秸稈生物降解技術(shù) 大棚增產(chǎn)增收新途徑

王忠秋

(山東省菏澤市單縣李田樓鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務(wù)中心，山東 菏澤 274333）

現(xiàn)如今，全球范圍內(nèi)逐漸出現(xiàn)了能源等多方面的危機(jī)問(wèn)題，這也使得各類可再生能源被廣泛地應(yīng)用，在我國(guó)以往的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，秸稈的利用水平相對(duì)較低，甚至很多農(nóng)戶會(huì)選擇露天焚燒秸稈，不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，同樣也會(huì)對(duì)各地區(qū)空氣造成污染問(wèn)題。因此本文主要圍繞秸稈生物降解技術(shù)，深入探討大棚增產(chǎn)增收的新途徑，切實(shí)提高了秸稈的可應(yīng)用性和綜合價(jià)值。

1.秸稈生物降解技術(shù)分析

秸稈生物降解技術(shù)主要通過(guò)生物轉(zhuǎn)化的形式，對(duì)秸稈進(jìn)行厭氧消化、乙醇發(fā)酵以及耗氧堆肥等多方面處理。其中厭氧消化的處理過(guò)程主要通過(guò)厭氧微生物對(duì)秸稈內(nèi)部的可降解物質(zhì)進(jìn)行充分轉(zhuǎn)化，并進(jìn)一步形成沼氣，而此類沼氣則可以直接應(yīng)用于燃料生產(chǎn)以及人民群眾日常生活中的熱力所需和電力所需。乙醇發(fā)酵形式是應(yīng)用微生物通過(guò)糖酵解，將秸稈中的糖分轉(zhuǎn)化為生物乙醇之后，可以用作替代燃料。耗氧堆肥則更加傾向于應(yīng)用有氧微生物讓秸稈進(jìn)行充分的分解，最后形成的有機(jī)物可以進(jìn)行堆肥，并作為生物肥料全面應(yīng)用于農(nóng)作物的生長(zhǎng)之中。不論是哪一種生物處理方法，在秸稈處理和生物降解中都有獨(dú)特的作用和價(jià)值，更加適合我國(guó)當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的綠色道路。

2.秸稈生物降解技術(shù)應(yīng)用重要性

在秸稈的處理過(guò)程中，應(yīng)用生物方法實(shí)現(xiàn)秸稈資源的有效回收與利用。近年來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于秸稈的回收與利用水平顯著提升，越來(lái)越受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，其中秸稈還田、秸稈熱化學(xué)法等多種應(yīng)用方式被積極應(yīng)用，但是不能忽視的是，此類秸稈處理技術(shù)也存在較大的缺點(diǎn)問(wèn)題。例如，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中直接對(duì)秸稈進(jìn)行焚燒，雖然操作更加簡(jiǎn)單便捷，但是會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體和有害氣體，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源回收；而對(duì)秸稈進(jìn)行就地填埋或壓塊處理，雖然整體處理成本相對(duì)較低，熱效率更高，但仍是也會(huì)在一定程度上造成能源資源的無(wú)法充分回收，占地面積更大，被農(nóng)民接受的程度相對(duì)較低。相比之下，秸稈還田應(yīng)用最為廣泛，操作便捷，既能夠減少水土流失問(wèn)題，也能在原有產(chǎn)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的增產(chǎn)增收，但是秸稈還田的方式有較大的病蟲(chóng)害隱患問(wèn)題，單一通過(guò)生物降解效率相對(duì)較慢；而應(yīng)用熱化學(xué)法在運(yùn)營(yíng)成本方面更高，反應(yīng)條件更加苛刻，容易產(chǎn)生二次污染問(wèn)題。因此在新時(shí)代背景下，積極推廣和應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)，既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)秸稈能源資源的有效回收，避免秸稈焚燒以及溫室氣體等各類污染物的排放，也能有效減少秸稈運(yùn)用和回收的占地面積，整體運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較低。

3.應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)的價(jià)值與作用

3.1 促進(jìn)光合作用

在大棚種植過(guò)程中應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)能夠進(jìn)一步提高大棚內(nèi)部農(nóng)作物的光合作用水平。植物需要在光合作用的影響之下，將水和二氧化碳合成富能有機(jī)物，同時(shí)放出氧氣，而在冬季時(shí)期大棚內(nèi)部的放風(fēng)量相對(duì)較少，如果在此時(shí)應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)，會(huì)導(dǎo)致秸稈發(fā)酵過(guò)程中不斷提高大棚內(nèi)部的二氧化碳濃度，相比之下會(huì)提升五倍左右，而此時(shí)光合作用也會(huì)提高一半以上，促進(jìn)大棚內(nèi)部植物的生長(zhǎng)，提高開(kāi)花與結(jié)果的效率，一般情況下可以實(shí)現(xiàn)大棚增產(chǎn)增收四成，顯著提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)與水平。

3.2 強(qiáng)化病蟲(chóng)害防治

應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)能夠有效提高病蟲(chóng)害的防治效果，在進(jìn)行生物降解時(shí)，往往需要應(yīng)用特殊的生物菌種，而菌種轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)生成大量的抗病孢子，孢子對(duì)于植物生長(zhǎng)過(guò)程中的各類致病病菌有較好的抑制作用和殺菌效果，會(huì)將植物的發(fā)病率降低90%以上，減少了植物生長(zhǎng)過(guò)程中化學(xué)藥劑施加的頻率，同時(shí)也能有效減少農(nóng)藥在植物中的殘留。

3.3 改良大棚土壤結(jié)構(gòu)

在大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)種植中應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)，往往可以實(shí)現(xiàn)一定的增溫效果，會(huì)將原有的地位提高5℃左右，而棚內(nèi)氣溫也會(huì)相比以往提高3℃左右，有效改善植物生長(zhǎng)的環(huán)境，切實(shí)提升作物抗低溫的能力和水平，提前植物生育期。除此之外，應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)能夠有效改良大棚內(nèi)部的土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升土壤孔隙率，在增溫作用的影響之下，植物的生長(zhǎng)更為茂盛，根系更加發(fā)達(dá)，土壤內(nèi)部不同類型有益菌和肥力明顯增多，能夠減少各類化學(xué)肥料的施加和應(yīng)用。

4.以秸稈生物降解技術(shù)實(shí)現(xiàn)大棚增產(chǎn)增收路徑

4.1 秸稈覆蓋與填埋技術(shù)

由于秸稈富含大量的有機(jī)物，可以用作肥料，在大棚種植中應(yīng)用秸稈進(jìn)行覆蓋與填埋，能夠有效提高土壤中的肥力，并對(duì)現(xiàn)有土壤進(jìn)行保溫和保濕，避免大棚內(nèi)部土壤出現(xiàn)板結(jié)。除此之外，也可以將秸稈直接鋪設(shè)在行間和壟面，具體的秸稈覆蓋厚度可以控制在15cm 左右，通過(guò)農(nóng)作物秸稈的覆蓋與填埋既實(shí)現(xiàn)保溫保濕，也能為土壤提供必要的有機(jī)物和肥力。但是要特別注意在應(yīng)用秸稈覆蓋與填埋技術(shù)時(shí)，需要對(duì)秸稈進(jìn)行高溫殺菌，避免引發(fā)更為嚴(yán)重的病蟲(chóng)害災(zāi)害問(wèn)題。相比于生物降解技術(shù)，秸稈的覆蓋與填埋在應(yīng)用過(guò)程中也存在一定的生物降解元素，個(gè)別農(nóng)戶也會(huì)在進(jìn)行秸稈填埋的過(guò)程中適當(dāng)拌入微生物制劑，以加快秸稈腐敗與分解過(guò)程，但是究其根本此類覆蓋于填埋技術(shù)病蟲(chóng)害隱患相對(duì)較多，在應(yīng)用過(guò)程中需要具體情況具體分析。

4.2 秸稈生物反應(yīng)堆降解技術(shù)

在大棚農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，主要通過(guò)有益菌種的全面繁殖，全面改良大棚土壤狀態(tài)和肥力。秸稈反應(yīng)堆能夠讓秸稈內(nèi)部產(chǎn)生高熱，以進(jìn)一步殺死土壤中的有害生物和各類病菌細(xì)菌，并在此基礎(chǔ)上改良土壤及土質(zhì)。在應(yīng)用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)時(shí)需要提前做好開(kāi)工鋪料，菌種播撒等相關(guān)操作，在秸稈生物降解配料過(guò)程中，可以按照每畝地3500kg 秸稈和10kg 菌種的比重進(jìn)行配比，也可以適當(dāng)加入麥麩、油渣、食草動(dòng)物糞便等肥料，秸稈存在較多的氮元素，因此在應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)的過(guò)程中避免重復(fù)施加氮肥。

4.3 秸稈生物降解技術(shù)的應(yīng)用方法

為了實(shí)現(xiàn)大棚的增產(chǎn)和增收，廣泛應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)可以分為內(nèi)置、外置以及內(nèi)外置相結(jié)合三種方式。

首先在秸稈生物反應(yīng)堆的外置應(yīng)用中可以直接在大棚的進(jìn)口山墻位置挖一條發(fā)酵池，深度控制在80cm 左右，寬度為1m，也可以應(yīng)用磚砌的方法，在發(fā)酵池中間位置建設(shè)一條氣道，而氣道需要向外延伸60cm 左右，在棚內(nèi)建設(shè)氣體交換通道，連接氣體交換機(jī)，通過(guò)此種方式進(jìn)行秸稈生物降解成本相對(duì)較高，操作更加復(fù)雜，因此內(nèi)置式的應(yīng)用技術(shù)更為普遍。

其次在內(nèi)置式技術(shù)中，具體也可以分為行下內(nèi)置以及行間內(nèi)置兩種方法。行下內(nèi)置需要提前開(kāi)溝，在定植行下部挖寬度50cm、深度25cm 的槽溝，長(zhǎng)度可以與定植行保持一致。我國(guó)很多北方地區(qū)玉米秸稈相對(duì)較多，因此可以應(yīng)用此類玉米秸稈進(jìn)行生物降解，每畝地應(yīng)用3000kg 秸稈進(jìn)行均勻鋪設(shè)，用腳踩實(shí)槽溝，兩端露出15cm 左右的秸稈，也可以在秸稈鋪設(shè)過(guò)程中配合農(nóng)家肥，提高秸稈生物降解的效率和水平，避免土壤出現(xiàn)板結(jié)和病蟲(chóng)害情況。隨后，可以向秸稈噴灑菌種，可以優(yōu)先選擇液體菌種或固體菌種等多種形式，要確保菌種的噴灑均勻，避光狀態(tài)下堆積發(fā)酵5 小時(shí)至24 小時(shí)左右。噴灑菌種完成之后可以適當(dāng)進(jìn)行拍震，讓菌種能夠與秸稈進(jìn)行全面接觸。噴灑菌種后可以對(duì)其進(jìn)行覆土，可以應(yīng)用敲或用腳踩的力量，讓土壤和肥料充分滲透到秸稈之間的縫隙之中，加快秸稈分解效率和二氧化碳的產(chǎn)生速度，配合適當(dāng)澆水和打孔，在定植完成之后需要在植株周圍進(jìn)行打孔通氣，一般情況下在澆水5 天左右可以進(jìn)行及時(shí)打孔，具體的孔距和打孔位置可以根據(jù)不同的作物需求進(jìn)行確定，完成前期準(zhǔn)備之后，只要地溫適合可以進(jìn)行搶早定植，進(jìn)一步提高大棚作物的生長(zhǎng)周期和生長(zhǎng)質(zhì)量水平。與之相對(duì)應(yīng)的是行間內(nèi)置式的應(yīng)用方法，此類方法需要提前進(jìn)行作物定植，等到秸稈收獲之后，直接在行間進(jìn)行操作，其他流程工序與行下內(nèi)置式基本類似。

5.應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)的相關(guān)注意事項(xiàng)

5.1 菌種選擇與打孔處理

在應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)提高大棚的產(chǎn)量與收益時(shí)，需要選擇更加優(yōu)質(zhì)的菌種，避免出現(xiàn)菌種與尿素等其他化學(xué)產(chǎn)品混合施用的情況。要選擇正規(guī)渠道的微生物肥料和菌種，避免直接從不法商販處購(gòu)置不合格菌種，減少對(duì)產(chǎn)品及農(nóng)作物生產(chǎn)質(zhì)量的影響。在播撒菌種之后，可以進(jìn)行澆水等一系列措施，具體應(yīng)用過(guò)程中要保障秸稈和菌種的用量充足，首次澆水量的充足，避免直接向秸稈生物降解發(fā)酵溝內(nèi)噴灑殺菌劑的情況，而對(duì)大棚內(nèi)部的開(kāi)溝和覆土也不宜過(guò)厚或過(guò)深，避免影響農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。開(kāi)展打孔最主要目標(biāo)在于保證生物降解過(guò)程中氧氣和二氧化碳的正常進(jìn)出，隨著生物降解反應(yīng)的不斷開(kāi)展，降解反應(yīng)堆內(nèi)部通氣狀況會(huì)越來(lái)越差，如果通氣孔洞被阻塞，則會(huì)導(dǎo)致秸稈生物反應(yīng)堆內(nèi)部溫度急劇增加，甚至?xí)斐筛鼮閲?yán)重的安全隱患問(wèn)題，因此在進(jìn)行生物降解反應(yīng)時(shí)可以適當(dāng)進(jìn)行打孔和重新通氣，確保反應(yīng)堆的氧氣和二氧化碳出入。

5.2 提高大棚植株的田間管理水平

在應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)的過(guò)程中，需要配以和更加全面的田間管理操作，以充分實(shí)現(xiàn)大棚植株的增長(zhǎng)和增收。如果在植物生長(zhǎng)過(guò)程中逐漸出現(xiàn)葉片發(fā)黃、莖根較細(xì)、葉片稀薄等多方面問(wèn)題，這主要是由于在應(yīng)用秸稈生物降解沒(méi)有充分添加尿素，以進(jìn)一步平衡秸稈碳氮比，或是尿素的添加分量相對(duì)較少，使得在秸稈生物降解的過(guò)程中微生物的滋生與植物之間充分爭(zhēng)奪氮元素，導(dǎo)致農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中缺少氮元素而逐漸發(fā)生失綠問(wèn)題，對(duì)此類植物生長(zhǎng)問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，可以及時(shí)施加氮肥即可，進(jìn)一步平衡植物生長(zhǎng)的碳氮比。

如果在植物生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)底部葉片發(fā)黃問(wèn)題，主要是受到秸稈生物降解反應(yīng)的影響，棚內(nèi)溫度相對(duì)較高，而生物降解期間生成的氨氣從截完孔洞之內(nèi)充分排出使得農(nóng)作物底部的葉片受到氨氣影響而變黃，因此需要適當(dāng)增加大棚內(nèi)部的排風(fēng)換氣頻率，進(jìn)一步降低棚內(nèi)的氨氣，同時(shí)也可以配合澆水降低秸稈生物降解的肥料濃度，也可以在植物的葉片背面噴濕食用醋，減少植株底面葉片變黃的癥狀及問(wèn)題。

如果大棚內(nèi)部植物應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)之后，遭受病蟲(chóng)害影響的頻率相比以往更為嚴(yán)重，則主要是因?yàn)樯锝到膺^(guò)程中所應(yīng)用的菌種不加或菌種使用量不足，導(dǎo)致秸稈生物降解水平不完善，再加上秸稈本身存在一定的病菌問(wèn)題，如果菌種使用不當(dāng)或此類病菌全面滋生，也會(huì)導(dǎo)致帶病菌在大棚內(nèi)部肆意蔓延，引發(fā)更為嚴(yán)重的病害問(wèn)題，因此在應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)的過(guò)程中需要選擇質(zhì)量水平更高的菌種，并配合殺菌劑等，避免直接進(jìn)行灌根操作。

5.3 蔬菜秸稈生物降解應(yīng)用

除了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中廣泛使用的玉米秸稈以外，很多農(nóng)戶和研究人員積極應(yīng)用蔬菜秸稈進(jìn)行生物降解的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)大棚增產(chǎn)和增收。現(xiàn)如今在該領(lǐng)域中，各類番茄、茄子、黃瓜等蔬菜品種的秸稈生物降解技術(shù)越發(fā)成熟，應(yīng)用效果更好。在應(yīng)用蔬菜秸稈進(jìn)行生物降解時(shí)，為了加快降解過(guò)程以及秸稈還田的便利化效果，可以在進(jìn)行生物降解之前提前對(duì)蔬菜秸稈進(jìn)行碎化處理，特別是針對(duì)辣椒、茄子此類采收完成之后秸稈木質(zhì)化程度更高的秸稈品種，需要進(jìn)一步提高秸稈的粉碎精度，與此同時(shí)可以應(yīng)用不同類型的秸稈粉碎措施，在進(jìn)行碎化處理之前提前做好秸稈的干燥化處理。例如可以在茄果瓜類蔬菜采收之后延遲進(jìn)行清茬，同時(shí)在采收過(guò)程中適當(dāng)將蔬菜植株進(jìn)行拔根，采取田間懸掛或倒伏的形式，讓其自然晾干，也可以根據(jù)不同蔬菜品種的干化處理需求調(diào)整晾干的天數(shù)等等。

應(yīng)用蔬菜秸稈進(jìn)行生物降解漚堆的過(guò)程中可以適當(dāng)增加腐熟劑，以進(jìn)一步提高生物降解和腐熟的進(jìn)度，確保腐熟記憶的均勻化分布，可以優(yōu)先采取分層施加投放的方法，也可以根據(jù)不同腐熟劑的類型和品種進(jìn)行選擇和合理用量。針對(duì)蔬菜秸稈進(jìn)行生物降解仍舊與玉米秸稈降解過(guò)程類似，可以根據(jù)秸稈的腐熟情況適當(dāng)灑水和補(bǔ)水，以進(jìn)一步提高秸稈生物降解的濕度，提高腐熟效果。不同類型的蔬菜秸稈在應(yīng)用生物降解技術(shù)的過(guò)程中在降解時(shí)間和腐熟效果方面存在較大的差異，一般情況下會(huì)在開(kāi)始時(shí)期顏色逐漸變深，釋放臭味并存在濃黑色液體，但是隨著生物降解時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，此類臭味會(huì)逐漸消失，因此在大棚蔬菜種植過(guò)程中應(yīng)用蔬菜秸稈進(jìn)行生物降解，可以根據(jù)秸稈的質(zhì)地變化判斷是否已經(jīng)完成腐熟，提高土壤肥力。

除此之外，不同類型的蔬菜秸稈在晾干、粉碎和生物降解過(guò)程中，所應(yīng)用的時(shí)間、腐蝕劑的用量等存在較大的差別。大多數(shù)情況下，番茄秸稈的生物降解時(shí)間為3 個(gè)月左右，辣椒茄子等秸稈木質(zhì)化效果相對(duì)較深，因此時(shí)間更長(zhǎng)，一般為4 至5 個(gè)月，黃瓜秸稈的生物降解時(shí)間為2 個(gè)月左右。

6.結(jié)論

總而言之，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大棚作物的增產(chǎn)和增收，可以積極應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)提高土壤肥力。本文首先概述了秸稈生物降解技術(shù)類型以及應(yīng)用的重要性，其次分析了應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)的主要價(jià)值與作用，最后探討了應(yīng)用秸稈生物降解技術(shù)實(shí)現(xiàn)大棚增產(chǎn)增收的路徑，希望通過(guò)本文的研究能夠?yàn)槲覈?guó)大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的實(shí)現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。