ПЕРВАЯ ФАЗА КОМПОСТИРОВАНИЯ

Компостирование чаще всего подразделяют на две фазы — пер­вую и вторую. Первую фазу компостирования проводят на открытых бетонных площадках, в полузакрытых или закрытых ангарах, а вто­рую — в специальных термических камерах.

День, когда из уложенного тонким слоем материала формируют бурт субстрата, считают нулевым, а саму укладку бурта называют фор­мированием бурта.

Размеры буртов определяют исходя из того, чтобы приток свежего воздуха имел доступ во все их части. Ширина бурта компостируемой массы зависит от структуры исходного материала и может варьировать от 1,6 до 2,5, а высота — от 1,5 до 2 м. Параметры бурта зависят также от типа применяемой перебивочной машины. Чаще всего делают бурты шириной 1,6 — 1,8 м и высотой 1,6 — 1,8 м.

Боковые стенки бурта делают вертикальными и плотными, внутрен­нюю часть — рыхлой, а поверхность — горизонтальной. Только в бурте правильной формы можно получить максимально однородный субстрат. Эти требования лучше всего соблюдаются при перебивках буртов вруч­ную. Однако некоторые современные типы перебивочных машин осна­щены приспособлением, с помощью которого стенки бурта уплотняются. Сила давления регулируется в зависимости от структуры и влажности компостируемой массы.

Длина бурта зависит от количества материала и от степени механи­зации при его перебивках — каждую перебивку следует заканчивать в течение рабочего дня. Перебивки проводят для улучшения аэрации, дополнительного увлажнения или внесения минеральных удобрений, а также гомогенизации компостируемой массы. В периоды между пере­бивками свежий воздух поступает в бурты благодаря конвекции, так называемому трубному эффекту. Нагретый и богатый С02 воздух в навозном бурте стремится улетучиться вверх, а на его место поступает более холодный и свежий воздух, главным образом с боковых сторон

Рис. 19. Эффект дымовой трубы в бур­те (по Федеру)

У основания бурта (рис. 19). По­этому более качественный субст­рат получают в более холодное время года, когда разница темпе­ратуры внутри бурта и наружного воздуха более значительна и венти­ляция в бурте протекает интенсивнее.

0,03% сог ‘77777,:

В странах с жарким климатом, а также в летний период в странах с континентальным климатом не создается достаточно сильного труб­ного эффекта в буртах и поэтому образуются анаэробные ядра. Разу­меется, и сильные морозы подавляют ферментацию, так как при уси­ленном газообмене охлаждаются внутренние зоны бурта, а внешние зоны могут и замерзать.

Для сохранения хорошего трубного эффекта в бурте его ширину уменьшают при каждой перебивке. Однако некоторые перебивочные машины имеют нерегулируемую (фиксированную) ширину, например

Рис. 20. Система машин для формирования компостного бурта:

Слева направо — фронтальный тракторный погрузчик; приемный бункер; пере — бивочная машина; в глубине — подготовленная смесь из исходных материалов для ферментации (г. Скерневице, ПНР)
1,8 м. При работе с такими машинами рассчитывают главным обра­зом на то, что с развитием ферментации часть материалов сгорает и уменьшается высота бурта, а отсюда снижается и прессующий эффект (давление массы) на нижние слои. Не рекомендуется ставить какие бы то ни было решетки или делать в бурте вертикальные отдушины, потому что они осложняют механическую перебивку и ухудшают одно­родность материала.

В крупных шампиньонных комплексах и предприятиях по произ­водству субстрата основные операции полностью механизированы. Исходные материалы с площадки после смешивания и увлажнения подают в приемный бункер фронтальным тракторным погрузчиком. В некоторых случаях сначала формируют бурт и сразу после этого про­водят его перебивку. Самые современные перебивочные машины спе­реди оснащены приемными бункерами, которые загружаются трактор­ным погрузчиком (рис. 20).

Повышение температуры компостируемой массы — основной по­казатель динамики процесса ферментации. Контроль за температурой в бурте удобнее осуществлять с помощью дистанционных термометров или термометров с металлическим корпусом длиной до 80 см, снаб­женных шкалой отсчета (рис. 21). Если нет таких термометров, то лучше всего использовать лабораторные, ртутные (для сушильных шкафов) и спиртовые термометры со шкалой до 110 °С. Так как стек­лянные термометры при погружении внутрь бурта легко ломаются, то предварительно в бурте металлическим или деревянным прутом делают отверстия. Грибовод должен иметь в своем распоряжении несколько термометров. Он может их постоянно держать в бурте в различных местах: с боков, в середине и сверху примерно на глубине 50-60 см. Если температуру определяют одним термометром, то при каждом его погружении в бурт приходится ждать 5 — 10 мин, пока можно будет снять показания.

Если применяют максимальный термометр, то, перед тем как поста­вить в бурт, его следует стряхнуть.

Атакованный "изнутри" микробиологической ферментацией ком­постный бурт подвержен влиянию и факторов внешней среды — низкой или высокой температуре, ветру или дождю. Поэтому в отдельных его частях создаются различные физические условия, и отсюда по-раз — ному протекают микробиологические процессы.

Зональность в компостном бурте. Если через несколько дней после формирования бурта (и после начала ферментации) сделать его попе­речный разрез, то отчетливо будут видны обозначившиеся зоны. Явле­нию "зональности" в компостном бурте первым дал объяснение амери­канский ученый Ламберт (Lambert and Davis, 1934).

Наружный слой по периферии бурта, особенно по его бокам, обычно бывает сухим, и в нем не создаются условия для развития микроорга­низмов. По этой причине данная зона остается холодной. Непосредствен-

Рис. 21. Термометры для контроля температуры в буртах (можно использовать и в термических камерах):

1 — ртутный в металлическом корпусе; 2 — лабораторный ртутный, вмонтирован­ный в латунную трубку; 3 — ртутный для сушилок, вмонтированный в деревян­ный стержень; 4 и 5 — биметаллические

Но за наружным слоем создаются наиболее благоприятные условия для развития термофильных актиномицетов. Из-за сильной аэрации фермен­тация в этой зоне протекает быстро и материал почти "выгорает". Обра­зуется сухой (влажность менее 50%), сильно побелевший слой, кото­рый называют "выгоревшей" зоной бурта. Такой материал становится "перекомпостированным" и бедным по содержанию питательных ве­ществ.

В отличие от первых двух очень хорошо аэрированных зон, у осно­вания штабеля после его формирования доступ воздуха обычно бывает недостаточен, а влажность высокая (выше 70 %). В этих условиях про­текают процессы, близкие к маслянокислому брожению. Температура здесь не превышает 40—45 °С; образуется так называемое ядро (ана­эробное ядро) с кислым запахом свиного навоза и с повышенным рН (от 8,5 до 9). Масса в нем имеет желтовато-зеленую окраску, и по соста­ву она непригодна для выращивания шампиньона.

В середине, т. е. в центре компостного бурта, обычно создаются самые благоприятные условия для ферментации. В этой зоне имеется достаточное количество воздуха, оптимальная влажность, температура быстро повышается до 55—65 °С. Именно здесь размножаются термо­фильные микроорганизмы. Это так называемая коричневая компост­ная зона — "зона белого горения". Еще Ламберт (1934) установил, что если процесс компостирования в конском навозе протекает в таких условиях, то его можно сократить даже до 7 дней. В более широких буртах и при продолжительном компостировании отчетливо различали еще две компостные зоны — зоны перегрева, расположенные в верхних углах на разрезе бурта по его длине. В этих зонах температура часто достигает 72-82 °С. Так как повышение температуры в компостном бурте до 70 °С и выше является следствием химической реакции и мо­жет привести к карбонизации углеводов, то многие специалисты счи­тают, что такая температура нежелательна (рис. 22).

Однако высокая температура в течение первой фазы компостиро­вания играет решающую роль в уничтожении ряда вредных для шам­пиньонов микроорганизмов, насекомых и нематод. Наши наблюдения свидетельствуют, что самый качественный субстрат получают из такого исходного материала, в котором в течение первых 7 — 10 дней первой фазы компостирования температура достигала выше 72 °С.

Через несколько дней после формирования компостного бурта условия в нем изменяются. Материал становится мягче, оседает, т. е. бурт становится приблизительно на 50 см ниже, в результате этого уве­личивается плотность массы и снижается доступ кислорода в центр бурта (см. рис. 22). Из-за испарения воды в процессе ферментации сни­жается также влажность материала. В результате этого ухудшаются ус­ловия ферментации и возникает необходимость перебивки бурта.

Перебивки компостного бурта. В идеальном случае перебивки бурта проводят следующим способом: материал различных зон разрых-

Рис. 22. Зональность в компостном бурте: А — поперечный разрез старого бурта; Б — поперечный разрез нового бурта, в котором зоны старого бурта размещены соответствующим образом: З — Сухая и холодная зона; з’— холодная и иногда мокрая зона; и — выгорев­шая (побелевшая) зона; к — коричневая (наиболее благоприятная) зона; я — анаэробное (с запахом) ядро; е — выгоревшая зона (зона химических процессов); а — высота бурта непосредственно после его формирования; б — высота бурта перед очередной его перебивкой; в — ширина старого бур­та; г — ширина нового бурта (немного меньше ширины старого бурта)

Ляют и хорошо проветривают для получения оптимальной его влажно­сти (около 70 %), добавляют воду, а также вносят соответствующие минеральные добавки и снова формируют бурт; при этом зоны бурта размещают так: боковые части бурта делают из материала, который на­ходился в коричневой зоне ("зоне белого горения") , сухие и перегорев­шие зоны старого бурта укладывают в основание нового бурта, а ана­эробное "ядро" помещают в наиболее благоприятную зону, т. е. в центр нового бурта, и завершают бурт материалом из старой коричневой зо­ны (см. рис. 22). Новый бурт формируют на 10—20 см уже старого для улучшения воздушного режима в нем.

В настоящее время такой "идеальной" перебивки компостного бур­та можно добиться только вручную. Почти все известные перебивочные машины смешивают материал прежде всего в вертикальном и частич­но — в горизонтальном направлениях. В некоторых машинах регули­руется ширина формирующих щитов, что позволяет устанавливать ши­рину нового бурта.

Продолжительность первой фазы компостирования и ритм компо­стирования зависят от условий производства и используемой техноло­гии. Если грибовод не проводит термическую обработку субстрата, компостирование не подразделяется на две фазы и продолжается до тех пор, пока субстрат не освободится полностью от аммиака, т. е. до получения неактивного субстрата. В этом случае период компостирова­ния продолжается в среднем 16-22 дня. При этом проводится 3-4 или 5 перебивок.

Неактивный субстрат, который получают в основном из качествен­ного конского навоза, применяют и в некоторых современных шам­пиньонницах. В настоящее время чаще используют полуактивный суб­страт, полученный в первой фазе компостирования (который подвергает­ся дополнительной микробиологической ферментации) или во второй фазе компостирования в специальных термических камерах. Например, цифровая схема -7, -5, —3, 0, 6, 10, 13 представляет конкретный ритм компостирования. Она означает, что смешивание и увлажнение массы продолжаются 7 дней, 2 раза масса перемешивается (на 3-й и 5-й день); первая фаза компостирования составляет 14 дней, включая нулевой день; проводится 2 перебивки (на 6-й и 10-й день). При этом получают активный субстрат, т. е. сырой, который необходимо будет подвергнуть термической обработке.

В ритме компостирования можно не отмечать дни с минусом. Напри­мер, цифровая схема 0-6 — 10-13-16(17) означает, что предусматри­вается производство неактивного субстрата: период компостирования составляет 17 — 18 дней (включая день доставки), проводится 3 пере­бивки.

В условиях крупного производства шампиньонов процесс компо-‘ стирования полностью механизирован. При компостировании с помощью машин нельзя использовать преимущества перебивки вручную, и в особенности смешивания компостных зон. Если такой субстрат не под­вергается дополнительной перебивке вручную, то его нельзя использо­вать в примитивных шампиньонницах.

Технологии компостирования подразделяются на 2 группы в зави­симости от продолжительности первой фазы. 1-я группа включает тех­нологии для производства неактивного субстрата, который подвергают непродолжительной термической обработке; 2-я группа включает и тех­нологии для производства активного субстрата, который подвергается сравнительно продолжительной термической обработке в контролируе­мых условиях.

Эти две группы представляют две типичные технологии: техноло­гию приготовления 16-дневного субстрата, которую разработал датский миколог Расмуссен, и технологию приготовления 7—9-дневного суб­страта Синдена и Хаузера. Обе технологии требуют соблюдения опреде­ленных условий (Расмуссен, 1963; Синден и Хаузер, 1954). Эти тех­нологии разработаны при использовании высококачественного конско­го навоза. У грибоводов часто появляются причины, из-за которых они не в состоянии выполнить условия, перечисленные авторами, поэтому вынуждены отклониться от предписаний. Поэтому они не могут исполь­зовать преимуществ этих технологий. В широкой практике при исполь­зовании заменителей конского навоза чаще всего применяют техноло­гию, включающую первую фазу компостирования — от 11 до 14 дней

И последующую сравнительно продолжительную термическую обработ­ку — от 7 до 14 дней.

В течение первой фазы компостирования в бурт можно вносить воду и органические или минеральные добавки.

Классическая добавка в субстрат при первой перебивке после фор­мирования бурта — карбонат кальция (известняк). Он необходим как в процессе микробиологической ферментации, так и в период прораста­ния мицелия в субстрате. Кальций принимает участие в образовании бу­ферных веществ, регулирующих оптимальную химическую реакцию в субстрате. Это особенно важно, если в исходный материал в качестве азотной добавки вносят сульфат аммония. Кальций нейтрализует кис­лотный остаток (анион сульфата). На 1 т сырого исходного материала добавляют около 20 кг карбоната кальция, или около 40 кг на 1 т су­хого вещества. Если для приготовления субстрата используют высушен­ный конский навоз, в который добавлен гипс (сульфат кальция), то карбонат кальция не вносят. Известны рецепты приготовления субстра­та без добавления карбоната кальция; вместо него используют сульфат кальция (гипс). В рецептах производства классического субстрата из конского навоза предусматривается добавление в конце компостирова­ния, т. е. при последней перебивке, около 7 кг гранулированного двой­ного суперфосфата или 15 кг простого порошковидного суперфосфата в расчете на 1 т сырого исходного материала. Суперфосфат как фосфор — но-кальциевая добавка способствует нейтрализации щелочной реакции субстрата, которая происходит под влиянием свободного аммиака. Кро­ме того, микроорганизмы получают необходимый для их жизнедеятель­ности фосфор. Если готовят синтетический субстрат с добавлением большого количества грубых целлюлозных материалов и минераль­ных азотных веществ, то суперфосфат вносят раньше, например во время второй перебивки. Однако, если к исходному материалу до­бавляют куриный помет, особенно в количестве 20 % и более в расчете на сухое вещество, можно уже не вносить фосфорные добавки, посколь­ку в курином помете содержится достаточное количество фосфора. При добавлении суперфосфата следует строго соблюдать дозирование, потому что излишек фосфора в питательном субстрате подавляет разви­тие мицелия.

Предостережение! Порошкообразный суперфосфат разъе­дает кожу и слизистую оболочку дыхательных путей человека. При ком­постировании вручную и работе с порошкообразным суперфосфатом необходимо соблюдать правила техники безопасности: рабочая одежда, очки, противопыльная маска из пористого материала для защиты дыха­тельных путей. В ветреную погоду нельзя разбрасывать суперфосфат против ветра.

Известно много рецептов приготовления шампиньонного субстра­та без тех или иных минеральных добавок или вообще без них, но нет рецепта, в котором не предусматривалось бы внесение сульфата каль-

Рис. 23. Несамоходная машина (США). Загружается фронтальным тракторным погрузчиком, который периодически передвигает ее вперед

Рис. 24. Самоходная перебивочная машина с планчатым транспортером (по Эн — гелеру)

Ция — гипса. Обычно гипс добавляют в конце компостирования и этим достигают несколько целей. Прежде всего он обладает свойством свя­зывать компостные коллоиды, благодаря которым создается более рых­лая структура материала, улучшается аэрация и повышается его водо — удерживающая способность. Кроме того, гипс позволяет избежать полу­чения "клейкого" субстрата и быстрее нейтрализовать сильнощелочную реакцию "зеленого", т. е. несозревшего, субстрата. Как соединение каль­ция, гипс может заменить известняк, но известняк не может заменить гипс. Благодаря перечисленным качествам гипс играет решающую роль в сокращении периода компостирования, уменьшении потерь сухого вещества и повышении урожая шампиньона. Гипс добавляют чаще все­го в начале первой фазы компостирования — при первой перебивке или даже в день формирования первого бурта.

Замещение известняка имеет и другую практическую цель — умень­шить общее содержание кальция в субстрате, чтобы можно "истощен­ный" субстрат использовать для удобрения большинства сельскохозяй­ственных культур. Известно, что многие цветочные и овощные культуры не переносят известковых почв.

При добавлении всех минеральных добавок следует обязательно соблюдать правило: равномерно смешивать добавки с массой субстрата.

Рис. 25. Самоходная перебивочная машина с барабаном и транспортером, кото­рый подает субстрат на высоко расположенный сзади измельчающий битер (по Тилоту)

Рис. 26. Перебивочная машина с фронтальным барабаном без промежуточного транспортера (по Куку)

Механизация процессов при компостировании. Машины для пере­бивки субстрата по своему устройству в принципе похожи друг на друга. В современных машинах в передней части имеется механизм для самозагрузки в виде ленточного транспортера с зубьями или боль­шого зубчатого барабана, а также скреперного устройства для переме­щения массы нижнего тонкого слоя старого бурта. Некоторые маши­ны более старых моделей оснащены экскаватором, расположенным в передней части, или загружаются с помощью передвижного транспорте­ра; многие из перебивочных машин оснащены ленточным транспорте­ром, который принимает материал и подает его в перемешивающий ме­ханизм; другие снабжены более простым устройством — принимающим барабаном, который перебрасывает материал к системе битеров и после перемешивания масса подается в формирующий бункер. Все машины оснащены системой для увлажнения массы субстрата.

Несмотря на то что большинство машин сильно измельчают суб­страт и ухудшают его структуру, а также не обеспечивают хорошего перемешивания зон бурта, они имеют свои преимущества. Прежде Ёсего при их использовании человек освобождается от наиболее тяжелой и грязной работы — компостирования. Кроме того, повышается произво-

53

Рис. 28. Крытая площадка для компостирования в с. Красен Русенского округа. Справа — термические камеры

Рис. 29. Высококлиренсное шасси для внесения минеральных добавок на поверх­ность компостных буртов (Голландия)

Дительность труда (200—240 т субстрата в час). Машины заменяют сот­ни людей; их рабочую скорость можно регулировать — она зависит прежде всего от количества добавляемой при перебивке воды, а также и от качества субстрата — тяжелый субстрат перебивается медленнее, а легкий — быстрее. Кроме того, перебивочные машины используются и для транспортировки субстрата (рис. 23-28).

На предприятиях, где обрабатывают одновременно сотни и даже ты­сячи тонн субстрата, применяются и другие виды машин: самоходная машина для формирования компостного бурта, фронтальный трактор­ный погрузчик, высококлиренсное шасси с бункером, различные транс­портерные ленты и другие (рис. 29).

Грибовод не имеет возможности использовать высокопроизводи­тельные машины для компостирования — фронтальный тракторный погрузчик, перебивочные машины, тракторы с высоким клиренсом и другие, но он может использовать небольшие машины простого уст­ройства, которые облегчают тяжелый физический труд. Можно исполь­зовать небольшую машину для перебивки субстрата (рис. 30) или маши­ну с транспортером, которая перемешивает, увлажняет и переносит массу субстрата из старого бурта в новый (рис. 31) .

Рис. 30. Машина с барабаном для перебивки субстрата