曹德賓,張昌愛,王艷芹,袁長波,李國生,邊文范,姚 利,王廣來,楊億超,梁惠芬,陸曉光
(1.山東省農(nóng)科院土肥所,山東 濟南 250100;2.青島市鈺榮菌業(yè)有限公司,山東 青島 266322)
經(jīng)過30年的發(fā)展,我國食用菌生產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為繼糧棉油果菜之后的第六大種植業(yè),預計今年即將進入第五位,這足以表明食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭。食用菌生產(chǎn)中,尤其夏季菇棚溫度的調(diào)控,一直以來就是制約生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。盡管不少品種如平菇、香菇等為高溫菌株,可以實現(xiàn)35℃條件出菇,但事實證明,高溫下產(chǎn)出的上述菇品,均有菌蓋薄、菌柄長、肉質(zhì)差、商品率低等明顯缺陷,而在其它條件相同的基礎上,僅需調(diào)低溫度在23℃左右,即可最大程度地提高菇品內(nèi)外品質(zhì),增加經(jīng)濟效益35%以上。設計的 “大棚水溫生態(tài)空調(diào)器”利用地表水的自然溫度,即可實現(xiàn)對菇棚的降溫,在山東地區(qū)的6月~8月,一般氣溫在33℃左右,最高溫度曾達43℃,開啟該設備,利用了地表水資源的低溫可將棚溫降至23℃左右。據(jù)2004年以來連續(xù)對該設備進行的多點、多次試驗,7月份的三級種發(fā)菌大棚可降溫至23℃。同期的香菇栽培棚降至24℃;排出的地表水通過一定措施回灌到地下,最大限度地實現(xiàn)了生態(tài)降溫、保護水資源的目的。
1.1.1 食用菌溫型的劃分
食用菌的栽培生產(chǎn),以原基分化的最適溫度為基本依據(jù),將品種或菌株劃分為不同溫型,以香菇為例,低溫菌株為5℃~18℃,高溫菌株為15℃~25℃以上;平菇菌株溫型的劃分,低溫5℃~20℃,高溫菌株為20℃~35℃。
1.1.2 高溫條件下的適應性問題
食用菌生產(chǎn)中,最大的環(huán)境條件問題就是夏季的降溫。食用菌諸多品種中,有的自身就是高溫型的,如草菇、豬肚菇等;有的則是一個品種中,即同時具備各種溫型的菌株,如平菇、香菇等。該類高溫品種 (或菌株,下同)多可適應30℃或者以上的出菇環(huán)境。但是,長期的研發(fā)實踐證明,高溫品種在高溫條件下的出菇,并非是最適合高溫條件,只是可耐受該種條件,如平菇的 “魯夏一號”菌株可適應35℃的高溫條件,但是,在25℃左右時,表現(xiàn)為菌柄短、葉片厚、色澤灰等商品特點,市場優(yōu)勢明顯,而在35℃左右條件下,明顯表現(xiàn)為柄長、蓋薄、質(zhì)脆等,商品質(zhì)量大打折扣。該種所謂 “耐高溫”情況屬于不得已而為之,因此,想方設法調(diào)控溫度條件,對于高溫條件下的食用菌生產(chǎn),有著非同一般的現(xiàn)實意義。
1.1.3 現(xiàn)有降溫措施及其利弊
加厚棚頂覆蓋物,如雙層草苫,覆蓋20 cm以上的秸稈等。成本較低,但因菇棚的經(jīng)常通風等,無法實現(xiàn)棚內(nèi)理想的低溫。
遮陽網(wǎng):高密度遮陽網(wǎng),可降低棚溫3℃左右,隨外界氣溫變化而同步波動,遇到極端高溫天氣時,不可避免的發(fā)生大量死菇。
種植長蔓型綠色植物對菇棚遮蔭,如大葉片植物南瓜、葫蘆等,可對棚內(nèi)具有降溫、增濕、增氧等作用,但食用菌仍處于自然溫度中,效果一般。
水簾式降溫:降溫效果較好,最大弊端是棚內(nèi)的高濕度,導致子實體含水率高,商品質(zhì)量降低,并可引發(fā)某些病害。
恒溫庫栽培:控溫效果最佳的辦法,但成本太高,只適應反季節(jié)栽培。
1.1.4 山東地區(qū)地表水溫度
5 m以下的地表水多在13℃~16℃。試驗測定地表3 m下的水溫即基本不受地面溫度波動影響,常年保持一個2℃左右的浮動值。
根據(jù)內(nèi)燃機 (車)用水箱散熱的原理,將地表水流經(jīng)水箱,對水箱箱體降溫后,強制吹風將之散熱,然后將風引至菇棚,采取多出口吹風的辦法,實現(xiàn)對菇棚的降溫。
1.3.1 外形
水溫生態(tài)空調(diào)器為一方形箱體,俯視圖尺寸與水箱長寬基本相等或略大。
1.3.2 內(nèi)部
箱體內(nèi)上下等距離安裝2個散熱水箱,即將箱內(nèi)自然分為3個氣室,自上而下分別為預冷氣室、準冷氣室、冷氣氣室;正視圖為 “目”字形結(jié)構(gòu)。
1.3.3 下部
箱體下部為出風口,與送風管道相連接;進水口與地表水水泵的出水口相連接。
1.3.4 上部
箱體頂部安裝鼓風機,出風直接進入箱體預冷氣室;排水口與回灌水泵進水口相連接。
1.3.5 外部配置
送風管道:設置于菇棚北墻最高處,進風口與箱體出風口相連接,另一端封口,中間每隔2 m~3 m留一出風口,其直徑約為送風管道的1/4~1/3。
回灌水泵:接收空調(diào)器的排水,出水口采用硬質(zhì)管道深入地下,該水泵功率約為地表水水泵的2倍~3倍。
控制箱:電源及保護系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。
地表水進入水箱后,整個水箱均被冷卻至近水溫水平,通過對水箱較強的吹風,風流進入菇棚,使棚溫降低和保持在設定水平,達到順利生產(chǎn)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。一般高溫時段可保持棚內(nèi)溫度在23℃左右,外界氣溫越高時,顯示降溫效果越好。
開啟電源:檢查電源及其保護系統(tǒng)的安全性,確認無誤后,打開電源;設定自控系統(tǒng):降溫時設定的最低溫度為進入水箱的水溫+5℃;開啟水泵:先打開地表水水泵,繼之打開回灌水泵;開啟自控系統(tǒng):空調(diào)器開始運轉(zhuǎn),菇棚開始降溫;工作狀態(tài):設定溫度后,由菇棚的感溫探頭對交流接觸器進行控制,達到額定溫度后,接觸器觸點自動斷開,空調(diào)器停止運轉(zhuǎn),關(guān)閉2個水泵;待棚溫高于額定溫度后,接觸器自動閉合,接通電源,空調(diào)器重新工作。
棚溫的降低,受制于地表水的溫度,一般最低棚溫為地表水水溫+5℃左右。風機的出風,受風機進風溫度影響:內(nèi)循環(huán)時,風機進風口可在25℃左右,需要更換棚內(nèi)空氣而采取外循環(huán)時,風機進風口可在30℃以上,甚至超過42℃??照{(diào)器出風口溫度,約為空調(diào)器進水口溫度+3℃左右。菇棚溫度:棚內(nèi)1.5 m高度處最低可達到23℃左右。
設備運轉(zhuǎn):排除特殊氣候影響外,每天工作18 h左右,主要影響因素如下。
菇棚的墻體質(zhì)量:主要指標是墻體的保溫效果;棚外的覆蓋質(zhì)量:主要問題是覆蓋物的保溫效果和菇棚的密閉狀況;菇棚的環(huán)境狀況:主要指菇棚的所處地勢、周圍的林木、建筑以及通風等;棚內(nèi)的設置情況:主要影響因素是菇棚內(nèi)菇架的密度及其層次、菌袋的密度、菌絲生育期或子實體生育期的不同等。
降溫效率高:下部進水,上部排水 (設自由面),節(jié)省疏水排氣閥,且散熱管內(nèi)不積累空氣,設備簡化,效率更高;節(jié)電:氟利昂空調(diào)每1 p可適應15 m2降溫,功率735 W;該水溫生態(tài)空調(diào)按降溫2 000 m3計算,以均高3 m計約為700 m2面積,相當于46 p氟利昂空調(diào),總功率約為33 kW·h-1,降溫面積與用電之間的比率差別巨大;相比可知,該水溫生態(tài)空調(diào)用電量極少,運轉(zhuǎn)成本低;解決了通風與保溫保濕的矛盾,降溫的同時即稀釋棚內(nèi)二氧化碳或補充新風,避免了因通風排碳導致的溫度和濕度難以保持等諸多問題;低值高效,水溫生態(tài)空調(diào)造價低、節(jié)能、環(huán)保、無污染、不干燥,完全符合低碳經(jīng)濟發(fā)展的要求;固定資產(chǎn)折舊成本低,該設備結(jié)構(gòu)簡單,安裝容易,故障少,易維修,折舊成本低;設備笨重;降溫幅度受限很大,現(xiàn)有條件下無法隨心所欲的調(diào)低至20℃以下;設備運轉(zhuǎn)噪音偏大;地表水溫度偏高的南方地區(qū)以及水資源短缺地區(qū),無法使用。
地表水回灌,流經(jīng)水箱循環(huán)后再回灌到地下,不會造成地表水或地下水的資源浪費;地表水在密閉的管道中進行簡單循環(huán),僅僅只是交換了熱量,水溫提高5℃左右,水質(zhì)沒有發(fā)生其它變化,回灌不會對地下水形成任何污染,亦無潛在污染威脅或有可能引起水質(zhì)惡化;地表水抽出與回灌之間,僅僅是設備水箱的容水,僅有2 min~3 min的時間差,完全可以保持地表含水層壓力不變或變化甚微,不會出現(xiàn)地面沉降等類似問題;對菇棚的降溫,是通過不斷進入的吹風實現(xiàn)的,所以,菇棚的通風問題得到有效解決,食用菌子實體生長期間與外界自然空氣接觸少,處于一種較舒適的環(huán)境中,因此,商品性好,市場價值高。
該水溫生態(tài)空調(diào)適用于發(fā)菌或出菇場所;該水溫生態(tài)空調(diào)還可用于蔬菜栽培、畜禽養(yǎng)殖、普通實驗室、大型會議室、飯?zhí)貌蛷d及其類似大型場所;只要更換水源,利用該設備可以實現(xiàn)加溫,如采用水暖爐或外接蒸汽,無須改變設備,即可對上述場所實現(xiàn)加溫;水箱的制作材料以銅質(zhì)為佳,但目前該類材料價格很高,故多采用鋁合金類材料替代,實際應用中,可在箱體內(nèi)加裝1個水箱,即將原1個準冷氣室分為準冷一室和準冷二室,以彌補導熱不足的損失,該試驗正在繼續(xù)進行中;送風管道有多個出風口,如何方便的實現(xiàn)單個開關(guān)控制,尚待繼續(xù)試驗;采取工廠化生產(chǎn)時,箱體可否采取加強工程塑料鑄壓成型,以降低設備的自重和成本,并減少金屬受潮銹蝕問題的發(fā)生,尚待繼續(xù)試驗。