笔者从事食用菌工厂化栽培实践近十年,成功创办了全 国第一家设施栽培鸡腿菇工厂(福建省武平县众益农业发展有限公司)。目前完成日产鲜菇2t的工厂化栽培鸡腿菇生产线,也是全国最大的鸡腿菇生产线。2008年参考和引用先进的荷兰双孢蘑菇栽培设备和工艺,自主创新,全部设备机械包括上料机、翻料机、集中发酵隧道及自动控制系统、播种打 包机、出菇房温度通风控制系统等都实现国产化,结合我国南方稻草加牛粪原材料特点,成功设计了目前长江以南最大的双孢蘑菇工厂化生产线(福建省武平县久和菌业有限公司),设计日产量7t,目前设备已基本调试成功和调试成功新的栽培工艺。通过这两条生产线的设计和实践,曾经历过无数次的失败与教训,悟出了工厂化栽培食用菌与传统季节栽培的本质区别,总结出工厂化栽培食用菌的体会和经验,在此与各位探讨。这是笔者多年来的经验所得,但愿能为从事同行业或准备从事工厂化栽培的同行作参考。笔者毕业于农业院校,从事的是生命科学相关专业,对一些设施的提法可能有偏差,或者与一些专家的提法不同,这里仅代表笔者个人的一些看法。
国外的工厂化生产食用菌,如欧美的工厂化栽培双孢蘑菇与日本的工厂化栽培金针菇,是真正意义上的工厂化栽培食用菌,运用工业化的理念,通过机械化操作和自动化控制来完成整个生产过程。而我国的一些工厂化栽培食用菌是通过手工操作配套简单的机械设备和“人菇对话”控制来完成生产,是工厂化栽培的初级阶段。食用菌的工厂化栽培是跨行业多学科行业,技术性和专业性很强的项目,其包含微生物学、机械、制冷、自动控制等多专业技术。工厂化栽培食用菌与传统的季节栽培具有本质的区别。工厂化栽培食用菌基本理念是一致、整齐、周转快。为了尽可能地实现工厂化栽培的基本理念,必须有先进的设备(包括配套的机制和控制系统),适合的菌株和配方以及配套的栽培工艺才能完成。因此与传统季节栽培相比较,由设施、菌株、配方及栽培工艺构成工厂化栽培的四大要素。
工厂化栽培食用菌成功四大要素:设施(备)、菌株、配方和栽培工艺。四大要素之间相互影响,只有良好的设施配套与设施相适应的菌株和配方,结合相适应的栽培工艺,才能保证工厂化栽培食用菌的成功,发挥工厂化栽培食用菌的最大效益。
1 栽培设施
设施包括与栽培工艺相配的各种机械和各种调控设备。设施的好坏直接影响栽培的成功。这里主要指培养房和出菇房环境控制设备。控制设备主要包括温度控制系统、通风(C02)系统和空气湿度的控制系统。
1.1 温度控制系统
温度是食用菌生长的最主要因素之一。不同的品种对温度的要求不同。不同地理位置和气候条件,制冷机组选择也不同。创造适宜的不同阶段要求的最佳温度是食用菌栽培的关键。所以保证食用菌不同阶段要求的温度能够自由调控是设施最基本要求。
1.1.1 制冷量的确定
①菌丝生长最旺盛的时候培养料发热所需制冷量;②最大通风量时所消耗的制冷量(包括水蒸汽热量);③墙体的散热量。选择压缩机制冷量时在以上计算制冷量总和外加30%左右。
1.1.2 蒸发器的选择
库房里的温度调整是通过蒸发器的热交换来完成的,只有一定的蒸发面积(热交换面积)和单位时间内一定的热交换风量,才能确保库房温度自由调整。从制冷的角度上说,食用菌生产的培养房及出菇房均属高温冷库。由于环境的湿度较大,为了防止蒸发器结霜,特别是库温要求较低的时候,其蒸发温度低于0℃,蒸发器铝翅片片距要求加大。一般情况下1匹(2500W)制冷量配蒸发面积8~17m2,蒸发温度4-8℃,蒸发器风机风量要求150~220m3/(h·kW)。冷风机蒸发温度与房温的温差越小,库房湿度越大。蒸发面积越大,风机风量越大,民房温差越小,冷风机蒸发温度每提高1℃,制冷量增加4%。为了提高单位时间内换热量,必须相应增加蒸发面积和风机风量。
1.1.3 冷凝器配套
在南方一般用水冷凝器,在北方一般用风冷凝器。冷凝器的选择是根据当地平均气温而确定的。冷凝温度的高低影响整个制冷机组的制冷量,冷凝温度降低可以增加制冷量。所以适当加大冷凝器,可以降低冷凝温度,从而增加制冷量。经验是根据压缩机制冷量向上增大1级(约5匹),比如制冷量20匹压缩机配25匹冷凝器。冷凝器中每匹要求3m长铜管,才能保证足够的冷却能力。
1.1.4 相关单位换算关系
① 1W=0.86kcal/h 1kcal/h(大卡几)=1.163W
② 1匹:2 500W(风冷机组)1匹=3000W(水冷机组)
③ 1USRT(美国冷吨)=3.517kWkW=0.284USRT(美国冷吨)
1.1.5 库房温度设置
库房温度设置以中心温度为准上下至少3℃的温差。否则夏天外界气温过高时,冷机频繁启动不仅增加了启动消耗电量而且空气湿度下降,增加保湿难度。因为,不同温度空气的持水能力不同,持水能力随气温的升高而增加;就室内而言,温度降低减少了空气持水率,空气相对湿度增加;当温度提高时,空气持水率增加,菇表与空气湿差增大,菇表向空气蒸发加快,从而使菇体水分散发加快。
1.2 通风控制系统
包括新鲜空气交换和内循环系统。不同食用菌品种,同品种不同菌株要求不同。
1.2.1 新鲜空气交换
有两种方式。一种是连续通风:保持库内C02浓度维持在一定水平,连续的保持一定量的新鲜空气交换;另一种方式为定时通风:保持C02浓度不超过规定要求,定时短时间将房内气体交换彻底。连续通风的控制可以通过调整风机转速和风门大小来进行;定时通风控制根据库房空间大小、风机风量大小及不同品种对通风的要求来确定通风的时间长短,通风的间隔时间根据品种要求和不同生长阶段而定。通风量的确定根据品种不同和不同生长阶段而定。风机大小和型号确定也因品种、库房规格、通风要求而定。只有确定了风机,根据库房规格及该品种对O2的要求才能确定通风的具体时间,并非传统的所谓“一天通风几次,一次多少时间”。
1.2.2 内循环
为了保持库房温度和O2均匀一致,必须有足够的内循环来保证。内循环时间及风量的确定,根据不同品种、库房床架的设计和规格、不同生长阶段而定。方式有两种:一种是定时内循环方式,一种是连续内循环方式。其控制方式同新鲜空气交换。
1.3 湿度控制系统
不同品种、不同生长阶段对环境的湿度要求不同,一般来说菌丝生长阶段要求湿度较低,出菇阶段要求空气湿度较高。出菇阶段空气湿度要求不得超过95%,因为菇的生长所需的养分、水分都是通过菇蒸腾拉动作用来运输的,提高空气湿度只是为了减少菇蒸发造成菇失水过快。只有菇体表面与空气有一定湿差时,菇才有足够蒸腾作用,否则抑制了养分和水分的运输,阻止菇的生长,造成死菇或发生病害。加湿一般采用高压喷雾加湿和超声波喷雾加湿,可以连接湿度探头进行自动控制。
2 栽培菌株
适合设施栽培的菌株与传统季节栽培菌株具有较大的差别。设施栽培的菌株要求:①菌丝生长较快,抗性强;②菌丝吸收转化营养快和产量集中在第一潮菇;③适宜较高C02浓度环境下生长。
2.1 选育菌株
为了缩短菌丝生长周期,加快周转率,选育在设施中菌丝生长速度快且健壮的菌株,是设施化栽培菌株选育的基本目标。
2.2 品种性状
同品种不同菌株在自然季节栽培和设施栽培条件下表现的性状是不一样的。其分解转化木质素纤维素和利用氮源能力也不一样,选育出在设施中分解转化能力较强的菌株,是提高生物转化率最有效的方法。
2.3 创造环境
设施栽培是通过设施对环境的调控来创造最适的食用菌生长的环境条件(温度、O2、湿度)。因为在高温季节制冷、通风、空气湿度的保持是相互矛盾的,设施栽培就是通过设施的控制系统来调控达到适合该品种生长环境的平衡点,不同菌株的平衡点不同。如果该菌株能适合较高CO2浓度生长,则可减少菇房空气与外界空气的交换,从而减少温度、通风和湿度之间的矛盾。所以在菌株选择和选育上选出适合较高C02浓度下生长的菌株是设施化栽培菌株选择的方向。
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