蘑菇堆肥高壓發(fā)酵隧道技術(shù)的應(yīng)用

楊國良 何曉兵

(1.河北大學(xué)生物技術(shù)研究中心,保定 071000;2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)十二師,三坪 830032)

荷蘭的蘑菇生產(chǎn)技術(shù)世界領(lǐng)先,其采用發(fā)酵隧道 (圖1)制造堆肥,空調(diào)菇房栽培出菇,周年生產(chǎn)蘑菇6～8茬,每茬產(chǎn)量穩(wěn)定在30千克/平方米。我國蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵設(shè)施落后,技術(shù)含量低,菇農(nóng)燒煤產(chǎn)生蒸汽進行培養(yǎng)料后發(fā)酵,全國數(shù)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(huán)境臟、亂、差,生產(chǎn)周期長,每年種一茬,產(chǎn)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(nóng)民無力采用先進的隧道發(fā)酵技術(shù),不具備巴斯德滅菌和腐熟的發(fā)酵條件,蘑菇堆肥質(zhì)量低下,病蟲污染嚴重,產(chǎn)菇率低而不穩(wěn)。因此,我國蘑菇堆肥發(fā)酵的技術(shù)瓶頸問題亟待解決。

圖1 荷蘭制料場有數(shù)百條隧道

荷蘭發(fā)酵隧道造價昂貴,目前我國只有外資企業(yè) “奧登”公司引進了荷蘭高壓發(fā)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(nèi)講學(xué),另一方面組織團隊赴荷蘭考察,借鑒荷蘭先進的隧道發(fā)酵技術(shù),采用國產(chǎn)材料和設(shè)備,在黑龍江、新疆、河南、內(nèi)蒙、天津等省區(qū)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(fā)酵相比,隧道發(fā)酵具有科技含量高、造價低、節(jié)能降耗等優(yōu)勢。例如燒煤產(chǎn)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(fā)酵一般不需要蒸汽升溫,僅需要供風(fēng)電費0.8～1.0元/平方米,而且堆肥質(zhì)量好、產(chǎn)菇量高。2008年河北省科技廳組織專家對河北大學(xué)完成的 “新型雙孢菇堆肥發(fā)酵隧道的建造與應(yīng)用技術(shù)”課題進行了成果鑒定,結(jié)論為 “居國內(nèi)領(lǐng)先水平”。經(jīng)過近兩年的推廣應(yīng)用,經(jīng)濟效益和生態(tài)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(fā)酵的優(yōu)點

隧道發(fā)酵的先進性在于:①利用微生物發(fā)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(fā)酵工藝相比,隧道式發(fā)酵處理量大,能耗低,效益高,無環(huán)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(tǒng)不易受損;③經(jīng)隧道前、后發(fā)酵和發(fā)菌的堆肥,可同時進行鋪床、覆土兩道工序;或壓制成方便轉(zhuǎn)運的料塊,將蘑菇生產(chǎn)工藝由一區(qū)制改進為二區(qū)制或三區(qū)制,空調(diào)菇房由1年栽培4茬增加到6～8茬,大大提高了生產(chǎn)效率。一座8間菇房 (每間菇床面積480平方米)的菇廠,年產(chǎn)鮮菇700噸左右,平均日產(chǎn)近2噸。

需要指出的是,由于隧道后發(fā)酵設(shè)施投資較大,技術(shù)要求高,我國大部分種菇戶因生產(chǎn)規(guī)模較小而無經(jīng)濟能力建設(shè)。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)十二師三坪農(nóng)場投資2000多萬元,采用河北大學(xué)的科技成果——“新型雙孢菇堆肥發(fā)酵隧道的建造與應(yīng)用技術(shù)”,建成專業(yè)化的 “蘑菇堆肥制備場”,擁有前發(fā)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(fā)酵 (PhaseI)培養(yǎng)料的年生產(chǎn)能力達30000多噸。種菇戶根據(jù)需要購進二次發(fā)酵腐熟堆肥,只需進行出菇管理,這樣就把大資本、技術(shù)優(yōu)勢與家庭種菇的勞動效率優(yōu)勢結(jié)合起來。這種分工合作模式提升了蘑菇產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和規(guī)模效益。最近,三坪農(nóng)場又投資近千萬元引進了荷蘭空調(diào)化蘑菇工廠,首期8間菇房日產(chǎn)鮮菇約2噸,周年產(chǎn)出鮮菇,均衡供應(yīng)市場。

與荷蘭等蘑菇產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家相比,我國蘑菇堆肥制備場的生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)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(chǎn)出100多萬噸發(fā)好菌的第三次發(fā)酵堆肥 (PhaseIII),滿足其國內(nèi)250多家菇場所需。當蘑菇工廠需要培養(yǎng)料時,堆肥公司便派出2輛送料專車,一輛車裝發(fā)好菌的堆肥,另一車裝調(diào)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(wǎng)上的堆肥和覆土,被菇床遠端的卷網(wǎng)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(qū)別

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

在隧道發(fā)酵過程中,由高壓風(fēng)機 (圖6、圖7)產(chǎn)生強氣流,經(jīng)風(fēng)管和氣嘴吹過堆肥,循環(huán)利用或排出。堆肥中插有溫度探頭,與控制儀及通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動,通過調(diào)整新風(fēng)與循環(huán)風(fēng)的比例,保障堆肥發(fā)酵所需要的氧氣和溫度,靠堆肥本身產(chǎn)生的發(fā)酵熱即可完成。除在特別寒冷時 (-10℃以下),在堆肥發(fā)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(fā)酵過程以外,隧道發(fā)酵一般不需要外加熱量。

隧道發(fā)酵時將堆肥均勻地堆于通風(fēng)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(huán)風(fēng)受阻,此處堆肥就會變成缺氧狀態(tài)。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(tǒng) (圖9)。

圖6 隧道大功率風(fēng)機

圖7 隧道進風(fēng)過濾器

圖8 小型隧道裝填堆肥

3 堆肥發(fā)酵工藝

堆肥發(fā)酵工藝包括預(yù)堆發(fā)酵、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵3個階段,約需22天。 ①草糞預(yù)濕。1～2天,麥草∶雞糞∶石膏≈1∶0.8∶0.08,料∶水≈1∶3;②預(yù)堆發(fā)酵。室外,7天內(nèi)翻堆2次,混勻草糞,避免厭氧發(fā)酵,料溫55～70℃;③一次發(fā)酵。發(fā)酵倉內(nèi),7天內(nèi)倒倉1次,使堆肥均質(zhì),料溫60～78℃;④二次發(fā)酵。隧道內(nèi),7天內(nèi)完成巴氏滅菌和堆肥腐熟;⑤堆肥產(chǎn)品。

圖9 大型隧道用頂置式落料系統(tǒng)

堆肥發(fā)酵第三階段 (隧道發(fā)酵)的料溫控制如下:①料溫拉平期(2～8小時)。關(guān)閉新風(fēng),只是進行隧道內(nèi)部氣流循環(huán),使料溫均衡;②料溫拉升期 (8～16小時)。適當開啟新風(fēng)供氧,促使微生物增殖產(chǎn)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(fēng)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(fā)酵第7天結(jié)束,大量送新風(fēng)降料溫到30℃以下,要及時出料防止料溫回升。

一次發(fā)酵和二次發(fā)酵堆肥的技術(shù)指標參見表1。栽培結(jié)果表明,經(jīng)隧道發(fā)酵腐熟的優(yōu)質(zhì)堆肥可提高蘑菇產(chǎn)率30%。[1,2]

表1 一次發(fā)酵與二次發(fā)酵堆肥的技術(shù)指標

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

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