秸秆生物反应堆技术及其发展趋势材料（材料）_秸秆生物反应堆

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秸秆生物反应堆技术及其发展趋势

一、技术介绍

秸秆生物反应堆技术又称二氧化碳缓释富氧秸秆发酵技术，是由山东秸秆生物工程技术研究中心张世明研究员历时20年研发的一项全新概念的农业增产、增质、增效的有机栽培理论和技术。他的研究成功从根本上摆脱了农业生产依赖化肥的局面。技术的核心是利用微生物菌种将秸秆转化为农作物生长需要的营养、热量和有机物质，达到改善土壤、增强肥力、促进农作物高产优质生长的目的。与传统常规农业技术有着本质的不同，是一项能够有效解决设施农业土壤连作障碍、提高农产品产量、改善农产品品质创新栽培技术。

秸秆生物反应堆技术增产原理与作用：秸秆在添加畜禽粪便和微生物菌剂的作用下，分解成CO2，增加大棚中CO2浓度，一般可使作物群体内CO2浓度提高4～6倍，作物产量随着CO2吸收量的增加而增加。秸秆反应堆还提高大棚温度，在严寒冬天里大棚内20cm地温增加4～6℃，气温增加2～3℃。秸秆反应堆具有明显的改良土壤功效。秸秆在转化过程中能产生抗病源微生物孢子，可以调节土壤微生物区系，对土传病虫害产生一定的抑制和致死作用。

秸秆生物反应堆应用方式：主要有三种方式，内臵式反应堆、外臵式反应堆和内外臵结合式反应堆。内臵反应堆又分为行下内臵式反应堆、行间内臵式反应堆和树下内臵式反应堆；外臵式反应堆分为简易外臵式、标准外臵式两种。选择应用方式时，主要依据生产地种植品种、定植时间、生态气候特点和生产条件而定。外臵反应堆适合于春、夏和早秋大棚栽培，内臵反应堆除了用于保护地作物越冬栽培、还用于大田、果树等作物栽培。

秸秆生物反应堆转化率：1kg干秸秆可转化1.1kgCO2、3037千卡热量、0.13kg生防有机肥和0.003kg抗病微生物孢子。这些物质和能量用于果蔬生产，可增产农产品0.6-1.5kg，品种不同增幅有差异。

二、主要优缺点

（一）主要优点

1、技术优势凸显现代农业科学内涵。秸秆反应堆利用的都是农作物的废弃物，操作简单、易于掌握，稍作示范讲解，大部分农民都能掌握。以玉米秸秆、稻草、杂草等为基本原料，加上生物菌剂让秸秆分解，产生二氧化碳和热量等，在栽培层的20cm之下，把地加热。秸秆分解产生的热量，可以使棚内地温增高1～3℃，气温增高3～5℃，地温增高能增强作物抗病能力。在冬季放风量较少的情况下，秸秆发酵产生的二氧化碳可以满足作物光合作用的需要，产量提高，增加产量30%～50%，甚至加倍。

2、成本优势凸显现代农业经济内涵。秸秆反应堆技术每亩所需菌种成本在60～500元，投入产出比在1∶10以上。秸秆反应堆对解决棚室建设及设施农业推广的资金问题是个有利措施，在1亩地上用秸秆反应堆产生的效益相当于新建半亩温室。减少化肥用量，节约成本。秸秆经微生物分解后变成容易被作物吸收的营养元素，可以节省化肥30%-50%。

3、产品优势凸显现代农业质量内涵。秸秆反应推使用的高活性菌种，在发酵过程中产生大量有益菌株，对多种致病病菌有抑制、杀灭作用，降低化学杀菌剂的使用量。秸秆可以储存大量水分，不断满足蔬菜根系需要，降低棚内空气湿度，减少浇水次数，减少病害发生。秸秆经微生物分解后变成容易被作物吸收的营养元素，并生成有机质，活化了土壤中被固定的营养元素，使农作物生长茁壮。全球的设施农业都有土壤盐渍化问题，连续使用秸秆反应堆技术使土壤结构明显改善，通透性增强，团粒结构好转，有机质含量提高，作物根系明显增旺，为可持续发展创造了有利条件。由于减少了化肥和杀菌剂的使用，蔬菜商品性大大增强。

4、环境优势凸显现代农业生态内涵。秸秆反应堆是农村秸秆有效利用的好途径，1亩温室要消耗4亩的秸秆。这种生态技术，实现了能源的循环利用，在农业体系内的高效利用，提高了秸秆的利用率，产生良好的经济效益，同时有效解决焚烧秸秆造成的环境污染等问题。为农业增效，农民增收，农业良性循环和可持续发展提供了高效创新的技术支撑。

（二）主要缺点和措施 秸秆生物反应堆虽然是一项很好的技术，但很多农民在操作过程中出现了一些问题，导致秸秆生物反应堆的使用效果大打折扣。

1、氮肥要前补后控。秸秆碳氮比很高，一般在60-100：1，而秸秆适宜分解的碳氮比是25：1。若秸秆反应堆未及时补充速效氮肥，会造成土壤微生物与蔬菜根系争氮，影响幼苗正常生长，出现幼苗发黄、瘦弱等问题。因此，在秸秆还田后，要注意增施氮肥。每一千斤秸秆（大约一亩地的玉米秸秆量），需要补充尿素40-50斤，才可满足秸秆分解的需要。按照使用秸秆量的多少，确定氮肥施用量。若未随秸秆施入氮肥，蔬菜生长中后期则要控制氮肥使用量。因为秸秆在分解过程中会逐步释放较多的氮，如果在此时再按照原来的习惯大量补充氮肥，会导致氮肥量过多，造成植株旺长。所以，在后期应少用或不用氮肥。

2、病菌蔓延，产生新病害。秸秆上面多带有大量的病菌和虫卵，直接运进棚里、铺在地上，很容易加重病虫害发生。未使用专用菌种或使用量不足或使用了劣质菌种，会导致秸秆所带病菌在棚室中蔓延，产生新病害。

3、所用菌种质量低劣，效果不明显。有部分产品短期内使用效果不错，但由于其所用菌种没有经过农业部微生物肥料登记部门进行的菌种检验、产品毒性检测及质量检测，存在产品质量不稳定，施用不安全等原因，建议购买有微生物肥料登记标识的菌种产品。

4、注意灾害性天气防御。注意灾害性天气防御棚室秸秆生物反应堆技术确有提温作用,但在寒流或暴风雪等恶劣气候下仍然需要采取加盖底脚苫、设小拱棚、临时加温等增温保温措施。同时,更应重视收听天气预报,提早预防,不能认为采用秸秆生物反应堆技术即可抵御灾害性天气。

三、推广应用情况

经2003年对国内、以及全省部分地区不完全调查，推广应用该项技术的有山东省的济南市的济阳、商河；聊城市的东阿、高唐、萃县、阳谷、荏平；临沂市的苍山、蒙阴；枣庄市的峰城；滨州市的邹平；淄博市的桓台；烟台市的招远；泰安市的岱岳区。以及北京、天津、上海、杭州、江苏、河南、河北、陕西、辽宁等9省市、二十几个县的8000多个大棚和150hm2果园上推广应用。据各点上应用结果，单一用内臵式生物反应堆增产30%左右，增加效益40%以上。内外臵结合式反应堆技术高的可增产50%左右，增效60%左右。山东省农技推广总站2003年对济南市、临沂市、烟台市、枣庄市等地方实地调查，该项技术日光温室甜椒应用，甜椒植株高大、枝叶繁茂，病虫害轻、甜椒个头比对照大而且商品性好，坐果率比对照提高122%，可提前10d上市，增产幅度50%左右，一般比对照每棚增加日6000多元；该项技术在露天的果树上运用，果树植株健壮、叶片大而厚、叶色深绿、有光泽，结果多且集中于下部、个头大、着色鲜艳、外观好、口感佳、商品性好；该项技术在黄瓜上应用，黄瓜的瓜条直，商品性好，结瓜期长，产量比对照增加40%，增效50%左右；该项技术在石榴上应用，石榴大而甜、果皮光亮，比对照增加产量40%以上，增效50%左右。

到目前，该技术在山东、河北、天津、北京等14个省156个县（市、区）示范推广，取得良好的经济、生态和社会效益。经全国多个省、市、自治区大面积应用证实，该技术大幅度提高资源利用率，促进农业良性循环，降低生产成本，显著地提高农产品产量和质量、使资源利用与农民增收，环境保护、食品安全融为一体，为农业的可持续发展探索出一条新途径。正如中国工程院院士于松烈教授指出：秸秆生物反应堆技术必将引起一场新的农业革命。该项目获得联合国第27届农业科研成果最高奖，中央电视台等多家媒体先后对秸秆生物反应堆体系进行了相关报道。

2004年以来，农业部在多次组织专家考察后，将该项技术列为防止农业面源污染的重大技术之一。农业部连续两年立项拨专款支持山东、河南、河北农业厅推广该技术，并与2008年4月在山东淄博举办了14省秸秆生物反应堆技术推广培训班。山东省人民政府高度重视该项技术的推广应用，财政厅、科技厅和农业厅连续多年将该项技术列为农业主推技术；每年扶持推广资金1000万元以上。2006年以来，河北、辽宁、甘肃等省人民政府也相继大力推广该项技术，并加大财政扶持力度。2006年5月，全国政协将该项目列为重要提案，引起中央有关领导的重视，并做出重要批示。民革中央把该技术作为社会服务、科技扶贫的主要项目，多次召开推广现场会。2009年2月，由民革中央牵头，国家八部委在甘肃省白银市召开全国秸秆生物反应堆推广现场会议。全国人大会副委员长周铁农出席会议并做重要讲话。与会代表通过交流、现场参观，一致认为该项技术涉及全社会各阶层切身利益，是一项公益事业性极强的重大科技项目。现已有28个省市自治区先后引进该项技术，取得了显著的经济效益；生态效益和社会效益。

四、未来发展趋势与建议

该项技术自上个世纪80年代开始研究，90年代开始区试，2001年开始进人大田推广运用示范，由于经济效益、生态效益极为显著而得到推广单位的认可，有的农户还自发使用生物反应堆技术。从山东省应用结果分析来看，运用该项技术，肥料减少投资50%、农药投资减少50%，上市期提前10d～15d，收获期延长20d～30d，其中果树类增产50%左右。含糖量提高l%～2%；蔬菜类增产30%以上；瓜类增产40%以上，含糖量提高1%～2%，品质明显改善，农药残留童降低。使用生物反应堆技术能使土壤中有机质增多，改良了土壤，农村大量的桔秆的合理使用，净化和保护了环境，农业增效、农民增收，有短期和长期的效益，是当前农业迫切需要解决的（诸如农产品质、环境污染）等问题的最佳方法，具有广阔的应用前景。

（一）秸秆生物反应堆配套菌种研发。随着秸秆生物反应堆技术的大面积推广,必将有大批新的菌种问世，菌种作为一种产品要加强规范。在新菌种大面积应用前必须进行生产试验，以验证其是否适应当地条件，有无不良影响，如何选择应用方式及怎样操作能达到最佳效果等。否则新菌种如直接应用很可能达不到预期效果，如使用不当还可能造成减产，也必将对此技术的推广带来不良影响。

（二）有关部门应继续加大资金扶持力度。目前生产上常用的菌种为80～500元/667m2，有些地区还需秸秆费用约300 元/667m2，若选用外臵式反应堆则还需塑料薄膜管及CO2交换机等小型设备的投入。由此来看，尽管此技术增效明显，但增加的投入也相对较大,在农民认识阶段,需要政府投入专项经费予以扶持。为此建议有关部门,按应用该项技术的棚室数量予以适当资金补助。

（三）加快配套技术的试验与研究。秸秆生物反应堆技术还有巨大的增产潜力有待挖掘。目前该技术的相关配套技术还有待完善，如膜下滴灌、渗灌，增光补光，病虫草害综合防治，灾害性天气防御技术等。这些技术如何集成为一体，互相配合发挥最大的增产、提质作用，还应加快试验与研究。

（四）出台秸秆生物反应堆技术规程。秸秆生物反应堆技术总体来讲增效明显、操作简单，但应用中也有很多细节易出现问题，如不按标准实施则不能表现出好的效果，因此各地相关部门应在多次试验的基础上出台不同应用方式的秸秆生物反应堆技术操作规程，以便技术人员及农户参照使用，以发挥技术应有的效能。