秸秆生物反应堆技术在连作障碍大棚樱桃番茄上的应用

蒋红国+徐丹+杨峰+应英+季美娣+詹国勤

摘 要：通过应用秸秆生物反应堆技术，以植物疫苗代替农药、农作物秸秆代替化肥，在连作障碍严重的大棚樱桃番茄地上应用，能够有效地提高地温，增加棚内CO2浓度，促进作物生长发育，改善蔬菜地土壤微生物系统，改良土壤，减轻病虫害的发生，有效克服蔬菜地连作障碍，提高产品品质、产量和经济效益，增产和增收率分别达33.65%和34.06%。

关键词：秸秆生物反应堆；樱桃番茄；连作障碍

中图分类号：S641.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）22-0056-04

瓜果蔬菜生产在农业中占有重要的地位，是增加农民收入的支柱产业。据常州市2012年统计，一般露地蔬菜667 m2纯收入3 000元左右，大棚蔬菜667 m2纯收入6 000元左右，分别是大田作物的4倍、8倍左右。但由于长期高强度利用与化肥农药盲目投入，导致瓜果蔬菜地土壤富营养化，连作障碍的发生与为害日趋严重，已成为果蔬高产、优质、节本、高效生产的主要障碍。针对蔬菜、瓜果连作障碍的发生情况，近年来，我们引进秸秆生物反应堆技术[1～3]，在连作障碍较严重的大棚樱桃番茄地上进行应用，取得了良好的效果，现将研究结果报告如下。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在常州市笙绿农业科技有限公司基地进行。为连续种植多年的老蔬菜地，连作障碍严重，近年来种植的樱桃番茄、小黄瓜等病害明显加重，产量明显降低，试验前茬为青菜和黄瓜，产量较低。

1.2 试验材料

主要材料为农作物秸秆、麦麸、菜饼，菌种和疫苗均购置于山东省秸秆生物工程技术研究中心。供试品种为千禧樱桃番茄。

1.3 试验方法

选取面积、构造相同的2个大棚，每个大棚长45 m，宽6 m，面积267 m2，1个棚为处理区，另1个棚为对照区。2014年1月18日定植，大行1.2 m，小行0.6 m，株距30 cm，棚栽8行，共栽1 330株。处理棚用稻草1 500 kg、麦麸150 kg、菜饼100 kg、菌种5 kg、疫苗2.5 kg，采用行下内置式反应堆。处理方法参考张世民等[4]。移栽前10～15 d，先将2/3用量的疫苗、麦麸、菜饼、水按1∶20∶20∶20的比例拌和均匀，堆积发酵4 h后全面撒施，并随即用钉耙平整土地，然后在种植行下挖一条宽50～80 cm、深 25 cm（尽量不打破犁底层）、长度与行长相等的沟，在沟内铺设稻草，铺满并高出地面8～10 cm，压实后，把菌种、麦麸、菜饼、水按1∶20∶10∶20的比例拌和均匀并堆积发酵4 h以上的湿料均匀撒在秸秆上，拍打秸秆，使菌种和秸秆混匀，再将沟两边的土覆盖于秸秆上，厚度20～25 cm（具体厚度视需定植的深度而定），每隔8～10 m两侧秸秆露出10 cm以利通气，然后向做好的反应堆内浇大水，水量以湿透秸秆为准。浇水2～3 d后打孔通气并凿平起垄，7～10 d后定植。定植前，将剩余1/3用量的疫苗经同样活化处理后均匀撒施或撒入穴内，并与土壤充分掺匀，苗定植在高畦上（即反应堆上），定植后浇好定根水并立即在离苗10 cm周围，用打孔端焊接有直径3 cm、“V”字形倒钓的14号钢筋打3～5孔，每次打孔时，使钢筋穿透秸秆层，并适当旋转，带出适量秸秆，这样可保证浇水时孔穴不淤塞，减少1/2打孔次数。打孔可使O2进入地下，加快有益微生物分解转化农作物废弃物进程，使CO2冒出地面，是管理内置式反应堆的主要增产措施。

处理区除建造秸秆生物反应堆所用的稻草、麦麸、菜饼、菌种和疫苗外，整个生长过程中未再施任何肥料，生长后期打药1次。

对照区定植时施商品有机肥800 kg/棚，生长过程中追肥2次，分别为硫酸钾型复合肥5 kg/棚、钙美磷肥5 kg/棚，打药4次。处理区其他管理，如浇水、整枝、搭架绑蔓、采收等工作与对照区相同。

1.4 主要调查内容与方法

主要测定棚内气温、地温、CO2浓度、土壤理化性状等指标，温度测定采用水银温度计。空气温度测点布置于栽植行上150 cm高处，地温测定布置于栽植行土壤表层下15～20 cm处。定植后第5天开始，每隔5 d于9：00测定棚内气温和CO2浓度，CO2浓度测定采用CO2浓度测定仪。于2月25日、3月8日、3月25日、5月8日测量处理棚和对照棚内樱桃番茄植株叶片数量、叶片伸展度和株高等生长发育指标，自樱桃番茄定植后，调查记录始花期、结果期、果实上色期、采收期、结束期等主要生育期，统计测定其产量、品质、经济效益等。

2 结果与分析

2.1 对大棚内CO2浓度的影响

由表1可见，应用秸秆生物反应堆技术能显著增加棚内CO2浓度，在时间上呈先增后降的趋势，在内置式秸秆生物反应堆启动后第1个月，处理棚内CO2平均浓度达到665 μL/L，较对照区增加 333 μL/L，增幅100.3%，启动后第2个月，处理棚内CO2平均浓度达到938 μL/L，较对照区增加了 610 μL/L，增加了185.98%，启动后第3个月，处理棚内CO2平均浓度达到1 156 μL/L，较对照区增加841 μL/L，增加了266.98%，启动后第4个月，处理棚内CO2平均浓度达到了最高峰1 202 μL/L，较对照区增加892 μL/L，增加了287.74%，之后影响逐渐下降，到6月底7月初，与对照棚差异不大。

2.2 对大棚内温度及地温的影响

12月至翌年3月的冬季低温季节，阴雨天气相对较多，光照时间短、气温低的情况下，应用内置式秸秆生物反应堆技术具有明显提高棚内气温和地温的作用。由表1、2可看出，在秸秆生物反应堆启动后的3个月内，处理棚内气温和地温增幅呈上升趋势，当反应堆分解速度达到顶峰、放出CO2浓度达到最高峰时，棚内气温和地温增幅也达到最高点，气温和地温增幅分别达2.7℃和4.5℃，此后，气温和地温增幅明显下降，增温效应可持续4个月左右。

2.3 对土壤理化性质的影响

由表3可以看出，应用秸秆生物反应堆技术，由于施入大量秸秆，处理棚内土壤容重，特别是20～30 cm耕作层容重下降明显，本试验中处理棚中20～30 cm耕层土壤容重较对照区下降了25.17%，有机质含量提高2.3个百分点，全盐量降低0.18 g/kg，全氮、速效磷、速效钾、水溶性有机碳、微生物量碳、微生物量氮等指标明显增高。说明应用秸秆生物反应堆加植物疫苗技术在将秸秆转化成作物所需的CO2、热量的同时，还能提高土壤孔隙度，增加有机质含量，改善团粒结构，增加土壤中有益微生物及水、肥、气、热等要素，显著改善土壤理化性状。

2.4 对樱桃番茄生长发育的影响

①对樱桃番茄植株生长速度的影响 由表4可见，定植后38、49、66、110 d，处理棚内樱桃番茄植株叶片数量较对照棚增加4、3、3、2片，叶片伸展度增加21.2、11.9、5.6、22.7 cm，株高增加30.4、35.3、32.1、25.2 cm。由此可见，应用秸秆生物反应堆技术，能显著加快樱桃番茄植株出叶速度、叶片伸展度、株高，显著加快生长速度。

②对樱桃番茄植株生育期的影响 由表5可见，处理棚始花期为2月7日，较对照棚早7 d；处理棚开始结果期为3月1日，较对照棚提早12 d，果实开始上色期处理棚为4月8日，较对照棚提早18 d，处理棚开始采收期为4月28日，较对照棚提早21 d。由此可见，应用秸秆生物反应堆技术，能显著加快植株生长发育速度，提早果实成熟上市期。

2.5 对樱桃番茄用药及发病率的影响

樱桃番茄主要病虫害有灰霉病、枯萎病、病毒病、根结线虫病、蚜虫等。本试验中对照区3月初便开始发现有零星病害和蚜虫为害，3月7日开始用药，到6月21日，前后共用药4次，处理区生长前期和中期未见病虫害，直到6月中旬才发现有零星病毒病，6月21日用药1次，发病率明显降低，发病率仅为0.15%，而对照区灰霉病、枯萎病、病毒病、根结线虫病等都有发生，发病率为5.41%，较处理区高5.26个百分点。处理区比对照减少用药3次，减少用药成本78.7元，比对照降低58.86%（表6）。可见，采用秸秆生物反应堆技术不仅能减少用药量和用药次数，而且能有效防治病害，驱避虫害，克服大棚重茬樱桃番茄连作障碍。

2.6 对产量、品质和经济效益的影响

由表7可见，处理区内平均单果质量达17.3 g，较对照区增加0.2 g，增加1.17%；处理区结果量1.43 kg/株，较对照区增加0.3 kg/株，增加26.55%，处理区产量达4 747 kg/667 m2，较对照区产量增加995.5 kg/667 m2，增幅26.55%，并且由于上市早，加上口感、外观、色泽等商品性也明显好于对照区，因此，处理区樱桃番茄单价也较对照区高0.92元/kg。虽然应用秸秆生物反应技术，生产成本会增加（生产成本见表8），但由于产量和单价提高，产值和效益会明显增加，本试验中，处理区667 m2产值和效益分别达81 591.5元和70 899.3元，较对照区分别增加20 543.2元和18 012.8元，分别增33.65%和34.06%。由此可见，在连作障碍严重的果蔬地上应用秸秆生物反应堆技术，能够加快樱桃番茄植株生长速度，提早果实成熟，延长采收期，增加产量，提高品质，从而增加经济效益。

3 结论

试验结果表明，应用秸秆生物反应堆技术，一是能显著增加地温、棚内气温及田间CO2浓度，加快果蔬生长速度，提早上市时间。二是可明显改良土壤，提高地力，采用秸秆生物反应堆技术处理的土壤容重轻，团粒结构及有益微生物显著增多，土壤中可供植物吸收的氮、磷、钾、有机矿物质等含量高，全盐量低，土壤水、肥、气、热等要素明显改善，有利于农作物生长。三是减轻病虫害的发生，显著减少农药用量，对提高产品的质量有显著的促进作用。四是采用植物秸秆代替化肥，依靠气肥CO2增产，减轻了农业生产对土壤、空气、水等带来的环境污染压力。五是具有明显的抗连作障碍效果。应用秸秆生物反应堆技术，能有效克服瓜果蔬菜地连作障碍，提高农产品品质、产量和经济效益。

参考文献

[1] 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.

[2] 詹国勤，季美娣.不同蔬菜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.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] 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.

2.3 对土壤理化性质的影响

由表3可以看出，应用秸秆生物反应堆技术，由于施入大量秸秆，处理棚内土壤容重，特别是20～30 cm耕作层容重下降明显，本试验中处理棚中20～30 cm耕层土壤容重较对照区下降了25.17%，有机质含量提高2.3个百分点，全盐量降低0.18 g/kg，全氮、速效磷、速效钾、水溶性有机碳、微生物量碳、微生物量氮等指标明显增高。说明应用秸秆生物反应堆加植物疫苗技术在将秸秆转化成作物所需的CO2、热量的同时，还能提高土壤孔隙度，增加有机质含量，改善团粒结构，增加土壤中有益微生物及水、肥、气、热等要素，显著改善土壤理化性状。

2.4 对樱桃番茄生长发育的影响

①对樱桃番茄植株生长速度的影响 由表4可见，定植后38、49、66、110 d，处理棚内樱桃番茄植株叶片数量较对照棚增加4、3、3、2片，叶片伸展度增加21.2、11.9、5.6、22.7 cm，株高增加30.4、35.3、32.1、25.2 cm。由此可见，应用秸秆生物反应堆技术，能显著加快樱桃番茄植株出叶速度、叶片伸展度、株高，显著加快生长速度。

②对樱桃番茄植株生育期的影响 由表5可见，处理棚始花期为2月7日，较对照棚早7 d；处理棚开始结果期为3月1日，较对照棚提早12 d，果实开始上色期处理棚为4月8日，较对照棚提早18 d，处理棚开始采收期为4月28日，较对照棚提早21 d。由此可见，应用秸秆生物反应堆技术，能显著加快植株生长发育速度，提早果实成熟上市期。

2.5 对樱桃番茄用药及发病率的影响

樱桃番茄主要病虫害有灰霉病、枯萎病、病毒病、根结线虫病、蚜虫等。本试验中对照区3月初便开始发现有零星病害和蚜虫为害，3月7日开始用药，到6月21日，前后共用药4次，处理区生长前期和中期未见病虫害，直到6月中旬才发现有零星病毒病，6月21日用药1次，发病率明显降低，发病率仅为0.15%，而对照区灰霉病、枯萎病、病毒病、根结线虫病等都有发生，发病率为5.41%，较处理区高5.26个百分点。处理区比对照减少用药3次，减少用药成本78.7元，比对照降低58.86%（表6）。可见，采用秸秆生物反应堆技术不仅能减少用药量和用药次数，而且能有效防治病害，驱避虫害，克服大棚重茬樱桃番茄连作障碍。

2.6 对产量、品质和经济效益的影响

由表7可见，处理区内平均单果质量达17.3 g，较对照区增加0.2 g，增加1.17%；处理区结果量1.43 kg/株，较对照区增加0.3 kg/株，增加26.55%，处理区产量达4 747 kg/667 m2，较对照区产量增加995.5 kg/667 m2，增幅26.55%，并且由于上市早，加上口感、外观、色泽等商品性也明显好于对照区，因此，处理区樱桃番茄单价也较对照区高0.92元/kg。虽然应用秸秆生物反应技术，生产成本会增加（生产成本见表8），但由于产量和单价提高，产值和效益会明显增加，本试验中，处理区667 m2产值和效益分别达81 591.5元和70 899.3元，较对照区分别增加20 543.2元和18 012.8元，分别增33.65%和34.06%。由此可见，在连作障碍严重的果蔬地上应用秸秆生物反应堆技术，能够加快樱桃番茄植株生长速度，提早果实成熟，延长采收期，增加产量，提高品质，从而增加经济效益。

3 结论

试验结果表明，应用秸秆生物反应堆技术，一是能显著增加地温、棚内气温及田间CO2浓度，加快果蔬生长速度，提早上市时间。二是可明显改良土壤，提高地力，采用秸秆生物反应堆技术处理的土壤容重轻，团粒结构及有益微生物显著增多，土壤中可供植物吸收的氮、磷、钾、有机矿物质等含量高，全盐量低，土壤水、肥、气、热等要素明显改善，有利于农作物生长。三是减轻病虫害的发生，显著减少农药用量，对提高产品的质量有显著的促进作用。四是采用植物秸秆代替化肥，依靠气肥CO2增产，减轻了农业生产对土壤、空气、水等带来的环境污染压力。五是具有明显的抗连作障碍效果。应用秸秆生物反应堆技术，能有效克服瓜果蔬菜地连作障碍，提高农产品品质、产量和经济效益。

参考文献

[1] 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.

[2] 詹国勤，季美娣.不同蔬菜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.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] 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.

2.3 对土壤理化性质的影响

由表3可以看出，应用秸秆生物反应堆技术，由于施入大量秸秆，处理棚内土壤容重，特别是20～30 cm耕作层容重下降明显，本试验中处理棚中20～30 cm耕层土壤容重较对照区下降了25.17%，有机质含量提高2.3个百分点，全盐量降低0.18 g/kg，全氮、速效磷、速效钾、水溶性有机碳、微生物量碳、微生物量氮等指标明显增高。说明应用秸秆生物反应堆加植物疫苗技术在将秸秆转化成作物所需的CO2、热量的同时，还能提高土壤孔隙度，增加有机质含量，改善团粒结构，增加土壤中有益微生物及水、肥、气、热等要素，显著改善土壤理化性状。

2.4 对樱桃番茄生长发育的影响

①对樱桃番茄植株生长速度的影响 由表4可见，定植后38、49、66、110 d，处理棚内樱桃番茄植株叶片数量较对照棚增加4、3、3、2片，叶片伸展度增加21.2、11.9、5.6、22.7 cm，株高增加30.4、35.3、32.1、25.2 cm。由此可见，应用秸秆生物反应堆技术，能显著加快樱桃番茄植株出叶速度、叶片伸展度、株高，显著加快生长速度。

②对樱桃番茄植株生育期的影响 由表5可见，处理棚始花期为2月7日，较对照棚早7 d；处理棚开始结果期为3月1日，较对照棚提早12 d，果实开始上色期处理棚为4月8日，较对照棚提早18 d，处理棚开始采收期为4月28日，较对照棚提早21 d。由此可见，应用秸秆生物反应堆技术，能显著加快植株生长发育速度，提早果实成熟上市期。

2.5 对樱桃番茄用药及发病率的影响

樱桃番茄主要病虫害有灰霉病、枯萎病、病毒病、根结线虫病、蚜虫等。本试验中对照区3月初便开始发现有零星病害和蚜虫为害，3月7日开始用药，到6月21日，前后共用药4次，处理区生长前期和中期未见病虫害，直到6月中旬才发现有零星病毒病，6月21日用药1次，发病率明显降低，发病率仅为0.15%，而对照区灰霉病、枯萎病、病毒病、根结线虫病等都有发生，发病率为5.41%，较处理区高5.26个百分点。处理区比对照减少用药3次，减少用药成本78.7元，比对照降低58.86%（表6）。可见，采用秸秆生物反应堆技术不仅能减少用药量和用药次数，而且能有效防治病害，驱避虫害，克服大棚重茬樱桃番茄连作障碍。

2.6 对产量、品质和经济效益的影响

由表7可见，处理区内平均单果质量达17.3 g，较对照区增加0.2 g，增加1.17%；处理区结果量1.43 kg/株，较对照区增加0.3 kg/株，增加26.55%，处理区产量达4 747 kg/667 m2，较对照区产量增加995.5 kg/667 m2，增幅26.55%，并且由于上市早，加上口感、外观、色泽等商品性也明显好于对照区，因此，处理区樱桃番茄单价也较对照区高0.92元/kg。虽然应用秸秆生物反应技术，生产成本会增加（生产成本见表8），但由于产量和单价提高，产值和效益会明显增加，本试验中，处理区667 m2产值和效益分别达81 591.5元和70 899.3元，较对照区分别增加20 543.2元和18 012.8元，分别增33.65%和34.06%。由此可见，在连作障碍严重的果蔬地上应用秸秆生物反应堆技术，能够加快樱桃番茄植株生长速度，提早果实成熟，延长采收期，增加产量，提高品质，从而增加经济效益。

3 结论

试验结果表明，应用秸秆生物反应堆技术，一是能显著增加地温、棚内气温及田间CO2浓度，加快果蔬生长速度，提早上市时间。二是可明显改良土壤，提高地力，采用秸秆生物反应堆技术处理的土壤容重轻，团粒结构及有益微生物显著增多，土壤中可供植物吸收的氮、磷、钾、有机矿物质等含量高，全盐量低，土壤水、肥、气、热等要素明显改善，有利于农作物生长。三是减轻病虫害的发生，显著减少农药用量，对提高产品的质量有显著的促进作用。四是采用植物秸秆代替化肥，依靠气肥CO2增产，减轻了农业生产对土壤、空气、水等带来的环境污染压力。五是具有明显的抗连作障碍效果。应用秸秆生物反应堆技术，能有效克服瓜果蔬菜地连作障碍，提高农产品品质、产量和经济效益。

参考文献

[1] 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.

[2] 詹国勤，季美娣.不同蔬菜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.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] 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.