蘑菇堆肥高壓發酵隧道技術的應用

楊國良 何曉兵

(1.河北大學生物技術研究中心,保定 071000;2.新疆生產建設兵團農十二師,三坪 830032)

荷蘭的蘑菇生產技術世界領先,其采用發酵隧道 (圖1)制造堆肥,空調菇房栽培出菇,周年生產蘑菇6～8茬,每茬產量穩定在30千克/平方米。我國蘑菇培養料發酵設施落后,技術含量低,菇農燒煤產生蒸汽進行培養料后發酵,全國數十萬個煤灶冒煙6～7天,不但耗費大量能源及人力,還排放大量碳和硫污染空氣;種菇環境臟、亂、差,生產周期長,每年種一茬,產菇量平均僅10千克/平方米。與國外比較,差距甚大。目前,我國農民無力采用先進的隧道發酵技術,不具備巴斯德滅菌和腐熟的發酵條件,蘑菇堆肥質量低下,病蟲污染嚴重,產菇率低而不穩。因此,我國蘑菇堆肥發酵的技術瓶頸問題亟待解決。

圖1 荷蘭制料場有數百條隧道

荷蘭發酵隧道造價昂貴,目前我國只有外資企業 “奧登”公司引進了荷蘭高壓發酵隧道 (圖2)。為了解決這個問題,我們一方面請荷蘭專家來國內講學,另一方面組織團隊赴荷蘭考察,借鑒荷蘭先進的隧道發酵技術,采用國產材料和設備,在黑龍江、新疆、河南、內蒙、天津等省區建成多條 “新型高壓隧道”,每條造價約15萬元人民幣,是進口隧道造價的1/10。與煤灶發酵相比,隧道發酵具有科技含量高、造價低、節能降耗等優勢。例如燒煤產蒸汽升溫,每平方米菇床80千克堆肥約耗費煤炭費用3元 (煤價800元/噸);而隧道后發酵一般不需要蒸汽升溫,僅需要供風電費0.8～1.0元/平方米,而且堆肥質量好、產菇量高。2008年河北省科技廳組織專家對河北大學完成的 “新型雙孢菇堆肥發酵隧道的建造與應用技術”課題進行了成果鑒定,結論為 “居國內領先水平”。經過近兩年的推廣應用,經濟效益和生態效益顯著,獲得2009年保定市政府科技進步一等獎。

圖2 山東奧登公司引進的荷蘭隧道

1 隧道發酵的優點

隧道發酵的先進性在于:①利用微生物發酵熱完成 “巴斯德滅菌”和腐熟過程,與耗費大量熱蒸汽的架床發酵工藝相比,隧道式發酵處理量大,能耗低,效益高,無環境污染;②不在菇房中進行高溫高濕的巴氏殺菌,因而菇房建筑、機電系統不易受損;③經隧道前、后發酵和發菌的堆肥,可同時進行鋪床、覆土兩道工序;或壓制成方便轉運的料塊,將蘑菇生產工藝由一區制改進為二區制或三區制,空調菇房由1年栽培4茬增加到6～8茬,大大提高了生產效率。一座8間菇房 (每間菇床面積480平方米)的菇廠,年產鮮菇700噸左右,平均日產近2噸。

需要指出的是,由于隧道后發酵設施投資較大,技術要求高,我國大部分種菇戶因生產規模較小而無經濟能力建設。新疆生產建設兵團農十二師三坪農場投資2000多萬元,采用河北大學的科技成果——“新型雙孢菇堆肥發酵隧道的建造與應用技術”,建成專業化的 “蘑菇堆肥制備場”,擁有前發酵槽 (Bunkers)15條,高壓隧道 (Tunnels)12條,還從荷蘭進口了拋料機、壓塊機等配套機械,二次發酵 (PhaseI)培養料的年生產能力達30000多噸。種菇戶根據需要購進二次發酵腐熟堆肥,只需進行出菇管理,這樣就把大資本、技術優勢與家庭種菇的勞動效率優勢結合起來。這種分工合作模式提升了蘑菇產業的技術水平和規模效益。最近,三坪農場又投資近千萬元引進了荷蘭空調化蘑菇工廠,首期8間菇房日產鮮菇約2噸,周年產出鮮菇,均衡供應市場。

與荷蘭等蘑菇產業發達的國家相比,我國蘑菇堆肥制備場的生產規模和技術水平還有很大差距。例如,荷蘭的Walkro和CNC兩家堆肥公司,每年產出100多萬噸發好菌的第三次發酵堆肥 (PhaseIII),滿足其國內250多家菇場所需。當蘑菇工廠需要培養料時,堆肥公司便派出2輛送料專車,一輛車裝發好菌的堆肥,另一車裝調制好的泥炭土,并采用鋪料機 (圖3)同時完成菇床的鋪料和覆土。落在尼龍網上的堆肥和覆土,被菇床遠端的卷網機順床面拉入 (出殘料時反方向操作)。1臺鋪料機每小時可鋪堆肥30噸,料層厚25～28厘米,鋪料量約100千克/平方米 (圖4),約鋪300平方米菇床。

圖3 鋪料機鋪料并覆土

圖4 鋪料量

圖5 低壓、高壓隧道比較

2 低壓、高壓隧道的區別

隧道構造不同,功能也有較大差別,新型高壓隧道的供風構造采用管道噴嘴,可使有料處與無料處供風均勻,建筑造價較低;而舊型低壓隧道采用層板氣孔供風結構,有料處與無料處供風不均勻,且相對造價較高 (圖5)。

在隧道發酵過程中,由高壓風機 (圖6、圖7)產生強氣流,經風管和氣嘴吹過堆肥,循環利用或排出。堆肥中插有溫度探頭,與控制儀及通風系統聯動,通過調整新風與循環風的比例,保障堆肥發酵所需要的氧氣和溫度,靠堆肥本身產生的發酵熱即可完成。除在特別寒冷時 (-10℃以下),在堆肥發酵的初始階段,需要吹入一些熱蒸汽,以啟動高溫微甥物的自然發酵過程以外,隧道發酵一般不需要外加熱量。

隧道發酵時將堆肥均勻地堆于通風地板上,料厚2～3米。如果堆肥密度不勻,密度高的部分 (堆得緊的地方)循環風受阻,此處堆肥就會變成缺氧狀態。所以隧道裝填堆肥時落料要均勻。小型隧道在裝填堆肥時采用擺頭拋料機 (圖8),大型隧道 (寬6米,長40米)則采用頂置式落料系統 (圖9)。

圖6 隧道大功率風機

圖7 隧道進風過濾器

圖8 小型隧道裝填堆肥

3 堆肥發酵工藝

堆肥發酵工藝包括預堆發酵、一次發酵、二次發酵3個階段,約需22天。 ①草糞預濕。1～2天,麥草∶雞糞∶石膏≈1∶0.8∶0.08,料∶水≈1∶3;②預堆發酵。室外,7天內翻堆2次,混勻草糞,避免厭氧發酵,料溫55～70℃;③一次發酵。發酵倉內,7天內倒倉1次,使堆肥均質,料溫60～78℃;④二次發酵。隧道內,7天內完成巴氏滅菌和堆肥腐熟;⑤堆肥產品。

圖9 大型隧道用頂置式落料系統

堆肥發酵第三階段 (隧道發酵)的料溫控制如下:①料溫拉平期(2～8小時)。關閉新風,只是進行隧道內部氣流循環,使料溫均衡;②料溫拉升期 (8～16小時)。適當開啟新風供氧,促使微生物增殖產熱,使料溫速升;③巴氏殺菌期 (8～10小時)。巴氏消毒有效料溫為58℃-60℃-58℃;④堆肥降溫期(4～6小時)。適當增加新風供量,使料溫降到50℃;⑤堆肥腐熟期 (4～5天)。維持料溫48～50℃,促進高溫放線菌增殖,腐熟堆肥,賦予其選擇性;⑥發酵第7天結束,大量送新風降料溫到30℃以下,要及時出料防止料溫回升。

一次發酵和二次發酵堆肥的技術指標參見表1。栽培結果表明,經隧道發酵腐熟的優質堆肥可提高蘑菇產率30%。[1,2]

表1 一次發酵與二次發酵堆肥的技術指標

[1]楊國良,趙鋼勇,吳海江,等.堆肥隧道后發酵與蘑菇高產技術 [J].中國食用菌,2004(1):18～20.

[2]黃建春,錢永官.雙孢菇培養料集中發酵技術 [J].食用菌,2005(4):24～25。