Приведем последовательность процессов микробиологической ферментации, при которой из исходных материалов получают готовый субстрат - селективный питательный субстрат для шампиньона. В начале компостирования развивается мезофильная микрофлора. Она вызывает расщепление карбамида и органических азотсодержащих веществ, используя углеводы и освобождая аммиак, но до тех пор, пока концентрация аммиака не достигнет токсичной для этой группы микроорганизмов. Температура в компостируемом материале постепенно повышается, что приводит к гибели мезофильной микрофлоры. Вместе с тем создаются условия для развития термофильных микроорганизмов. Они используют образовавшийся аммиак, органические добавки, погибшие микроорганизмы, а также продукты промежуточного обмена веществ (остатки полисахаридов) и снова синтезируют микробиологический белок. При этом выделяется аммиак, который или теряется, или вновь ассимилируется микроорганизмами. Для жизнедеятельности микрофлоры необходимо много углеводов, значительная часть которых теряется в виде С02, а вторая часть ассимилируется микроорганизмами. В конце процесса компостирования количество пентозанов и клетчатки заметно снижается» а количество лигнина увеличивается. В период компостирования уменьшается количество растворимого азота и увеличивается доля нерастворимого азота, который входит в состав биомассы субстрата и в лигнино-гумусный комплекс.
Подготовка смеси из исходных материалов, которые будут затем подвергнуты компостированию, называется предварительной подготовкой исходных материалов. Этот процесс проводят на открытой бетонированной площадке, под навесом или в закрытом помещении ангарного типа. Площадка или пол должны иметь уклон до 0,5 %, емкости для сбора жижи, т. е. жидкости, которая будет вытекать из штабеля при ее увлажнении. Потери навозной жижи из штабеля нежелательны. Нежелательной является также задержка навозной жижи в емкости, так как в ней начинают протекать вредные анаэробные процессы.
Если используют однородный исходный материал, например средне-соломистый конский навоз с незначительными добавками, то бурт можно приготовить на небольшой площади (1,5 м2 на 1 т навоза). Для увлажнения можно использовать опрыскиватель. Ферментация этим способом требует проведения нескольких перебивок материала, которые в крупном масштабе выполняются только механизированным способом с помощью экскаватора или тракторного погрузчика.
Современные грибоводы уже не знают таких понятий, как “богатый” и “тяжелый” навоз, полученный от лошадей, которых обильно кормили сеном и зерновым фуражом (зерно овса и ячменя), содержащий более 1,6 % общего азота в расчете на сухое вещество. В настоящее время конский навоз почти во всех странах производится сильносоломистым, т. е. “легким”, слабо пропитанным мочой, содержание азота в нем составляет 1 —1,2 %. Такой навоз невозможно подвергнуть компостированию прежним методом или с минимальным количеством азотных добавок. Получаемый конский навоз обязательно следует обогащать органическими и неорганическими азотными добавками еще до его компостирования.
Как дефицит общего азота в исходном материале, так и его избыток в смеси исходных материалов могут привести к некоторым нежелательным последствиям. Например, при содержании общего азота 2,5-3 %, преимущественно органического (куриный помет, жмыхи, шроты), компостирование протекает интенсивно и продолжительное время. В буртах повышается температура (выше 75 °С) и непрерывно выделяется аммиак (процесс аммонификации преобладает над процессом синтезирования белковых веществ). В зонах бурта, имеющих высокую температуру, происходит карбонизация углеродсодержащих соединений. Потери сухого вещества увеличиваются и могут превысить 60%, при этом субстрат сильно уменьшается в объеме.
Отбор пробы из навоза, особенно сильносоломистого, требует большого внимания. В 5-6 местах навозного бурта отбирают вилами большие количества навоза и на чистой площадке или полимерной пленке укладывают круглой кучей. Эту большую пробу измельчают и хорошо перемешивают вилами и руками, для того чтобы массу выровнять по составу. Затем кучу делят по радиусу на 4 равные части. Берут одну часть (т. е. */4) пробы, которую снова укладывают в кучу, манипуляцию повторяют до тех пор, пока не получат среднюю пробу массой около 1 кг. Все это делают быстро, чтобы не изменилась влажность материала. Среднюю пробу кладут в мешочек из полимерной пленки, завязывают его и направляют в лабораторию с сопроводительным письмом, в котором указывают дату, вид материала, откуда он получен и на какие виды анализа направлен. Например, 25.08.1984 г., конский навоз с ипподрома в селе (или городе)… на анализ влажности и содержания общего азота, в процентах на сухое вещество. Указывается также точный адрес отправителя.
Любой грибовод может использовать простой метод определения влажности грубых материалов, разработанный в Голландии на опытной станции по грибоводству (Федер, 1974). В этих целях используют амальгамированную со стороны цоколя электрическую лампу накаливания (250 Вт при напряжении сети 220 В). Подготавливают также жестяную консервную банку диаметром и высотой около 15 см. Лампу монтируют на стойке на расстоянии 5-6 см от верхней грани банки.
Грибовод имеет в распоряжении партию среднесоломистого конского навоза, который содержит 50% воды и 1,2% общего азота в расчете на сухое вещество. Кроме того, имеется бройлерный помет, содержащий 30% воды и 2,5 % общего азота, аммиачная селитра (30 % азота) и карбамид (46 % азота).
Исходный материал должен содержать 2 % общего азота.
Задача решается с помощью уравнения.
1. Прежде всего составляется уравнение для определения сухого вещества, которое содержится в 1 т конского навоза:
100 кг конского навоза содержат 40 кг сухого вещества 1000 кг конского навоза - х сухого вещества
Х= 1000 • 40/ 100 = 400 кг сухого вещества.
Следовательно, в 1 т конского навоза содержится 400 кг сухого вещества.
2. После этого составляют уравнение для определения содержания общего азота в 1 т конского навоза, т. е. в 400 кг сухого вещества:
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.
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. 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 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. Непосредственно 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 идеальном случае перебивки бурта проводят следующим способом: материал различных зон разрыхляют 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. 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.
