秸秆生物反应堆技术在宁夏利通区日光温室蔬菜生产中的应用

马淑萍，李贵锋，余立云

（1.利通区农业执法大队，宁夏 吴忠 751100；2.利通区郭家桥乡农业服务中心，宁夏 吴忠 751100；3.利通区农业技术推广服务中心，宁夏 吴忠 751100）

宁夏利通区光热资源丰富，日照充足，具有发展日光温室蔬菜生产的有利条件。日光温室蔬菜常年种植面积1 600 hm2，但由于利通区深居内陆，冬季严寒漫长，加之利通区日光温室主要的生产季节在冬春二季，低温、弱光、缺乏CO2等不利栽培条件造成植株逆境生长，效益低下。秸秆生物反应堆技术具有“四增、四减、三提高”的作用（增加地温、气温、CO2浓度和有机质含量；减少灌水次数、病虫害发生频度、化肥和农药使用量；提高产品品质、产量及效益）。为了提高日光温室综合生产能力，近年来，利通区在秋冬茬、冬春一大茬番茄、辣椒等作物栽培生产上示范推广秸秆生物反应堆技术，产量和品质明显提高，经济效益显著增加，现将此技术介绍如下。

1 秸秆生物反应堆技术的增产优势

1.1 提高日光温室二氧化碳浓度

蔬菜干物质的90%～95%来自光合作用，光合作用的主要原料是CO2。大部分蔬菜作物正常生长所需的CO2浓度在0.08%～0.14%，而冬春季日光温室内的CO2浓度通常只有0.03%左右，仅能满足作物最低生长需求。在日光温室果菜生产中，由于棚室内通风换气少，常造成CO2的缺乏，影响蔬菜的正常生长。农作物秸秆中含有大量的碳元素和氮磷钾等营养元素，在腐熟过程中产生大量的CO2，同时产生作物生长所需要的热量、有机质和无机养分。据有关资料，1 kg秸秆可转化成1.1 kg CO2，以每667 m2用4 000 kg秸秆计，可转化成4 400 kg CO2，可显著提升棚室内CO2浓度。据试验观测，采用秸秆生物反应堆技术的温室，CO2浓度达到0.12%，比常规栽培提高4倍，光合作用效率提高50%以上，可有效缓解日光温室密闭环境下的“植物CO2光合饥饿现象”，蔬菜作物田间表现为节间粗短、叶色浓绿、叶片肥厚，植株长势健壮、开花坐果率提高，产量提高，品质明显提升。

1.2 提高日光温室气温和地温

温度是蔬菜生长发育的重要条件，温度的变化直接影响蔬菜的根系生长、植株发育和产量形成。番茄、黄瓜、辣椒等蔬菜作物生长的适宜温度一般为25～30 ℃；根系生长的适宜温度（地温）一般为15～25 ℃，最低温度为12～14 ℃。利通区设施农业主要的生产季节在冬春二季，此时棚室内气温和地温均较低，导致果菜类蔬菜长势不良，产量降低，效益下降。秸秆在腐熟过程中会放出大量的热量，据有关资料，每千克作物秸秆可产生1.27×107J热量，每667 m2按施入秸秆4 000 kg计算，能产生5.08×1010J热量，对棚室内气温和地温都有明显的促进作用。据试验观测，2—4月采用秸秆生物反应堆技术的日光温室比未采用此技术的日光温室，气温平均升高1.8 ℃，15 cm土层地温平均升高2.5 ℃，保证了蔬菜作物正常生长所需温度，早春茬可提前10～15 d定植，上市期提前7～15 d，收获期延长20～30 d，产量平均增长30%以上。

1.3 增加土壤有机质和改良土壤

土壤有机质具有提供作物所需要的养分和提高养分的有效性、改善土壤的理化性状、增强土壤的保肥性能和缓冲性能等重要作用。蔬菜生产需要有机质丰富（4%～6%）、质地砂黏适中、团粒结构好、透气的土壤。在日光温室生产中，常年大量施入化肥和鸡粪、猪粪等肥料，由于鸡粪、猪粪等有机肥含木质素、纤维素较少，对土壤有机质的形成贡献不大。同时化肥的大量施用易造成土壤板结，理化性质和有机质含量下降。应用秸秆生物反应堆技术，秸秆腐熟转化为腐殖质，能够促进土壤团粒结构形成，增加土壤总孔隙和非毛细管孔隙，增强土壤的透气性、通气性和容水量，有效调节土壤中肥、气、热等因素协调状况，改善土壤结构，使土壤耕层变得明显疏松，土壤有机质含量增加，保水、保肥性能提高。据试验观测，应用玉米秸秆生产一茬后，土壤有机质含量由9.05 g/kg提高到14.06 g/kg，pH由7.52降到6.89。

1.4 改善土壤次生盐渍化

土壤pH影响着土壤中矿质养分的活化和有效性，从而间接影响着植物根系对养分的吸收和利用。据报道，番茄、黄瓜等蔬菜作物适宜生长的土壤pH一般为6～7，而利通区土壤大多为偏碱性土质，土壤pH在8左右，不利于蔬菜作物栽培生产。加之日光温室常年覆盖，缺少雨水淋洗、温度较高，水分蒸发强烈，大量盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤，易引起土壤耕层盐分的大量积累。有关研究表明，日光温室耕层土壤盐分含量是露地的11.8倍。同时在日光温室生产中，施肥量偏大和连作等因素进一步加重了土壤的次生盐渍化。通常改良土壤盐渍化的方法是灌水洗盐和客土法，劳动用工量大且不易操作，而应用秸秆生物反应堆技术，操作简便，劳动用工相对少，可以有效改善土壤次生盐渍化发生程度。

2 秸秆生物反应堆技术的应用要点

2.1 开沟

在温室内南北向开沟，长度与栽培畦等长，沟宽50 cm，深30 cm，沟与沟的中心距离为150 cm。

2.2 铺秆

在开好的沟内铺满干秸秆，厚度约为30 cm，将秸秆在沟的两端各出槽10～15 cm，便于灌水、散热、透气。每667 m2日光温室所用秸秆量约为4 000 kg。

2.3 撒菌

秸秆铺好踩实后，按照菌种与秸秆1∶400的质量比撒入专用微生物菌种，每667 m2用量约10 kg。具体方法是当秸秆填到半沟深时踏实找平，撒上1/3菌种，然后继续填入秸秆，踏实找平，与地面相平时撒入剩余2/3菌种，同时每667 m2撒入8～10 kg尿素，以加速秸秆的腐解并培养出微生物。

2.4 覆土

将沟两边的土回填于秸秆上，覆土厚度不低于30 cm，整平。结合覆土，施入底肥，随后浇水。

2.5 浇水

浇一次透水，以湿透秸秆为宜，隔3～4 d后，将垄面找平，秸秆上土层厚度保持30 cm左右，覆膜，打孔。

2.6 打孔

在垄上用12#钢筋（一般长80～100 cm，并在顶端焊接一个T型把）打3行孔，行距25～30 cm，孔距20 cm，孔深以穿透秸秆层为准。

2.7 定植

在秸秆经过微生物腐解15 d后，定植番茄、辣椒等蔬菜作物。

3 秸秆生物反应堆技术的推广效果

近年来，秸秆生物反应堆技术在利通区日光温室秋冬茬、冬春一大茬番茄、辣椒等蔬菜作物生产上广泛应用，有效缓解了日光温室连作障碍，改善了冬季日光温室亚低温状况，提升了蔬菜产品品质，提高了日光温室综合生产能力，有力地促进了农民增收。同时将作物秸秆还田变废为宝，秸秆焚烧现象大幅减少，减轻了对环境的污染。截至2015年，利通区累计推广秸秆生物反应堆技术760 hm2，比常规栽培每667 m2平均增产1 807.21 kg，新增纯收入3 325.77万元，总经济效益2 080.01万元。