蘑菇堆肥高压发酵隧道技术的应用

杨国良 何晓兵

(1.河北大学生物技术研究中心,保定 071000;2.新疆生产建设兵团农十二师,三坪 830032)

荷兰的蘑菇生产技术世界领先,其采用发酵隧道 (图1)制造堆肥,空调菇房栽培出菇,周年生产蘑菇6～8茬,每茬产量稳定在30千克/平方米。我国蘑菇培养料发酵设施落后,技术含量低,菇农烧煤产生蒸汽进行培养料后发酵,全国数十万个煤灶冒烟6～7天,不但耗费大量能源及人力,还排放大量碳和硫污染空气;种菇环境脏、乱、差,生产周期长,每年种一茬,产菇量平均仅10千克/平方米。与国外比较,差距甚大。目前,我国农民无力采用先进的隧道发酵技术,不具备巴斯德灭菌和腐熟的发酵条件,蘑菇堆肥质量低下,病虫污染严重,产菇率低而不稳。因此,我国蘑菇堆肥发酵的技术瓶颈问题亟待解决。

图1 荷兰制料场有数百条隧道

荷兰发酵隧道造价昂贵,目前我国只有外资企业 “奥登”公司引进了荷兰高压发酵隧道 (图2)。为了解决这个问题,我们一方面请荷兰专家来国内讲学,另一方面组织团队赴荷兰考察,借鉴荷兰先进的隧道发酵技术,采用国产材料和设备,在黑龙江、新疆、河南、内蒙、天津等省区建成多条 “新型高压隧道”,每条造价约15万元人民币,是进口隧道造价的1/10。与煤灶发酵相比,隧道发酵具有科技含量高、造价低、节能降耗等优势。例如烧煤产蒸汽升温,每平方米菇床80千克堆肥约耗费煤炭费用3元 (煤价800元/吨);而隧道后发酵一般不需要蒸汽升温,仅需要供风电费0.8～1.0元/平方米,而且堆肥质量好、产菇量高。2008年河北省科技厅组织专家对河北大学完成的 “新型双孢菇堆肥发酵隧道的建造与应用技术”课题进行了成果鉴定,结论为 “居国内领先水平”。经过近两年的推广应用,经济效益和生态效益显著,获得2009年保定市政府科技进步一等奖。

图2 山东奥登公司引进的荷兰隧道

1 隧道发酵的优点

隧道发酵的先进性在于:①利用微生物发酵热完成 “巴斯德灭菌”和腐熟过程,与耗费大量热蒸汽的架床发酵工艺相比,隧道式发酵处理量大,能耗低,效益高,无环境污染;②不在菇房中进行高温高湿的巴氏杀菌,因而菇房建筑、机电系统不易受损;③经隧道前、后发酵和发菌的堆肥,可同时进行铺床、覆土两道工序;或压制成方便转运的料块,将蘑菇生产工艺由一区制改进为二区制或三区制,空调菇房由1年栽培4茬增加到6～8茬,大大提高了生产效率。一座8间菇房 (每间菇床面积480平方米)的菇厂,年产鲜菇700吨左右,平均日产近2吨。

需要指出的是,由于隧道后发酵设施投资较大,技术要求高,我国大部分种菇户因生产规模较小而无经济能力建设。新疆生产建设兵团农十二师三坪农场投资2000多万元,采用河北大学的科技成果——“新型双孢菇堆肥发酵隧道的建造与应用技术”,建成专业化的 “蘑菇堆肥制备场”,拥有前发酵槽 (Bunkers)15条,高压隧道 (Tunnels)12条,还从荷兰进口了抛料机、压块机等配套机械,二次发酵 (PhaseI)培养料的年生产能力达30000多吨。种菇户根据需要购进二次发酵腐熟堆肥,只需进行出菇管理,这样就把大资本、技术优势与家庭种菇的劳动效率优势结合起来。这种分工合作模式提升了蘑菇产业的技术水平和规模效益。最近,三坪农场又投资近千万元引进了荷兰空调化蘑菇工厂,首期8间菇房日产鲜菇约2吨,周年产出鲜菇,均衡供应市场。

与荷兰等蘑菇产业发达的国家相比,我国蘑菇堆肥制备场的生产规模和技术水平还有很大差距。例如,荷兰的Walkro和CNC两家堆肥公司,每年产出100多万吨发好菌的第三次发酵堆肥 (PhaseIII),满足其国内250多家菇场所需。当蘑菇工厂需要培养料时,堆肥公司便派出2辆送料专车,一辆车装发好菌的堆肥,另一车装调制好的泥炭土,并采用铺料机 (图3)同时完成菇床的铺料和覆土。落在尼龙网上的堆肥和覆土,被菇床远端的卷网机顺床面拉入 (出残料时反方向操作)。1台铺料机每小时可铺堆肥30吨,料层厚25～28厘米,铺料量约100千克/平方米 (图4),约铺300平方米菇床。

图3 铺料机铺料并覆土

图4 铺料量

图5 低压、高压隧道比较

2 低压、高压隧道的区别

隧道构造不同,功能也有较大差别,新型高压隧道的供风构造采用管道喷嘴,可使有料处与无料处供风均匀,建筑造价较低;而旧型低压隧道采用层板气孔供风结构,有料处与无料处供风不均匀,且相对造价较高 (图5)。

在隧道发酵过程中,由高压风机 (图6、图7)产生强气流,经风管和气嘴吹过堆肥,循环利用或排出。堆肥中插有温度探头,与控制仪及通风系统联动,通过调整新风与循环风的比例,保障堆肥发酵所需要的氧气和温度,靠堆肥本身产生的发酵热即可完成。除在特别寒冷时 (-10℃以下),在堆肥发酵的初始阶段,需要吹入一些热蒸汽,以启动高温微甥物的自然发酵过程以外,隧道发酵一般不需要外加热量。

隧道发酵时将堆肥均匀地堆于通风地板上,料厚2～3米。如果堆肥密度不匀,密度高的部分 (堆得紧的地方)循环风受阻,此处堆肥就会变成缺氧状态。所以隧道装填堆肥时落料要均匀。小型隧道在装填堆肥时采用摆头抛料机 (图8),大型隧道 (宽6米,长40米)则采用顶置式落料系统 (图9)。

图6 隧道大功率风机

图7 隧道进风过滤器

图8 小型隧道装填堆肥

3 堆肥发酵工艺

堆肥发酵工艺包括预堆发酵、一次发酵、二次发酵3个阶段,约需22天。 ①草粪预湿。1～2天,麦草∶鸡粪∶石膏≈1∶0.8∶0.08,料∶水≈1∶3;②预堆发酵。室外,7天内翻堆2次,混匀草粪,避免厌氧发酵,料温55～70℃;③一次发酵。发酵仓内,7天内倒仓1次,使堆肥均质,料温60～78℃;④二次发酵。隧道内,7天内完成巴氏灭菌和堆肥腐熟;⑤堆肥产品。

图9 大型隧道用顶置式落料系统

堆肥发酵第三阶段 (隧道发酵)的料温控制如下:①料温拉平期(2～8小时)。关闭新风,只是进行隧道内部气流循环,使料温均衡;②料温拉升期 (8～16小时)。适当开启新风供氧,促使微生物增殖产热,使料温速升;③巴氏杀菌期 (8～10小时)。巴氏消毒有效料温为58℃-60℃-58℃;④堆肥降温期(4～6小时)。适当增加新风供量,使料温降到50℃;⑤堆肥腐熟期 (4～5天)。维持料温48～50℃,促进高温放线菌增殖,腐熟堆肥,赋予其选择性;⑥发酵第7天结束,大量送新风降料温到30℃以下,要及时出料防止料温回升。

一次发酵和二次发酵堆肥的技术指标参见表1。栽培结果表明,经隧道发酵腐熟的优质堆肥可提高蘑菇产率30%。[1,2]

表1 一次发酵与二次发酵堆肥的技术指标

[1]杨国良,赵钢勇,吴海江,等.堆肥隧道后发酵与蘑菇高产技术 [J].中国食用菌,2004(1):18～20.

[2]黄建春,钱永官.双孢菇培养料集中发酵技术 [J].食用菌,2005(4):24～25。