Грибник, грибоводство
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Фазовый состав субстратов

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Фазовый состав субстратов

Физические свойства субстратов, также как и их химические характеристики, имеют важное значение для производства качественного субстрата. Такие физические параметры субстрата как структура, влагоемкость, влажность, аэрация определяют состав и направление развития микрофлоры, а также рост мицелия культивируемого гриба.   Массу субстрата упрощенно можно рассматривать как трехфазную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фазы   Твердая фаза - это сухое вещество субстрата, состоящее из частиц различного размера. Твердая фаза обеспечивает мицелий гриба питательными веществами. Важная характеристика твердой фазы - это структура. Структура определяется размерами частиц (дисперсность) и их прочностью.   Пустоты между частицами заполнены воздухом - это газовая фаза. Состав газовой фазы субстрата может сильно отличаться от состава наружного воздуха. Для развития мицелия как аэробного организма обязательно наличие в субстратном воздухе определенного количества кислорода, т.е. определенный уровень аэрации.
В увлажненном субстрате часть свободного пространства между частицами и внутри частиц заполнена водой - это водная фаза. Наличие достаточного количества жидкости в субстрате необходимо для обеспечения водой мицелия и плодовых тел грибов, состоящих на 90% из воды. Кроме того, характер питания грибов (осмотический) связан с выделением в наружную среду ферментов и поглощением всей поверхностью мицелия продуктов гидролиза, а этот процесс идет активно только в водной среде.   Твердая, газовая и водная фазы субстрата тесно связаны, и при приготовлении субстрата необходимо учитывать состояние каждой фазы. Например, в переувлажненном субстрате газовая фаза становится слишком маленькой в объеме (вытесняется водой) и уже не обеспечивает необходимого уровня газообмена или аэрации. Вследствие этого в субстрате формируются анаэробные условия неблагоприятные для развития мицелия.  
Твердая фаза (Структура. Дисперсность. Плотность. Упругость.)
Структура субстрата определяется дисперсностью составляющих его частиц и их механической прочностью. Твердые частицы небольшого размера создают хорошую структуру субстрата, обеспечивающую достаточную аэрацию и оптимальную плотность. Один из вариантов такого субстрата - лузга подсолнечника или солома зерновых культур, измельченная до частиц размером 1,5-5 см.   Чем меньше размер частиц органических отходов, тем больше удельная поверхность, открытая для микроорганизмов и их ферментов и тем быстрее происходит их освоение. Однако очень маленькие частицы (< Змм) упаковываются слишком тесно, образуя материал с высокой плотностью и малой пористостью. В таком субстрате диффузия кислорода и углекислого газа сильно замедлена, что ограничивает скорость роста мицелия.   Для механизированных установок с перемешиванием и принудительной аэрацией оптимальный размер частиц составляет 10-20 мм. Для систем с неподвижным слоем субстрата предпочтительнее частицы размером 25 - 50 мм. Плотность субстрата в большей степени зависит от размеров частиц. Так насыпная плотность исходного сырья (соломы) может меняться почти в 3 раза в зависимости от размеров частиц (табл.), а также от типа субстрата (табл.).

 

Таблица
Насыпная плотность воздушно-сухой соломы в зависимости от степени измельчения.

Показатель
Размер частиц, см
5-20
2,5-5
1,5-2,5
0,5-1,5
Насыпная плотность, кг/м3
45
70
85
125

 

Таблица
Плотность различных субстратов в воздушно - сухом состоянии.

Показатель
Подсолн. лузга
Стебли подсолн.
Костра льна
Обрезь плодовых
Кукурузн. кочерыжка
Насыпная плотность, кг/м1
90
80 - 90
90 - 100
140 - 100
150 - 190
Размер частиц, см
0,5
3 - 5
1 - 3
2 - 4
0,5 - 1,5

 

Плотность увлажненного субстрата после инокуляции и фасовки в п/э мешки или брикеты составляет 0,35 - 0,50 кг/л, что существенно ниже плотности природного древесного субстрата (не измельченного). Плотность мягких пород деревьев составляет 0,6 - 0,7, а твердых пород (дуб, бук, граб) - 0,7 - 0,8. Слишком мелкие частицы субстрата (< 3 мм) и слишком сильное уплотнение могут привести к образованию анаэробных зон в субстрате, а так как вешенка и строфария аэробные организмы, то они не смогут освоить, колонизировать эти зоны. В том случае, если основа субстрата состоит из мелких частиц (мелкие опилки), для создания оптимальной структуры в субстрат добавляют древесную щепу, которая делает субстрат более рыхлым и улучшает условия аэрации. Смесь мелких частиц (опилки) и крупных (щепа) создает хорошие условия для роста мицелия. Мелкие частицы, обладая развитой поверхностью, стимулируют быстрый рост мицелия, облегчая ферментативный гидролиз субстрата. Крупные частицы способствуют образованию хорошо сросшегося блока субстрата, переплетенного гифами гриба. Они становятся базой, основой питания и плодоношения, благоприятствуя образованию крупных плодовых тел (табл.).

 

Таблица
Композиция субстрата с оптимальной структурой на основе опилок и щепы.

 

Компоненты
Опилки
Щепа
Отруби
Гипс
Количество, %
50
25
20
5

 

Оптимальный размер частиц для получения субстратов с хорошей структурой составляет 10-50 мм. Многие субстраты изначально имеют необходимые размеры частиц и не требуют измельчения, например, лузга подсолнечника, шелуха гречихи, овса, риса, костра льна, хлопковые отходы.   Субстраты, требующие измельчения, такие, как солома зерновых культур, стебли подсолнечника, кукурузы, хлопчатника, обрезь плодовых культур, измельчают в различного типа дробилках, соломорезках, измельчителях грубых кормов, измельчителях различных материалов.   Прочность частиц субстрата изменяется в процессе термической обработки. Чем выше температура обработки и ее длительность, тем меньшей становится прочность частиц. Этот параметр необходимо контролировать в ходе термической обработки чтобы не получить переуплотненного субстрата. "Переферментация" субстрата при 50 – 60оС также может привести к подобному результату, если процесс ведется слишком долго (более 2 - 3 суток).  
Жидкая фаза (Влажность. Влагоемкость) Влажность исходного сырья.
Этот показатель особенно важен в случае длительного хранения сырья. Влажность воздушно - сухого растительного сырья колеблется в пределах 7 –15%. Повышение влажности сырья во время хранения до уровня более 15 – 20% создает условия для начала жизнедеятельности субстратной микрофлоры (бактерии плесени). В результате активности микрофлоры выделяется много биологического тепла, субстрат разогревается, и процесс еще более активизируется. Субстрат начинает "гореть". Самосогреванию особенно подвержены субстраты, богатые азотом. Споры конкурентных плесеней начинают активно прорастать, если температура в субстрате превышает 30 - 35°С, они формируют мицелий, который через 4 - 5 дней может образовать миллионы спор второй генерации. Таким образом, первичная инфекция переходит во вторичную, и инфицированность субстрата возрастает в 100 - 1000 раз, что может сделать субстрат непригодным для использования.  
Влажность готового субстрата
Технология культивирования вешенки, а также частично строфарии, большей частью предусматривает фасовку готового субстрата в полиэтиленовые мешки. Поэтому субстрат должен иметь достаточный запас воды на весь период культивации. Дополнительное увлажнение субстрата затруднено из-за пленочного покрытия или плотной корки мицелия с наружной стороны субстрата. Для большей части растительных субстратов оптимальная влажность находится в пределах 65 - 75%.   Чтобы достичь такого уровня влажности субстраты замачивают водой в течение нескольких часов или даже дней: для соломы требуется 2 - 3 дня, для опилок хлопковых очесов, лузги - несколько часов. Для ускорения насыщения субстратов водой применяют перемешивающие устройства, используют горячую воду или вводят воду в субстрат под вакуумом (современные системы ускоренного увлажнения соломы). Солома злаковых культур увлажняется медленно из-за наружного воскового слоя, поэтому если солома после соломорезки обрабатывается в молотковой дробилке, где соломина плющится, и восковой слой частично снимается, процесс ее увлажнения сокращается по времени.   Вода в субстрате находится в различном состоянии: 1) связанная химически (прочно - связанная) - до 30%;
2) сорбционная, внутриклеточная, капиллярная - 30-70%;
3) свободная - выше 70%   Для нормальной жизнедеятельности мицелия субстрат должен содержать не менее 50% воды. Природный древесный субстрат имеет влажность в пределах 35 - 50% (табл. 20). Рыхлые субстраты (отходы с/х) имеют за счет измельчения очень большую активную поверхность, которая адсорбирует воду и способствует увлажнению субстрата до уровня выше 70%. Наличие в растительном субстрате капилляроподобных структур, как соломина зерновых, также способствует удерживанию воды.

 

Влажность субстрата - это отношение массы воды к сырой массе субстрата, выраженное в процентах.

mв
w = ------------------x 100%
mобр.

где mв - масса воды, mобр. - масса образца.

 

Влажность субстрата (W) определяют высушиванием навески субстрата в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 4 - 6 часов до постоянного веса или 10 - 15 мин. в микроволновой печи.   Влажность субстрата сказывается на урожайности. Если воды в субстрате мало, то грибы появляются только в первую волну или вторая волна очень незначительна. Если воды слишком много, то снижается выход грибов на первой и второй волне плодоношения (табл.). Избыток воды в субстрате, также как переуплотнение субстрата, может способствовать образованию анаэробных зон, что снижает продуктивность культуры.  

Таблица
Естественная влажность древесины разных пород деревьев.

 

Показатель
Ольха
Бук
Береза
Дуб
Каштан
Влажность, %
49
39
42
41
55

 

Таблица
Влияние влажности субстрата на урожайность


(субстрат - хлопковый очес; масса блока 1,5 кг).

Соотношение
субстрат: вода
Влажность, %
1 волна
2 волна
Сумма

1 : 1

1 : 2

1 : 3

1 : 4

50

67

75

80

50

150

180

100

-

50

100

80

50

200

280

180

 

Влагоемкость

 

Влагоемкость или водоудерживающая способность - это максимальное количество воды, поглощенной единицей массы сухого вещества субстрата:

 

mв
W = ------------x 100%
mс.в.

где mв - масса воды, mс.в. - масса сухого вещества.

 

Различные материалы могут сильно отличаться по влагоемкости (табл.). Субстраты с наиболее тонкой волокнистой структурой, имеющей огромную сорбирующую активность, обладают самой высокой влагоемкостью (хлопковые очесы, мох сфагнум). В среднем большинство растительных субстратов имеют влагоемкость от 200 до 400%.   Влажность субстрата и влагоемкость связаны определенным образом. Чем выше влагоемкость субстрата, тем большую влажность можно достигнуть в нем (табл.).

 

Таблица
Влагоемкость различных материалов

 

Материал
Влагоемкость, %

Песок

Глина

Почва

Торф

Торфяной мох

Солома

Хлопковые очесы

Сфагнум

10

40

60

100

250

300

400-570

900

 

Таблица
Соотношение влажности и влагоемкости

 

Субстрат
древесина
солома, лузга, шелуха, стебли
хлопковые очесы
сфагнум
Влажность, %
50
60
65
70
75
80
85
90
Влагоемкость, %
100
150
185
233
300
400
570
900

 

Водный баланс
Вода необходима в процессе разрастания мицелия в субстрате и в период плодоношения, так как питательные вещества для усвоения их мицелием должны растворяться в воде. При влажности субстрата менее 40% скорость биологических процессов резко падает. При слишком большой влажности пустоты в структуре субстрата заполняются водой, которая ограничивает доступ кислорода к мицелию. Некоторые материалы, например бумага, при намокании быстро теряют структурную устойчивость, слипаясь в однородную массу. Однако большинство растительных материалов, например солома, устойчивы структурно к высокой влажности. Вода образуется в продукционном блоке в значительном количестве (до 20% от сухой массы) за счет гидролиза питательных веществ субстрата мицелием, но еще большее количество воды уходит с урожаем грибов (25 - 35% от сухой массы) и за счет транспирации воды с поверхности плодовых тел. Поддержание водного баланса внутри субстрата в процессе культивирования необходимо для получения хорошего урожая на 2-х или 3-х волнах плодоношения. Этому способствует увлажнение воздуха в период культивации до уровня 70 - 85% и в ряде случаев непосредственное увлажнение субстрата (полив) между волнами плодоношения (пленку блоков при этом снимают).  
Газовая фаза (газообмен, уровень СО2)
Структура субстрата представляет собой сеть твердых частиц, в которую заключены пустоты различного размера. Пустоты между частицами заполнены газом (кислородом, азотом, углекислым газом), водой или газожидкостной смесью. Если пустоты целиком заполнены водой, то это сильно затрудняет перенос кислорода, так как растворимость кислорода в воде очень мала. Оптимальная влажность субстрата варьирует в зависимости от природы и дисперсности материала. Влажность различных материалов может существенно различаться, но при этом должно соблюдаться одно условие: свободное газовое пространство или отношение газового объема к общему объему субстрата (%) не может быть ниже 30%. Иначе начинается кислородное голодание. Кислород необходим для метаболизма аэробных организмов и, в частности, мицелия. Аэрация в субстрате осуществляется за счет естественной диффузии через макроперфорацию. Естественной диффузии часто оказывается недостаточно, когда объем субстратного блока слишком велик (диаметр блока более 30см). Аэрация не только поставляет кислород, но и удаляет СО2 и часть воды, образующейся в результате жизнедеятельности микроорганизмов и мицелия ("биологическая вода"), а также отводит теплоту благодаря испарительному охлаждению (теплопереносу).   При естественной аэрации (диффузионной) центральные участки субстратного блока могут оказаться в условиях анаэробиозиса, поэтому в ряде технологий, где используют массивные блоки субстрата, в центре блока устанавливают трубопроводы с перфорацией, через которую может поступать свежий воздух или вода.   Оптимальные условия для развития мицелия создаются при достаточно умеренном уплотнении субстрата (плотность 0.35-0.45), что способствует ограничению аэрации и накоплению) в массе субстрата углекислого газа. Как было показано исследованиями, углекислый газ стимулирует рост мицелия вплоть до концентрации в 220000 ррm (!) или 22%. Такая особенность развития мицелия характерна для всех видов вешенки и многих древоразрушающих грибов, развивающихся в древесном плотном материале, где газообмен сильно ограничен. Сапротрофные грибы, развивающиеся в природе на рыхлых материалах (подстилочные, гумусовые сапротрофы), например, различные виды шампиньонов (Agaricus spp.) приспособлены к условиям хорошего газообмена и их рост ингибируется уже при концентрации СО2 - 30000 ррm (3%) – рис.

 

Рис. Влияние концентрации СО2 на рост мицелия съедобных грибов.

1 – Pleurotus ostreatus (вешенка)
2 – Agaricus bisporus (шампиньон)

 

К сожалению, у нас нет информации по строфарии. Но вероятно, что она находится где то посередине между шампиньоном и вешенкой. Потому что блок на 7 кг, при той же перфорации и в сходных условиях, с мицелием строфарии зарастал более медленно и не так активно как вешенка. Если же перфорация увеличивалась при соблюдении стандарта влажности, скорость возрастала. Также заметно прямое влияние на рост мицелия в жидкой среде, например, растворе фруктозы, от количества свободного пространства в банке. Из чего можно сделать вывод о необходимости большей аэрации для строфарии.   В то же время, высокий уровень СО2 в субстрате создает селективные условия для развития мицелия и тормозит развитие многих конкурентных организмов. При высокой концентрации СО2 полностью подавляется способность мицелия триходермы образовывать мутовки и споры, т.е. спорообразование прекращается, и возможность распространения инфекции резко снижается. Однако накопление СО2 свыше 30% тормозит развитие мицелия и может вызвать его гибель или способствовать бурному развитию конкурентных микроорганизмов.  
Оптимизация физических свойств субстрата.
Оптимизацию физических свойств субстрата можно проводить по различным параметрам, например, по структуре, влагоемкости, плотности, аэрации, размерам и массе субстратного блока, площади перфорации пленочного покрытия блока и т.д.
Каждый растительный субстрат имеет свои особенности. Соломистые субстраты отличаются хорошей структурированностью, аэрацией, достаточной влагоемкостью. Пример расчета оптимальной плотности соломистого субстрата дан в табл.. Наиболее приемлемая плотность субстрата - 0,4 кг/л. В этом случае в субстрате поддерживается достаточно высокая плотность и свободное газовое пространство превышает 30%, что создает хорошую аэрацию. Более высокая плотность субстрата (0,5 кг/л) существенно снижает аэрацию (газовое пространство меньше 30%). С другой стороны слишком низкая плотность (< 0,3 кг/л) не позволяет сформироваться крепкому блоку и не создает условий для накопления в субстрате высокого уровня СО2, стимулирующего рост мицелия вешенки.   В ряде случаев оптимизации физических свойств можно достичь при сочетании различных типов растительного сырья. Например, костра льна имеет хорошую структуру, но малую влагоемкость. Бумага или очесы хлопка имеют хорошую влагоемкость, но плохую структуру. Их сочетание позволяет улучшить физические свойства субстрата. Другой пример - это опилки и щепа. Опилки имеют хорошую влагоемкость, но слишком мелкую структуру. Щепа имеет хорошую структуру, но малую влагоемкость. Их сочетание дает субстрат с хорошими физическими свойствами.

 

Таблица
Физические параметры соломистого субстрата

 

Показатели
Плотность субстрата (при влажности 75%)
0,3
0,4
0,5


Объем субстрата, Vоб.

Масса субстрата, mс

Масса сухого вещества, mс.в.

Масса воды, mв

Объем твердой фазы, Vт.ф.

Объем воды,Vв

Газовый объем, Vгаз=Vоб - ( Vв + Vт.ф.)

Своб.газовое пространство,СГП= Vгаз/ Vоб х 100%

1 м3

300 кг

75кг

225 кг

0.25 м3

0.225 м3

0.525 м3

52.5 %

1 м3

400 кг

100 кг

300 кг

0.33 м3

0.300 м3

0.37 м3

37 %

1 м3

500 кг

125 кг

375 кг

0.42 м3

0.375 м3

0.225 м3

22.5 %

 

 

источник: выдержки из книги "Размножение грибов, на примере вешенки и строфарии"


просмотров: 6451
Удилище зимнее с катушкой Lucky John LDR 40см LJ100-03
Удобная удочка под блеснение окуня, щучки или форели.
332 руб.
Удилище зимнее с катушкой Lucky John LDR 44см LJ100-04
Удобная удочка под блеснение окуня, щучки или форели.
387 руб.
Ультра-чувствительное зимнее удилище Lucky John LDR 46см LJ100-05
Удилище очень чувствительное, и прекрасно подходит для ловли не активного окуня.
509 руб.
Search All Ebay* AU* AT* BE* CA* FR* DE* IN* IE* IT* MY* NL* PL* SG* ES* CH* UK*
Search All Amazon* UK* DE* FR* JP* CA* CN* IT* ES* IN* BR* MX
Search Results from «Озон» Рыбалка и охота
2008 Copyright © Huntsearch.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт. Партнёрская программа.
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика Яндекс цитирования