鄭敏 賀朋飛 高偉民 陳文勝

摘?要：介紹了近幾年福建地區(qū)引入、應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)及其普及推廣情況，歸納總結(jié)了推廣應(yīng)用該技術(shù)的條件及技術(shù)要求，認(rèn)為秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)在福建地區(qū)具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義，可為福建乃至東南地區(qū)推廣應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)提供有益參考。

關(guān)鍵詞：秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù);五大效能;設(shè)施農(nóng)業(yè);推廣應(yīng)用;福建

中圖分類號(hào)：S 38?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號(hào)：0253-2301（2021）09-0082-05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.09.014

Straw Bioreactor Technology and Its Popularization and Application in Fujian

ZHENG Min?1， HE Peng?fei?2， GAO Wei?minCHEN Wen?sheng1*

（1. Fujian Vocational College of Agriculture， Fuzhou， Fujian 350303， China;

2. Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China;

3. Yongchun Kanglvlong Fruit and Vegetable Co.， Ltd.， Quanzhou， Fujian 362699， China）

Abstract： The introduction and application of straw bioreactor technology and its popularization in Fujian in recent years were introduced in this paper， and the conditions and technical requirements for popularizing and applying the technology were summarized. It was concluded that the straw bioreactor technology had higher value of popularization & application and practical significance in Fujian， which could provide useful reference for the popularization and application of straw bioreactor technology in Fujian and even in southeast China.

Key words： Straw bioreactor technology; Five efficiencies; Facility agriculture; Popularization and application; Fujian

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)是山東省秸稈生物工程技術(shù)研究中心張世明研究員試驗(yàn)研究和示范推廣的科研成果[1] 。該技術(shù)現(xiàn)已在全國(guó)20多個(gè)省份（特別是在北方地區(qū)）進(jìn)行推廣應(yīng)用，在黃瓜[2] 、西葫蘆[3] 、甜瓜[4-6] 、西瓜[7] 、番茄[8] 、辣椒[9] 、茄子[10] 、草莓[11] 等蔬菜作物及果樹[12-14] 、茶葉[15] 、煙葉[16-17] 等經(jīng)濟(jì)作物上取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，深受廣大農(nóng)民和消費(fèi)者歡迎。近年來(lái)，福建地區(qū)也開始引入該技術(shù)并在部分地區(qū)取得了良好的應(yīng)用效果。本研究根據(jù)近幾年福建地區(qū)引入該技術(shù)應(yīng)用及推廣的情況，結(jié)合福建地區(qū)的實(shí)際情況對(duì)秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)及其應(yīng)用前景進(jìn)行分析，以期為福建乃至東南地區(qū)推廣應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)提供有益參考。

1?秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)

1.1?秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的含義

微生物與有機(jī)物在一定設(shè)施條件下發(fā)生連鎖式生化反應(yīng)，產(chǎn)生一系列的生物能和生物效應(yīng)，進(jìn)而極大地改變另一種生物的生命狀況和環(huán)境，這種生化反應(yīng)的設(shè)施裝置即“生物反應(yīng)堆”，因反應(yīng)底物使用秸稈作為原料，故稱之為“秸稈生物反應(yīng)堆”[18] 。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)是一項(xiàng)以微生物菌種為原料，將農(nóng)作物秸稈進(jìn)行定向分解，從而為作物生長(zhǎng)提供所需二氧化碳（CO2）、熱量、有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)元素等必要元素的技術(shù)[19] 。

1.2?秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的五大效能

1.2.1?增加植物所需的CO2量、提高作物產(chǎn)量?CO2是植物光合作用的主要原料，秸稈生物反應(yīng)堆通過菌種分解作物秸稈產(chǎn)生CO2[20] ，應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆的大棚，在相同的光照強(qiáng)度下，一般可使CO2濃度達(dá)到1768.24～?3732.95mg·m-3，比普通大棚提高4～6倍，光合效率會(huì)隨著CO2濃度的提高而相應(yīng)提高到50%以上，從而加快了大棚瓜果蔬菜的生長(zhǎng)，使其開花坐果率提高、產(chǎn)品品質(zhì)顯著提高[21] 。

1.2.2?提高地溫與氣溫、促進(jìn)植物生長(zhǎng)與發(fā)育?在早春、晚秋和嚴(yán)寒冬季常常由于土溫與氣溫低下導(dǎo)致大棚作物生長(zhǎng)緩慢、產(chǎn)量下降。通過秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，可使秋冬季節(jié)大棚土壤溫度提高4～6℃、大棚氣溫提高2～3℃[22] 。當(dāng)遇到倒春寒，早霜和冷冬，可使作物免遭凍害，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育均有不同的促進(jìn)作用，如提前花期、提高品質(zhì)和產(chǎn)量等[23-24]?，進(jìn)而降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.3?降低病蟲害發(fā)生、減少農(nóng)藥使用量?菌種與秸稈發(fā)生反應(yīng)可產(chǎn)生大量的抗病孢子、生物酶，對(duì)土傳病菌及害蟲產(chǎn)生較強(qiáng)的感染、寄生、頡頏、抑制和致死作用[18] 。實(shí)踐證實(shí)秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)可大大降低病蟲害的發(fā)生程度并減少農(nóng)藥使用量，而且隨著使用年限增長(zhǎng)，其效果會(huì)越來(lái)越明顯。

1.2.4?改良土壤質(zhì)量、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)?應(yīng)用秸稈反應(yīng)堆技術(shù)時(shí)，由于施入大量秸稈，首先是土壤中有機(jī)質(zhì)含量大大增加，從而使得農(nóng)產(chǎn)品的風(fēng)味、口感等品質(zhì)得以提升;其次是顯著提高土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤孔隙度，蚯蚓和有益微生物顯著增多，土壤的水、肥、氣、熱等理化性狀得到了明顯改善;第三是提供了植物所需的各種元素，種類齊全，比例適中，有利于植物的生長(zhǎng)與發(fā)育。

1.2.5?酶切處理農(nóng)藥殘留、降低農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘?在菌種與秸稈反應(yīng)過程中，菌群代謝產(chǎn)生大量高活性的生物酶與農(nóng)藥分子接觸，發(fā)生一系列酶解氧化反應(yīng)，使農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)改變，農(nóng)藥殘留被分解，最終變成了CO2，又成了植物光合作用的原料[18] 。因此，應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)可大大降低土壤中殘留量，從而降低了農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)殘，對(duì)食品安全意義重大。

2?秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)在福建地區(qū)推廣應(yīng)用?分析

2.1?前景分析

土壤是農(nóng)作物根系生長(zhǎng)的空間與載體，土壤質(zhì)量?jī)?yōu)劣關(guān)系到農(nóng)作物根系生長(zhǎng)情況，從而影響植株生長(zhǎng)情況，最后關(guān)系到農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上存在土壤板結(jié)、連作障礙嚴(yán)重、病蟲害發(fā)生嚴(yán)重、品質(zhì)劣、產(chǎn)量低等問題。連作障礙是農(nóng)作物生產(chǎn)上存在的一個(gè)嚴(yán)重問題，特別在設(shè)施保護(hù)地生產(chǎn)中尤為突出，如何解決好連作障礙是當(dāng)前農(nóng)作物生產(chǎn)提質(zhì)增效的重點(diǎn)和難點(diǎn)課題。而應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，利用其五大效能可緩解或部分解決以上問題，其效果和水平是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上單一采用品種、肥料、農(nóng)藥等常規(guī)技術(shù)無(wú)法達(dá)到的。

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量秸稈廢棄物，如水稻秸稈、作物藤蔓枝葉等，國(guó)家鼓勵(lì)農(nóng)作物秸稈的綜合利用，同時(shí)也出臺(tái)了禁止焚燒作物秸稈的規(guī)定，這些秸稈廢棄物如何有效地充分利用也是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上急需解決的問題之一。利用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)轉(zhuǎn)化農(nóng)作物秸稈，可以把發(fā)展綠色能源、增加農(nóng)民收入、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)業(yè)資源利用率有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，具有多重經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，推廣應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2?案例分析

福建省永春縣康綠隆果蔬有限公司于2019年從山東省秸稈生物工程技術(shù)研究中心引入了秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，同年在黃瓜、番茄、絲瓜、柑橘等作物上進(jìn)行試驗(yàn)推廣。永春縣的麻竹栽培面積大，麻筍加工廠生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的下腳料（圖1）在當(dāng)?shù)乇划?dāng)作垃圾處理，該公司利用其作為秸稈材料，變廢為寶，在黃瓜、番茄、絲瓜等設(shè)施蔬菜生產(chǎn)上采用內(nèi)置式行內(nèi)反應(yīng)堆，施用粉碎后的麻筍加工下腳料（圖2）300～450

t·hm-2，反應(yīng)堆菌種90 kg·hm-2，定植時(shí)穴施30～45 kg·hm-2植物疫苗，植株生長(zhǎng)期間配合噴布100倍液抗體與200倍液植物疫苗混合液3～4次。兩年的試驗(yàn)結(jié)果表明：應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)取得了顯著的效果，該技術(shù)可使黃瓜、番茄、絲瓜等蔬菜的產(chǎn)量增產(chǎn)30%～50%、掛果率明顯提高、單果重增加、上市期提早、口感風(fēng)味等方面品質(zhì)明顯提升，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。

2021年羅源沐禾生態(tài)園以當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的菇渣為材料，采用生物反應(yīng)堆技術(shù)進(jìn)行絲瓜春早熟設(shè)施栽培，施用菇渣150 t·hm-2，反應(yīng)堆菌種90 kg·hm-2，定植時(shí)穴施45 kg·hm-2植物疫苗，植株生長(zhǎng)期間配合噴布100倍液抗體與200倍液植物疫苗混合液3～4次。實(shí)踐表明：采用生物反應(yīng)堆技術(shù)栽培的絲瓜表現(xiàn)早熟、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)的顯著效果，特別是早期產(chǎn)量表現(xiàn)尤為突出，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。

3?秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)應(yīng)用條件及技術(shù)要求

3.1?應(yīng)用條件

3.1.1?秸稈材料的來(lái)源?秸稈是指一切綠色植物的莖、稈、枝、葉、殼、皮、根等器官和組織，是所有綠色植物下腳料的總稱[18] 。秸稈材料來(lái)源是否豐富，價(jià)格是否低廉是推廣應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的首要決定因素。來(lái)源豐富才能保證技術(shù)推廣應(yīng)用的持續(xù)開展，而價(jià)格是否低廉是決定生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素，如秸稈材料成本過高則會(huì)影響秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的普及推廣應(yīng)用。以目前生產(chǎn)上果菜類蔬菜（如茄果類等）為例，整個(gè)生長(zhǎng)周期施用的肥料（有機(jī)肥及化肥）一般在30000元·hm-2左右，以此為限，按施用150 t·hm-2的秸稈材料計(jì)，秸稈材料的價(jià)格應(yīng)控制在200元·t-1內(nèi)為宜。為此，是否適宜推廣應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)首先要視當(dāng)?shù)亟斩挷牧系膩?lái)源是否豐富，價(jià)格是否低廉，如來(lái)源緊缺或價(jià)格昂貴則不適宜開展該技術(shù)的普及推廣。

福建地區(qū)常見的秸稈的主要有稻草、各種農(nóng)作物的秸稈或藤蔓、麻筍加工下腳料等。菇渣即采用玉米粉、鋸木屑、棉籽殼等秸稈材料生產(chǎn)食用菌后的廢棄物，從其來(lái)源而言，也可以歸屬秸稈的一種，福建省許多地方都有大面積生產(chǎn)食用菌，菇渣是一種來(lái)源方便、價(jià)格低廉的秸稈材料。

3.1.2?可機(jī)械化操作的條件?應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)特別是在設(shè)施保護(hù)地中采用內(nèi)置式反應(yīng)堆，需要在設(shè)施內(nèi)挖溝填埋大量秸稈，如若采用人工挖溝填埋則需要大量的勞力投入，而目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞力資源緊缺、價(jià)格昂貴，是影響經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素，因此應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)要求能夠采用機(jī)械化操作進(jìn)行挖溝填埋秸稈來(lái)降低勞力成本，否則推廣應(yīng)用此技術(shù)將更為困難，對(duì)一些較矮小無(wú)法采用機(jī)械化操作的設(shè)施大棚則不適宜進(jìn)行秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的應(yīng)用。為了提高今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度，蔬菜大棚建造的棚體高度也越來(lái)越高。目前，設(shè)施保護(hù)地內(nèi)挖溝填埋大量秸稈的機(jī)械化操作多采用小型鉤機(jī)進(jìn)行（圖3），成本約6000?元·hm-2。

3.2?技術(shù)要求

3.2.1?杜絕使用化學(xué)肥料?據(jù)測(cè)定，應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，可滿足植物光合作用所需的各種元素，種類齊全，比例適中，應(yīng)用該技術(shù)，必須杜絕使用化肥[18] 。如秸稈數(shù)量不足可用餅肥替代或采用牛、羊、兔等食草性動(dòng)物的糞便補(bǔ)充，忌用豬、雞等非食草性動(dòng)物的糞便。

3.2.2?與植物疫苗、抗體配合使用?植物具有免疫功能，植物免疫功能的發(fā)揮，需要外來(lái)活體或活性物質(zhì)激活抗原產(chǎn)生抗體，實(shí)現(xiàn)植物自身對(duì)病原菌的抵抗作用，這種激活抗原產(chǎn)生抗體的活體或活性物質(zhì)稱之為植物疫苗。植物疫苗是通過對(duì)植物根系接種生物活體，使其進(jìn)入植物機(jī)體的各個(gè)器官，激活植物的免疫功能而產(chǎn)生抗體，對(duì)病蟲害實(shí)施防疫[25] 。為使秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的應(yīng)用效果更好，一般生產(chǎn)上除了在填埋秸稈時(shí)加入反應(yīng)堆菌種，在定植時(shí)施用植物疫苗，定植后噴布抗體與植物疫苗混合液。

3.2.3?正確掌握藥劑（肥料）的使用方法?（1）反應(yīng)堆秸稈接種（001號(hào)菌種）：一般情況下施用90～?120 kg·hm-2，使用時(shí)可按1 kg菌種與20 kg麥麩（或豆腐渣50～60 kg）、20 kg水進(jìn)行混合拌勻施用。使用時(shí)注意將以上混合好的菌種均勻混施于秸稈中。（2）植物疫苗根系接種：幼苗定植前采用植物疫苗30～45 kg·hm-2與適量常規(guī)的基質(zhì)（如椰糠、泥炭土、菇渣等）混合后施入定植穴后再進(jìn)行定植，定植后進(jìn)行澆水，以完成植物疫苗的根系接種工作。③生長(zhǎng)期噴布疫苗和抗體：一般定植后20～30 d后開始噴布植物疫苗與001號(hào)抗體的混合液（植物疫苗∶001號(hào)抗體∶水=1∶2∶200），每半個(gè)月噴布1次，連續(xù)3～4次。使用時(shí)注意先將植物疫苗及001號(hào)抗體分開處理后再進(jìn)行混合，疫苗可先溶解于適量水，4 h后進(jìn)行過濾備用;001號(hào)抗體先用適量熱水溶解。

4?展望

農(nóng)產(chǎn)品安全已成為中國(guó)和諧社會(huì)建設(shè)進(jìn)程中亟須解決的一個(gè)關(guān)鍵課題，食品安全源頭在農(nóng)產(chǎn)品，基礎(chǔ)在農(nóng)業(yè)，必須正本清源，把農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全作為轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)是一項(xiàng)生防技術(shù)，對(duì)環(huán)境友好，也是一項(xiàng)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效的有機(jī)栽培理論和技術(shù)，秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)以秸稈替代化肥，以植物疫苗替代農(nóng)藥，密切結(jié)合農(nóng)村實(shí)際，促進(jìn)資源循環(huán)增值利用和多種生產(chǎn)要素有效轉(zhuǎn)化，使生態(tài)改良、環(huán)境保護(hù)與農(nóng)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、無(wú)公害生產(chǎn)相結(jié)合，為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)技術(shù)支撐，并開辟了新的途徑。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）