霧化微噴灌溉技術(shù)在香菇種植中的應(yīng)用研究

(山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002)

微噴灌溉是借助于壓力設(shè)備，將水從噴頭噴灑到空中，形成細(xì)微的水滴均勻散落到作物葉片及根區(qū)的一種灌水形式，是一種介于噴灌和滴灌之間的先進(jìn)灌溉技術(shù)。從噴嘴射出的水，經(jīng)擊打后散成霧狀的稱為霧化微噴。霧化微噴既能增加土壤含水量，又能提高空氣濕度，起到調(diào)節(jié)田間小氣候的功效，應(yīng)用范圍廣泛。該技術(shù)目前已經(jīng)被應(yīng)用在溫室大棚中花卉、育苗灌溉、室外降溫、除塵、園林造霧景觀等多個(gè)不同行業(yè)領(lǐng)域。近年來，該技術(shù)被逐漸廣泛應(yīng)用到溫室香菇種植中。

食用菌是當(dāng)今農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中次于糧、棉、油、果、菜的又一類重要的種植業(yè)，是發(fā)展低碳、高效、環(huán)保、循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要組成部分。相較于生長(zhǎng)過程中的光照、空氣、酸堿度等影響因素，濕度、溫度管理是食用菌種植管理中的重要環(huán)節(jié)，也是付出人工勞動(dòng)最多的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的溫度、濕度管理，主要依靠人工注水噴灑、掀翻遮陽網(wǎng)和通風(fēng)口，耗時(shí)耗力，而且存在注水噴灑不均勻、因通風(fēng)不及時(shí)導(dǎo)致爛菇、易生雜菌、人工成本高的突出問題，隨著當(dāng)下種植規(guī)?；饾u擴(kuò)大，引入一種節(jié)水效果好、噴灑均勻、防止?fàn)€菇、自動(dòng)化程度高、省工、省時(shí)的溫、濕度管理技術(shù)就變得十分必要。

本文以晉城市陵川縣香菇種植溫、濕度管理為研究對(duì)象，引入懸掛式霧化微噴灌溉節(jié)水技術(shù)，提出一套懸掛式霧化微噴控制溫室香菇種植中溫度、濕度的技術(shù)模式，為當(dāng)?shù)叵愎匠龉焦芾碇袦囟?、濕度難控制，人工成本高等問題提供技術(shù)支持，為提高灌溉水利用率及香菇產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

陵川縣位于山西省東南端，北靠壺關(guān)、長(zhǎng)治，西連高平、澤州，東南與河南輝縣、修武接壤，為山西省東南之門戶。全縣總面積1751km2，大部分地區(qū)海拔在1200～1600m之間，最高海拔達(dá)1796.2m，最低海拔628.0m，石質(zhì)山區(qū)面積占全縣總面積的43.9%。全縣共轄7鎮(zhèn)5鄉(xiāng)371個(gè)行政村7個(gè)社區(qū)，總?cè)丝?5.5萬人，其中農(nóng)業(yè)人口22.6萬人。全年無霜期160天左右，年平均降雨量826mm，年平均氣溫7～9℃，晝夜溫差大，區(qū)域小氣候特征明顯。全縣耕地面積45萬余畝，林地面積180萬畝，宜牧林地、坡地109萬畝。

全縣食用菌的種植推廣經(jīng)過近十年的快速發(fā)展，截至目前共建成食用菌大棚800余棟，年均生產(chǎn)食用菌菌袋300余萬個(gè)，其中主要以種植木耳、香菇為主。目前，全縣成立了10多個(gè)食用菌專業(yè)合作社，共輻射帶動(dòng)種植戶8000余戶，人均年產(chǎn)值增收8000余元。食用菌種植業(yè)的快速發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶脫貧攻堅(jiān)、增收致富的支柱性產(chǎn)業(yè)之一。

2 香菇種植懸掛式霧化微噴灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組成及主要技術(shù)特點(diǎn)

香菇霧化微噴灌溉技術(shù)流程是將灌溉水源中的水經(jīng)過動(dòng)力加壓設(shè)備及過濾器的處理，通過連接的輸水管路輸送至菇棚頂部的霧化微噴頭，水流在高壓、高速的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，與周圍的空氣發(fā)生摩擦而分離成霧狀的小液滴，均勻地散落至菇棚內(nèi)菇架上擺放的菌棒表面，從而達(dá)到香菇霧化微噴灌水均勻的效果。

2.1 系統(tǒng)組成

霧化微噴灌溉系統(tǒng)在食用菌種植大棚中應(yīng)用性強(qiáng)、投資少、見效快、經(jīng)濟(jì)效益顯著，適合大面積推廣。該系統(tǒng)主要由水源工程、系統(tǒng)首部及動(dòng)力控制設(shè)備、輸配水管網(wǎng)、灌水器4部分組成，詳見圖1。

圖1 懸掛式霧化微噴灌溉系統(tǒng)示意圖

2.1.1 水源工程

地表水和地下水均可以作為微噴灌溉的水源，如果地表水懸浮雜質(zhì)和泥沙含量高，需經(jīng)過攔網(wǎng)格柵和砂石過濾器處理后方可使用，如果地下水的含鹽量偏高，需要先經(jīng)過軟化處理，防止噴灑時(shí)間長(zhǎng)，鹽分累積，堵塞噴頭。

2.1.2 系統(tǒng)首部及動(dòng)力控制設(shè)備

系統(tǒng)首部主要包括逆止閥、閘閥、水表、過濾器、壓力表等，動(dòng)力控制設(shè)備主要包括電動(dòng)機(jī)(柴油機(jī))、水泵，主要功能是要確保在水質(zhì)、水量和管道加壓等方面能滿足香菇棚微噴作業(yè)的技術(shù)要求。

2.1.3 輸配水管網(wǎng)

微噴灌溉系統(tǒng)的輸配水管網(wǎng)主要由干管、支管、毛管3部分組成，從系統(tǒng)首部按照管徑由大到小的順序依次安裝至菇棚內(nèi)。根據(jù)市場(chǎng)上管材的經(jīng)濟(jì)比選，目前多采用PE管，末級(jí)毛管一般沿著菇棚長(zhǎng)度方向布置。

2.1.4 灌水器

帶防滴閥的渦流霧化微噴頭，按照1m左右間距分別固定在輸水毛管上，懸掛于層架正上方500mm處。為了進(jìn)一步提高水質(zhì)，減少渦流霧化噴頭的堵塞，可在單個(gè)菇棚進(jìn)水口管道處再加裝小型過濾器。

2.2 系統(tǒng)的管理技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 水分管理技術(shù)

水分管理是代料香菇種植中一個(gè)重要的組成部分，只有在適宜的水分環(huán)境條件下，香菇的新陳代謝才能正常進(jìn)行。尤其是生育期中的菌棒培菌期、轉(zhuǎn)色催蕾期、出菇生長(zhǎng)期和采收期4個(gè)關(guān)鍵期，對(duì)水分的要求各不相同。

a.菌棒培菌期。通常菌袋的培菌期為60天左右，菌棒大多堆放在大棚內(nèi)進(jìn)行發(fā)菌管理，溫度以22～26℃為宜，當(dāng)溫度超過28℃時(shí)，就要微噴噴水降溫，避免高溫?zé)?/p>

b.轉(zhuǎn)色催蕾期。菌棒轉(zhuǎn)色期，菇棚內(nèi)空氣相對(duì)濕度應(yīng)保持在70%～80%，溫度以15～25℃為宜。如果空氣相對(duì)濕度太低或溫度高于28℃，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴水降溫調(diào)控。催蕾期先噴水，進(jìn)一步使菇棚內(nèi)空氣濕度提高至80%～90%，同時(shí)及時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)，加大晝夜溫差，有利于菇蕾的分化。

c.出菇生長(zhǎng)期。子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育溫度應(yīng)控制在15℃左右，菌棒前期以噴水保濕為主，后期則以浸水、注水和噴水相結(jié)合，采用霧化微噴，菇棚內(nèi)濕度以保持在80%～90%為宜。

d.采收期。采收前2～3天停止噴水。一潮菇采收結(jié)束要停止噴水，通風(fēng)降濕，待采摘部位恢復(fù)到菌絲倒伏，進(jìn)入下一潮的出菇管理時(shí)，再行噴水。

2.2.2 降溫調(diào)控技術(shù)

香菇是一種低溫型變溫結(jié)實(shí)性的食用菌，溫度是影響香菇生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)重要因子。陵川縣常年7—9月以晴熱高溫天氣為主，多年月平均氣溫均值為27.7℃，極端最高氣溫為42.5℃，代料香菇生產(chǎn)時(shí)間主要集中在6—9月的盛夏季節(jié)，幾乎年年都有持續(xù)32℃以上高溫，每年遇持續(xù)高溫天氣時(shí)，由于降溫措施不當(dāng)，近20%的香菇菌棒發(fā)生悶棒，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。噴水降溫能使發(fā)菌期和出菇期棚內(nèi)的溫度降低10℃左右，可有效避免香菇菌棒發(fā)生悶棒風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 增濕調(diào)控技術(shù)

香菇子實(shí)體生長(zhǎng)階段培養(yǎng)料的含水量以55%～60%為宜，在出菇期間，若含水量長(zhǎng)期低于30%，子實(shí)體生長(zhǎng)緩慢，甚至停止發(fā)育。香菇子實(shí)體在原基形成后的 3～5天內(nèi)，需水分供應(yīng)充足，否則原基死亡，無法形成菇蕾。所以在催蕾期要注意保持菌棒水分，使空氣相對(duì)濕度保持在85%～90%，同時(shí)結(jié)合必要的通風(fēng)措施嚴(yán)格控制相對(duì)濕度長(zhǎng)期高于90%，避免發(fā)生病害而出現(xiàn)爛菇等情況。相比較傳統(tǒng)的菇棚人工噴灑，能夠有效減少由于人為干擾而引起的雜菌入侵及其他病害的發(fā)生，提高香菇的產(chǎn)量與品質(zhì)。

3 懸掛式霧化微噴灌溉系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 霧化微噴設(shè)備購(gòu)置造價(jià)低，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單易行

代料香菇大棚霧化微噴設(shè)備，市場(chǎng)價(jià)格2000元/畝左右，材料及設(shè)備購(gòu)置方便，使用壽命一般可達(dá)7～8年左右，整套微噴系統(tǒng)的安裝調(diào)試，可根據(jù)需要灌溉大棚的數(shù)量、水源距菇棚的距離等情況，定型設(shè)計(jì)完成。系統(tǒng)工程的設(shè)備、產(chǎn)品的安裝、調(diào)試經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)均可以完全實(shí)現(xiàn)種植戶自主完成。

3.2 實(shí)現(xiàn)香菇棚栽溫、濕度控制智能化管理

根據(jù)代料香菇生育期的需水規(guī)律及生長(zhǎng)環(huán)境的溫、濕度控制要求，依據(jù)溫、濕度監(jiān)控專用設(shè)備對(duì)菇棚溫、濕度的感知反饋，按照設(shè)定的溫、濕度控制目標(biāo)，通過開關(guān)微噴系統(tǒng)的啟閉按鈕，實(shí)現(xiàn)人工智能化控制菇棚溫、濕度。

采用懸掛式微噴灌溉技術(shù)，有利于菌絲體和子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育；能有效地降低菇棚發(fā)菌期溫度，防止高溫?zé)?，提高菌棒成品率；霧化微噴，噴水均勻，不存在人工噴灑中存在的噴灑死角，減少了由于噴水不均產(chǎn)生畸形菇的概率。

3.3 節(jié)水、省時(shí)、省工、增效

通過項(xiàng)目區(qū)種植戶的香菇種植試驗(yàn)分析，以一個(gè)菇棚(5000菌棒)、香菇一個(gè)全生育期的噴灑量為標(biāo)準(zhǔn)，將懸掛式霧化微噴和人工噴灑相比較，分別從噴水量、耗時(shí)、用工量、用工投入、產(chǎn)量、凈利潤(rùn)方面進(jìn)行比對(duì)，測(cè)算結(jié)果見表1。

由表1可知，菇棚采用霧化微噴灌溉噴水，同傳統(tǒng)的人工噴灑相比較，噴水量可節(jié)省85.0%。傳統(tǒng)人工管理5000菌袋的噴水作業(yè)，平均需要40min左右，而智能化微噴系統(tǒng)在5min就可以全部完成，耗時(shí)節(jié)省87.5%。參照當(dāng)?shù)睾献魃缛司展芾硪粋€(gè)菇棚的工作量標(biāo)準(zhǔn)，采用霧化微噴灌溉技術(shù)，只需1人就可以完成8個(gè)菇棚的日常工作量，節(jié)省人工87.5%，極大地降低了人工勞動(dòng)工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了噴水作業(yè)的機(jī)械化。相比較人工噴水，霧化微噴效果更好，出菇個(gè)體大小更均勻，產(chǎn)量和凈利潤(rùn)均能夠增加10.0%。

4 霧化微噴技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用及推廣前景分析

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，人民群眾節(jié)水意識(shí)的不斷提高以及國(guó)家對(duì)各個(gè)行業(yè)節(jié)水投資的逐年增加，智能化的節(jié)水灌溉技術(shù)將逐漸取代過去粗放型、水損大、費(fèi)人工的傳統(tǒng)型灌水技術(shù)。霧化微噴技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)灌溉、城市環(huán)境整治、建筑除塵、園林造景等多個(gè)領(lǐng)域。

近年來，隨著食用菌種植技術(shù)的不斷普及推廣，代料食用菌種植的面積在逐年增加，根據(jù)食用菌種植中溫度、濕度的技術(shù)管理要求，新型的霧化微噴技術(shù)具有節(jié)水、省時(shí)、省工、智能化程度高、噴水效率高等優(yōu)點(diǎn)，正在逐步取代費(fèi)水、費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、勞動(dòng)強(qiáng)度大、噴灑效率低的傳統(tǒng)型灌水技術(shù)，尤其是在貧困縣區(qū)，食用菌種植已經(jīng)成為當(dāng)?shù)孛撠毠?jiān)、農(nóng)民增收致富的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，霧化微噴灌溉技術(shù)的應(yīng)用推廣必將前景廣闊。