秸秆生物反应堆技术

技术背景：

近年来，随着人民生活水平的提高和农业种植结构的调整，我国蔬菜种植面积不断扩大，其中保护地反季节栽培更是发展迅速。保护地栽培虽然解决了冬季蔬菜的供应难题，提高了人民生活水平，收到了很好的经济和社会效益。但作为一种高投入、高产出、集约化的工厂化农业生产方式，也极大地改变了土地原有的理化性质和生物学环境。主要表现在以下几个方面：1、土壤盐渍化；2、有机质含量下降，土壤板结；3、土壤微生物区系严重恶化，有益菌群急剧减少，疫病、根腐病等土传病害严重发生。

此外，在我国北方地区，冬春季节地温低和CO2亏缺等也是困扰蔬菜反季节栽培的重大难题。在大棚越冬茬或早春茬栽培中，地温比气温更重要。但往往保护地内陆温与气温升高不协调，在春季往往气温已达到生育适温，而地温偏低，影响了根系生长和对养分、水分的吸收，进而使植株生长缓慢，产量降低。CO2是作物光合作用制造有机物的主要原料之一，但CO2亏缺已成为保护地蔬菜生产的重要限制因子。实验表明，中午前后CO2浓度往往低至150～200ppm，甚至接近CO2补偿点，因而光合速率降低，导致减产。

针对上述问题,国内多家农业科研院所提出了关于土壤改良和土传病害治理方面的基本思路——利用秸秆发酵技术改善大棚种植环境。据此，北京正农农业科技有限公司在改进和完善自主研发的农业有益微生物制剂的基础上，通过施用农作物秸秆和利用特定有机物质，实现土壤理化性质和生物学功能的彻底好转，开发出秸秆生物反应堆技术配套菌种。

秸秆生物反应堆技术一方面可以解决农村大量剩余秸秆的综合利用问题，控制设施农业土传病害的传播，减少农药用量，改善农产品品质，生产出有机、绿色农产品，同时能使设施蔬菜土壤的理化性质和生物学性状得到改善。本技术所利用的玉米等作物秸秆可快速转化为农作物生长所需的热量、二氧化碳、有机和无机养料，达到改良土壤、防治根病、促进作物生长发育、提高作物光合效率的目的，进而获得高产、优质、早熟的蔬菜产品，对我国的设施蔬菜生产具有重要的意义。

原理、意义：

1  秸秆生物反应堆的原理

秸秆生物反应堆技术是依据有机物质的微生物代谢原理，即采用微生物菌种将秸秆转化成植物光合作用的原料——二氧化碳，同时产生作物生长所需要的热量、有机物质和营养元素。发酵过程中所产生的大量微生物及其分泌物改善了作物的生长环境，促进作物的生长发育，抑制土传病虫害的发生，进而获得高产、优质的无公害农产品。

2  秸秆生物反应堆的意义

秸秆生物反应堆的意义综合下来，主要有以下几个方面：

2.1 增加棚室内CO2浓度，进而增加产量，提高经济效益。据科学测定，大气中的CO2浓度不足350ppm。而试验结果表明：若将大棚内二氧化碳的浓度增至1000ppm时，黄瓜可增产42%，芹菜增产50%，蕃茄可增产35%，其他各种蔬菜也同样可增产14～45%左右。因此，在科学生产上必须设法增加大棚内的CO2浓度，从而满足蔬菜等作物光合作用所需。本项技术能直接提高CO2浓度５倍左右，缓解了“植物的CO2光合饥饿现象”。

2.2 协调温室气温、地温比例，早播早收，提前上市。目前，温室内陆温和气温不成比例，造成植物的根冠比失调，制约作物产量的提高。本项技术能提高20cm地温4～6℃，棚内气温增加2～3℃，从而有效地缓和了地温与气温不协调的矛盾。不但能提前7～10天播种或定植，还能使蔬果提前10～20天上市，大大提高了保护地栽培的收益。

2.3 消化秸秆，改良土壤，促进循环农业的发展。由于农药化肥的不合理使用，导致土壤有害物质的积累和土壤理化性质的劣化。秸秆生物反应堆技术利用微生物发酵秸秆生产生物有机肥料，不但消化了秸秆，还消除了土壤中常年积累的有害物质，改善了土壤理化性质，促进循环农业生产模式的发展。

2.4 生物防治，生产无公害产品。保护地栽培过程中存在的通风不良、湿度过大、温差过大、叶面结露，线虫泛滥等原因导致的病害比较严重，单纯使用化学农药不能从根本上解决问题。秸秆生物反应堆可以持续地产生大量有益微生物。这些有益微生物能有效抵抗、抑制致病菌，从而达到防治病虫害，生产无公害产品的目的。

建造方式：

1 操作规程：

1.1开沟：在大棚内横向开沟，沟宽一般比种植行宽20cm，沟距比操作行窄20cm，深25～40cm。如番茄：大行（操作行）为80cm,小行（种植行）为40cm，那么开沟时的沟宽应为60cm，沟距60cm,沟深30cm。

1.2铺秆：在开好的沟内铺满秸秆（干秸秆），厚度以超过沟10cm为宜，将秸秆在沟的两端各出槽10～15cm，以便于灌水。每亩大棚所用秸秆量约4吨左右。

1.3撒菌：秸秆铺好后，应按照秸秆总量干基的2‰的用量撒入专用专用菌种（6m长、60cm宽的沟用菌种3把，8m长、60cm宽的沟用菌种4把，以此类推）。同时按照3～5‰的用量撒入尿素（或者用9～15%的农家肥代替），以加速秸秆的腐解并培养出定向微生物。

1.4覆土：在铺好的秸秆上面覆盖种植土15～20cm。

1.5覆膜：为减少水分蒸发，覆土后，应覆膜。

1.6灌水：完成上述工作后，应顺大棚内陆势较高的一方将水灌入槽内，灌水程度应达到秸秆吸水饱和为止，上层所覆盖的土有水洇湿。

1.7打孔：浇水后3、4天，顺反应堆方向以30cm一行20cm一个，用12号钢筋打孔，打孔时应穿透秸秆。

1.8种植管理：浇水15日后，即可进行播种或定植。每隔20～25天往反应堆里补水一次，水量要足，且在补水后3、4天及时打孔。作物的浇水次数可适当减少。其他种植管理按照常规进行。

2注意事项：

内置式秸秆生物反应堆根据需要可以在种植行下或行间进行。如果选择行下，应该在定植前10～15天完成。如果已经定植则可在定植行的大行之间进行。

2.1三足：①秸秆用量要足：根据试验，增产效果与秸秆使用量成正比；②菌种用量要足：菌种施用量应控制在秸秆用量的2‰，少则影响效果，多则增加投入；③第一次浇水要足：第一次浇水的目的是启动秸秆发酵。

2.2一露：为了浇水的方便和气体交换的通畅，反应堆两端秸秆要露出茬头15cm左右。

2.3三避免：①避免开沟过深：开沟过深会导致气体交换不畅，秸秆腐解效果差；②避免覆土太厚：覆土过厚，气体交换不畅，且影响地温的提高；③避免打孔太晚：打孔过晚，秸秆发酵速度慢，导致地温升高慢，影响定植时间。

应用效果：

实践表明：使用该技术，增产幅度在30%左右，节约投入50%，净收益平均增长40%，最高可达80%。由于产品提前成熟上市10～15天，品质明显改善，其综合效益显著高于传统栽培。

应用该技术后，由于CO2供应充足，气温、地温提高，有益微生物大量繁殖，及秸秆腐熟后产生大量的有机、无机养分，使作物生长健壮，抗病抗逆能力增强，土壤得到快速改良，高产稳定优质，使农药使用量下降70%以上，显著提高果菜品质，蔬菜外观和口味都有极大改善。

同时能够使大量剩余秸秆得到合理利用，提高秸秆的利用率，产生良好的经济效益，并能有效解决焚烧秸秆造成的环境污染、火灾、威胁高速公路行车和飞机起降等问题。