秸稈生物反應堆技術對設施茄果類蔬菜生長及棚內(nèi)環(huán)境因子的影響

顧俊榮　楊代鳳　董明輝等

摘要：研究秸稈生物反應堆技術對設施茄果類蔬菜產(chǎn)量及棚室環(huán)境的影響。結果表明，應用秸稈生物反應堆技術可使棚內(nèi)CO2濃度平均提高1.66倍，棚內(nèi)溫度升高1.66～1.99 ℃，土表溫度升高0.64～1.74 ℃；番茄、茄子、辣椒產(chǎn)量分別提高16.24%、15.23%、14.53%。秸稈生物反應堆技術還可使土壤有機質(zhì)含量提高0.55～4 g/kg，土壤EC值降低0.14～0.39 mS/cm。秸稈生物反應堆技術對設施栽培引起的土壤鹽漬化等連作障礙問題具有很好的改良作用，可以在當?shù)厣a(chǎn)上推廣應用。

關鍵詞：秸稈生物反應堆；設施茄果類蔬菜；產(chǎn)量；棚內(nèi)環(huán)境因子

中圖分類號： S641.04文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0224-02

收稿日期：2014-11-27

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程（編號：SXGC[2013]096）。

作者簡介：顧俊榮（1982—），男，江蘇蘇州人，助理研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與控制技術研究。

通信作者：楊代鳳，碩士，副研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測工作。Tel：（0512）66705835；E-mail：szyangdf@163.com。秸稈生物反應堆技術是依據(jù)有機物質(zhì)的微生物代謝原理，即采用微生物菌種將作物秸稈轉化成設施蔬菜光合作用的原料——二氧化碳，同時產(chǎn)生蔬菜生長所需要的熱量、有機物質(zhì)和營養(yǎng)元素。該技術以秸稈替代化肥，以植物疫苗替代農(nóng)藥，不僅可以提高作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品安全品質(zhì)，促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，而且對設施生產(chǎn)引起的土傳病害加重、土壤鹽漬化等連作障礙問題具有顯著的改良作用[1-3]。我國每年大約有30億t剩余秸稈得不到有效利用，因此秸稈的利用越來越受到重視。相關研究表明，生物反應堆可以提高辣椒、番茄、茄子的產(chǎn)量[4-8]，提高土壤生理代謝活力，改變土壤營養(yǎng)條件，使其朝著有利于作物生長的方向進行[9]。設施條件下的茄果類蔬菜是江蘇太湖地區(qū)主要栽培蔬菜，隨著設施蔬菜連年高強度種植，導致土壤理化和生物學性狀嚴重衰退，而且不能有效地進行輪作倒茬。CO2不足、土傳病害發(fā)生嚴重、土壤連作障礙的日益嚴重等因素制約著設施栽培蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本試驗研究了秸稈生物反應堆技術對設施瓜果類蔬菜產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響，以期為秸稈生物反應堆技術在江蘇太湖地區(qū)設施茄果類蔬菜生產(chǎn)中的應用及土壤的改良提供技術依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為稻草秸稈、玉米秸稈、麥麩、米糠、菜籽餅、菌種、疫苗；供試番茄品種為金珠，辣椒品種為亞洲雄風，茄子品種為黑大長秀。

1.2試驗設計

試驗在蘇州市五月田有機農(nóng)場的單體塑料大棚內(nèi)進行，每個供試品種共設2個處理，分別為秸稈生物反應堆處理，常規(guī)栽培（CK）；每個供試品種用3個大棚，其中2個用于秸稈生物反應堆處理栽培，1個用于對照。每個大棚面積288 m2（長48 m、寬6 m）。

1.3試驗方法

本研究采用行下內(nèi)置式反應堆技術，于茄果類蔬菜定植前15 d制作好反應堆。具體做法：在種植行下開溝，溝寬 70 cm、深25 cm，溝中鋪放水稻秸稈，放量為60 000 kg/hm2，厚度25 cm，踏實填平，溝的兩頭各露出10 cm的秸稈。將拌好的菌種及處理好的疫苗2/3均勻撒在溝內(nèi)秸稈表面，并將其拍打至秸稈內(nèi)部，將所起土回填于秸稈上整平，然后將溝內(nèi)灌滿水，再將剩余1/3的疫苗均勻撒于整平后的土壤表面。10～15 d后，蓋地膜，并用12號鋼筋按間距30 cm×30 cm打孔，孔深以穿透秸稈層為宜。定植后重新打孔1次。作物生長前期每月打孔2～3次，中后期需要大量CO2時，每月打孔3～4次，以促進作物生長，增加產(chǎn)量。處理棚定植前不施化肥、不使用雞豬鴨等非草食動物糞便，定植至茄果類蔬菜掛果前不追肥。對照棚分別于定植時使用15 000 kg/hm2農(nóng)場自制牛糞、12 000 kg/hm2田娘有機肥作底肥，作物生長期再追施 4 500 kg/hm2 田娘有機肥，15 000 kg/hm2農(nóng)場自制豆粕水。

菌種處理方法：按1 kg菌種摻20 kg麥麩、10 kg菜籽餅，加水25～30 kg，混合拌勻，堆積發(fā)酵4～24 h使用。

疫苗處理方法：按1 kg植物疫苗摻20 kg麥麩和20 kg菜籽餅，加水40 kg，混合拌勻后堆積發(fā)酵，2～3 d后使用。

技術要點：秸稈用量要足，菌種用量要足，第1次澆水要足；內(nèi)置溝兩端秸稈要露出頭10 cm；開溝不宜過深，覆土不宜過厚，打孔不宜過晚[7]。

1.4調(diào)查內(nèi)容及方法

1.4.1棚內(nèi)環(huán)境因子測定主要為溫度、濕度、CO2濃度。作物定植后，每個棚內(nèi)使用2個溫度計，1個懸掛于距地面1.5 m左右的高處測量棚內(nèi)溫度，1個插于地面20 cm處測量地面溫度，每隔3 d于相對固定的時間（08：00）記載1次溫度計的讀數(shù)。用TNHY-9手持式農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測儀測定棚內(nèi)濕度、CO2濃度。

1.4.2產(chǎn)量測定自茄果蔬菜成熟期后采摘開始，每次分棚記錄采摘的量，直至全部收獲。將每棚產(chǎn)量換算成單位面積的經(jīng)濟產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.4.3作物生長指標測定于茄果類蔬菜收獲前，每個試驗品種選擇試驗棚及對照棚各1個，采用5點取樣法挖取植物5～10株，測量作物株高、莖粗、根長。

1.4.4土壤有機質(zhì)、可溶性鹽含量（EC值）、pH值測定于茄果類蔬菜收獲后，采用5點取樣法，用土壤取樣器于試驗棚及對照棚內(nèi)分別采集土壤樣品，采用土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法[10]，測定土壤有機質(zhì)及EC值，用pH計測定pH值。

1.5數(shù)據(jù)處理方法

應用Excel 軟件，計算不同處理的平均值；用DPS軟件LSD法進行顯著性分析。

2結果與分析

2.1秸稈生物反應堆處理對設施棚內(nèi)環(huán)境因子的影響

從表1可以看出，與對照比較，處理棚內(nèi)溫度、20 cm土層的溫度均有所升高，番茄、茄子、辣椒棚內(nèi)溫度分別升高了1.66、1.84、1.99 ℃，20 cm土層溫度分別升高了1.08、0.64、1.74 ℃。3種作物處理的相對濕度都有所提高，最高增幅為辣椒棚，增幅為6.5%。應用秸稈生物反應堆處理大棚內(nèi)CO2濃度顯著高于對照，3種作物中番茄、茄子、辣椒處理的CO2濃度分別是對照的1.66、1.63、1.59倍。

2.2秸稈生物反應堆處理對茄果類蔬菜產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，采用秸稈生物反應堆技術顯著提高了茄果類蔬菜的產(chǎn)量，番茄、茄子、辣椒的產(chǎn)量分別比對照提高了16.24%、15.23%、14.53%，處理與對照產(chǎn)量差異顯著。

2.3秸稈生物反應堆處理對茄果類蔬菜生長指標的影響

從表3可以看出，應用秸稈生物反應堆后，3種蔬菜的株高、莖粗、根長、單果質(zhì)量生長性狀明顯優(yōu)于對照，處理與對照差異顯著。番茄、茄子、辣椒平均株高較對照分別提高8.46、2.92、7.08 cm；平均莖粗較對照分別增加0.21、018、0.15 cm，單果質(zhì)量較對照分別增加了2.3、17.9、4.6 g。

2.4秸稈生物反應堆處理對土壤有機質(zhì)、EC值、pH值的影響

從表4可以看出，秸稈生物反應堆處理土壤有機質(zhì)含量顯著提高，番茄、茄子、辣椒棚土壤有機質(zhì)分別比對照提高了2.01、0.55、4.00 g/kg，土壤有機質(zhì)含量與對照差異顯著；處理EC值均顯著低于對照；秸稈反應堆處理條件下溫室土壤pH值趨于中性，處理與對照差異不顯著。

3小結與討論

試驗結果表明，冬季及早春設施茄果類蔬菜采用秸稈生物反應堆及疫苗技術，能提高設施棚內(nèi)氣溫和地溫，棚內(nèi)氣溫提高1.5～2.0 ℃，20 cm地溫提高1.0～1.5 ℃，可減少冷害凍害發(fā)生概率，減少栽培風險，有利于設施茄果類蔬菜生長。秸稈在生物發(fā)酵菌種的作用下，發(fā)酵分解的同時釋放出大量的CO2，提高了大棚內(nèi)CO2濃度，促進設施茄果類蔬菜的光合效率，增加了產(chǎn)量。測定結果表明，大棚內(nèi)CO2的濃度最高增幅為對照的1.66 倍，其中番茄產(chǎn)量增幅達到16.24%，增產(chǎn)效果顯著。

秸稈生物反應堆技術，有利于蔬菜根系和植株生長。對3種茄果類植株的觀察發(fā)現(xiàn)，秸稈生物反應堆處理植株葉色濃綠，葉片厚，表面有光澤，長勢壯；對照植株葉片明顯薄而黃，長勢相對弱。處理植株株高明顯增高，莖粗增加，根系更發(fā)達。

秸稈生物反應堆能夠顯著降低土壤EC值，使土壤EC值維持在0.56～0.83 mS/cm，防止隨種植年份增加土壤出現(xiàn)的鹽漬化現(xiàn)象。秸稈生物反應堆能夠提高土壤有機質(zhì)含量。這表明，秸稈反應堆技術在設施栽培茄果類蔬菜上具有較大的應用推廣價值。

秸稈生物反應堆技術一方面能改善棚內(nèi)小氣候，為作物生長提供相對適宜的條件，另一方面能更好地改善和修復日光溫室連作土壤障礙，提高經(jīng)濟效益。秸稈生物反應堆技術如何改善溫室土壤環(huán)境，以及秸稈、麥麩、餅肥、菌種、疫苗等原料的合理配比，有效提高設施棚內(nèi)CO2濃度和溫度，使其

達到最適宜作物生長的環(huán)境要求，還有待進一步研究。

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