草菇栽培關鍵環境參數的控制策略和設置

仝宗軍 徐茍伢 查磊 李正鵬 郭倩*

（1上海市農業科學院，上海 201403；2上海國森生物科技有限責任公司，上海 201403）

我國食用菌工廠化生產始于20世紀80年代[1]，在進入21世紀后，我國食用菌產業開始高速發展。經過二十多年的發展，食用菌在我國已經成為僅次于糧、菜、果、油的第五大作物。據統計，2020年我國食用菌總產量達4.061×107t，占世界食用菌總產量的80%以上；食用菌工廠化生產企業約有400家，但工廠化生產企業的食用菌產量僅占全國食用菌總產量的9.7%。目前，我國食用菌工廠化生產工廠可根據食用菌的營養類型分為木腐菌工廠和草腐菌工廠，其中，木腐菌工廠主要采用日韓工廠模式，生產品種以金針菇、真姬菇、杏鮑菇等品種為主，栽培方式以袋栽或瓶栽為主；草腐菌工廠則起源于歐美，生產品種為雙孢蘑菇，栽培方式為床架栽培。

草菇（Volvariella volvacea）又名南華菇、中國菇，最早由我國開始栽培，距今已有300多年的栽培歷史，我國也是世界范圍內的草菇最大生產國[2]。草菇曾經是世界第三大食用菌品種（1986年統計），但在2000年以后，隨著食用菌產業的高速發展，草菇產業受原材料、菌種、栽培技術等多方面因素的影響，發展緩慢，2020年我國草菇總產量僅為2.4×105t，僅占我國食用菌總產量的0.6%。目前，我國的草菇栽培模式主要參照雙孢蘑菇，但是，由于草菇從播種到采收只需要12～14 d，傳統的工廠化栽培技術在草菇生產上并不完全適用。在此背景下，為了實現草菇的工廠化栽培，進而提高草菇的質量與產量，筆者對草菇工廠化栽培技術進行了多年研究。現筆者對研究得出的草菇工廠化栽培的關鍵環境參數的控制設備、控制策略和參數設置標準等進行總結介紹，以期促進草菇工廠化栽培模式的推廣應用，從而推動我國草菇產業發展。

1 菇房關鍵環境參數的控制設備

草菇栽培全過程涉及外界、菇房、培養料三個環境[3]，其中，只有菇房環境可以直接通過設備進行關鍵環境參數（包括空氣溫度、空氣相對濕度、二氧化碳濃度、光照[4]）調節。草菇工廠化栽培菇房環境的具體調控設備包括：（1）加溫設備。一般為電熱或者水熱的加熱盤管。（2）制冷設備。通常采用水或者其他介質的制冷盤管。（3）通風設備（這是菇房環境調控的核心所在）。包括風機、新風閥、回風閥等。（4）加濕設備。常見有超聲波加濕、壓力加濕、離心加濕三種。（5）光照設備。目前以具有防水功能的LED燈帶為主。（6）控制系統。包括人機界面、運算模塊、外部電路三個部分，其中運算模塊一般為PLC或者單片機。

2 菇房關鍵環境參數的控制策略

與木腐菌相比，草菇菌絲在生長過程中產出的熱量更多，故在草菇工廠化栽培過程中的菌絲生長階段，需主要控制培養料溫度，以保證菌絲生長處于適宜溫度；而在出菇階段，則需同時控制培養料溫度、空氣溫度、空氣相對濕度、二氧化碳濃度。通過綜合考慮確保菇房環境穩定和節約能源，現將草菇工廠化栽培過程中的菇房關鍵環境參數的控制策略總結介紹如下。

2.1 培養料溫度控制策略

根據草菇生長的特征特性進行培養料溫度的設定。具體為：先預設要求的培養料溫度，然后控制系統根據培養料實際溫度與預設溫度的偏差，來調節菇房空氣溫度，偏差越大，要求調節的菇房空氣溫度幅度越大。在進行調節時，優先選擇采用外界空氣進行菇房空氣溫度調節，如果依靠外界空氣仍然不能將菇房空氣溫度調節至合適范圍，可依靠制冷閥或加熱閥進行菇房空氣溫度調節。具體控制策略見圖1。

2.2 菇房空氣溫度控制策略

菇房空氣溫度控制策略與培養料溫度控制策略相似，也是先預設要求的空氣溫度，再由控制系統依據菇房空氣的實際溫度與預設溫度的偏差，自動對風閥、制冷閥或加熱閥進行控制。具體控制策略見圖2。

2.3 菇房空氣相對濕度控制策略

水分是草菇生長所必需的，而在草菇生長過程中，主要通過空氣相對濕度來滿足子實體表面的水分需求。因此，在草菇生長過程中，可通過調節加濕閥、制冷閥、新風閥，實現對菇房空氣相對濕度的控制。具體控制策略見圖3。

2.4 菇房二氧化碳濃度控制策略

鑒于草菇在生長過程中會產生二氧化碳，當沒有新鮮空氣進入菇房或菇房中新鮮空氣進入很少時，菇房二氧化碳濃度會逐漸升高。因此，菇房二氧化碳濃度控制相對比較簡單，先預設要求的菇房二氧化碳濃度范圍區間，當菇房二氧化碳濃度超過預設范圍時，根據設定區間調整新風閥，在菇房二氧化碳濃度降至合適范圍后，再進入常規環境控制。具體控制策略見圖4。

3 草菇工廠化栽培過程中關鍵環境參數的設置標準

整個草菇工廠化栽培過程可以簡單劃分為菌絲生長、催蕾、子實體生長3個階段。其中，菌絲生長階段為營養生長，而營養生長主要發生在培養料中，培養料溫度過低會影響菌絲的正常生長，過高則會對菌絲造成高溫損傷，并會導致培養料內水分散失速度加快，故這一階段需要重點關注培養料溫度的變化情況。催蕾階段和子實體生長階段屬于生殖生長，生殖生長主要表現為子實體在空氣中生長，而空氣溫度、空氣相對濕度、二氧化碳濃度的高低都會對子實體生長產生巨大影響，故這一階段要重點關注空氣溫度、空氣相對濕度和二氧化碳濃度的變化情況。

3.1 發菌階段

草菇菌絲生長的最佳溫度在36 ℃左右，故這一階段應以培養料溫度作為環境控制的關鍵參數。發菌階段的環境參數可以設置為：培養料溫度為36℃，空氣溫度為26～34 ℃，空氣相對濕度為95%～98%，二氧化碳濃度不作為環境參數進行控制。

3.2 催蕾階段

草菇菌絲發滿培養料后，打出菇水即進入催蕾階段。該階段的主要目的是形成草菇原基，由于是草菇從營養生長轉換到生殖生長，故對培養料溫度、空氣溫度、空氣相對濕度、二氧化碳濃度均有較高的要求。催蕾階段的環境參數可以設置為：培養料溫度為34 ℃，空氣溫度為28～30 ℃，空氣相對濕度為99%，二氧化碳濃度為1 800～2 700 mg/m3。

3.3 子實體生長階段

當培養料表面形成均勻的草菇原基后，即進入子實體生長階段。在子實體生長階段，草菇子實體快速生長，故這一階段應以培養料溫度和空氣溫度作為環境控制的關鍵參數。子實體生長階段的環境參數可以設置為：培養料溫度為34℃，空氣溫度為29～31 ℃，二氧化碳濃度為3 600～5 400 mg/m3，空氣相對濕度前期為98%、后期為93%（為了提高草菇的耐儲性，在子實體生長后期需將空氣相對濕度逐步降低至93%）。

4 草菇工廠化栽培全過程控制后的關鍵環境參數變化情況

草菇工廠化栽培全過程控制后的關鍵環境參數變化情況見圖5、圖6。

5 結 論

在草菇工廠化栽培過程中，對關鍵環境參數進行控制，可使草菇生長在有利的環境下，這不僅有利于草菇的生長發育，提高草菇的產量和質量，還大大降低了技術人員的管理難度，更有利于草菇工廠化栽培模式的推廣應用。