草菇栽培关键环境参数的控制策略和设置

2022-10-19仝宗军徐苟伢查磊李正鹏郭倩

上海农业科技 2022年5期

仝宗军徐苟伢查磊李正鹏郭倩*

（1上海市农业科学院，上海 201403；2上海国森生物科技有限责任公司，上海 201403）

我国食用菌工厂化生产始于20世纪80年代[1]，在进入21世纪后，我国食用菌产业开始高速发展。经过二十多年的发展，食用菌在我国已经成为仅次于粮、菜、果、油的第五大作物。据统计，2020年我国食用菌总产量达4.061×107t，占世界食用菌总产量的80%以上；食用菌工厂化生产企业约有400家，但工厂化生产企业的食用菌产量仅占全国食用菌总产量的9.7%。目前，我国食用菌工厂化生产工厂可根据食用菌的营养类型分为木腐菌工厂和草腐菌工厂，其中，木腐菌工厂主要采用日韩工厂模式，生产品种以金针菇、真姬菇、杏鲍菇等品种为主，栽培方式以袋栽或瓶栽为主；草腐菌工厂则起源于欧美，生产品种为双孢蘑菇，栽培方式为床架栽培。

草菇（Volvariella volvacea）又名南华菇、中国菇，最早由我国开始栽培，距今已有300多年的栽培历史，我国也是世界范围内的草菇最大生产国[2]。草菇曾经是世界第三大食用菌品种（1986年统计），但在2000年以后，随着食用菌产业的高速发展，草菇产业受原材料、菌种、栽培技术等多方面因素的影响，发展缓慢，2020年我国草菇总产量仅为2.4×105t，仅占我国食用菌总产量的0.6%。目前，我国的草菇栽培模式主要参照双孢蘑菇，但是，由于草菇从播种到采收只需要12～14 d，传统的工厂化栽培技术在草菇生产上并不完全适用。在此背景下，为了实现草菇的工厂化栽培，进而提高草菇的质量与产量，笔者对草菇工厂化栽培技术进行了多年研究。现笔者对研究得出的草菇工厂化栽培的关键环境参数的控制设备、控制策略和参数设置标准等进行总结介绍，以期促进草菇工厂化栽培模式的推广应用，从而推动我国草菇产业发展。

1 菇房关键环境参数的控制设备

草菇栽培全过程涉及外界、菇房、培养料三个环境[3]，其中，只有菇房环境可以直接通过设备进行关键环境参数（包括空气温度、空气相对湿度、二氧化碳浓度、光照[4]）调节。草菇工厂化栽培菇房环境的具体调控设备包括：（1）加温设备。一般为电热或者水热的加热盘管。（2）制冷设备。通常采用水或者其他介质的制冷盘管。（3）通风设备（这是菇房环境调控的核心所在）。包括风机、新风阀、回风阀等。（4）加湿设备。常见有超声波加湿、压力加湿、离心加湿三种。（5）光照设备。目前以具有防水功能的LED灯带为主。（6）控制系统。包括人机界面、运算模块、外部电路三个部分，其中运算模块一般为PLC或者单片机。

2 菇房关键环境参数的控制策略

与木腐菌相比，草菇菌丝在生长过程中产出的热量更多，故在草菇工厂化栽培过程中的菌丝生长阶段，需主要控制培养料温度，以保证菌丝生长处于适宜温度；而在出菇阶段，则需同时控制培养料温度、空气温度、空气相对湿度、二氧化碳浓度。通过综合考虑确保菇房环境稳定和节约能源，现将草菇工厂化栽培过程中的菇房关键环境参数的控制策略总结介绍如下。

2.1 培养料温度控制策略

根据草菇生长的特征特性进行培养料温度的设定。具体为：先预设要求的培养料温度，然后控制系统根据培养料实际温度与预设温度的偏差，来调节菇房空气温度，偏差越大，要求调节的菇房空气温度幅度越大。在进行调节时，优先选择采用外界空气进行菇房空气温度调节，如果依靠外界空气仍然不能将菇房空气温度调节至合适范围，可依靠制冷阀或加热阀进行菇房空气温度调节。具体控制策略见图1。

2.2 菇房空气温度控制策略

菇房空气温度控制策略与培养料温度控制策略相似，也是先预设要求的空气温度，再由控制系统依据菇房空气的实际温度与预设温度的偏差，自动对风阀、制冷阀或加热阀进行控制。具体控制策略见图2。

2.3 菇房空气相对湿度控制策略

水分是草菇生长所必需的，而在草菇生长过程中，主要通过空气相对湿度来满足子实体表面的水分需求。因此，在草菇生长过程中，可通过调节加湿阀、制冷阀、新风阀，实现对菇房空气相对湿度的控制。具体控制策略见图3。

2.4 菇房二氧化碳浓度控制策略

鉴于草菇在生长过程中会产生二氧化碳，当没有新鲜空气进入菇房或菇房中新鲜空气进入很少时，菇房二氧化碳浓度会逐渐升高。因此，菇房二氧化碳浓度控制相对比较简单，先预设要求的菇房二氧化碳浓度范围区间，当菇房二氧化碳浓度超过预设范围时，根据设定区间调整新风阀，在菇房二氧化碳浓度降至合适范围后，再进入常规环境控制。具体控制策略见图4。

3 草菇工厂化栽培过程中关键环境参数的设置标准

整个草菇工厂化栽培过程可以简单划分为菌丝生长、催蕾、子实体生长3个阶段。其中，菌丝生长阶段为营养生长，而营养生长主要发生在培养料中，培养料温度过低会影响菌丝的正常生长，过高则会对菌丝造成高温损伤，并会导致培养料内水分散失速度加快，故这一阶段需要重点关注培养料温度的变化情况。催蕾阶段和子实体生长阶段属于生殖生长，生殖生长主要表现为子实体在空气中生长，而空气温度、空气相对湿度、二氧化碳浓度的高低都会对子实体生长产生巨大影响，故这一阶段要重点关注空气温度、空气相对湿度和二氧化碳浓度的变化情况。

3.1 发菌阶段

草菇菌丝生长的最佳温度在36 ℃左右，故这一阶段应以培养料温度作为环境控制的关键参数。发菌阶段的环境参数可以设置为：培养料温度为36℃，空气温度为26～34 ℃，空气相对湿度为95%～98%，二氧化碳浓度不作为环境参数进行控制。

3.2 催蕾阶段

草菇菌丝发满培养料后，打出菇水即进入催蕾阶段。该阶段的主要目的是形成草菇原基，由于是草菇从营养生长转换到生殖生长，故对培养料温度、空气温度、空气相对湿度、二氧化碳浓度均有较高的要求。催蕾阶段的环境参数可以设置为：培养料温度为34 ℃，空气温度为28～30 ℃，空气相对湿度为99%，二氧化碳浓度为1 800～2 700 mg/m3。

3.3 子实体生长阶段

当培养料表面形成均匀的草菇原基后，即进入子实体生长阶段。在子实体生长阶段，草菇子实体快速生长，故这一阶段应以培养料温度和空气温度作为环境控制的关键参数。子实体生长阶段的环境参数可以设置为：培养料温度为34℃，空气温度为29～31 ℃，二氧化碳浓度为3 600～5 400 mg/m3，空气相对湿度前期为98%、后期为93%（为了提高草菇的耐储性，在子实体生长后期需将空气相对湿度逐步降低至93%）。