食用菌的培养环境和节能型日光温室在食用菌产
发布时间：2021-11-01 10:19:44
摘要：介绍了我国节能日光温室的背景以及近十年来该类温室的研究进展和在建筑结构、光热环境方面的一系列成就，并讨论了食用菌的培养环境和节能型日光温室在食用菌产业发展中的作用。
关键词:节能日光温室;食用菌;应用研究;
Abstract：This paper introduces the background of energy-saving solar greenhouse in China, the research progress of this kind of greenhouse in recent ten years, and a series of achievements in building structure, light and heat environment, and discusses the cultivation environment of edible fungi and the role of energy-saving solar greenhouse in the development of edible fungi industry.
1 食用菌产业发展的特点
食用菌营养丰富，味道鲜美，可与肉、蛋、奶相媲美，具有防病治病的功能，被称为保健食品。食用菌是低等植物，没有叶绿素，大部分为腐生生活。食用菌不进行光合作用，因此不需要很多光，它的软组织需要较高的空气湿度和更多的水供应。食用菌仅有呼吸作用，需要良好的通风和充足的氧气，清洁的环境以及培养材料的中性p H值[1]。在食用菌的栽培中，带顶棚的温室比带框支撑的塑料膜的温室要好，更适合食用菌生长的环境要求。只要栽培条件适合，就可以在四个季节内生产食用菌，食用菌农户可以根据市场情况和生产周期随时安排播种时间。
食用菌生产的重要意义在于：首先，它是一种良好的出口导向型农业，出口量大，汇率高；其次，投资少，见效快，收入大，是农民摆脱贫困，振兴农村经济的好方法；第三，有利于丰富市场供应，满足人们日益增长的生活需求。目前，中国的食用菌生产正在向集约化、基地化、大规模和年产发展，具有广阔的发展前景。
2 节能日光温室在食用菌生产中的意义
节能日光温室和现代温室的区别是：节能日光温室是一种无需室内加热的温室，充分利用了太阳能；日光温室的结构因地而异，且分类方法众多，根据后屋顶的长度，可分为长背坡温室和短背温室。日光温室的东、西和北侧均采用隔热材料建造，南侧则由钢骨架或其他材料支撑，并覆盖有塑料膜和隔热层，前坡在夜间被隔热层覆盖，东、西和北侧是带有围墙的单坡塑料温室。日光温室的性能和照明特性与季节、时间、天气、温室位置、结构、建筑材料和管理技术等自然因素有关，并随上述因素的变化而变化。
建设食用菌日光温室施工要求是冬季保温保暖效果好，最低温度在8℃以上；夏季遮阴降温效果显着，最高温度保持在30℃以下。在夏季，应通过通风、遮蔽和喷水等方式来降低温度。在冬季，应通过去除草帘来调节温室的温度。在食用菌生产阶段应尽可能改善通风条件，但风速不应过高，也不应直接吹向食用菌体。夏季，顶部出风口应打开并盖上草帘。照明管理方面，在食用菌出苗期保持6 h/d以上的散射光，强光不利于食用菌的生长[2]。在夏季，结合冷却，使用稻草、麦草、玉米秸秆、树条或种植绿色植物进行遮荫。冬季，棚上部应设置遮阳网和纤维袋遮阴，棚内不宜使用易模压材料。
3 节能日光温室的建筑结构
日光温室的基本结构主要由北墙、东墙、西墙和前屋顶4部分组成。墙壁全部由砖块或夯土制成。墙的主要功能是支撑屋顶，防止冷空气渗透并阻止室内外的热交换。具有良好透光率的前屋顶通常是玻璃或塑料薄膜，其主要功能是使白天的阳光完全照进房屋。为了达到保温效果并防止前屋顶的散热，屋顶的外侧应覆盖稻草和芦苇垫。后屋顶由稻草泥，麦草泥或水泥预制板组成，它的主要功能是将前屋顶与北、东和西墙连接起来，并实现隔热[3]。此外，可根据当地气候条件或农作物需求增加辅助加热和保温设施，例如炉火、电热床、小拱棚等。
节能日光温室性能特点在晴天、室内和室外照明的日变化基本相同，但由于温室结构类型和前屋顶的透光性能不同，室内光强度的水平分布不均匀。但是，由于温室的密封和保温，白天的室内空气温度远高于室外的空气温度，且早晨到中午的增温范围较大，下午的温度缓慢下降。
早期大多数的日光温室是带有一个斜坡的垂直玻璃温室，晚上屋顶的外部有秸秆覆盖物，但是空间很小，昼夜温差也较大。近年来，我国在日光温室的结构优化方面进行了大量的研究工作，并取得了很多成果。然而，大多数温室建筑物的骨架结构短而薄，并且材料尺寸（直径和壁厚）相对较小。热浸镀锌层不均匀，表面粗糙，外观差，需要改进。在建筑标准化方面，只有预制塑料温室具有国家标准，玻璃温室的结构标准尚未得到批准和发布。至于日光温室的标准，温室的负荷情况和配置设施因地区而异，因此在高水平的建筑和设备标准化方面仍有大量工作要做。另外，降低温室设施的成本也是紧迫的研究方向。
4 节能日光温室在控制食用菌栽培条件的应用
4.1 光照环境
食用菌需要潮湿的环境和高空气湿度。最佳空气湿度为70%～85%。菌丝体的生长取决于可利用的有机质养分的分解，因此可以在无光黑暗中进行。子实体的生长需要弱光，特别是当菌丝体转化为子实体原基时，需要光刺激。但是，食用菌不需要光照，它们的原基和子实体可以在黑暗中生长。节能日光温室的特点是可以充分利用阳光进行加热，严格防止冷热保温，营造高温高湿的小气候环境，并尽可能保持热量，以维持食用菌生长发育所需的环境条件。日光温室光强的季节变化和日变化趋势与室外基本相同，但通过塑料薄膜进入温室的可见光的光强明显减弱，是由于日光反射引起的损失。
日光温室的光照环境限制了日光温室的生产潜力，决定了日光温室的结构参数，这是日光温室研究的一个重要方面。在我国，已有很多关于采光屋顶的结构优化研究。从温室照明的角度出发，研究日光温室的高度跨度比和跨度求解方法，为优化设计提供了依据。需要指出的是，目前对日光温室的光环境的研究主要集中在具有特定地理纬度的不同类型温室所截获的太阳能，且主要是对直射阳光的研究，对散射光，尤其是太阳反射的研究很少。另外，关于提高透明材料的透射率和使用寿命的研究也是未来亟待解决的问题。
4.2 热环境
保温是要采取措施在室内尽可能多地存储太阳能，温室围护结构是保温隔热研究的热点之一。目前，夜间日光温室的主要隔热材料是秸秆覆盖和棉被。这些材料虽然保温效果好，但具有体积大，雨雪侵蚀，易腐烂污染等缺点，不能满足集约化和大面积发展温室的要求。近年来，许多研究人员致力于新型保温材料的研究。提高土壤温度也是增加温室热量的方法之一。为了提高植物根系层的土壤温度，应将有机热产生物质置于合适的土壤层中。
4.3 温度
当温度升高时，菌丝体快速生长，但非常脆弱。如果温度超过上限，菌丝体将处于休眠状态甚至死亡。如果温度下降，菌丝生长缓慢，且在0℃以下将处于休眠状态。在人工栽培中，可以在春季和秋季，在温室、中棚、小拱棚、温床和晴天边界种植高温菌，以延长其供应期。为了保持温度、水分和通风良好，要求墙壁应厚实，平均约80 cm。北部冬季，早晨温度应高于8℃，最高温度应低于30℃。夏季，在隧道、洞穴、地下室和半地下室都可能产生低温菌。此外，人工种子生产还可以通过定向选择和育种新品种来适应不同的温度。
4.4 p H值
在自然界中，菌丝需要很长时间才能够适应降解的物质的p H值，因此，对于p H值存在一定范围的要求。例如，中性至碱性适用于腐生植物，中性酸适用于腐生植物。在人工栽培中，可以将培养基调节至中性。在菌丝体分解有机物的过程中，将不断产生酸性物质，例如二氧化碳和有机酸，以使培养基酸化。但是，在人工栽培中，这些酸性物质易在培养基中积聚，从而使培养基的酸性增加。酸度越高，菌丝体的生长越差，病原体和其他杂菌的发生就越多，这导致菌丝体无法生长。因此，在制备培养材料时应加入石灰和石膏，并应将培养材料预先调至弱碱性，以中和菌丝体生长过程中产生的酸性物质，并防止过度酸化。
4.5 空气
菌丝体分解有机质养分时，是不断吸入氧气并排出二氧化碳的过程。如果食用菌室的通风不良，氧气供应不足，二氧化碳积聚，一旦达到食用菌室空气的1%，就会抑制子实体的生长，积累到5%时，子实体就不会出现。此外，培养基本身的发酵还产生二氧化碳、氨气和硫化氢，它们可以杀死菌丝体。在自然界中，这些有毒气体会随时散落到大气中或被雨水冲刷，不会造成伤害。但是在人工栽培中，必须加强食用菌室的通风和消毒，以随时清除这些有毒气体。
5 结论
近10年来，我国日光温室建筑结构与环境的研究在理论研究和实际应用上都取得了长足进步。但与国外先进水平相比，我国对日光温室的研究还处于较低水平。现代化的设施生产、设计标准和质量控制体系仍然存在许多问题，需要进一步研究。目前，节能日光温室在食用菌领域的研究基本上是单项研究，仍然缺少对光、热、水和天然气等环境因素的综合研究，因此必须加强对集成控制技术的研究。
参考文献
[1]段力刚.食用菌产业在农业循环经济中的作用与实践[J]中国食用菌,2019,38(12)-65-67.
[2]王宁，李曼音,艾俊其达州市食用菌产业发展对农村产业结构调整研究[J]中国食用菌,2020,39(05):175-177.
[3]彭致功,段爱旺，,郜庆炉节能日光温室光照强度的分布及其变化[J]干旱地区农业研究,2003,21(02):37-40.
关键词:节能日光温室;食用菌;应用研究;
Abstract：This paper introduces the background of energy-saving solar greenhouse in China, the research progress of this kind of greenhouse in recent ten years, and a series of achievements in building structure, light and heat environment, and discusses the cultivation environment of edible fungi and the role of energy-saving solar greenhouse in the development of edible fungi industry.
1 食用菌产业发展的特点
食用菌营养丰富，味道鲜美，可与肉、蛋、奶相媲美，具有防病治病的功能，被称为保健食品。食用菌是低等植物，没有叶绿素，大部分为腐生生活。食用菌不进行光合作用，因此不需要很多光，它的软组织需要较高的空气湿度和更多的水供应。食用菌仅有呼吸作用，需要良好的通风和充足的氧气，清洁的环境以及培养材料的中性p H值[1]。在食用菌的栽培中，带顶棚的温室比带框支撑的塑料膜的温室要好，更适合食用菌生长的环境要求。只要栽培条件适合，就可以在四个季节内生产食用菌，食用菌农户可以根据市场情况和生产周期随时安排播种时间。
食用菌生产的重要意义在于：首先，它是一种良好的出口导向型农业，出口量大，汇率高；其次，投资少，见效快，收入大，是农民摆脱贫困，振兴农村经济的好方法；第三，有利于丰富市场供应，满足人们日益增长的生活需求。目前，中国的食用菌生产正在向集约化、基地化、大规模和年产发展，具有广阔的发展前景。
2 节能日光温室在食用菌生产中的意义
节能日光温室和现代温室的区别是：节能日光温室是一种无需室内加热的温室，充分利用了太阳能；日光温室的结构因地而异，且分类方法众多，根据后屋顶的长度，可分为长背坡温室和短背温室。日光温室的东、西和北侧均采用隔热材料建造，南侧则由钢骨架或其他材料支撑，并覆盖有塑料膜和隔热层，前坡在夜间被隔热层覆盖，东、西和北侧是带有围墙的单坡塑料温室。日光温室的性能和照明特性与季节、时间、天气、温室位置、结构、建筑材料和管理技术等自然因素有关，并随上述因素的变化而变化。
建设食用菌日光温室施工要求是冬季保温保暖效果好，最低温度在8℃以上；夏季遮阴降温效果显着，最高温度保持在30℃以下。在夏季，应通过通风、遮蔽和喷水等方式来降低温度。在冬季，应通过去除草帘来调节温室的温度。在食用菌生产阶段应尽可能改善通风条件，但风速不应过高，也不应直接吹向食用菌体。夏季，顶部出风口应打开并盖上草帘。照明管理方面，在食用菌出苗期保持6 h/d以上的散射光，强光不利于食用菌的生长[2]。在夏季，结合冷却，使用稻草、麦草、玉米秸秆、树条或种植绿色植物进行遮荫。冬季，棚上部应设置遮阳网和纤维袋遮阴，棚内不宜使用易模压材料。
3 节能日光温室的建筑结构
日光温室的基本结构主要由北墙、东墙、西墙和前屋顶4部分组成。墙壁全部由砖块或夯土制成。墙的主要功能是支撑屋顶，防止冷空气渗透并阻止室内外的热交换。具有良好透光率的前屋顶通常是玻璃或塑料薄膜，其主要功能是使白天的阳光完全照进房屋。为了达到保温效果并防止前屋顶的散热，屋顶的外侧应覆盖稻草和芦苇垫。后屋顶由稻草泥，麦草泥或水泥预制板组成，它的主要功能是将前屋顶与北、东和西墙连接起来，并实现隔热[3]。此外，可根据当地气候条件或农作物需求增加辅助加热和保温设施，例如炉火、电热床、小拱棚等。
节能日光温室性能特点在晴天、室内和室外照明的日变化基本相同，但由于温室结构类型和前屋顶的透光性能不同，室内光强度的水平分布不均匀。但是，由于温室的密封和保温，白天的室内空气温度远高于室外的空气温度，且早晨到中午的增温范围较大，下午的温度缓慢下降。
早期大多数的日光温室是带有一个斜坡的垂直玻璃温室，晚上屋顶的外部有秸秆覆盖物，但是空间很小，昼夜温差也较大。近年来，我国在日光温室的结构优化方面进行了大量的研究工作，并取得了很多成果。然而，大多数温室建筑物的骨架结构短而薄，并且材料尺寸（直径和壁厚）相对较小。热浸镀锌层不均匀，表面粗糙，外观差，需要改进。在建筑标准化方面，只有预制塑料温室具有国家标准，玻璃温室的结构标准尚未得到批准和发布。至于日光温室的标准，温室的负荷情况和配置设施因地区而异，因此在高水平的建筑和设备标准化方面仍有大量工作要做。另外，降低温室设施的成本也是紧迫的研究方向。
4 节能日光温室在控制食用菌栽培条件的应用
4.1 光照环境
食用菌需要潮湿的环境和高空气湿度。最佳空气湿度为70%～85%。菌丝体的生长取决于可利用的有机质养分的分解，因此可以在无光黑暗中进行。子实体的生长需要弱光，特别是当菌丝体转化为子实体原基时，需要光刺激。但是，食用菌不需要光照，它们的原基和子实体可以在黑暗中生长。节能日光温室的特点是可以充分利用阳光进行加热，严格防止冷热保温，营造高温高湿的小气候环境，并尽可能保持热量，以维持食用菌生长发育所需的环境条件。日光温室光强的季节变化和日变化趋势与室外基本相同，但通过塑料薄膜进入温室的可见光的光强明显减弱，是由于日光反射引起的损失。
日光温室的光照环境限制了日光温室的生产潜力，决定了日光温室的结构参数，这是日光温室研究的一个重要方面。在我国，已有很多关于采光屋顶的结构优化研究。从温室照明的角度出发，研究日光温室的高度跨度比和跨度求解方法，为优化设计提供了依据。需要指出的是，目前对日光温室的光环境的研究主要集中在具有特定地理纬度的不同类型温室所截获的太阳能，且主要是对直射阳光的研究，对散射光，尤其是太阳反射的研究很少。另外，关于提高透明材料的透射率和使用寿命的研究也是未来亟待解决的问题。
4.2 热环境
保温是要采取措施在室内尽可能多地存储太阳能，温室围护结构是保温隔热研究的热点之一。目前，夜间日光温室的主要隔热材料是秸秆覆盖和棉被。这些材料虽然保温效果好，但具有体积大，雨雪侵蚀，易腐烂污染等缺点，不能满足集约化和大面积发展温室的要求。近年来，许多研究人员致力于新型保温材料的研究。提高土壤温度也是增加温室热量的方法之一。为了提高植物根系层的土壤温度，应将有机热产生物质置于合适的土壤层中。
4.3 温度
当温度升高时，菌丝体快速生长，但非常脆弱。如果温度超过上限，菌丝体将处于休眠状态甚至死亡。如果温度下降，菌丝生长缓慢，且在0℃以下将处于休眠状态。在人工栽培中，可以在春季和秋季，在温室、中棚、小拱棚、温床和晴天边界种植高温菌，以延长其供应期。为了保持温度、水分和通风良好，要求墙壁应厚实，平均约80 cm。北部冬季，早晨温度应高于8℃，最高温度应低于30℃。夏季，在隧道、洞穴、地下室和半地下室都可能产生低温菌。此外，人工种子生产还可以通过定向选择和育种新品种来适应不同的温度。
4.4 p H值
在自然界中，菌丝需要很长时间才能够适应降解的物质的p H值，因此，对于p H值存在一定范围的要求。例如，中性至碱性适用于腐生植物，中性酸适用于腐生植物。在人工栽培中，可以将培养基调节至中性。在菌丝体分解有机物的过程中，将不断产生酸性物质，例如二氧化碳和有机酸，以使培养基酸化。但是，在人工栽培中，这些酸性物质易在培养基中积聚，从而使培养基的酸性增加。酸度越高，菌丝体的生长越差，病原体和其他杂菌的发生就越多，这导致菌丝体无法生长。因此，在制备培养材料时应加入石灰和石膏，并应将培养材料预先调至弱碱性，以中和菌丝体生长过程中产生的酸性物质，并防止过度酸化。
4.5 空气
菌丝体分解有机质养分时，是不断吸入氧气并排出二氧化碳的过程。如果食用菌室的通风不良，氧气供应不足，二氧化碳积聚，一旦达到食用菌室空气的1%，就会抑制子实体的生长，积累到5%时，子实体就不会出现。此外，培养基本身的发酵还产生二氧化碳、氨气和硫化氢，它们可以杀死菌丝体。在自然界中，这些有毒气体会随时散落到大气中或被雨水冲刷，不会造成伤害。但是在人工栽培中，必须加强食用菌室的通风和消毒，以随时清除这些有毒气体。
5 结论
近10年来，我国日光温室建筑结构与环境的研究在理论研究和实际应用上都取得了长足进步。但与国外先进水平相比，我国对日光温室的研究还处于较低水平。现代化的设施生产、设计标准和质量控制体系仍然存在许多问题，需要进一步研究。目前，节能日光温室在食用菌领域的研究基本上是单项研究，仍然缺少对光、热、水和天然气等环境因素的综合研究，因此必须加强对集成控制技术的研究。
参考文献
[1]段力刚.食用菌产业在农业循环经济中的作用与实践[J]中国食用菌,2019,38(12)-65-67.
[2]王宁，李曼音,艾俊其达州市食用菌产业发展对农村产业结构调整研究[J]中国食用菌,2020,39(05):175-177.
[3]彭致功,段爱旺，,郜庆炉节能日光温室光照强度的分布及其变化[J]干旱地区农业研究,2003,21(02):37-40.
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