灵芝有哪些特征

灵芝有哪些特征,第1张

(王淑芳)

灵芝〔Ganoderma lucidum(Leyssex Fr)Karst〕别名木灵芝、菌灵芝、红芝、赤芝、万年蕈等。属担子菌亚门、层菌纲、非褶菌目、灵芝菌科、灵芝属,一年或多年生真菌。产地分布较广,以南方各省为主。以子实体、孢子及菌丝体入药。除含有多糖、多肽及多种氨基酸外,还有麦角固醇、甘露醇、腺嘌呤、腺嘌呤核苷、尿嘧啶、尿嘧啶核苷、甜菜碱、海藻糖、硬脂酸、γ-三甲胺基丁酸、苯甲酸、虫漆酶、虫漆异酶等成分。光谱分析灵芝含银、铝、硼、钙、铜、铁、钾、钠、镁、锰、锗、锡、锌等元素。味苦、性平无毒。具保肝、解毒、强心、抗缺氧及抗惊厥、益心气、补中等多种功能。主治慢性气管炎、高山病、急慢性肝炎。其孢子粉经加工制成的无菌水溶液对进行性肌营养不良、萎缩性肌强直、多发性硬化等病症有较好疗效。

一、形态特征

菌丝无色透明、有分隔、分支,直径1—3μm。表面常分泌出白色草酸钙结晶。子实体分菌盖、菌柄和子实层。成熟后子实体木栓化,其皮壳组织革质化。有赤褐色光泽。菌盖多为肾形、半圆形。柄侧生。菌盖大小不一,上有环状轮纹及辐射状皱纹,下面菌肉连着紧密排列的相互平行的菌管,管内产生担子层。管孔呈白色至淡褐色,平均每mm24—5个,担孢子着生在担子上,大小为8—11×5—7μm。卵形,具双壁,中有一核及一大油滴(图21—5)。

图21—5 灵芝形态图

1、2子实体 3孢子

二、生物学特性

(一)生长发育对环境条件要求

1温度

菌丝在4—39℃均可生长,以24—30℃生长快,分化子实体也快。分化子实体的温度至少要20℃。在25℃子实体发育慢,但质地紧密,皮壳色泽也比30℃亮。琼脂斜面上菌丝只能耐受0—4℃低温,再低会逐渐死亡,保存不了3个月。但在小麦、麸皮及玉米粉中的菌丝体可在0—4℃条件下保存一年以上。锯木屑为主的栽培瓶中菌丝体在北京冬季堆放室外避风处,冬季虽有-10℃左右短期低温,翌年夏秋仍可继续生长出子实体。

2湿度

包括基质含水率和空气相对湿度。菌丝生长要求基质含水在150—200%之间,随基质本身物理性状如硬度、颗粒大小、形状、装载紧实度等而有一定差异。超过250%时生长慢。菌丝体只在容器内生长时,外界相对湿度可低一些,有利于减少杂菌繁殖,如在60%即可,过低引起基质水分蒸发,也不利菌丝生长。子实体分化和发育对湿度要求比较严格,子实体分化要求基质和水之比为1∶2最适,因必须有充足氧的供应,菌体直接接触空间环境,相对湿度低,其幼嫩的分生组织易受损害而停止生长。因此,子实体分化发育期相对湿度不能低于70%,以85—90%为好。

3空气

主要是空气中氧气及二氧化碳对其影响较大。菌丝在基质内,含水量与氧的供应是一对矛盾,含水量高则氧易不足。用750ml的广口瓶,每瓶装硬木屑与麦麸(3∶1)混合拌水的培养料约600g为适,其中干物质在210—240g。过多则会过于紧实,菌丝会因缺氧而生长慢。子实体分化发育需较多氧的供应。如CO2浓度高则菌盖不分化或不产生担孢子,因此,需要有一定的通风换气条件。据陆文梁等研究,空气中CO2含量超过01%,菌伞就不发育。但在01—10%之间对菌柄的生长有促进作用。因此人工培养时,当子实体原基分化以后,放入密闭的玻璃柜中,菌柄均伸长为筷子状。

4光照

菌丝在基质里生长不需要光,无光全黑条件生长速度最快,当照度增加到30001x时,生长速度只有全黑条件下的一半,所以光照对菌丝生长有抑制。从光质看,黄光对菌丝体生长抑制作用强,红光抑制作用弱。对子实体来说,缺少光照则生长缓慢甚至畸形。在全黑中生长的菌丝体不分化子实体原基,如经一段时间光照再放入黑暗中,原基就可分化发生。子实体生长具向光性,其新生的白色先端部分总是朝向光源的一边。其菌管却有明显向地性。

5酸碱度

菌丝体在pH值35—75的基质中均可生长,以PH5—6生长较好。一般常用的培养基自然酸碱度都适于其生长。

6营养

在自然界灵芝常生于柞、栎、桦、椴及枫香、板栗等阔叶树的木桩旁。菌丝生长初期只能吸收利用一些低碳水化合物单糖,很快它就可通过本身产生的各种酶类来分解、转化、吸收、利用纤维素、半纤维素、木质素以及一些矿物元素,所以可在多种腐木上生长。在利用锯木屑作培养基栽培灵芝时,加入一定量的麸皮,营养更丰富,灵芝生长发育更好。麦麸比例越大,菌丝生长越旺盛,但如全用麦麸则难分化发育出子实体。所以麦麸适宜作栽培种培养基,以得到大量菌丝体。试验还发现,多种中草药的茎叶及种子作培养基或掺入培养料,并不抑制菌丝生长。如穿心莲茎叶、木槿花、甜杏仁、板兰叶、马齿苋、葶苈子以及小蓟叶等。其中以掺入木槿花、甜杏仁、葶苈子者,菌丝生长较好,可能是由于其营养较丰富之故。

(二)生活史

灵芝的生活史与猴头相似。担孢子依靠自身贮存的营养萌发为初生菌丝。初生菌丝是单核的,在灵芝生活史中存在时间很短,即由不同性别的初生菌丝相互结合为双核的次生菌丝。次生菌丝洁白粗壮,生长迅速,分解和利用基质营养能力强,在自然界次生菌丝能在寄主树木组织中迅速生长。如1983年广东澄海县一水库边,一株高10m、胸径16cm的台湾相思树,由于灵芝寄生而迅速死亡。菌丝体吸收利用树木的营养,在适宜温湿度条件下分化出白色团状物——子实体原基,继而发育成达510g重的巨型灵芝,并产生新的担孢子。

三、栽培技术

(一)繁殖方法

利用担孢子来培养子实体的繁殖方法一般不被采用。主要为更新菌种和培养优良母种。以往有人认为担孢子萌发不易,实际上只要孢子是新鲜幼龄的,在基质固体上有适宜温湿度不难发芽,1970—1972年在灵芝培养室曾发现,在脱掉油漆的木窗框上,由于孢子飘落上去而生长出许多小灵芝。

无性繁殖是人工栽培灵芝的主要方法,栽培方式有瓶栽、段木栽及露地栽三种。以瓶栽较普遍。

(二)菌种

以组织分离法获取。即将野外或人工栽培的正在生长发育的新鲜子实体的一部分用75%的酒精进行表面消毒后,采用无菌 *** 作把它切为3—5mm2的小块,取五块左右放置于平板培养基上,或取一块放在试管斜面培养基上。在25—28℃,培养3—4天,就会发现小块组织的周围有白色菌丝长出。这时挑选纯白无杂的菌丝移植于新的斜面培养基上,继续培养5天左右,即得灵芝母种。每支母种可转接新斜面20支为原种。其母种分离及原种培养的培养基成分如下:

马铃薯(去皮) 200g(切片加水煮沸半小时去渣)

蔗糖 20g

磷酸二氢钾 3g

硫酸镁 15g

维生素B1 10mg

琼脂 20g

加水至1000ml

注:如无马铃薯可用50g麦麸代替,并且可不加维生素B1。

除上述培养基外,还可用PSA或PDA培养基以及沙氏培养基。为了配制方便,降低成本,也可用浸胀的小米、麦粒或玉米粉,以及麸皮做成斜面培养基,供培养原种用,也可用来保存菌种。

(三)瓶栽灵芝

1制备培养基

成分为锯木屑和麦麸,重量比为3∶1。通常采用阔叶树的木屑,以硬木为好,后劲足。杨、柳等木屑较松软,不易压紧,后劲差。松、杉、樟、柏的木屑及霉变的硬木木屑不宜用。没有木屑可用蔗渣、棉籽壳或玉米轴渣等代之。按比例称好木屑及麦麸后混拌匀,加水至配好的料以手紧握指缝有水而不滴下为度。拌料多时水分下渗,注意上下搅拌均匀。

2装瓶及制种子皿(瓶)

将配好的培养料,装入750ml的广口瓶或蘑菇瓶,边装边将瓶蹾几下,以免瓶下部有空隙,使上下均匀。合适的盛量为距瓶口3—5cm,压平上表面,然后用直径近1cm的竹棒或木棒(可用筷子代替),在瓶中央从上到下扎一孔洞。旋转退出竹棒以防把上部料弄碎。扎洞有利于灭菌彻底和菌丝蔓延。瓶口塞棉塞加防潮纸,或盖耐高压塑料瓶盖,用两层牛皮纸包上亦可。灭菌要求12kg压力,1个小时。种子皿(瓶)制备:将麦麸及水按重量比1∶2配合,混匀后装入培养皿或柯氏瓶中,稍压平即可。每10g干麦麸可装一个9cm直径培养皿。装瓶时培养基不要太厚,或者降低拌水量,按1∶15—18即可,灭菌同上。

3接种

在无菌条件下,将培养好的斜面原种,以接种针挑取黄豆大带培养基的一块菌丝,放置麦麸皿中央,将菌种稍往下压,与麦麸紧密接触,置26℃下培养一周,白色菌丝几乎充满全皿,即可作栽培种用。一个培养皿的菌丝可接25—30瓶。栽培瓶接种时,用镊子从皿中夹取约1cm2的一块菌丝麦麸,迅速放入瓶中孔洞处,包好瓶塞即可进行发菌培养。在没有麦麸种时可用斜面原种,也可用没长出子实体或已出过子实体的栽培瓶下边的菌丝体作种。

4培养

可分两个阶段,最好设两个培养室。第一培养室只要求适宜菌丝生长的温度25—28℃。瓶子均竖放,不能横放,以免菌种掉在瓶壁或瓶口,接不上培养基影响发菌。约10天后菌丝除向瓶内延伸5—6cm外,在瓶内培养基表面形成白色疙瘩状突起物,即子实体原基。此时应去盖拔塞送入第二培养室。为了多排放一些瓶子,瓶子可横放。如罩袋收孢子粉以竖放方便。培养室除有合适温度25—28℃外,并要求空气相对湿度不能低于70%,最好在75—85%之间。此外还要求有一定的散射光和适当通风换气,以保证有足够的氧供应,使灵芝正常分化出芝盖和产生担孢子。换气要缓缓进行,气温低时应在中午,避免温度骤变引起灵芝畸形。

(四)病虫害及其防治

1杂菌

有青霉(Penicillum sp)、毛霉(Mucor sp)及根霉(Rhizopus sp),有时还有曲霉(Aspergillus sp)等。在无菌 *** 作不严或高温高湿的第二培养室久不换气就易出现。防治方法:培养基灭菌要彻底,无菌 *** 作要严格。培养间可用5%新洁而灭100倍液喷雾灭菌;适当通风降低相对湿度;轻度感染的可局部清除重新灭菌后再接种,严重的则移出淘汰。

2蕈蚊及尖眼蕈蚊

可在室内悬挂蘸敌敌畏布条防治。

四、采收与加工

瓶栽灵芝从接种到收子实体一般需45—60天,成熟的标志是菌盖不再出现白色边缘,原白色也变赤褐色。菌盖下面的管孔开始向外喷射担孢子。成熟后即可采收,由菌柄下端拧下整个子实体。摊晾干燥,或低温烘干,温度不要超过55℃,并要通风,防闷热发霉。充分干燥后放入塑料袋中封藏。如采收孢子粉,则可在培养架子实体下放干净塑料布或光滑干净纸张,用板刷收集。用套袋法将开始产生孢子的子实体包起来会收得较多孢子粉。一般收一个月即可,平均2—5g/株。孢子粉经过晾晒,干燥后入塑料袋保存。

构菌

(王淑芳)

构菌〔Collybia velutipes(Curt,ex Fr)Quél〕又名冬菇、金针菇、朴菇。为担子菌亚门、层菌纲、无隔担子菌亚纲、伞菌目、口蘑科、金钱菌属真菌。日本国称它为增智菇。英、美、德、苏等国称它冬菰。世界性分布。我国南北各省均有,于自然界秋末冬初时发生在杨、柳、构、桑、椴等树枯枝或树桩上。子实体及菌丝体均可入药。味稍咸,后微苦,性寒。富含氨基酸、维生素、糖蛋白、多肽及多糖等物质。可用于预防和治疗肝炎及胃肠溃疡,并具抗癌作用。也有资料报道它具较好的降血清胆固醇效果。

一、形态特征

子实体成丛生长,分菌盖、菌褶(子实层)、菌柄。菌盖早期呈球形,后期展开。直径15—7cm,表面有粘性物质,水分越多粘性越大。菌盖中部肉桂色,边缘乳**并有细条纹。菌肉白色、较薄。菌褶白色至乳白色或微带肉粉色,弯生,稍密,不等长。菌柄长3—7cm,栽培者可达13—20cm,直径02—08cm,具黄褐色或深褐色短绒毛,纤维质,内部松软,基部往往延伸成假根状,相互连在一起。孢子无色或淡**,呈广椭圆形,光滑;7—8×5μm,内含1—2个油球。囊状体呈圆锥状,18—30×7—8μm(图21—6)。

图21—6 构菌形态图

1子实体 2子实体纵切面 3孢子 4担子 5囊状体二、生物学特性

(一)生长发育及其对环境条件的要求

1温度

属低温型变温结实性真菌,在各个生长发育阶段,有不同的温度要求。担孢子萌发的温度为15—30℃,以23—25℃为宜,在24℃于麸汁综合平板上3天可完成萌发、伸长及分枝的过程。7天形成有白色气生菌丝的菌落。超过30℃则不能萌发。菌丝在4—34℃之间均能生长,以25℃为宜。高于30℃生长显著减慢。在15、20、25、30℃四个温度下培育的菌丝体,同时移于4—13℃条件下见光培养,3周后除30℃处理因菌丝基础差外,其余均形成子实体。栽培可利用此特性在中秋节接种,待菌丝生长好时,随自然气温下降,恰适于子实体分化及发育。子实体在3—20℃均可形成,以8—13℃为宜。一般在利于子实体分化及生长的温度范围内,温度低则菇体粗壮,肉厚。温度高则细弱,肉薄。菌丝体抗冻,在干燥状态下,能耐-20℃的低温。培养条件下基质短期结冰也不致引起菌丝死亡。待融冰后条件适宜仍能继续生长。

2水分

其菌丝体和子实体均含较多水分。水分是菌体吸收营养和物质代谢的重要条件。生长发育中所需水分来自培养基质和空气湿度。基质含水量在70—80%较好,过高过低对菌丝生长均不利;空气的相对湿度,在菌丝体阶段60%即可,而当子实体形成时则需85—90%,这样菇体才能生长快而肥厚。若湿度低,菇体不能很好发育并易枯萎;在85%以下产量易降低,但过高也不利,易滋生杂菌造成污染。

3光

对光照条件要求不严。菌丝体生长阶段不需要光。子实体对光的反应据华中农业大学张扬试验,在少氧透明的密闭容器内,自然散射光侧射处理则菇柄细长,菇盖细小,有明显的向光性。为取得较好经济性状,可采用套纸筒法,使柄长、盖小、色白。在有光、无光或红光条件下都可产生子实体并形成孢子,但产量有差异(表21—1)。

表21—1 金针菇的光效应

在子实体生长过程中,光源不要变动,否则出现扭曲现象。

4酸碱度

一般要求中性微偏酸环境,在pH3—80范围中,菌丝体均可以生长,以pH55—65为宜,在pH4—7之间均可产生子实体,以pH5—6为宜,出菇多。有资料报道:子实体干重在pH50—52条件下培育的比pH58—60者为高。用液体培养基进行摇瓶培养一周后,菌液pH在54—62之间,置10℃左右处理两周均可出菇。所以应用深层培养的菌液作栽培种,其酸碱度对形成子实体是适宜的。

5空气

菌丝生长及子实体发育均需氧。由于基质含水量与含氧(空气)量呈反相关,因此基质颗粒大小、颗粒本身紧实程度以及装料时的紧实程度都会影响水分和空气的变化,栽培时应一并考虑。如基质颗粒小就不能在装料时压得过紧。否则气体供给过少菌丝生长迟缓。当料层上生一厚菌丝膜时,由于缺氧则子实体迟迟不分化,可通过搔菌措施促使子实体形成。如为获得菌柄长、菌伞小的菇体,可减少空气对流,使空气中CO2浓度超过01%,当CO2浓度超过06%时,菌盖发育受抑制。

6营养

构菌虽具有分解木材中各种有机物的酶系统,但其分解能力比其它木腐菌弱。对营养物质要求不严格,除各种阔叶树木屑外,还可用压碎的树叶、稻壳、禾本科及豆科植物茎秆等掺入代替部分木屑,如再加入少许米糠、麸皮、玉米粉等营养物质可提高产量。但栽培后剩的培养基残渣,至少还有一半未被利用。所以福建三明真菌研究所利用残渣30%或50%,来代替部分木屑或蔗渣再行栽培,对菌丝生长、菇体产量、质量均无不良影响。子实体的营养成分和对照无差异。近来山西省采用酒糟为主的培养料是值得推广的。按酒糟与棉籽壳重量比4∶1,再拌入1%石灰即可,不但成本低且利于生长。

(二)生活史

构菌除由担孢子到下一代担孢子的有性大循环外,还有无性小循环,即其菌丝体有时断裂形成单细胞粉孢子,萌发后发育成单核菌丝和双核菌丝。通常栽培用的菌种及培养料中的菌丝都是双核的,有疏密不一的锁状联合;比单核菌丝粗壮,生长速度快。在生产上应谨防双核菌丝“退化”成单核菌丝。

三、栽培技术

栽培用菌种可由孢子分离或组织分离法得到。因组织分离法所得菌株遗传性状较稳定,生产上多采用此法,其栽培程序为:母种→原种→栽培种→子实体培养。各程序均按常规进行配制培养基、装瓶、灭菌、接种等具体 *** 作。为培养出高产子实体,应提供其生长发育所需的环境条件。培养室大小应根据生产规模设计。室内培养架应分层,最下面一层应离地面30cm。

分离母种及培育母种的培养基用PDA或麸汁综合培养基(参见灵芝),原种及栽培种培养基相同,成分如下:

锯木屑 75%

麦麸(米糠) 23%

蔗糖 1%

石膏粉1%

水 适量

除上述培养基外,可按前边营养要求设计多种配方。由于其子实体成丛生长,瓶栽时宜用大口瓶,或用塑料袋袋栽。培养室分两部分。前期菌丝体生长要求温度高、湿度低;温度在25℃左右菌丝生长快,湿度应在60%以下。菌丝生长时由于呼吸作用,料温会比室温稍高,另外上下层也会有差异。为使菌丝生长正常一致,除适当调整室温外,上下层可10天对换一次。一个月菌丝可长满瓶。后期瓶子去掉瓶盖(塞),放入温度低、湿度高的培养室。在8—10℃气温及85%左右的相对湿度中生长发育子实体。

近年来,日本采用空调设备和各种测量仪表及半自动化装置,调节环境生态因子,进行冬菇现代化栽培。我国一些单位也开展了冬菇工厂化生产子实体新技术的研究。现代化栽培的生产程序可用小发酵罐生产液体菌种作原种,发酵厂生产出2t液体菌种,可拌入1t干木屑培养料,压制成菌砖,培育出子实体。

主要病害有细菌性褐斑病(Pseudomonas sp)在高温高湿条件下蔓延很快。症状是在菌盖上呈现外圈深褐色圆形或椭圆形褐斑,中部灰白有粘液。菌柄上病斑梭形,褐色,严重时整个菌柄变褐,最后整菇腐烂。在品种间抗病性差异显著。在15℃以下我国菌株具抗病性。18℃以上则与引进菌株一样发病。侵染途径是孔口或机械损伤。防治方法:(1)选用抗病菌株;(2)出菇期控制温度在15℃以下;(3)及时防虫;(4)发病初期喷含有效氯10—15%的漂白粉液。

四、采收与加工

当子实体的柄伸长到10cm以上时即可采收。一般可收两次。以第一次出菇的产量高。采收时握住菇柄,轻轻向上拔即可。采收后去掉枯萎的小菇及菌膜,继续培养则可收第二次菇。也可把培养料挖出置干净的盘或木箱中拍实压块,用塑料薄膜保温,几天后菌丝重新愈合,半月后仍可出菇。栽培后的锯木屑等发酵废弃物,可施于农田作有机肥料。据日本资料,将这种废弃物的浸出液,加300—500倍水,喷洒到植株叶面上或土壤中,能使大豆增产26倍。已经感染了叶斑病的植株,喷2次后即痊愈。另也有资料介绍其菌体的水提液抗植物病毒,故有对其开发利用的必要。

茯苓

(王淑芳)

茯苓〔Poria cocos(Er)Wolf〕别名茯灵、松薯、松苓等。为担子菌亚门、层菌纲、非褶菌目、多孔菌科、卧孔属多年生菌类。主产地为云南、广西、福建、安徽及河南、湖北等省自治区。人工栽培较多的省自治区为广西、湖北及福建。以菌核入药。按切取部位分茯苓皮、赤茯苓及茯苓片等。切片中央有木心的为茯神。加朱钞粉的为朱茯苓。茯苓含有茯苓酸、β-茯苓聚糖、麦角甾醇、胆碱、组氨酸、腺嘌呤等。味甘、性平。茯苓聚糖经人工转变为茯苓多糖,其衍生物羧甲基茯苓多糖,药理试验有较强抑瘤作用。祖国传统医学认为茯苓片偏于利尿消肿,赤茯苓偏于清热利湿,茯神与朱茯苓均偏于安神。茯苓的食疗品较多,如茯苓夹饼、茯苓糕及茯苓挂面等。

茯苓由野生变为栽培,中国已有400多年历史。过去均用鲜茯苓菌核为肉引进行栽培,平均每窖需用250g鲜苓。现多采用菌种法,节约了大量苓种。

一、形态特征

由菌丝组成不规则块状菌核,表面呈瘤状皱缩,淡灰棕色或黑褐色。菌核体积大小不等,直径10—30cm或更长。在同一块菌核内部,可能部分呈白色,部分呈淡红色,粉粒状。新鲜时质软,干后坚硬。子实体平伏产生于菌核表面形如蜂窝。高3—8mm,初白色,老后淡棕色,管口多角形,壁薄,深2—3mm,直径05—2mm。孢子75×35μm,近圆柱形,有一歪尖,壁表平滑、透明无色(图21—7)。

图21—7 茯苓形态图

二、生物学特性

(一)生长发育及其对环境条件的要求

野生茯苓分布较广,从海拔50m到2800m均可发现,说明其对环境适应能力较强。但以海拔600—900m,生长期长、气候温和的山区分布多。在干燥、向阳、坡度10°—35°,有松林分布,微酸性土层,砂质壤土中易找到茯苓。一般埋土深度50—80cm。

1营养

为兼性寄生真菌。菌核中贮藏的茯苓聚糖是段木中的纤维素转化来的,因此段木的质和量影响着茯苓的产量。一般以7—10年生,胸径10—45cm的中龄松树为好。老龄树木心大、松脂多,幼龄木质疏松。在纯培养母种时用PDA培养基即可,其它如玉米粉、麸皮、蛋白胨、酵母膏甚至木屑粉均可作其营养源。在缺少松木的地方,利用其它硬木也可结苓。在北京海拔50m的西郊,5月用柞木段及松木段分别接种。10月收获时,两种木段上生长的茯苓菌核从外表形状上看不出差异。其药效如何,尚无定论。

2温度

在PDA培养基上,22—28℃孢子即可萌发。菌丝在18—35℃均可生长,以25—30℃生长较快。在昼夜温差大的变温条件下有利于松木的分解和茯苓聚糖的积累,适于菌核形成。子实体在18—26℃时分化发育并能产生担孢子。菌丝能耐短期低温。吉林省通化县从山东引种苓,冬季经-3℃贮存后,菌核经组织分离得母种。扩展成原种在吉林栽培成功。黑龙江省采用塑料薄膜覆盖提高地温。下窖气温要求在25℃以上,土温23—25℃,每年6—7月接种,次年6—7月收获。冬季窖上要覆土防寒,终于在高寒的小兴安岭引种成功。由于生长期不如南方长,所以产量不如南方高。

3水分

栽培茯苓宜选干燥坡地。但茯苓生长的段木要求含水50—60%。结苓后对水分要求更为迫切。如遇秋旱,土壤湿度低于15%,不但菌丝生长受抑制,菌核也会发生龟裂。除加强培土外,应适量浇水,维持土壤湿度到25%。但水分过多,茯苓也会被溺死。如多雨则要注意排水。在无琼脂条件下,应用松木屑培养茯苓母种也可获成功。除所用菌核身嫩、肉白、浆多外,培养基干湿度也是关键。含水量应在65%左右。孢子在气温24—26℃,空气湿度70—85%时,易大量散发。

4空气

茯苓生长好氧,所以苓场的土质一定要砂多泥少。而且下窖后覆土不能过厚。土壤板结时要及时松土,增加透气性。另外接种时段木含水量不宜过高。下雨天或雨后不能接种,因雨后水分多、湿度大则空气相对就少,满足不了茯苓菌生长发育的要求。

5光照

茯苓菌丝在完全黑暗条件下可正常生长发育,所以菌核在土内形成。而子实体形成则需要有散射光。因此在茯苓露出土面或采挖后不久,有些菌核表面就会长出大不一的蜂窝状子

水-岩反应是地壳内一种普遍现象,主要表现在矿物的溶解与沉淀、离子间的相互交换及有机质的分解等方面。其结果是:一是岩石化学成分转移至水中,使地下水具有复杂的化学成分;二是水改造岩石的物理化学条件及形成有用矿床(包括油气)。从水文地球化学观点讲,前者称元素正向迁移,后者称元素反向迁移。

1元素正向迁移

在第二章里讨论了地下水化学成分形成的各种作用,从中可以知道,地下水化学成分主要取决于围岩性质与水交替的特点。在地壳中广泛分布着造岩矿物,如碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐及铝硅酸盐等,这些矿物同水(尤其是渗入成因水)的化学反应性质与能力有一定的差异,一般可分为以下几类。

(1)全等溶解的矿物

主要有氯化物、硫酸盐及碳酸盐等。它们在水中的最大含量取决于成分和溶解度,如易溶的石盐和石膏(硬石膏),所组成盐类的组分会全等地进入水中( Cl-)。由于它们都不水解,所以对地下水的酸碱性没有影响。

碳酸盐矿物石英及某些硅酸盐矿物等与水相互作用的溶解过程比较复杂一些,以方解石为例:

含油气盆地水文地质研究

在这种反应中,水分子离解为H+及OH-,H+结合于 中,而OH-存在于溶液中,提高了pH值。当有CO2存在时,OH-的大部分按下式被中和:

含油气盆地水文地质研究

在自然条件下,方解石溶解于水中的通式应为

含油气盆地水文地质研究

与OH-之间的数量关系受 的控制,其反应常数(K)为:

含油气盆地水文地质研究

K值随温度增高而减小,当温度为25℃时,K=10918;300℃时,K=10131等。在温度较低时,当CO2分压为1010~1015Pa(水中常见)时, 含量要高出OH-几个数量级。

在碱性条件下, 按下式离解:

含油气盆地水文地质研究

上述反应也能促使已形成的碱度受到中和。因此,循环于碳酸盐类中地下水的pH值很少超过9。

上述可知,碳酸盐的溶解度决定于 pH、CO2分压、温度和溶液的离子力。CO2和H2O直接参与了上述反应,并改变了自身的气态形式和化学组成式。

(2)不全等溶解的矿物

主要有复杂的硅酸盐与铝硅酸盐等。其特点是新形成的产物以低于原始矿物的溶解度值聚集于溶液中。这意味着水对原始矿物而言是不饱和的。

铝硅酸盐矿物的不全等溶解,其实质就是水解,反应式如下:

含油气盆地水文地质研究

Al(OH)3+(M,H)AloSiAltOn

式中n为不固定的原子系数,o及t为八面体及四面体配位数,M代表金属阳离子,反应式的最后一项(M,H)AloSiAltOn至少可以代表三种可能存在的物质:粘土矿物(低温下形成)、沸石(高温下形成)及硅酸盐类碎屑。

上述反应,大部分水会离解为H+及OH-离子,OH-离子使水的碱度增高。H+离子与硅酸类阴离子结合形成粘土类等矿物。当水中有CO2存在时,碱度被中和,形成 或重碳酸盐水。

几种铝硅酸盐矿物不全等溶解的具体反应式见表5-34。

(3)氧化还原作用

1)氧的氧化作用:氧是地下水中最强的氧化剂。在地层内,消耗的氧是得不到补充的,所以深部地下水中一般都缺乏溶解自由氧。消耗地下水中溶解氧的若干氧化作用见表5-35。

2)有机物质的氧化:沉积盆地地层内都含有丰富的有机物,在渗入成因水到达的深度内,将引发化学氧化作用。有机物质的氧化不是简单的加氧去氢过程,而是共价键电子对的位置移动问题。也就是说,碳原子控制共价键电子对的程序发生了变化,使电子对偏离碳原子(碳原子周围的电子密度降低)的反应,导致了有机物质的氧化。很显然,只要有自由氧存在,有机物质将遭受化学氧化。在含油气盆地的一定埋藏深度和一定空间范围内,地下水具有携带自由氧的能力。另外,在地质体内,由微生物参与进行的有机质生物氧化是普遍而强烈的。前已述及,细菌生长和繁殖需要碳、氢、氧、氮等多种成分和营养,对复杂或大分子有机物,一般细菌不能直接吸取,而是首先在细菌外加以分解,即成为简单的小型化合物后,方能透过细胞壁进入细菌体内进一步发生反应,完成有机物质的生物氧化过程。实际上,这是一种把有机物中的氢脱出去而放出一定能量的反应。只要有相应的受氢体来接受脱出的氢,生物氧化作用就能最终完成。在沉积盆地内,除元素和化合物可作为有机物质生物氧化和受氢体外,地下水中的自由氧(O2)也是主要的受氢体。

3)硫化物氧化:地下水中的硫化物主要来自硫化矿物和有机物质的分解。多以 、H2S和HS-的形成存在。虽然 中硫和氧的结合能力很强,甚至在低温(<100℃),低压条件下,硫酸离子不可能被还原,但在气态氢和有机物质存在的条件下, 中的氧很容易被抢夺和分离出来,尤其是在脱硫细菌存在时(氧被作为脱硫细菌的养料),将极易产生 的还原作用。反应式为: +4H2(气)=S2-+4H2O;

+2C(有机物)=S2-+2CO2,后者常见于石油、沥青、碳氢化合物和有机酸分布的地区。

表5-34 几种铝硅酸盐矿物不全等溶解的反应式

注:下面划虚线者为固相。

表5-35 消耗地下水中溶解氧的若干氧化作用

微生物形成H2S的最佳环境要求温度在0~80℃,pH值为4~105 范围内。脱硫作用将 还原为H2S的氧化—还原电位(Eh)值约为+30~-60。地下水中若出现H2S,水的Eh值会明显下降,当水中含H2S大于10mg/L时,Eh值下降为负值。从这个角度讲,H2S的出现改变了氧化—还原介质条件。

4)金属元素的氧化作用:参加氧化还原反应的金属元素主要有铁、锰、铜、锗、锑、钒、铬、钼、钨、汞、铅、砷等。在不同的地下水中,存在不同氧化态的金属元素,其原因与地下水中最强氧化剂和最强还原剂的活度有关。地下水中溶解氧(O2)是最强的氧化剂,它可以使水中的所有元素都处于最高氧化态。当然,它首先去分解有机物质,然后再去氧化无机物。地层内有机物质是最强的还原剂,它可以使所有的组分(元素)都处于最低氧化态(或还原态)。当然它首先是消耗地下水中的溶解氧,然后再去消耗无机组分。有机物质还原地下水中无机组分的有关反应见表5-36。

表5-36 地下水中有机物还原无机组分的有关反应式

在水溶液中,起氧化剂作用的微量元素次序是:O2>Pb4+>Mn4+>Cr6+>Fe3+>U6+>Cu2+>V5+。起还原剂作用的次序是:有机物质>V2+>Fe2+>Cu°>U4+>Cr3+。

金属元素的氧化—还原状态决定了它们的水迁移强度。氧化态水迁移强度小于还原态的元素有:Fe、Mn、Ce和Sn,因为它们高氧化态的水解能力比低氧化态的高。难溶氢氧化物的形成,阻碍了金属的水迁移能力。而U、V和Cr等的低氧化态水解能力强,易形成难溶氢氧化物。它们的高氧化态由于容易形成酸根( 、 等),所以迁移能力强。

在地下水中参与氧化—还原反应的金属元素以铁的丰度最高,分布最广。在氧化带内,Fe3+的活度没有达到Fe(OH)3的溶度积时,最大稳定场内主要是 。当pH<5时,Fe(OH)2+及 的稳定场占优势。在还原带内,pH值<8时,只有Fe2+存在;pH值>8时,出现FeCO3的沉淀,随后是 的优势场。

Fe(OH)3胶体及铁的有机化合物的存在,可使地下水中Fe3+形成超饱和状态,有利于稀有金属的水迁移。

地下水中铁的硫化物,严格地受硫的氧化—还原条件的限制,硫化氢限制了铁的转移。但是在深层的氢硫化物碱性水中往往含有较高的二价铁,在向上运动时,由于pH降低,发生 反应,形成黄铁矿。

EhpH的变化,可引起地下水化学成分(包括铁等元素)发生一系列变化。

2元素反向迁移

元素反向迁移主要发生在沉积成因水中。沉积成因水起源于古湖(海)盆水体,其水化学成分形成过程中经历了长期的蒸发浓缩作用,导致水-岩之间的反应主要是岩石发生变化或受到改造。

对陆相油田水而言,水蒸发浓缩作用的结果,自水中有次序地析出或沉淀出:Al、Fe、Mn的氢氧化物;不同成分的粘土矿物;Ca及Mg的碳酸盐、硫酸盐及磷酸盐;Na的硫酸盐;Na与K的氯化物;Ca与Mg的氯化物;最后为硝酸盐。大陆盐化水一般呈弱碱性。湖泊(盆)的水化学成分不像海水那样稳定,其主要离子含的固定顺序在淡水(矿化度小于1g/L)湖中为Ca2+>Na+>Mg2+, ,与海水有很大的不同。随着湖水含盐量增加(最高可达300g/L),而逐步趋向海水的离子排列顺序。在高盐度的古湖泊中,既发生过元素正向迁移,也有元素的反向迁移。这种现象在现代湖泊的发育过程中时常见及。例如死海(湖),在地史上就有过碳酸钙的沉淀,而现今正进行着石膏的沉积,但很快又被方解石所交代。

海相油田水化学成分是在海水的基础上发育起来的。МΓВалшко对海水蒸发浓缩过程进行了实验,其结果见表5-37。

表5-37 浓缩程度不同的海洋水成分

对海相油田水来讲,蒸发浓缩结果使岩石的岩性发生以下变化:最早形成的是钙的碳酸盐及硫酸盐,然后结晶出石盐,而卤水富集了镁和钾盐,当卤水浓度达到325g/L时,硫酸镁开始结晶析出,随后是钾盐,卤水更富集镁的氯化物。

蒸发浓缩引起水-岩间的离子交换作用是含油气盆地内沉积成因水化学成分演变的重要地球化学反应。陆相与海相沉积成因水化学成分,虽然有相同的演变阶段,但水化学性质有一定的差异。

海相沉积成因水源于海水。由于全球海洋水质基本相似和有较高的稳定性,因此各国海相沉积成因水或以沉积成因水为主的海相油田水(尤其是深海)的化学成分可比性较强。

海水中溶解的无机物质的含量排列顺序是:Cl->Na+> >Mg2+>Ca2+>K+> ,含有 ,Br-,Sr2+,SiO2等,有机组分比较丰富,有机碳的含量一般为02~27mg/L。海洋水演变为沉积成因水和油田水的过程中,首先要经历海相软泥水的阶段,在该阶段内,海水化学成分一般发生很大的变化,除了Ca2+和Na+在水-岩(泥)中相互交替外,在海底淤泥缺的地球化学环境中,会发生活跃的细菌分解、蛋白质分解、硫酸盐的生物化学还原及脱硝酸等作用,使 减少、碳酸盐增多、H2S增加、富集烃类气体及溴、碘等微量元素、pH值增高、Eh环境发生变化,部分重碳酸盐将发生沉淀,转化为石灰岩和白云岩,从而引发水-岩之间的相互反应,其结果使部分Ca2+由沉积物转入溶液,一部分Na+被沉积物重新吸附。在向成岩方向发展过程中,软泥水溶液成分同海水相比,发生较大的变化(表5-38)。

表5-38 成岩作用中软泥溶液成分变化表

(据沈照理等,1986)

现代海洋软泥水可分为三种类型:保持海水类型的氯化物—(硫酸盐)—钠—镁水,广布在大洋底部的软泥中;不含硫酸盐的氯化物—碱性软泥水,属过渡型,分布在陆缘海盆中;几乎不含硫酸盐的氯化物—钠—钙水,主要分布在内陆海中。

上述不同类型海洋软泥水在上覆地层压力下,在形成沉积成因水的过程中,转化为:砂-泥岩中的低盐度淡水,矿化度为10~35g/L;碳酸盐岩中咸水,矿化度不超过100~120g/L;含盐建造的高盐度水,矿化度多为200~250g/L,最高可达700g/L(石盐与钾盐的卤水)。

深部沉积成因水矿化度较高,属CaCl2型,氯化钙组分的出现是一个鲜明的特点。对于氯化钙组分沉淀的机理,不同学者的见解虽然不同,但有一点是一致的,即在高温条件下水-岩交换反应是形成氯化钙组分的重要原因(包括矿物岩石学家提出的次生白云岩化,氯化镁质盐溶液与岩石碳酸钙交换、海水与含碳酸钙的岩石作用等)。

海相和陆相油田水都有改造岩石化学组成的能力和现象。只是由于陆相油田水中低矿化度(不超过35g/L)者占有较高的比例,所以元素正向迁移现象总体上比海相油田水突出。

上述讨论的元素正向迁移和反向迁移问题,不能简单地理解为只是水的溶滤和沉淀,也不能把岩石看作只是地下水储存场所和运动通道,实际上岩石是活泼的化学反应剂,它们能将水分子分解为组成水的离子化合物。水-岩作用的初期,进入水溶液的成分基本等同于岩石的成分,随着作用的进一步发展,能够为次生产物所结合的元素少了。也就是说,相对于原始的岩石而言,地下水中元素间的相互比例逐渐发生改变,而且相互作用时间越长越深入,则水的成分与原始岩石成分之间的区别就越大。在水中不断浓缩一些元素,而沉淀出另一些元素,最后沉淀出来的可以是与原始岩石成分很不相符的物质。此外,水的成分与围岩的成分也不是等量的关系,当在水中大量出现岩石中含量很少的元素时,这恰恰是水与岩石长期相互作用的结果。一般来说,水循环的深度越大,与岩石接触、反应的时间越长,矿化度就越高,它的成分与围岩成分的差别就越大。

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