玉米秸秆生物反应堆技术在温室大棚蔬菜种植中的应用研究

姜媛媛朱哲栾天宇张冬娜

(1.吉林省农业科学院，吉林 长春 130124；2.镇赉科技局，吉林 白城 137300)

秸秆生物反应堆是有机、无公害栽培技术。以农作物秸秆为原料，搅拌微生物菌剂，使秸秆能快速分解并释放出大量的二氧化碳、热量及抗病的微生物孢子[1,2]，从而使农作物产量、品质得到进一步改善与提高，进而提高其经济效益。目前，此项技术在我国的部分地区应用广泛，主要适用在西红柿、甘蓝等蔬菜上，并已取得一定的经济效果与收益[3]。秸秆反应堆取材广泛，可应用的秸秆种类也很丰富，如玉米秸秆、玉米皮、玉米芯、豆秸等。大量研究表明，秸秆反应堆技术在蔬菜大棚上的应用，能有效提高蔬菜的产量、改善蔬菜的品质、增加农民的收入[4]。

在我国北方地区，冬春季节的地温低、二氧化碳等的亏缺是困扰蔬菜反季节栽培的难题。在大棚的越冬茬或早春茬的栽培过程中，地温要比气温显得更重要[5]。而保护地的地温与气温升高却存在着不协调问题，在春季气温已达到生育的适温期时，地温却相对偏低，严重影响作物的根系生长，以及对养分、水分的需求与吸收，从而使植株生长延缓，产量下降。二氧化碳是作物光合作用制造有机物的主要因素之一，其亏缺成为保护地蔬菜生产的重要限制性因素之一。针对上述问题，国内多位专家提出关于有效土壤改良和土传病害治理方面的思路，即有效利用秸秆发酵技术改善大棚的种植环境，并通过施用玉米秸秆和配施微生物菌剂，进一步实现土壤理化性质和生物学功能的彻底好转[6,7]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试作物为瓦力甘蓝，选择生长期较短、耐寒且抗病性强，并具有较好的商品性早熟品种，甘蓝品种购自寿光良种引进服务中心。菌种为苏云金芽孢杆菌，购自山东中向生物工程有限公司。

1.2 仪器

温度传感测定器，二氧化碳便携测定仪。

1.3 试验设计

试验设在吉林省白城市镇赉县天亿农业科技有限公司温室大棚进行。大棚规格30m×16m，采用行下内置式生物反应堆技术。试验设置2个处理，处理1为添加苏云金芽孢杆菌的秸秆生物反应堆技术；处理2为对照(未做秸秆反应堆处理)。试验大棚选用玉米秸秆、菌种、农家肥；对照棚施用复合肥。其它管理按常规进行。

1.4 试验方法

在种植行的位置，按南北方向挖略宽于小行的沟，沟宽为70cm、深为25cm，开沟后把准备好的玉米秸秆填入沟内，铺放干秸秆75t·hm-2，填放秸秆厚度为30cm，并进行踩实，南北两端让部分秸秆露出地面，便于通气。将生物菌剂按150kg·hm-2均匀撒在秸秆上，并用铁锹轻轻拍打秸秆，使菌种能进一步漏入到下层部分，并覆土整平成畦，覆土厚度达20cm。覆土后需在反应堆间的沟内浇水，使水面高度达垄高的3/4，并有效利用水的渗透作用来充分湿透反应堆中的秸秆，并要防止水面过高，以免土壤板结进而影响栽种。于7d后进行打孔，并进行通气散热，需间隔20cm，深度达秸秆底部；10d后方可进行移栽定植，定植时仅需要浇缓苗水即可。其它地田间操作按照普通起垄栽培进行，种植过程中的各种操作均按常规方法。

2 结果与分析

2.1 秸秆生物反应堆技术对地温的影响

由表1可知，玉米秸秆生物反应堆技术种植，处理1比处理2温度高2.1～3.3℃，处理1比处理2地温高2.1～3.5℃，在冬季低温季节种植能提高气温与地温，为甘蓝生长提供安全可靠的温度环境，促进甘蓝健康长势。玉米秸秆腐熟产生的大量热量能有效提升地温。

表1 秸秆生物反应堆技术对地温的影响

2.2 秸秆生物反应堆技术对甘蓝生长发育的影响

由表2可知，2个处理比较，秸秆生物反应堆处理比对照处理的叶片数增加4片，株高增加0.50m,采收期提前6d，单重增加90g。由此可知，秸秆反应堆技术的应用有效增加了叶片数和株高，同时也使采收日期提前，甘蓝的单重也增加。

表2 秸秆生物反应堆技术对甘蓝生长发育的影响

2.3 秸秆生物反应堆技术对产量的影响

经核算，秸秆生物反应堆技术所需菌种6kg·667m-2，计价600元，秸秆4000kg·667m-2(0.10元·kg-1)，价值400元，节约肥料200元，节约农药200元，多增加人工10个，人工费300元，秸秆生物反应堆技术要比对照增加投入900元·667m-2。由表3可知，玉米秸秆生物反应堆技术处理要比对照增产2050kg，增产率为27.37%。按甘蓝市场价5.50元·kg-1计算，可增产值11275元，可增加纯收入10375元·667m-2。

表3 秸秆生物反应堆技术对产量的影响

3 结论与讨论

本研究表明，秸秆生物反应堆技术在温室蔬菜栽培中的应用能有效提高10cm处的土壤温度2.10～3.50℃，温室气温提高2.10～3.30℃，有效解决了冬季低温冻害给设施蔬菜生产造成的严重影响，做到减灾抗灾，增强作物长势，提高作物的抗病力，减少农药和化肥的使用量，不断改善蔬菜的品质，生产绿色、无害蔬菜；有效促进作物的提早上市；提高产量,增加经济收入。秸秆生物反应堆技术为农作物秸秆综合利用提供一条新路径，既解决了农作物秸秆资源浪费的问题，又保护了生态环境，有利于农业向健康、有效、循环发展，具有良好的经济、社会与生态效益。秸秆生物反应堆技术推广的应用前景非常广阔。

秸秆反应堆技术解决了农村大量剩余秸秆综合利用难的问题，并进一步控制设施农业土传病害的传播，减少农药的使用量，不断改善农产品的品质，生产出绿色、有机、无公害产品。秸秆生物反应堆技术促进了资源循环增值利用及对多种生产要素的有效转化，进一步实现生态保护、生态改良与农作物高效生产的有机结合，为农业产业的发展开辟了新途径。本项技术所利用的玉米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指导与借鉴意义。