袋栽食用菌生產(chǎn)關(guān)鍵裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
袋栽食用菌生產(chǎn)關(guān)鍵裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
目前，食用菌在我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中僅次于糧、棉、油、菜和果，居第6位。自我國(guó)改革開放以來(lái)，食用菌產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，其產(chǎn)量和產(chǎn)值逐年增長(zhǎng)，我國(guó)現(xiàn)已成為世界食用菌生產(chǎn)、消費(fèi)及出口大國(guó)，工廠化瓶栽生產(chǎn)方式隨著技術(shù)裝備的引進(jìn)吸收也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。
但我國(guó)食用菌目前主要的栽培方式依然是傳統(tǒng)的袋栽方式，袋栽產(chǎn)量占整個(gè)食用菌總產(chǎn)量的70%以上。袋栽生產(chǎn)手段雖然從小規(guī)模手工生產(chǎn)發(fā)展到機(jī)械輔助的半機(jī)械化、機(jī)械化方式生產(chǎn)，但袋栽主要關(guān)鍵裝備性能仍然滿足不了袋栽食用菌發(fā)展的需要，同時(shí)分散的種植模式也限制了袋栽食用菌工廠化進(jìn)程的發(fā)展。
本文通過分析我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)、裝備技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和國(guó)外食用菌產(chǎn)業(yè)所走過的由手工分散生產(chǎn)到機(jī)械化、規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化及社會(huì)化的發(fā)展歷程，提出目前袋栽食用菌關(guān)鍵裝備需求和生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)我國(guó)袋裝食用菌生產(chǎn)從分散到規(guī)?；?、工廠化生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。
1產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
隨著食用菌行業(yè)的技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，中國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)增式產(chǎn)量增長(zhǎng)階段。全國(guó)食用菌總產(chǎn)量從1978年的5.8萬(wàn)t，僅占全球總產(chǎn)的5.7%，到1990年突破100萬(wàn)t，2000年以后進(jìn)入行業(yè)發(fā)展黃金期，2000年全國(guó)總產(chǎn)量為660多萬(wàn)t，2018年發(fā)展到3 842萬(wàn)t，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70％以上，如圖1所示，成為當(dāng)今世界上最大的食用菌生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。
特別是食用菌工廠化生產(chǎn)工程的實(shí)施，使得我國(guó)食用菌在2006—2013年總產(chǎn)量以年均10%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，成為我國(guó)食用菌行業(yè)的高速發(fā)展期。2014年以后受原材料成本上漲、個(gè)別菇品產(chǎn)能過剩和市場(chǎng)疲軟等因素影響，出現(xiàn)增長(zhǎng)放緩，增長(zhǎng)率下降到3%。2015年以后通過產(chǎn)業(yè)調(diào)整，增長(zhǎng)率基本穩(wěn)定在3.5%左右。
圖1 2006—2018年全國(guó)食用菌總產(chǎn)量
在工廠化生產(chǎn)上，2008年以來(lái)我國(guó)食用菌工廠化生產(chǎn)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)工廠化專業(yè)委員會(huì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，食用菌工廠化產(chǎn)量2006年僅8萬(wàn)t左右，2008年25萬(wàn)t左右，到2017年總產(chǎn)量已達(dá)256萬(wàn)t，如圖2所示，占全國(guó)食用菌總產(chǎn)量的7%左右。
圖2 2006—2017年全國(guó)工廠化生產(chǎn)食用菌總產(chǎn)量
金針菇為工廠化種植最多的品種，占45%左右，其次為雙孢菇、杏鮑菇、真姬菇和蟹味菇。目前雪榕生物科技有限公司下屬公司（上海、成都、山東、廣東和長(zhǎng)春）日產(chǎn)金針菇總計(jì)近400 t，武漢如意農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司日產(chǎn)80 t左右，還有河南龍豐實(shí)業(yè)股份有限公司等公司，成為國(guó)內(nèi)主要的金針菇工廠化生產(chǎn)企業(yè)。
從2018年金針菇產(chǎn)品市場(chǎng)需求來(lái)看，全國(guó)已出現(xiàn)產(chǎn)能過剩，主要表現(xiàn)在市場(chǎng)銷售價(jià)格下滑，金針菇工廠化生產(chǎn)企業(yè)出現(xiàn)虧損，甚至個(gè)別倒閉等現(xiàn)象。豐富產(chǎn)品品種、延伸產(chǎn)品鏈、產(chǎn)品深度開發(fā)和綜合利用是我國(guó)食用菌工廠化生產(chǎn)高質(zhì)量發(fā)展的一個(gè)方向。
景全榮等：袋栽食用菌生產(chǎn)關(guān)鍵裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)農(nóng)業(yè)工程裝備與機(jī)械化在種植的品種結(jié)構(gòu)上，我國(guó)目前年產(chǎn)量超過100萬(wàn)t的食用菌有7個(gè)品種，分別是香菇、平菇、黑木耳、金針菇、雙孢菇、毛木耳和杏鮑菇，成為我國(guó)食用菌主要種植品種。2000—2018年，香菇、平菇和黑木耳3種菌總產(chǎn)量平均占全國(guó)食用菌總產(chǎn)量50%以上，如圖3所示。
圖3 2000—2018年全國(guó)香菇、平菇和黑木耳3項(xiàng)產(chǎn)量占全國(guó)食用菌總產(chǎn)量比值
在栽培模式上，目前工廠化生產(chǎn)有袋栽和瓶栽2種生產(chǎn)模式。袋栽在我國(guó)食用菌栽培中是一個(gè)傳統(tǒng)的栽培方式，瓶栽是隨著食用菌工廠化生產(chǎn)而引入，瓶栽比袋栽更適合工廠化生產(chǎn)中機(jī)械操作，便于規(guī)范化管理和節(jié)約人工成本，但栽培瓶和輔助器具一次性投入較高。袋栽一次性投入小，且更適宜平菇、香菇和黑木耳等主要食用菌的栽培，目前袋栽方式在我國(guó)食用菌栽培總量中占有70%以上的份額。
在菌種形態(tài)應(yīng)用上，目前有固態(tài)和液態(tài)2種菌種。固態(tài)菌種由于其貯存時(shí)間長(zhǎng)和制種設(shè)備投資小等優(yōu)點(diǎn)，在目前我國(guó)食用菌生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但固體菌種存在制種周期長(zhǎng)、隱性污染概率大和菌齡不齊難以標(biāo)準(zhǔn)化管理等弊端，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本升高，生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)加大。
液體菌種具有純度高、活力強(qiáng)和繁殖快的特點(diǎn)，接入到培養(yǎng)基內(nèi)具有流動(dòng)性好、萌發(fā)快、發(fā)菌質(zhì)量高及出菇周期短等優(yōu)勢(shì)，有著固體菌種不可比擬的優(yōu)越性?，F(xiàn)階段固液2種形態(tài)菌種雖并行存在，但隨著食用菌工廠化生產(chǎn)的推進(jìn)，液態(tài)菌種將越來(lái)越受到食用菌生產(chǎn)企業(yè)的青睞，成為食用菌菌種生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。
2生產(chǎn)裝備國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
食用菌產(chǎn)業(yè)的誕生和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展是人類文明進(jìn)步的產(chǎn)物。食用菌產(chǎn)業(yè)無(wú)論從品種、栽培手段還是食用菌裝備上來(lái)看，均伴隨著技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展。裝備技術(shù)的提升解放了勞動(dòng)力，提高了單產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，工廠化生產(chǎn)的發(fā)展擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)和環(huán)境技術(shù)等多種技術(shù)在食用菌生產(chǎn)中投入使用，把食用菌規(guī)?；⒅苣昊?、標(biāo)準(zhǔn)化及智能化生產(chǎn)的可能變成了現(xiàn)實(shí)。
目前工廠化生產(chǎn)食用菌的工藝流程為培養(yǎng)料制備（攪拌混合）→裝瓶（裝袋）→高溫滅菌→自動(dòng)化接種→發(fā)菌培養(yǎng)→后熟培養(yǎng)→搔菌（瓶栽）→催蕾→育菇→采收。按照生產(chǎn)工藝流程，食用菌生產(chǎn)裝備主要包括培養(yǎng)料混合攪拌、裝填（裝瓶、裝袋）、蓋蓋（瓶栽）、高溫滅菌、接種、起蓋（瓶栽）、騷菌（瓶栽）、挖瓶（瓶栽）和環(huán)境控制等關(guān)鍵裝備。
2.1國(guó)外發(fā)展情況
國(guó)外食用菌工廠化生產(chǎn)最早起源于1947年的荷蘭雙孢蘑菇栽培技術(shù)，隨后德國(guó)、美國(guó)和意大利等國(guó)相繼實(shí)現(xiàn)了雙孢蘑菇的工廠化及規(guī)?；a(chǎn)。
20世紀(jì)80年代末，亞洲食用菌產(chǎn)業(yè)崛起，日本食用菌栽培以木腐菌品種金針菇、杏鮑菇和蟹味菇等瓶栽方式為代表，其技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
生產(chǎn)過程中拌料、裝瓶、殺菌、接種、培育、騷菌、出菇和挖瓶等環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。韓國(guó)于20世紀(jì)90年代引進(jìn)日本的技術(shù)和設(shè)備，通過技術(shù)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)技術(shù)設(shè)備自給，目前日本的工廠化產(chǎn)品占比90%以上，韓國(guó)則達(dá)到95%以上。
歐美、日本和韓國(guó)等發(fā)達(dá)地區(qū)和國(guó)家發(fā)展至今，食用菌生產(chǎn)已基本實(shí)現(xiàn)了全程工廠化生產(chǎn)。從發(fā)展歷程上看，社會(huì)發(fā)展和市場(chǎng)需求促進(jìn)了食用菌生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)的突破促使食用菌生產(chǎn)發(fā)生質(zhì)的變革。
日本株式會(huì)社千曲化成公司池田忠夫以金針菇為例闡述了日本食用菌工廠化生產(chǎn)的發(fā)展歷程和業(yè)務(wù)模式，如圖4所示。
圖4 日本食用菌工廠化生產(chǎn)發(fā)展歷程
培養(yǎng)中心一開始是小規(guī)模種植農(nóng)戶共同出資組建，主要是應(yīng)對(duì)昂貴的自動(dòng)化設(shè)備。其功能是為培養(yǎng)料的集中制備，集中統(tǒng)一裝瓶滅菌，菌種培養(yǎng)和接種培育，之后分散到小農(nóng)戶進(jìn)行培養(yǎng)出菇，然后統(tǒng)一回收菌瓶和基料。目前日本食用菌生產(chǎn)已發(fā)展成為以大型培養(yǎng)中心為依托的中小型企業(yè)（或合作社）與現(xiàn)代化大型工廠并存的產(chǎn)業(yè)模式。
培養(yǎng)中心模式是小型分散農(nóng)戶進(jìn)行食用菌種植在一定時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)品種標(biāo)準(zhǔn)化、環(huán)節(jié)機(jī)械化和品質(zhì)優(yōu)良化的有效模式，是對(duì)降低食用菌生產(chǎn)成本，滿足市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量食用菌需求的有效手段，也是對(duì)經(jīng)濟(jì)水平難于達(dá)到大型工廠化生產(chǎn)投資階段的有效過渡。
這些設(shè)備自動(dòng)化程度低、成套性差、生產(chǎn)效率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以滿足工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的要求。近十幾年來(lái)，我國(guó)在消化吸收日本和韓國(guó)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,相繼研制出了食用菌生產(chǎn)和加工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的一些相關(guān)設(shè)備。
2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展情況
我國(guó)食用菌設(shè)備的生產(chǎn)還處于比較低的水平，現(xiàn)有的一些食用菌設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，也基本是根據(jù)國(guó)內(nèi)小規(guī)模和分散栽培模式而開發(fā)的小型半機(jī)械化半自動(dòng)化設(shè)備。如小型培養(yǎng)料攪拌機(jī)，裝袋（瓶）機(jī)、臥式半自動(dòng)裝袋機(jī)、半自動(dòng)裝袋插棒機(jī)、袋裝窩口插棒一體機(jī)及固體菌種接種機(jī)等，為目前袋栽食用菌生產(chǎn)提供了培養(yǎng)料制備和機(jī)械化裝袋裝備，推動(dòng)了現(xiàn)階段袋栽食用菌生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步。以連云港國(guó)鑫食用菌成套設(shè)備有限公司為代表的滅菌設(shè)備，滅菌效果顯著，操作便利，不僅在袋栽食用菌生產(chǎn)上使用，瓶栽工廠化生產(chǎn)線也選型使用。
食用菌裝袋機(jī)大多是采用螺旋或活塞式?jīng)_壓裝填，取袋、套袋及扎口需要人工輔助操作，袋裝窩口插棒機(jī)，其窩口插棒均需人工操作。培養(yǎng)料攪拌混合機(jī)，攪拌效率低，培養(yǎng)料混合均勻度也無(wú)法做到標(biāo)準(zhǔn)化一致性；在接種環(huán)節(jié)中，袋栽液體接種過程尚處在人工接種狀態(tài)，機(jī)械化程度低，很難保證接種時(shí)的清潔度，極易造成雜菌感染。技術(shù)裝備的不匹配極大限制了我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
瓶栽食用菌產(chǎn)業(yè)工廠化生產(chǎn)技術(shù)還處于發(fā)展初期，其關(guān)鍵技術(shù)裝備裝瓶機(jī)、液體接種機(jī)、搔菌機(jī)及挖瓶機(jī)大多為引進(jìn)韓國(guó)和日本設(shè)備，雖然目前國(guó)內(nèi)瓶栽工廠化食用菌生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模可達(dá)100 t/d，但國(guó)產(chǎn)瓶栽工廠化關(guān)鍵設(shè)備仍處在跟跑階段。
國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能農(nóng)機(jī)裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)設(shè)立了“溫室食用菌智能化精細(xì)生產(chǎn)關(guān)鍵裝備研發(fā)”課題，主要針對(duì)我國(guó)袋栽食用菌生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度低、基料裝填一致性差、菌包接種易感染及菌絲培養(yǎng)生物學(xué)效率低等問題，以實(shí)現(xiàn)袋栽食用菌生產(chǎn)關(guān)鍵裝備智能化和環(huán)境控制精細(xì)化為目標(biāo)，按照基料裝填、打孔接種和發(fā)菌培養(yǎng)生產(chǎn)3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在智能化作業(yè)裝備和菌絲生長(zhǎng)環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，解決智能化袋栽食用菌培養(yǎng)環(huán)境控制、袋栽食用菌培養(yǎng)料裝填和液體菌自動(dòng)接種3個(gè)方面國(guó)內(nèi)技術(shù)與裝備空白問題。
目前承擔(dān)單位對(duì)袋栽食用菌（平菇、香菇和黑木耳）關(guān)鍵裝備進(jìn)行了攻關(guān)研發(fā)，并取得成效，研發(fā)的袋栽食用菌高速膜式裝袋機(jī)具備自動(dòng)制袋、柔性裝填、自動(dòng)窩口插棒及自動(dòng)碼筐等功能，袋栽食用菌液體菌種接種機(jī)具有棒料智能排隊(duì)輸送、定位打孔、均勻接種和連續(xù)貼膜一體化作業(yè)功能，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)袋栽食用菌規(guī)?；a(chǎn)關(guān)鍵裝備的空白，提升袋栽食用菌生產(chǎn)的智能化和精細(xì)化作業(yè)水平。
3發(fā)展趨勢(shì)和模式創(chuàng)新
3.1發(fā)展趨勢(shì)
袋栽食用菌是我國(guó)食用菌行業(yè)發(fā)展中的一種傳統(tǒng)的栽培生產(chǎn)方式，產(chǎn)量已占全國(guó)食用菌總量的70%以上。袋栽設(shè)備機(jī)械化和自動(dòng)化程度直接決定了我國(guó)食用菌生產(chǎn)技術(shù)水平。
袋栽食用菌生產(chǎn)相比瓶栽一次性投資低，符合現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，一定時(shí)期內(nèi)，袋栽食用菌栽培方式仍是我國(guó)食用菌生產(chǎn)的主流栽培方式，因此高品質(zhì)袋栽關(guān)鍵設(shè)備特別是高速裝袋、接種等專用設(shè)備及適合于不同規(guī)模的袋栽食用菌配套裝備技術(shù)已成為我國(guó)袋栽食用菌裝備的重要研究方向。
3.2模式創(chuàng)新
從日本食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程分析，日本食用菌“培養(yǎng)中心”的出現(xiàn)，是小型分散農(nóng)戶為提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，應(yīng)對(duì)食用菌工廠化生產(chǎn)帶來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在資金有限的情況下，共同出資購(gòu)置培養(yǎng)料制備、裝填、滅菌、制種及接種等關(guān)鍵環(huán)節(jié)裝備完成出菇前生產(chǎn)作業(yè)的一種模式，培養(yǎng)后的菇瓶分散到農(nóng)戶進(jìn)行出菇和采菇作業(yè)，這樣便將分散的農(nóng)戶生產(chǎn)化零為整，達(dá)到較高的現(xiàn)代化程度和技術(shù)水平，因此可以說這一模式本質(zhì)是食用菌生產(chǎn)向自動(dòng)化和工廠化轉(zhuǎn)型過程的產(chǎn)物。目前這一模式仍在日本菌業(yè)中應(yīng)用，與工廠化生產(chǎn)并行存在。
中國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特別是我國(guó)傳統(tǒng)的袋栽食用菌生產(chǎn)，完全可以借用日本食用菌“培養(yǎng)中心”模式，促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，提升菌農(nóng)的生產(chǎn)水平和管理能力。把關(guān)鍵技術(shù)和資金占用相對(duì)集中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過股份制公司制或合作組織方式成立袋栽食用菌培養(yǎng)中心，整合分散的種植模式，將培養(yǎng)料統(tǒng)一制備（配比和混合攪拌）、統(tǒng)一裝袋制棒、統(tǒng)一滅菌、統(tǒng)一接種和統(tǒng)一培養(yǎng)，再分散出菇、采菇、菌菇回購(gòu)和廢料回收，如圖5所示。這樣既減少設(shè)備的投資，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)成本，又能保證菇品質(zhì)量一致，設(shè)備產(chǎn)能最大化。
圖5“培養(yǎng)中心+農(nóng)戶”生產(chǎn)模式
這一新型模式在我國(guó)已有雛形，河北平泉縣食用菌生產(chǎn)模式就是公司組織前端生產(chǎn)和后期培養(yǎng)溫室的建設(shè)，鼓勵(lì)貧困農(nóng)戶承包溫室（大棚）進(jìn)行出菇管理和采收工作，公司統(tǒng)一回收菌菇產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)外銷售。其本質(zhì)就是“培養(yǎng)中心+農(nóng)戶”的生產(chǎn)模式。該模式具有可復(fù)制性，是我國(guó)袋栽食用菌快速走向機(jī)械化和工廠化生產(chǎn)的一條有效路徑。
4結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)食用菌的產(chǎn)量在不斷穩(wěn)定增長(zhǎng)，不僅豐富了人民群眾的菜籃子，同時(shí)食用菌生產(chǎn)作為特色農(nóng)業(yè)，也為農(nóng)村脫貧致富提供了有效途徑，隨著國(guó)家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。
降低成本、提高品質(zhì)及統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是袋栽食用菌健康可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。當(dāng)前分散的、多主體及多標(biāo)準(zhǔn)的袋栽食用菌生產(chǎn)模式可以借鑒“培養(yǎng)中心”模式，推動(dòng)袋栽食用菌專業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程，規(guī)范生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，降低袋栽食用菌生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量。
多品種、差異化種植和高值化綜合利用是重點(diǎn)。結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶厣狡贩N植，形成產(chǎn)業(yè)集聚，開展綜合利用研究，保證食用菌產(chǎn)后增值。
袋栽食用菌裝備技術(shù)的提升是保障。產(chǎn)業(yè)促進(jìn)科技進(jìn)步，科技推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。開展袋栽食用菌高品質(zhì)快速裝填設(shè)備、固（液）體自動(dòng)接種設(shè)備及環(huán)境控制等關(guān)鍵生產(chǎn)裝備與工藝技術(shù)的研發(fā)和制造已迫在眉睫，這樣能夠滿足袋栽食用菌規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化及個(gè)性化生產(chǎn)需要。
（來(lái)源：《農(nóng)業(yè)工程》2020年第4期
作者：景全榮，徐名漢，劉天舒，申文龍，燕曉輝）
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