药、保健食品、菌物饲料、生物肥料、水土保持、荒漠治理及生物质材料、生物质能等领域,是高产、高效、优质、安全、生态的新兴产业,发展菌草产业既能增加农民收入,脱贫致富,又能改善生态环境,使社会、经济、生态三大效益共赢。虽然菌草产业有巨大的需求和广阔的发展前景,但也面临不少发展瓶颈,本研究针对菌草产业发展若干瓶颈开展相关关键技术研究,结果如下：1.菌草抗逆性生理研究为探明莱竹、芦竹、巨菌草、象草、稗草等5种菌草对碱、盐、低温胁迫下的生理响应及抗碱、抗盐、抗寒能力,分别以0、50、100、125、150、200mmol·L-1 Na2CO3溶液模拟碱胁迫,以0、50、100、150、200、250 mmol·L-1 NaCl处理模拟盐胁迫,以3,0,-5,-10,-15,-20℃等不同的温度处理,模拟低温胁迫,测定叶片细胞膜透性,丙二醛(MDA)和可溶性糖(SS)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,以及恢复试验后植株死亡率,并利用隶属函数法对以上指标进行综合评价。结果表明,随Na2CO3胁迫浓度的升高,5种菌草的相对电导率、MDA含量呈上升趋势,SS含量,SOD、POD、CAT活性呈先升高后下降的趋势,稗草、莱竹、象草、巨菌草、芦竹的生理指标平均隶属函数值分别为0.36、0.95、0.01、0.14、0.83,半致死Na2CO3胁迫浓度分别为107.0、127.7、68.5、78.5、123.0 mmol·L-1,5种菌草的抗碱能力强弱为：莱竹>芦竹>稗草>巨菌草>象草。稗草、莱竹、象草、巨菌草、芦竹的半致死NaCl胁迫浓度分别为132.6、129.8、105.9、114.9、164.1mmol·L-1其生理指标平均隶属函数值分别为0.58、0.43、0.94、0.06、0.02,5种菌草的抗盐能力强弱为：芦竹>稗草>莱竹>巨菌草>象草。莱竹、芦竹、巨菌草、象草、稗草等5种菌草的半致死温度LT50分别为：-12.05,-21.28,0.69,0.18,-1.98℃；5种菌草抗寒能力强弱为芦竹>莱竹>稗草>象草>巨菌草。2.巨菌草丰产栽培研究研究不同种植方式对巨菌草出芽时间、出芽率、成活率及种植密度和施肥对其生长特性和产量的影响,结果表明,不同种植方式中双节斜插的出芽时间最早,四种种植方式的巨菌草出芽率和成活率依次为双节平埋>双节斜插>单节斜插>单节平埋>,双节平埋的成活率最高,分别比双节斜插、单节斜插、单节平埋高3.2%、13.3%、17.5%。随种植密度增大,分蘖数、茎粗减小,株高、产量先升后降；株行距20 cm×20 cm时产量最低,株行距80 cm×60cm时产量最高,与120cm×80cm差异不显著,与其他差异显著,分别比株行距20 cmx20cm产量高28.9%和24.2%,巨菌草最适宜的种植密度为80 cm×60cm。在有机肥、废菌料作基肥的试验中,随有机肥、废菌料施肥量增大,株高、分蘖数、茎粗、产量增加,且与对照(CK)差异显著,但施肥量3000kg·hm-2与4500kg·hm-2差异不显著,表明随施肥量增大,肥料报酬率下降,适宜的施肥量为3000kg·hm-2;有机肥施肥量为3000kg·hm-2时,株高、分蘖数、茎粗、产量分别比对照高29.5%、38.7%、28.3%、39.0%,废菌料施肥量为3000kg·hm-2时,株高、分蘖数、茎粗、产量分别比对照高27.6%、35.1%、27.1%、37.3%,废菌料与有机肥对巨菌草生长特性及产量影响差异不显著,表明废菌料与有机肥有相同的效果。在有机肥作基肥施肥量3000kg·hm-2基础上进行尿素、复合肥追肥的试验中,随尿素、复合肥追肥量增大,株高、分蘖数、茎粗、产量增加,且与对照(CK)差异显著,但追肥量750kg·hm-2与1125kg·hm-2差异不显著,表明,随追肥量增大,肥料报酬率下降,适宜的追肥量750kg·hm-2;尿素追肥量为750kg·hm-2时,株高、分蘖数、茎粗、产量分别比对照高23.4%、61.7%、12.2%、45.5%,复合肥追肥量为750kg·hm-2时,株高、分蘖数、茎粗、产量分别比对照高24.7%、26.9%、14.1%、48.5%,尿素与复合肥对巨菌草生长特性及产量影响差异不显著。在废菌料作基肥施肥量3000kg·hm-2基础上进行尿素、复合肥追肥的试验中,随尿素、复合肥追肥量增大,株高、分蘖数、茎粗、产量增加,且与对照(CK)差异显著,但追肥量750kg·hm-2与1125kg·hm-2差异不显著,表明,随追肥量增大,肥料报酬率下降,适宜的追肥量750kg·hm-2;尿素追肥量为750kg·hm-2时,株高、分蘖数、茎粗、产量分别比对照高29.5%、38.7%、28.3%、44.9%,复合肥追肥量为750kg·hm-2时,株高、分蘖数、茎粗、产量分别比对照高27.6%、35.1%、27.1%、47.4%,尿素与复合肥对巨菌草生长特性及产量影响差异不显著。3.菌草综合利用研究(1)不同生育期巨菌草的营养特性巨菌草营养成分在个体发育中变化显著,随生长时间延长,干物质增加,生长90天比生长30天高29.1%；粗蛋白含量降低,生长30天比生长90天高83.1%；灰分含量基本上呈下降趋势,无氮浸出物呈上升趋势,粗纤维和粗脂肪含量先升高后趋稳；表明生产上为了得到优质鲜草,要根据不同需要合理选择刈割时间。(2)菌草含水量及干燥效率研究测定巨菌草、类芦、五节芒等3种菌草的含水量,并通过9种处理：粉碎斗烘干(B1)、烘干(B2)、粉碎+晒干(B3)、压扁+晒干(B4)、晒干(B5)、粉碎+风干(B6)、风干(B7)、粉碎+晾干(B8)、晾干(B9)研究其干燥效率,结果表明,巨菌草的含水量最高,为75.7%,分别比类芦、五节芒高12.6%、13.6%,差异显著。4种烘干方法的干燥效率大小依次为烘干>晒干>风干>晾干,菌草不同处理方式的干燥效率为粉碎>压扁>未处理(完整植株),不同干燥方式对菌草干燥效率影响显著,以粉碎+烘干(B1)的干燥效率最高,是烘干(B2)的2.73-2.82倍,为其他干燥方式的11.1-144.5倍,粉碎+晒干(B3)的干燥效率是晒干(B5)的2.32-2.35倍,压扁+晒干(B4)的干燥效率是晒干(B5)的1.51-1.53倍,晾干的效果最差；除粉碎+晾干(B8)和晾干(B9)2种处理外,其他7种处理,含水量均在20%以下。3种菌草中,巨菌草的干燥效率最高,类芦次之,五节芒最低。(3)菌草鹿角灵芝栽培特性及营养和有效活性成分分析对南非引进的灵芝菌株南GL11进行DNA指纹图谱分析,并研究其鹿角灵芝栽培特性及其营养和有效活性成分,结果表明,灵芝南GL11与芝120、芝102在DNA水平上存在差异。南GL11与当地主栽培品种韩芝1号进行鹿角灵芝栽培时,灵芝南GL11呈鹿角状,韩芝1号为念珠状,南GL11形状优于韩芝1号。菌草鹿角灵芝南GL11菌柄显著长于韩芝1号,比其长7.4%,菌柄直径略比韩芝1号粗,但无显著差异；鲜芝、于芝产量均显著高于韩芝1号,分别高40.9%、21.4%,其鲜干比分别为2.55、2.18；菌草南GL11鹿角灵芝的多糖、总三萜含量分别比韩芝1号高28.57%、10.2%,差异显著；其粗蛋白与氨基酸含量略低于韩芝1号,但差异不显著,二者氨基酸组分相同,均检出十七种氨基酸,色氨酸则可能因酸分解未能检出。南GL11鹿角栽培时,形状好,产量高,有效活性成分高,具较好的推广前景。(4)菌草作为生物质燃料研究以生长3个月、1 a、2 a的巨菌草、象草、芦竹、五节芒等4种菌草为材料,对其进行作为生物质燃料的工业分析和燃烧特性研究。结果表明,不同生长期菌草的干燥基灰分含量为5.85%-18.25%,挥发分含量为64.28%-75.79%,固定碳含量为15.70%-19.54%,全硫含量为0.12%-0.76%；干燥基高位发热量为14.67-18.49 MJ·kg-1,是原煤发热量的70.0%-88.3%,空干基高位发热量为14.27-18.20 MJ·kg-1,是原煤发热量的68.2%-86.9%；巨菌草、芦竹和五节芒不同生长期的干燥基挥发分、固定碳含量、发热量不同,且随着生长期延长呈先升后降趋势,生长1a时达到最高,最适宜作为生物质燃料,4种菌草中,芦竹的发热量最高。菌草作为生物质燃料有潜在应用前景。(5)菌草生态功能研究①不同种植年限的巨菌草对植物和昆虫多样性的影响以未种植巨菌草的荒山坡地为对照(CK),研究种植年限为1、2、3年的巨菌草群落的植物和昆虫多样性。结果表明：种植巨菌草的植物群落物种丰富度比CK低,但盖度比CK高,种植3年的盖度最高为91.6%,比CK高75.8%；种植3、2、1年的巨菌草群落昆虫物种丰富度分别为CK的5.6、5.3和3.6倍；不同种植年限巨菌草群落植物和昆虫的Simpson、Shannon、均匀度、Brillouin、 McIntosh等指数均显著高于CK,说明种植巨菌草可明显影响群落的植物和昆虫多样性；群落的植物和昆虫多样性随种植年限的增长逐渐趋于稳定。②荒坡地种植巨菌草对土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响研究种植于荒坡地、不同生长年限(1年、2年、3年、5年)的巨菌草对土壤微生物群落功能多样性及肥力的影响。结果表明,不同生长年限巨菌草土壤微生物对不同碳源的利用随培养时间延长而增大,培养72-96 h变化最明显,培养144 h后各土壤AWCD值均达到最大值。总体上AWCD值大小依次为：2年生>3年生>1年生>5年生>CK,不同生长年限的巨菌草土壤AWCD值均比对照高,且差异显著,2年生AWCD值最高,其次为3年生,1年生、5年生巨菌草土壤AWCD值差异不显著。对培养96h土壤微生物利用碳源特性进行主成分分析,31个碳源中提取的与土壤微生物碳源利用相关的主成分8个,其中主成分1至主成分8分别能够解释变量方差的25.39%、18.89%、11.28%、9.31%、6.84%、5.60%、5.26%、4.71%,合计解释变量方差的87.27%；主成分1、主成分2能够区分不同生长年限巨菌草土壤的微生物群落特征,2年生、3年生巨菌草土壤微生物功能多样性与CK相比,差异显著；与主成分1显著相关的碳源主要是糖类,氨基酸,羧酸和多聚物,与主成分2显著相关的碳源主要是氨基酸。不同生长年限的巨菌草的Shannon (H)、均匀度、Brillouin指数均高于CK,且差异显著,2年生与3年生差异不显著,1年生与5年生差异不显著。总体上不同生长年限巨菌草的土壤的pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量比对照高,其中3年生巨菌草的土壤有机质含量比对照高98.20%,5年生巨菌草土壤的碱解氮含量比对照高93.2%；除1年生巨菌草外,有机质、碱解氮含量均与对照差异显著。在荒坡上种植巨菌草,可增加土壤微生物群落功能多样性,在一定程度上提高土壤肥力,荒坡地种植巨菌草能产生一定的生态正效应。