棚室廢棄物發(fā)酵增施CO2技術(shù)研究初探

常義軍 毛久庚 王東升 陳 歡 成維東

（江蘇省南京市蔬菜科學(xué)研究所 210042）

近年來，高效農(nóng)業(yè)、設(shè)施蔬菜的發(fā)展勢頭迅猛。但在棚室栽培條件下，普遍存在CO2虧缺現(xiàn)象，尤其在冬季和早春大棚密閉保溫的環(huán)境下，棚內(nèi)CO2嚴(yán)重虧缺，影響了作物的光合作用，進(jìn)而影響蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。

眾所周知，增施CO2具有顯著增產(chǎn)效果。目前國內(nèi)外常用的CO2施肥方法主要有化學(xué)反應(yīng)法、燃燒法、液態(tài)（鋼瓶）CO2法、通風(fēng)換氣法等，但這些方法均存在供氣不均勻、持續(xù)時(shí)間短、費(fèi)用較高等不足之處，不易在農(nóng)村廣泛推廣。

本項(xiàng)研究利用有機(jī)廢棄物生物發(fā)酵CO2施肥的新技術(shù)，成本低廉、操作簡便、易于推廣，一舉多得，不僅可解決棚室蔬菜CO2虧缺的問題，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，還可以合理利用有機(jī)廢棄物，改善環(huán)境，減少向大氣中排放CO2的同時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，降低了肥料成本，符合低碳農(nóng)業(yè)的理念。本項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用將成為高效設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的有力推手。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

有機(jī)廢棄物為中藥渣，南京金陵制藥廠提供，稻草；發(fā)酵菌劑為BGB微生物菌劑，北京嘉博文生物科技有限公司生產(chǎn)。供試作物為越冬甘藍(lán)

1.2 CO2發(fā)生原理

本試驗(yàn)以中藥渣（玄參、金銀花、石斛）、稻草等有機(jī)廢棄物為高溫堆肥材料，利用好氧發(fā)酵分解有機(jī)物，產(chǎn)生CO2氣體。試驗(yàn)用中藥渣、稻草的主要成分見表1。

1.3 CO2發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)

表1 高溫堆肥材料的主要成分

以現(xiàn)成木托盤（距地面約20cm）作為底座（或者用毛竹把底部架空），以利于通氣。發(fā)酵筒體用編織袋制作，縫制成長120cm、寬100cm、高150cm的無底無蓋筒體。用毛竹將塑料薄膜固定支撐在木托盤底座上，即可往裝置內(nèi)填充復(fù)配好的發(fā)酵物料，第1次物料填加高度可達(dá)80cm。

1.4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在大棚內(nèi)進(jìn)行，共6個(gè)大棚，3個(gè)處理、3個(gè)對照，大棚面積320m2（40m×8m）。 用70%新鮮中藥渣+30%粉碎稻草，另添加適量BGB微生物菌劑配制發(fā)酵物料。物料投放完畢后，在物料表面覆蓋1層稻草秸稈 （底部亦需鋪1層稻草，防止發(fā)酵物料散落），以保持發(fā)酵物料的水分含量。如以畜禽糞便為主要原料，最后在物料最上層鋪蓋浸泡過稀硫酸的無紡紗布，以吸收發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有害氣體，如氨氣等。發(fā)酵物料添加量為0.96m3（120cm×100cm×80cm），20～22d后，產(chǎn)生的CO2濃度下降到與對照相當(dāng)，因此在投放物料20d左右可再次向發(fā)酵裝置內(nèi)補(bǔ)充物料 （1/3量），以保證能持續(xù)供氣。1個(gè)大棚（320m2）需 2 套裝置。

2 結(jié)果與分析

2.1 日間棚內(nèi)CO2濃度和溫度變化特點(diǎn)

2.1.1 日間棚內(nèi)CO2濃度變化特點(diǎn) 圖1為有機(jī)物發(fā)酵第26d（2月14日，補(bǔ)充發(fā)酵物料第3d，晴天）大棚內(nèi)CO2濃度變化，上午9時(shí)處理大棚的CO2濃度達(dá)到1695mg/kg，而對照大棚的CO2濃度為523mg/kg，二者相差1172mg/kg。隨著光合作用的進(jìn)行和時(shí)間的推移，大棚內(nèi)CO2濃度逐步下降。但處理棚內(nèi)CO2濃度可以保持在686mg/kg以上，而對照大棚中CO2濃度在10時(shí)以后就已低于300mg/kg，午后更低，棚內(nèi)CO2虧缺，嚴(yán)重影響植物正常的光合作用。

圖1 日間棚內(nèi)CO2濃度變化（2月14日）

2.1.2 日間棚內(nèi)溫度變化特點(diǎn) 圖2是有機(jī)物發(fā)酵第26d（2月14日，補(bǔ)充發(fā)酵物料第3d，晴天）大棚內(nèi)溫度變化情況。實(shí)施CO2施肥后，大棚內(nèi)的溫度也較對照高出1～2℃。

圖2 日間棚內(nèi)溫度的變化（2月14日）

2.2 CO2施肥裝置供氣能力的變化特點(diǎn)

表2 CO2施肥裝置供氣能力的變化

由表2可以看出，處理棚CO2濃度在9時(shí)均顯著高于對照棚，最高高出1654mg/kg（第2d），然后隨著中藥渣發(fā)酵時(shí)間的增加，處理棚內(nèi)CO2濃度也逐漸下降，至第23d時(shí)，處理棚內(nèi)CO2濃度已降至800mg/kg以下；到了14時(shí)，由于作物的光合作用，與上午相比而言，對照棚和處理棚內(nèi)CO2濃度均顯著下降，但處理棚仍然高于對照棚；到了第23d下午，處理棚CO2濃度已經(jīng)開始虧缺。在第20d 14時(shí)，處理棚內(nèi)CO2濃度仍達(dá)到510mg/kg。因此，建議第20d后在裝置中補(bǔ)充新鮮的發(fā)酵物料。

2.3 CO2施肥對甘藍(lán)長勢的影響

2月11日調(diào)查了甘藍(lán)基本長勢情況，結(jié)果見表3。由表3可以看出，在CO2施肥23d后，處理棚中甘藍(lán)的長勢明顯優(yōu)于對照棚。由于處理棚內(nèi)物料發(fā)酵產(chǎn)生CO2，明顯促進(jìn)了植物的光合作用，甘藍(lán)的葉展與株高增幅分別達(dá)到41.4%、30.78%。

表3 CO2施肥對甘藍(lán)葉展、株高的影響

2.4 CO2施肥對甘藍(lán)品質(zhì)的影響

測定分析甘藍(lán)中硝酸鹽、Vc、可溶性糖等品質(zhì)指標(biāo)結(jié)果見表4。實(shí)施CO2施肥后，彌補(bǔ)了大棚CO2的虧缺，改善了甘藍(lán)的生長條件，甘藍(lán)的硝酸鹽含量降低了55.17%，Vc含量、可溶性糖含量分別提高了27.35%和10.86%，甘藍(lán)的品質(zhì)顯著改善。

表4 CO2施肥對甘藍(lán)品質(zhì)的影響

2.5 CO2施肥對甘藍(lán)產(chǎn)量的影響

處理棚甘藍(lán)球的緊實(shí)度 （手摸）明顯優(yōu)于對照棚、球徑明顯大與對照棚的甘藍(lán)（見表5），橫徑增加15.08%、縱徑增加10.85%。實(shí)測甘藍(lán)產(chǎn)量也是處理棚高于對照棚 （見表6），地上部產(chǎn)量較對照增加39.32%，商品菜產(chǎn)量亦較對照增加39.64%，差異達(dá)到極顯著。二者的凈菜率基本相當(dāng)，均大于60%。說明對大棚甘藍(lán)實(shí)施CO2施肥效果明顯，能夠顯著提高甘藍(lán)產(chǎn)量。

表5 CO2施肥對甘藍(lán)球徑的影響

表6 CO2施肥對甘藍(lán)產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

（1）采用簡易裝置，利用有機(jī)廢棄物高溫堆肥，可增加棚室中CO2濃度，可保持CO2濃度在510mg/kg以上，保證棚室蔬菜的正常光合作用；（2）實(shí)施棚室蔬菜CO2施肥，解決了棚室中CO2虧缺問題，改善了蔬菜生長條件，蔬菜品質(zhì)明顯改善；（3）實(shí)施棚室蔬菜CO2施肥后，蔬菜產(chǎn)量提高，甘藍(lán)可比對照增產(chǎn)39.64%；（4）發(fā)酵殘?jiān)莾?yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，可就地使用，節(jié)省肥料成本。