玉米秸稈生物反應堆技術在溫室大棚蔬菜種植中的應用研究

姜媛媛朱哲欒天宇張冬娜

(1.吉林省農業科學院，吉林 長春 130124；2.鎮賚科技局，吉林 白城 137300)

秸稈生物反應堆是有機、無公害栽培技術。以農作物秸稈為原料，攪拌微生物菌劑，使秸稈能快速分解并釋放出大量的二氧化碳、熱量及抗病的微生物孢子[1,2]，從而使農作物產量、品質得到進一步改善與提高，進而提高其經濟效益。目前，此項技術在我國的部分地區應用廣泛，主要適用在西紅柿、甘藍等蔬菜上，并已取得一定的經濟效果與收益[3]。秸稈反應堆取材廣泛，可應用的秸稈種類也很豐富，如玉米秸稈、玉米皮、玉米芯、豆秸等。大量研究表明，秸稈反應堆技術在蔬菜大棚上的應用，能有效提高蔬菜的產量、改善蔬菜的品質、增加農民的收入[4]。

在我國北方地區，冬春季節的地溫低、二氧化碳等的虧缺是困擾蔬菜反季節栽培的難題。在大棚的越冬茬或早春茬的栽培過程中，地溫要比氣溫顯得更重要[5]。而保護地的地溫與氣溫升高卻存在著不協調問題，在春季氣溫已達到生育的適溫期時，地溫卻相對偏低，嚴重影響作物的根系生長，以及對養分、水分的需求與吸收，從而使植株生長延緩，產量下降。二氧化碳是作物光合作用制造有機物的主要因素之一，其虧缺成為保護地蔬菜生產的重要限制性因素之一。針對上述問題，國內多位專家提出關于有效土壤改良和土傳病害治理方面的思路，即有效利用秸稈發酵技術改善大棚的種植環境，并通過施用玉米秸稈和配施微生物菌劑，進一步實現土壤理化性質和生物學功能的徹底好轉[6,7]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試作物為瓦力甘藍，選擇生長期較短、耐寒且抗病性強，并具有較好的商品性早熟品種，甘藍品種購自壽光良種引進服務中心。菌種為蘇云金芽孢桿菌，購自山東中向生物工程有限公司。

1.2 儀器

溫度傳感測定器，二氧化碳便攜測定儀。

1.3 試驗設計

試驗設在吉林省白城市鎮賚縣天億農業科技有限公司溫室大棚進行。大棚規格30m×16m，采用行下內置式生物反應堆技術。試驗設置2個處理，處理1為添加蘇云金芽孢桿菌的秸稈生物反應堆技術；處理2為對照(未做秸稈反應堆處理)。試驗大棚選用玉米秸稈、菌種、農家肥；對照棚施用復合肥。其它管理按常規進行。

1.4 試驗方法

在種植行的位置，按南北方向挖略寬于小行的溝，溝寬為70cm、深為25cm，開溝后把準備好的玉米秸稈填入溝內，鋪放干秸稈75t·hm-2，填放秸稈厚度為30cm，并進行踩實，南北兩端讓部分秸稈露出地面，便于通氣。將生物菌劑按150kg·hm-2均勻撒在秸稈上，并用鐵鍬輕輕拍打秸稈，使菌種能進一步漏入到下層部分，并覆土整平成畦，覆土厚度達20cm。覆土后需在反應堆間的溝內澆水，使水面高度達壟高的3/4，并有效利用水的滲透作用來充分濕透反應堆中的秸稈，并要防止水面過高，以免土壤板結進而影響栽種。于7d后進行打孔，并進行通氣散熱，需間隔20cm，深度達秸稈底部；10d后方可進行移栽定植，定植時僅需要澆緩苗水即可。其它地田間操作按照普通起壟栽培進行，種植過程中的各種操作均按常規方法。

2 結果與分析

2.1 秸稈生物反應堆技術對地溫的影響

由表1可知，玉米秸稈生物反應堆技術種植，處理1比處理2溫度高2.1～3.3℃，處理1比處理2地溫高2.1～3.5℃，在冬季低溫季節種植能提高氣溫與地溫，為甘藍生長提供安全可靠的溫度環境，促進甘藍健康長勢。玉米秸稈腐熟產生的大量熱量能有效提升地溫。

表1 秸稈生物反應堆技術對地溫的影響

2.2 秸稈生物反應堆技術對甘藍生長發育的影響

由表2可知，2個處理比較，秸稈生物反應堆處理比對照處理的葉片數增加4片，株高增加0.50m,采收期提前6d，單重增加90g。由此可知，秸稈反應堆技術的應用有效增加了葉片數和株高，同時也使采收日期提前，甘藍的單重也增加。

表2 秸稈生物反應堆技術對甘藍生長發育的影響

2.3 秸稈生物反應堆技術對產量的影響

經核算，秸稈生物反應堆技術所需菌種6kg·667m-2，計價600元，秸稈4000kg·667m-2(0.10元·kg-1)，價值400元，節約肥料200元，節約農藥200元，多增加人工10個，人工費300元，秸稈生物反應堆技術要比對照增加投入900元·667m-2。由表3可知，玉米秸稈生物反應堆技術處理要比對照增產2050kg，增產率為27.37%。按甘藍市場價5.50元·kg-1計算，可增產值11275元，可增加純收入10375元·667m-2。

表3 秸稈生物反應堆技術對產量的影響

3 結論與討論

本研究表明，秸稈生物反應堆技術在溫室蔬菜栽培中的應用能有效提高10cm處的土壤溫度2.10～3.50℃，溫室氣溫提高2.10～3.30℃，有效解決了冬季低溫凍害給設施蔬菜生產造成的嚴重影響，做到減災抗災，增強作物長勢，提高作物的抗病力，減少農藥和化肥的使用量，不斷改善蔬菜的品質，生產綠色、無害蔬菜；有效促進作物的提早上市；提高產量,增加經濟收入。秸稈生物反應堆技術為農作物秸稈綜合利用提供一條新路徑，既解決了農作物秸稈資源浪費的問題，又保護了生態環境，有利于農業向健康、有效、循環發展，具有良好的經濟、社會與生態效益。秸稈生物反應堆技術推廣的應用前景非常廣闊。

秸稈反應堆技術解決了農村大量剩余秸稈綜合利用難的問題，并進一步控制設施農業土傳病害的傳播，減少農藥的使用量，不斷改善農產品的品質，生產出綠色、有機、無公害產品。秸稈生物反應堆技術促進了資源循環增值利用及對多種生產要素的有效轉化，進一步實現生態保護、生態改良與農作物高效生產的有機結合，為農業產業的發展開辟了新途徑。本項技術所利用的玉米秸稈可快速轉化為農作物生長所需的熱量、二氧化碳、有機和無機養料，達到改良土壤、防治根病、促進作物生長發育、提高作物光合效率的目的，進而獲得高產、優質、早熟的蔬菜產品，對我國的設施蔬菜生產具有重要的指導與借鑒意義。