生态调温与节水灌溉设施菇棚的设计

1 设计背景及意义
食用菌生长受外界环境条件影响很大,食用菌出菇阶段环境温度要求在15℃~24℃之间,湿度在85%~95%之间,不需要直射光照,外界环境不但影响食用菌产品产量,还会影响食用菌产品的质量。黄冈市所在的地理位置是东经30°26′,北纬114°52′,属亚热带大陆性季风气候,江淮小气候区。四季光热界线分明,据资料记载黄冈市年平均气温17.4℃。夏季高温持续时间长,极端最高气温为41.3℃,最低气温为-18.1℃。2001 年~2005 年经分析春季平均气温为17.1℃,夏季平均气温为27.7℃,秋季平均气温为18.6℃,冬季平均气温为6℃。这些资料表明黄冈市气温不同季节之间变化大,对食用菌生长的影响非常明显,晚春、夏季、早秋需要降温;早春、晚秋需要白天降温、夜晚保温;冬季则需要白天升温、夜晚保温才能达到适合生长的条件,实现食用菌产品的周年供应。
随着食用菌栽培规模日益扩大,食用菌设施栽培也在生产中逐步推广,传统的菇棚参照蔬菜大棚的设计,一般是在塑料膜上或下盖上遮阳网就行了,但这样的菇棚对温度的调节能力非常有限,具体的表现为夏天棚温过高,有时高达45℃以上,冬天在有阳光的情况下白天棚温尚可,但夜晚的棚温偏低,有时低至0℃左右,还需要采用加温或降温的方式对棚温进行调节,各地加温或降温的方式不尽相同,但都以消耗能量作为代价,烧煤加温法甚至还会造成环境污染,还会使产品中出现SO2 残留。而菇棚喷水增湿传统的方法是用人工喷水,人工喷水方法也有些弊端,一是人力成本在增加,二是喷水中存在着对水资源的浪费。基于上述考虑,设计的生态调温菇棚与菇棚节水灌溉设施要达到两个目的,一是生态调温目的,二是节水灌溉目的。设计的生态调温菇棚是遵循生态学原理,通过植树遮荫、物理覆盖达到调温作用,设计的节水灌溉设施是通过喷灌带的安装来实现对水资源的节约。通过菇棚及节水设施的设计,利用简单的材料和生态节能的原理,建造节能型标准化菇棚,大大降低了菇棚的建造与管理成本,在技术创新基础上提高对食用菌产量增长的贡献率。
 
2 具体方案
2.1 生态调温菇棚的设计
生态调温菇棚选址在地势平坦的场所,朝向为南北向。在菇棚的东西两侧种上绿化树种,绿化树种以速生、阔叶落叶乔木为主要种植品种,最理想的树种为意杨。意杨树干耸立、枝条开展、叶大荫浓、生长迅速,夏季及早秋浓荫能遮挡射向菇棚的大部份光线,对菇棚能起到降温作用,也能对覆盖材料的老化起到延缓作用;晚秋与冬季叶片落尽,不会影响阳光直射对菇棚的升温作用,两侧植树起到了调节小气候、增加了供氧量、美化菇棚环境的作用。另通过在棚上遮盖不同覆盖材料,实现菇棚在不同季节下调温效果;根据覆盖层次与调温效果,生态调温菇棚分简单升温型、简单降温型、白降夜保型、白升夜保型4种类型,生态调温菇棚的设计说明如下。
2.1.1 简单升温型菇棚的设计
简单升温型菇棚的覆盖材料只是1 层塑料膜。这种类型菇棚也就是常见的塑料棚,升温效果明显。简单升温型菇棚只在果蔬反季节栽培上有所应用,因它能透过光线但不能达到遮光效果,种植的树木只能起到辅助降温作用,故简单升温型菇棚在食用菌生产中使用很不普遍,具体设计见图1。
简单升温型菇棚的设计图
2.1.2 简单降温型菇棚的设计
简单降温型菇棚的覆盖材料由2 层组成,上一层是遮阳网覆盖,下一层是塑料膜覆盖;配合植树的降温作用,简单降温型菇棚适合在晚春与早秋的白天气温较高、夜晚气温不低的季节使用,菇棚中适合种植中高温型的食用菌品种,具体设计见图2。
简单降温型菇棚的设计图
2.1.3 白降夜保型菇棚的设计
白降夜保型菇棚覆盖材料由3 层组成,上一层是反光布(广告布) 覆盖,中层遮阳网覆盖,下一层是塑料膜覆盖。此类比简单降温型多了一层反光布,反光布正面为白色,对光线有反射作用,可以降低菇棚白天的棚温,但晚上则正好相反,由于进行了3 层覆盖,相当于人穿上了厚厚的衣服,菇棚有保温作用。白降夜保型菇棚适合在中春与中秋的白天气温还是有一些高,但夜晚气温比较偏低的季节使用,菇棚中适合种植广温型或低温型的食用菌品种,具体设计见图3。
白降夜保型菇棚的设计图
2.1.4 白升夜保型菇棚的设计
白升夜保型菇棚覆盖材料由4 层组成,第1 层是塑料膜,第2 层是反光布(广告布) 覆盖,第3 层遮阳网覆盖,第4 层是塑料膜覆盖。由于在反光布上又加了一层塑料膜,菇棚在白天有阳光的天气下有升温效果,由于又加了一层塑料膜覆盖,晚上保温效果比白降夜保型菇棚还好,能保持菇棚温度基本稳定。白升夜保型菇棚适合于在深冬季节中使用,菇棚中适合种植低温型食用菌品种,具体设计见图4。
白升夜保型菇棚的设计图
2.2 菇棚节水灌溉设施的设计
2011 年中一号文件是加快水利改革发展的决定,文件明确指出“大力发展节水灌溉,推广渠道防渗、管道输水、喷灌滴灌等技术,扩大节水、抗旱设备补贴范围”。为了达到节水灌溉,就要在菇棚中安装节水灌溉设施,日前市场上节水灌溉材料有多种,我们是通过安装喷灌带来实现节水的目的,喷灌带又称多孔管、微喷灌管,是在可压扁的塑料软管上采用机械或激光直接加工出水小孔,进行滴灌或微喷灌的一种节水灌溉设备。喷灌带见图5,安装喷灌带灌溉设施喷水优点很多,一是成本低廉,二是安装、拆卸简易,三是节水效果良好。
喷灌带及喷灌带的安装
菇棚节水灌溉设施的设计分2 个部分,第1 部分是连通部分,包括洗衣机接水管、塑料软管、进水管、开头、接头等连通装置;第2 部分是喷雾增湿部分,主要是棚内吊环、喷雾带等装置,具体结构见图6。使用时先将洗衣机接水管与水龙头接上,再将接头与喷灌带接上,打开控制开关自来水就会通过喷灌带形成喷雾状态,雾点小且雾化均匀,喷雾几分钟形成了“雨濛濛、雾沉沉”的小气候出菇环境。
菇棚节水灌溉设施白描图
为了检验喷灌带设施喷水的节水效果,进行了测试,选2 座面积为180 m2 (6 m ×30 m) 的菇棚进行对比试验,一座棚用水管喷水方法作对照,另一座棚用喷灌带设施喷水作处理,处理菇棚安装两条喷灌带2 条,试验时开开关进行喷水管理。经统计,对照菇棚用时20 min 达到增湿效果,而处理试验菇棚3 min~5 min 就达到增湿效果。由于处理菇棚中安装了2 条喷灌带,累计喷水时间应为8
min~10 min,比对照用时要少10 min~12 min;由此推算,喷灌带设施喷水比水管喷水方法节约用水量50%~60%。

3 工作原理

利用生态原理进行菇棚调温在我国由来已久,各地都在不同程度上进行了应用,但系统化阐述其原理,设计其方案并不多见。本人设计的生态调温型与节水灌溉设施菇棚,其升温的性能与普通大棚没有区别,但菇棚的加温与降温与普通大棚有本质的不同,它是利用物理材料对光线遮挡、反射及覆盖材料的保温性能来实现对菇棚的调温,在不同季节选择不同温型的食用菌进行栽培,一年四季不需要对菇棚采取加温或降温,就能实现食用菌周年生产。通过安装菇棚节水灌溉设施来调节菇棚湿度,节约了用水量,减少菇农的生产成本。