不同农业废弃物生物反应堆技术研究

摘 要：为了更好地利用不同农作物秸秆，开展了稻草、玉米秸、麦草、蔬菜瓜果残茬等秸秆生物反应堆技术研究。研究结果表明，用玉米秸秆、稻草、麦草和蔬菜瓜果残茬设置内置式生物反应堆，均能明显地提高地温、增加设施大棚内CO2浓度、提高重茬西瓜的抗病性、提早上市期、增加西瓜中心糖含量、提高西瓜的食用品质，同时极显著提高西瓜产量，其中玉米秸秆提高效果最好，稻草效果次之，麦草和蔬菜瓜果残茬效果相仿。

关键词：农作物秸秆；生物反应堆；地温；CO2浓度；产量；糖度

秸秆生物反应堆技术是山东省秸秆生物工程技术研究中心张世明教授研发的一项农业增产、增质、增效新技术[1]，该技术以秸秆代替化肥、疫苗代替农药，依靠CO2增产，实现资源循环利用、生态改良、环境保护和农作物高产、优质、无污染等有机栽培相结合，为农业增效、食品安全和农业的可持续发展提供了技术支撑。秸秆是地球上第一大可再生资源，是植物通过光合作用生成的有机物，通过生物反应堆能重新转化为CO2、水、热量和多种有机无机物质，被植物吸收。目前，我国的秸秆利用率不足20%，大部分剩余秸秆不是被焚烧，就是被遗弃，严重污染了环境。为更好地开发利用作物秸秆，实现资源的循环利用，2012年我市在成功应用秸秆生物反应堆技术的基础上[2～4]，开展了不同农业废弃物生物反应堆技术的研究，现将研究结果报告如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为稻草、玉米、麦草、蔬菜瓜果残茬、麦麸、菜饼等，菌种和疫苗购置于山东省秸秆生物工程技术研究中心。供试品种为早佳8424西瓜。

1.2 试验处理

试验于2012年在金坛市申丰乡村大世界基地进行，前茬种植西瓜。采用钢架塑料薄膜大棚标准内置式秸秆生物反应堆技术[1]。试验设4个处理，A处理，稻草秸秆3 000 kg/667 m2 ；B处理，玉米秸秆3 000 kg/667 m2；C处理，麦草秸秆3 000 kg/667 m2；D处理，蔬菜瓜果残茬3 000 kg/667 m2；以常规处理为对照（CK），基施商品有机肥450 kg/667 m2，45%三元复合肥（15-15-15）50 kg/667 m2，追施膨瓜肥2次，每次45%三元复合肥（15-15-15）10 kg/667 m2。

3次重复，面积600 m2。2012年3月11日进行西瓜定植。

1.3 菌种、疫苗处理方法[2]

菌种每667 m2用量10 kg。将菌种、麦麸、菜饼按1∶20∶10混合拌匀，加水，湿度以用手握滴水为准，避光透气发酵，堆积厚50 cm左右，堆上按20 cm×20 cm标准打孔，堆积发酵4～24 h（堆温不要超过55℃）。如当天使用不完，摊放于室内或阴凉处，厚度8～10 cm，第二天继续使用，一般2～3 d内用完。

疫苗每667 m2用量5 kg，将疫苗、麦麸、菜饼按1∶20∶20混合拌匀，处理方法同菌种。

1.4 内置式秸秆生物反应堆建造[1]

①翻地 翻地前将处理好的2/3疫苗撒于地面上，然后再翻。

②开沟 在种植行下挖一条宽50～80 cm（根据不同作物的大小行距而定）、深不超过25 cm（尽量少打破犁底层）的沟。

③铺秸秆 在沟内铺设作物秸秆，铺满沟内并高出地面8～10 cm，踩实，每隔8～10 m两头秸秆露出地面10 cm，以利通气。

④撒菌种 把处理好的菌种湿料平均撒在秸秆上，拍打秸秆，使菌种和秸秆混匀。

⑤覆土 将沟两边的土覆盖于秸秆上，厚度小于20 cm。

⑥浇水 向做好的反应堆内浇大水，水量以湿透秸秆为准，浇水后2～3 d整平起垄，浇水后3 d无论定植与否必须打孔通气。

⑦定植 7～10 d后即可定植，定植时，将剩余疫苗按用量均匀撒入穴内，并与土壤充分混匀，将苗定植在高畦上（即反应堆上面）。

⑧打孔 定植后立即打孔，用14号钢筋穿透秸秆层即可，离苗10 cm周围打不少于5个孔。

1.5 田间管理

大棚宽6 m、长100 m，南北走向，西瓜栽植密度为360株/667 m2。采用三蔓整枝，每株留瓜1～2个。田间管理与常规管理相同。

1.6 测定项目及方法

主要调查棚内地温、CO2浓度及病害发生情况，不同处理上市期、产量及糖度。地温测定用水银温度计，CO2浓度测定采用CO2浓度测定仪，中心糖含量测定采用手持式糖度计。

2 结果与分析

2.1 不同处理对棚内地温比较

由表1可见，4种内置式生物反应堆处理的地下15 cm处地温比对照均不同程度提高，其中蔬菜瓜果残茬和麦草秸秆提高温度最快，但效应期最短，栽后65 d地温增加不明显；而稻草提高地温最慢，但效应期最长，到栽后105 d还有一定的效果；玉米秸秆提高地温最高，最高温差可达9.8℃。

2.2 不同处理对棚内CO2浓度的影响

由表2可见，4种内置式生物反应堆处理的棚内CO2浓度均明显高于常规对照，其中玉米秸秆提高棚内CO2浓度效果最好，是对照处理的1.5～3.3倍，最高棚内CO2浓度达1 230 mg/L，是对照的3.3倍；其次是稻草秸秆，是对照处理棚内CO2浓度的1.4～3.1倍，最高棚内CO2浓度达1 180 mg/L；蔬菜瓜果残茬和麦草秸秆提高棚内CO2浓度虽然较快，但效应期较短，分别是对照处理的1.06～2.7倍和1.4～2.9倍。

2.3 不同处理对西瓜抗枯萎病的影响

对照区西瓜枯萎病发病率达31.3%，4种秸秆生物反应堆处理区发病率约10.0%，发病率比对照低2.1倍，可见采用秸秆反应堆技术能明显地缓解西瓜重茬而引发的病害。

2.4 不同处理对西瓜上市期、糖度和产量的影响

由表3可见，4种秸秆生物反应堆处理都能明显提早西瓜上市期，其中B处理（玉米秸秆生物反应堆）上市期最早，比对照早10 d上市，A处理（稻草生物反应堆）次之，比对照早7 d上市，麦草秸秆和蔬菜瓜果残茬秸秆生物反应堆处理相仿，比对照早5 d上市。

分析各处理对西瓜糖度的影响，4种内置式生物反应堆处理西瓜中心糖度比对照处理高10.6%～25.0%，其中B处理最高，糖度达13.0%， A处理次之，糖度达12.5%，C处理较低，为11.5%（表3）。4种内置式生物反应堆处理西瓜产量比对照处理高25.6%～51.9%，差异达极显著水平，其中B处理最高，产量达2 962 kg/667 m2，比对照增产51.9%，极显著地高于常规对照、麦草和蔬菜瓜果残茬3个处理，显著地高于稻草处理；A处理产量次之，达2 766 kg/667 m2，比对照增产41.8%，极显著地高于常规对照、麦草和蔬菜瓜果残茬3个处理；蔬菜瓜果残茬和麦草生物反应堆处理产量差异不显著，但极显著地高于常规对照。

3 小结

综上所述，采用玉米秸秆、稻草、麦草和蔬菜瓜果残茬设置内置式生物反应堆，均能明显提高地温、增加设施大棚内CO2浓度、增加西瓜中心糖含量，提高重茬西瓜的抗病性，提早上市期，提高西瓜的食用品质，同时极显著增加西瓜产量，其中玉米秸秆提高效果最好，稻草效果次之，麦草和蔬菜瓜果残茬效果相仿。

参考文献

[1] 张世民，徐建堂.秸秆生物反应堆新技术[M].北京：中国农业出版社，2005：28-33.

[2] 詹国勤，季美娣，徐加宽，等.不同蔬菜品种品种应用秸秆生物反应堆技术比较试验[J].江苏农业科学，2012（5）：111-113.

[3] 季美娣，詹国勤，程瑾，等.秸秆生物反应堆技术应用初报[J].江苏农业科学，2012（9）：330-333.

[4] 曹丽华，张洪海，李新宇，等.内置式秸秆生物反应堆技术在大棚红香芋上的应用研究[J].现代园艺，2011（20）：5-6.