干旱山区食用菌生产中生态温室循环利用的系统优化

冯 斌

(甘肃省天水市秦安县农业技术推广中心，甘肃 秦安 741600)

Optimization of Ecological Recycling System for Arid Mountainous Area

FENG Bin

(Agricultural Technology extension Center, Qinan County, Tianshui City, Qinan 741600，China)

Abstract： At the present time, the facility agriculture in Chinese arid mountainous areas has problems of insufficient centralization of production units, low recycling efficiency of biogas fertilizer and crop straw, excessive use of pesticides and chemical fertilizers. In this paper, a mushroom house was built between two solar greenhouse, cultivating mushroom and also as a storeroom for fruits and vegetables. A ecological “8-units in one” system are formed through the roof rainwater collection, multi-level reuse of biogas and biogas digestate, supplementary application of CO2for fruit and vegetable cultivation, and recycling of mushroom residue. The formula of mushroom cultivation, utilization technology of biogas fertilizer, supplementary application of CO2and some other technologies, were optimized through experiments, and obtained the cyclic utilization of “water-biogas & digestate-gas(CO2)-mushroom residue”，realizing rational scientific allocation of agricultural resources and producing high quality agriculture products in mountainous areas.

Key words: mountain area; greenhouse; ecological recycling agriculture; system optimization

沼气工程是农村一项以农业玉米秆、人畜粪便等为原料，通过发酵获得能源、废物再利用和治理环境污染，是落实目前生态循环设施农业和能源技术的重要载体。沼气发酵后残余的沼渣沼液含有丰富的有机质肥料用于作物、蔬菜和瓜果绿色种植[1]，当基质生产食用菌。食用菌获取后的菌渣堆制有机肥[2-3]，从而实现废弃料重复再利用。正是基于这种生态循环农业理念，10年来我们一直开展“多位一体”生态循环温室建设研究[4]，对食用菌生产中沼液施用技术、生态温室构造[5]进行了改进和生产技术提升。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验地安排在兴国镇南山农业示范园区“多位一体”生态循环日光温室[6]内进行(见图1)。阴棚蘑菇房长45 m×宽4.5 m，面积202.5 m2，各处理小区面积约40 m2。将3.07 t干料装成7000棒以上菌袋南北分行堆叠摆放7层以上,两码间留出50 cm过道。

1.2 食用菌的沼液施用优化试验

试验设5个处理，其中3个处理以平菇先锋1号为供试材料，沼液兑水(沼液∶水=1∶4)用冲水枪冲施于菌棒。处理1：冲施6次采收6茬；处理2：冲施5次采收5茬；处理3：金针菇白金1号冲施5次采收5茬；处理4：平菇650冲施4次采收4茬；处理5平蘑对照CK兑清水冲施5次采收5茬；平菇装50 cm×25 cm×0.02 cmPE熟料袋，两头出菇处理，采用阳棚沼气池内的沼渣每处理3次重复。2016年10月27日开始记载。

图1 建造成的“多位一体”生态设施循环农业近景

1.3 “多位一体”人工生态系统单元模块的优化配置

“多位一体”人工生态系统采用第三代新型日光温室加多模块组成的“八位一体”连体式设计，以充分利用水、沼、肥、气、光、热资源，可分为水模块(棚膜集雨[7]+双水窖+高位水池+施肥罐+全膜滴灌)、沼气模块(双沼气池+沼气灯+食用菌CO2窗孔通阳棚)、果窖模块(沼气池产生CO2用于阴棚贮藏) 、厨卫模块(沼气做饭园区或庭院)、太阳能地暖循环模块[8](沼气池地面升温+食用菌连体棚加温+热水用于厕卫)。三代生态循环温室中虽然沼气用量加大，但双沼气池换料不影响沼气运行。太阳能组地热循环用于沼气池地面寒天沼气升温发酵快；太阳能热水用于阴棚食用菌棚和厨卫冬季加温。优化配套生态因子，使天然雨水，沼肥，CO2气，太阳能地热和沼气热温室四循环系统化，降低水、煤等资源消耗，食用菌连体在阴棚互惠共生[9]。依据光照和温度等阴阳环境分布在各模块上建立起生物食物链、物质流、种群关系等，有效促进“多位一体”人工生态系统良性循环。

1.4 CO2的持续释放和增施

食用菌生长期间调节CO2散发窗孔，保障CO2持续释放，以向温室内种植瓜果菜增施CO2肥，促进作物光合作用和生长，增产率35%左右，且对白脆瓜[6]、番茄、蟠桃[10]、航椒[11]等的总糖、维生素C、有机酸有明显的影响。为满足温室沼气池30 m3增温及增补CO2需要，装配一定数量的沼气灯及脱硫设备，来确保温室中SO2浓度<0.2 mg·L-1，作物不受硫的危害。

2 食用菌种植棚结构关键技术的优化

2.1 生态温室间的距离

受两日光温室间距6.06～11.14 m的影响，集中改造型生态循环蘑菇房前后两排的距离设为B，改造的整体蘑菇房的高度、宽度、纬度以当地冬至投影不遮日照6小时为准，不影响相邻的日光温室正常使用为原则进行计算。

2.2 蘑菇房一棚两用

蘑菇房离地面高度2.2 m，宽度4～4.5 m。采用下挖式40～50 cm，蘑菇房内部高度实际达到2.7 m。蘑菇房三面砖墙厚50 cm，中间加苯板隔热。蘑菇房前墙高2.2 m，后砖墙采用高2.7(见图2)，水泥柱搭建用钢筋混凝土规格0.40 m×0.30 m×0.15 m(见图4)，房顶材料采用加厚彩钢板。顶设计10个排湿窗，用PVC管子制作并均匀排开，不用时可堵上。蘑菇房也可根据需要改建成为果库，果库通风孔安装自然风力风扇，可操作性强。

图2 “多位一体”蘑菇房(简易果窖)剖面

2.3 蘑菇房O2窗设计

在蘑菇房墙1.45 m高度处，建造0.5 m×0.5 m铝合金氧气窗8个，便于通风换气，同时安装纱窗，防虫飞入(见图3)。

2.4 CO2排气窗孔

在墙中间离地面40 cm高度，开26面铝合金CO2排气交换窗9个，窗与窗相距4 m以上，均匀排开(见图4)。菇房氧气窗和CO2窗选用对开门窗。阴雪天温室内光照弱<3000 Lx时两边关窗不施CO2，以避免作物CO2中毒。

图3 “多位一体”蘑菇房(阴棚)前墙氧气交换孔位置

图4 “多位一体”蘑菇房(阴棚)中墙布局

2.5 加热设施安装

用防火砖在蘑菇房后墙均匀建造3个加热火墙，并共用一个烟道，用于冬季加热。“八位一体”三代生态循环温室采用太阳能地暖代替火墙来提高阴棚温度[8]。条件允许温室可安装太阳能板。

3 食用菌棚栽培技术的优化

3.1 沼渣准备

装料前摊薄暴晒取沥干沼渣，选松实相宜除去未腐熟的大残渣。试验选用的平菇和金针菇配方处理中间用厚塑料隔开。每棒平蘑装料1.75 kg，金针菇装0.65 kg，套环后用薄膜封口，用灭菌的750 mm菌种瓶两头接17棒菌种。菌丝场要消毒干净，沼液杀虫处理，培养场地保持光源暗。出菇时要通风及时，散射光下均匀换气，出菇直径1. 5～4 cm时采收。

3.2 蘑菇培配方

平蘑配方：麦麸皮5 kg，棉籽壳90 kg，生熟2 kg，专用石膏1 kg，沼渣和前茬菌渣40 kg等 。

金针菇配方：苞谷粉4.5 kg，棒子芯80 kg，黄豆粉1.5 kg，麦麸皮25 kg，专用石膏2 kg ，白糖1 kg，沼渣和前茬菌渣25 kg等。

4 蘑菇生长条件调节

平菇和金针菇光照和温湿度，CO2管理有差别。平菇采收6茬，菌丝生长25天，温度5℃～30℃，最宜生长温度26 ℃，CO2浓度值要求21.5%～30.5%；金针菇采收5茬，温度8℃～28℃，菌丝最宜23℃，12℃～13℃长势好，菌盖呈畸形麦芽色<3℃。金针菇CO2范围0.11%～0.15%值时成长，>1%时盖发育迟缓，3%时盖受阻，5%时子实体形不成。平菇适合多种原料和条件下栽培，但子实体生长需要散光线，否则柄细盖小的畸形菇；强光会抑制子实体生长。金针菇生长需寡光照变光源，否则易实体开散。通过窗口大小调节通风量维持CO2值范围。试验结果表明，两种蘑菇都能在该阴棚环境下良好生长，但较高CO2浓度更有利于阴棚中平菇生长。

5 产量和效益

试验结果由表1可知，不同处理间蘑菇产量均差异极显著，沼液冲施处理的产量均极显著高于对照。平菇配方中每棒用沼渣和菌渣40 g，以处理1的产量最高，较CK增产47.04%。金针菇配方每棒用沼渣和菌渣25 g，处理3增产达到36.26%。

6 结 论

6.1 生产食用菌效益

改造型集中连体式生态循环温室中的阴棚200 m2，生产蘑菇14 348 kg(0.85折),平均价格每千克7元，产值111 419元，减去成本费用34 140元，农户投工投劳实际效益为77 279元。今后新建连体多位生态温室按成1∶1阴棚蘑菇房，即蘑菇房折合标准亩相当旧式2个多蘑菇棚，折合后每667 m2产量达19.14万kg和产值28.71万元。如食用菌销量疲软蘑菇棚可立变果库保证高效益。

6.2 集中连体生态温室“水-沼肥-气热-渣”循环利用

生态温室模式“多位一体”兼容南北设施、资源高效利用、功能区域化特点，可解决集中连体利用不够问题，实现水沼肥气热渣循环综合利用和发展。今后三代设施生态循环温室升级换代的基础关键技术：

(1)阴阳棚集中连体，阴棚采用半地下式，破解单元组合集中连体利用率不够。半地下式阴棚生产既可解决两温室间高度投影影响的难题, 集中连体又能利用两温室间的空地节省耕地(见图5)。遮阴区棚面集流面增加200 m2以上,每座温室棚面年集流量由52 m3提升到1100 m3。阳阳棚膜集雨全覆盖能基本解决干旱山区缺水的瓶颈因素。日光温室后墙即蘑菇房后土墙由1.5 m厚改用24号砖墙,墙体厚度缩小到0.2 m，使日光温室净面积增加63 m2。一座400 m2的阴棚温室一般要占用土地面积800 m2。只有阴棚建造面积高于200 m2，生产区土地利用率才能提升75%以上。蘑菇房采用3面砖混墙50#结构中间加苯板保温效果佳。

表1 沼渣菌渣配方沼液不同冲施处理的蘑菇产量及产值

(2)双CO2和双沼气池系统应用。食用菌温室后墙间要开设多个CO2窗口,前墙留多个O2窗。阳棚安装沼气灯，沼气灯燃烧产生CO2和热供日光温室种植瓜果菜循环利用。厨房(农业园区或庭院) 安装沼气灶，并与沼气池连接。双沼气池为阳棚瓜果菜种植可增加成倍的绿色有机肥源，为阴棚食用菌提供沼渣，减量精量零量逐步零量解决了农药化肥超量使用问题。食用菌阴棚和双沼气池采用太阳能地暖，解决食用菌阴棚严寒天供热和沼气池产气少的弊端。改进后的沼气池和阴棚地面布满地暖，可节省煤炭燃烧供暖所产生的成本4800元。食用菌种植所产生的CO2气肥增强了生态循环利用功能。沼液替代杀虫等，可减量农药使用量和降低果蔬发病率90.5%以上。96%菌渣作为原料可重返沼气池，也可高温堆肥。

(3)沼渣菌渣循环系统优化沼肥和秸秆循环使用效率低。试验结果表明，水窖集雨群分布温室四周，并相互连通，实现高效节水用水。平菇菌棒添加沼渣菌渣40 g，再沼液以1∶4比例兑水冲施，较对照增产47%，是平菇高产高效生产的优化配置。

图5 生态温室“多位一体”循环设施模式水沼肥气热渣利用

利用山地日光温室种植瓜果蔬菜，空闲地构建阴棚栽培食用菌，发展“多位一体”生态循环农业[5]。其外延可驱动全膜玉米种植，秸秆和棒芯粉碎后作为原料加入沼气池或生产蘑菇棒，对内形成“瓜果菜+菌(渣)+畜+沼+窖+厕+太阳能热+灶(CO2)C的循环经济链条，使农业生态系统中模块组合系统化功能得以强化，促进水、沼肥、气热、渣等资源优化配置[12]，并提高物质和能力梯级利用的效率。同时系统内瓜果菌菜种植实现绿色、高产、优质、高效的生产，既节省和保护耕地又保障农产品质量安全，是具有中国特色的现代生态循环农业的发展方向。