苏 龙

在温室大棚蔬菜种植中，因连作障碍、生产成本增加、异常气候、棚室老化等因素，使得菜农生产效益难以得到有效保障，制约了温室大棚蔬菜种植产业的健康持续发展。为了有效解决上述问题，促进温室大棚蔬菜种植丰产增收，秸秆生物反应堆技术应运而生，并开始广泛推广使用。为了该项技术的顺利推广和规范使用，切实解决温室大棚蔬菜种植生产中遇到的问题，现主要就玉米秸秆生物反应堆技术在温室大棚蔬菜种植中的应用进行分析。

蔬菜产业对于任何一个地区而言均为重点支持的产业之一，直接关系到区域“菜篮子”工程的建设，蔬菜生产历来也是农民脱贫致富的重要渠道。20 世纪80 年代开始，温室大棚蔬菜种植开始备受关注，经过多年的发展和改进，该生产模式产量高、效益好的优势更加明显，应用非常广泛，栽培面积逐步增加。但在实际生产过程中，由于一些旧温室大棚生产历史较长、结构较为简单、设施开始老化，导致其保温效果不佳；加之温室大棚蔬菜种植地块存在多年连作、重茬生产等问题，导致盐分积累较为严重，继而使得土壤养分失衡，病虫害加剧，影响了温室大棚蔬菜种植的产量和效益。与此同时，一些菜农盲目地追求产量，超量使用化肥、农药等，也加剧了蔬菜种植地块土壤环境的恶化，严重影响了温室大棚蔬菜种植产业的可持续发展和蔬菜食品安全。面临产量无法保证的现状，菜农的种植积极性也有所降低，在一定程度上制约了温室大棚蔬菜种植产业的发展。基于上述诸多问题，急需改善温室大棚蔬菜种植模式，积极推广秸秆生物反应堆技术，以实现增产、增质，更好保证蔬菜质量安全。

一、秸秆生物反应堆技术概述

1、秸秆生物反应堆技术的含义

秸秆生物反应堆是指以秸秆作为原料，通过一系列转化改善植物生长条件，提升植物产量与品质。其理论依据是植物的光合作用、植物的饥饿理论、植物叶片主被动吸收理论、秸秆矿质元素可循环重复再利用理论。秸秆生物反应堆技术是指秸秆在微生物、净化剂等物质的作用下，定向转化为植物生产所需要的二氧化碳、热量、酶、抗病孢子、养料等，进而实现植物的增产、提质和有机栽培。

2、秸秆生物反应堆技术的机理

秸秆生物反应堆技术用于农业生产的机理在于通过该项技术能够使秸秆在特定微生物的影响下释放二氧化碳和热量，同时产生矿物质元素，这些都有利于农产品的生长。大量实验研究表明，秸秆生物反应堆技术的应用可以提高土壤地温，增加室内二氧化碳浓度，促进农作物增产。在温室大棚蔬菜种植领域中，应用秸秆生物反应堆技术不仅可以减少化肥、农药的使用，还有助于降低生产成本，提高生产综合效益。值得注意的是，秸秆生物反应堆技术与常规的秸秆降解技术存在一定差异，该项技术在运用过程中的腐熟过程主要是在棚内，对于温室大棚蔬菜种植产业而言，内置式秸秆生物反应堆技术的应用较为广泛，借助秸秆所释放的热能、二氧化碳及降解后所产生的养分，能够更好地改善蔬菜的生长条件。

3、秸秆生物反应堆技术的优势

秸秆是农作物重要的副产物之一，具有数量众多、用途广泛等优势，是一种能够回收利用的可再生资源。秸秆中含有丰富的碳元素，同时也含有植物生长所需要的各种矿质营养元素，并且含有蛋白质、氨基酸等有机质。现阶段，全世界每年产生的农作物秸秆约为30 亿吨左右，其中玉米秸秆占绝大部分，占比高达35%。秸秆生物反应堆技术属于一种有机栽培技术，与传统农业技术不同的是该项技术的问世将逐步摆脱农业生产对于化肥的依赖。

秸秆生物反应堆引入了全新的概念，旨在促进农业生产产量的提升、提高农产品质量、增进农业生产效益。具体而言，秸秆生物反应堆技术选择秸秆作为要素用来替代化肥，选择植物疫苗作为要素用来替代农药，其优势在于有利于推动农业产业资源的循环增值利用，使农业产业中的众多生产要素进行有效转化，进而实现改良农业生态、强化农村环境保护、助力农作物高产的目的，使该技术与无公害生产理念充分结合，为现代农业生产增效、农民增收、农产品安全质量保障开辟了全新的途径，为现代农业的可持续发展提供了科学技术支持。

二、温室大棚蔬菜种植中应用玉米秸秆生物反应堆技术的必要性

关于秸秆生物反应堆技术在农业生产中的应用，尤其是在温室大棚蔬菜种植中应用的研究较多。在影响温室大棚土壤温度方面，对于冬季较为寒冷的地区，温室大棚内土壤温度较低，进而影响了棚室内土壤酶的活性，给蔬菜光合作用带来不利影响，降低了蔬菜的产量与品质。而使用秸秆生物反应堆技术，秸秆在微生物菌种的分解作用之下，会产生大量的热量使土壤温度提升，还会产生大量的二氧化碳促进蔬菜的光合作用，其产生的矿物质与有机质也将成为蔬菜生长的重要养分，为增加蔬菜产量、改进蔬菜品质奠定了良好的基础。

在影响棚室内湿度方面，秸秆生物反应堆处理下棚室内相对湿度也会有所降低，可降低棚室内夜间相对湿度2%-4%之间，更好缓解冬季温室大棚等设备因通风不利而导致的潮湿阴冷问题，起到较好的增湿、减湿作用。

在影响棚室内二氧化碳浓度方面，因秸秆在微生物菌种的发酵作用下可释放出二氧化碳，基于秸秆生物反应堆模式，温室大棚的二氧化碳浓度会增加2-3 倍之间，特别是在冬季，因温室大棚的环境相对封闭，缺乏二氧化碳会直接影响蔬菜的光合作用，从而影响蔬菜的产量。有学者指出，当二氧化碳浓度提高3倍-5 倍时，蔬菜的产量也会增加25%以上。在一项温室大棚蔬菜种植应用秸秆生物反应堆技术的研究中，借助秸秆生物反应堆处理使温室大棚内的二氧化碳浓度增加了400-1000mg/kg。

在影响棚室内土壤性质方面，秸秆生物反应堆技术可基于影响土壤理化性质实现改良土壤的作用，并且可以增加棚室内蔬菜种植地块的土壤孔隙度，提高土壤的含水率。有学者分析，秸秆生物反应堆处理模式下可提高温室大棚土壤有机质含量约15%，提高土壤总氮含量约10%，比常规施用化肥的效果更好。也有学者认为秸秆生物反应堆技术可以增加温室大棚土壤中的含水率。近年来，温室大棚蔬菜种植中连作障碍十分显著，在连作、重茬种植的影响下，温室大棚蔬菜种植地块土壤钾元素的消耗十分严重，基于秸秆生物反应堆技术能够增加土壤耕作层钾、氮、碳等元素的含量，对于连作2 年、4 年、8 年的温室大棚土壤均能起到较好的修复作用，对于提高温室大棚蔬菜种植地块土壤有益酶活性与有益微生物数量具有积极价值。

在影响温室大棚蔬菜产量和品质方面，有学者认为秸秆生物反应堆技术可以增加土壤的有机质，提高土壤的保水和保肥能力，在温室大棚蔬菜种植中有利于提高棚室内二氧化碳浓度3-4 倍，在秸秆生物反应堆技术的支持下，植株的长势更好，病虫害发生率更低，化肥用量更少，产品质量更高。在承德县一项关于秸秆生物反应堆技术的研究中，0.8 亩大棚黄瓜应用内置式秸秆生物反应堆技术，使黄瓜产品提前12 天上市，减少农药化肥生产费用约300 元，纯增亩效益高达3000 元。也有研究者将秸秆生物反应堆技术用于辣椒的优质高效栽培，认为依托秸秆生物反应堆技术较常规栽培可实现增产20%，增收25%。有学者认为将秸秆生物反应堆技术用于日光温室黄瓜种植可以促进黄瓜的生产，提高黄瓜的产量，改善黄瓜的品质，同时有助于提高黄瓜中可溶性糖和蛋白的含量，降低黄瓜中硝酸盐的含量；究其原因，可能与秸秆生物反应堆技术使得土壤容重降低有关，同时土壤孔隙度与有机质含量有所提升，土壤中细菌、放线菌、真菌的数量有所增加，其中玉米秸秆增加温室大棚土壤中真菌、放线菌数量的作用更为明显。在一些关于利用腐熟秸秆制造基质或有机肥的研究中，有学者应用腐熟的玉米秸秆代替草炭基质用于蔬菜育苗，结果表明基于玉米秸秆生物反应堆技术可以将腐熟玉米秸秆与土壤按照一定比例配合形成育苗基质。

以上多项研究均证实了秸秆生物反应堆技术在蔬菜生产中的应用优势，尤其是在温室大棚蔬菜种植中，内置式秸秆生物反应堆技术的应用更为便捷。鉴于玉米秸秆取材便利，将其用于温室大棚蔬菜种植除了可以增加棚室内温度和二氧化碳含量，增加蔬菜种植地块土壤中有机质的含量和孔隙度，提高蔬菜产量、品质，在增加土壤中真菌、放线菌数量方面更具优势，较麦秸效果更好，更适用于温室大棚蔬菜种植。

三、温室大棚蔬菜种植中玉米秸秆生物反应堆技术的应用方式

1、内置式玉米秸秆生物反应堆技术

①在温室大棚内蔬菜种植地块沿栽培畦实施开沟，开沟的具体长度以与栽培畦距离相等为宜，沟的宽度以50cm 为宜，沟的深度以30cm 为宜，垄和垄的间距设置为150cm。

②开沟完成后，在沟内放置玉米秸秆，玉米秸秆的量以将沟填满为宜，玉米秸秆的使用量约为4000kg/667m2，秸秆厚度设置为30cm 左右。

③为了方便后续进行浇水，促进玉米秸秆生物反应堆热量的散发与气体的交换，填铺玉米秸秆时应在沟的两端使秸秆各出槽10-15cm 左右。

④铺好玉米秸秆后，撒入微生物菌种，玉米秸秆与微生物菌种的比例以400∶1 为宜。具体操作方法：玉米秸秆填到沟一半深度时进行踩实和找平，此时撒上约33%的微生物菌种，而后继续填埋玉米秸秆，重复踩实和找平操作，玉米秸秆与蔬菜种植地块地面平齐时撒入67%的微生物菌种，施用尿素10kg/667m2以培养微生物、加速玉米秸秆的腐熟和降解。

⑤将沟两侧的土填回至玉米秸秆之上，大约覆盖高度＞30cm 的土层并进行整平。

⑥开始浇水，以浇透秸秆为宜，大约3-4 天之间，进行垄面找平，而后覆膜，以钢筋在垄上打孔，每行打孔3 排，行距以25-30cm 为宜，孔距以20cm 为宜，孔深以穿过玉米秸秆层为宜。

⑦15 天后，玉米秸秆生物反应堆经微生物充分发酵、腐熟、降解，此时可进行蔬菜苗定植，蔬菜的种植管理按照常规管理进行即可。

2、外置式玉米秸秆生物反应堆技术

①在温室大棚内靠近入口一侧选择玉米秸秆生物反应堆制作地点，以距离棚室内山墙60-80cm 处为最佳，南北两侧各预留80cm 的距离，沿着从北至南的方向画一个大的长方形，长度以6-7m 为宜，宽度以1.2-1.3m 为宜；在大长方形的中间位置向温室大棚内的一侧画小长方形，长度以150cm 为宜，宽度以65cm 为宜；随后从棚室北侧短边中间位置向北继续画一个长方形，该长方形东西长度为55cm，南北宽度为50cm；沿着标记线进行开沟，挖南北长方形的沟，沟的深度以1.2-1.5m 为宜，沟底的宽度以90-100cm 为宜并将其作为储气池使用。

②按照小长方形的划定范围继续开沟，沟的深度以50cm为宜并将其作为输气道，输气道的沟上覆盖水泥板，水泥板的长度为100cm，宽度为70cm；沟的末端形成50×50cm 的出口，出口上方建造圆形交换机底座，该底座高度为30cm，底座上口的内径为45cm，同时安装交换机。

③沟两边中间位置分别建造略低于蔬菜种植地块地面的回气道，回气道的长度为50cm，宽度为20cm，高度为20cm。

④靠近温室大棚走道一侧挖一个底部与储气池底部相通但略低的通道，将其作为取液池，该通道的内径为30×30cm。

⑤输气道、回气道、取液池的底部与四壁均以厚农膜铺设，将厚农膜延伸至沟的上沿，膜上以砖、沙子、水泥等材料进行砌垒，以沙子、水泥等材料进行沟底打底，打底的厚度以6-8cm 为宜，以水泥对沟的四壁抹面，水泥硬化之后于沟上沿处排列水泥杆，水泥杆的宽度为20cm，厚度为10cm，每隔40cm 横排1 根水泥杆即可；水泥杆上纵向固定竹竿，每隔10cm 固定1 根竹竿即可。

⑥玉米秸秆铺设40-50cm 时开始撒入微生物菌种，共铺放3 层玉米秸秆，并浇水将玉米秸秆淋湿，浇水的量以下部沟中积水一半时为宜。

⑦以薄膜覆盖玉米秸秆生物反应堆，确保其湿度适宜。

⑧启动交换机，进行温室大棚环境内空气的换气，加速玉米秸秆生物反应堆的分解反应。

3、不同玉米秸秆生物反应堆技术应用方式的作用分析

玉米秸秆生物反应堆在温室大棚蔬菜种植中的应用能够调控棚室内的环境因子，无论是内置式还是外置式都能提高棚室内的气温和土壤温度，降低棚室内的湿度，但不同玉米秸秆生物反应堆对棚室内环境的影响存在一定差异。大量研究表明内置式玉米秸秆生物反应堆调控棚室环境因子的作用更为明显，在提高温度、降低湿度、提高土壤温度方面效应更佳；在增加温室大棚内二氧化碳含量中，普遍认为内置式玉米秸秆生物反应堆处理下二氧化碳的浓度较高，有利于提高棚室内蔬菜的净光合速率；在改善温室大棚土壤理化性质方面，有学者提出内置式玉米秸秆生物反应堆在降低蔬菜种植地块pH 值、EC 值方面作用更明显，土壤中的有机质含量更高；在提高温室大棚土壤酶活性与增加土壤微生物数量方面，有学者认为内置式玉米秸秆生物反应堆处理下土壤真菌和放线菌的数量更多，脲酶活性和蔗糖酶活性更大；在促进蔬菜生长方面，内置式玉米秸秆生物反应堆处理下的花期、转色期、成熟期均更为提前，果穗数量更多。因此在温室大棚蔬菜种植中，利用内置式玉米秸秆生物反应堆，在增加蔬菜产量方面作用更好，对于蔬菜高产高效栽培具有重要作用。

综上所述，秸秆生物反应堆技术在温室大棚蔬菜种植中的应用不仅有利于提高地温和二氧化碳气体含量，还可以增加土壤有机质含量、增加土壤团粒结构，同时可以减少水肥的用量、避免病虫害的发生。但该技术在不同生产要素下也存在一定的差异，不是任何种类的秸秆均可采用，秸秆用量也不是越多越好。对于温室大棚蔬菜种植而言，以玉米秸秆为生产要素，采用内置式玉米秸秆生物反应堆技术更为适宜。在今后的温室大棚蔬菜种植实践中，建议多推广使用该项技术，并开展深入研究，进而为促进蔬菜种植产业长足发展出谋献策。