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摘要：研究秸秆生物反应堆技术对设施茄果类蔬菜产量及棚室环境的影响。结果表明，应用秸秆生物反应堆技术可使棚内CO2浓度平均提高1.66倍，棚内温度升高1.66～1.99 ℃，土表温度升高0.64～1.74 ℃；番茄、茄子、辣椒产量分别提高16.24%、15.23%、14.53%。秸秆生物反应堆技术还可使土壤有机质含量提高0.55～4 g/kg，土壤EC值降低0.14～0.39 mS/cm。秸秆生物反应堆技术对设施栽培引起的土壤盐渍化等连作障碍问题具有很好的改良作用，可以在当地生产上推广应用。
关键词：秸秆生物反应堆；设施茄果类蔬菜；产量；棚内环境因子
中图分类号： S641.04文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0224-02
收稿日期：2014-11-27
基金项目：江苏省农业三新工程（编号：SXGC[2013]096）。
作者简介：顾俊荣（1982—），男，江苏苏州人，助理研究员，主要从事农产品质量安全与控制技术研究。
通信作者：杨代凤，硕士，副研究员，主要从事农产品质量安全检测工作。Tel：（0512）66705835；E-mail：szyangdf@163.com。秸秆生物反应堆技术是依据有机物质的微生物代谢原理，即采用微生物菌种将作物秸秆转化成设施蔬菜光合作用的原料——二氧化碳，同时产生蔬菜生长所需要的热量、有机物质和营养元素。该技术以秸秆替代化肥，以植物疫苗替代农药，不仅可以提高作物产量、改善农产品安全品质，促进农业增效、农民增收，而且对设施生产引起的土传病害加重、土壤盐渍化等连作障碍问题具有显著的改良作用[1-3]。我国每年大约有30亿t剩余秸秆得不到有效利用，因此秸秆的利用越来越受到重视。相关研究表明，生物反应堆可以提高辣椒、番茄、茄子的产量[4-8]，提高土壤生理代谢活力，改变土壤营养条件，使其朝着有利于作物生长的方向进行[9]。设施条件下的茄果类蔬菜是江苏太湖地区主要栽培蔬菜，随着设施蔬菜连年高强度种植，导致土壤理化和生物学性状严重衰退，而且不能有效地进行轮作倒茬。CO2不足、土传病害发生严重、土壤连作障碍的日益严重等因素制约着设施栽培蔬菜产业的发展。本试验研究了秸秆生物反应堆技术对设施瓜果类蔬菜产量及土壤理化性质的影响，以期为秸秆生物反应堆技术在江苏太湖地区设施茄果类蔬菜生产中的应用及土壤的改良提供技术依据。
1材料与方法
1.1试验材料
供试材料为稻草秸秆、玉米秸秆、麦麸、米糠、菜籽饼、菌种、疫苗；供试番茄品种为金珠，辣椒品种为亚洲雄风，茄子品种为黑大长秀。
1.2试验设计
试验在苏州市五月田有机农场的单体塑料大棚内进行，每个供试品种共设2个处理，分别为秸秆生物反应堆处理，常规栽培（CK）；每个供试品种用3个大棚，其中2个用于秸秆生物反应堆处理栽培，1个用于对照。每个大棚面积288 m2（长48 m、宽6 m）。
1.3试验方法
本研究采用行下内置式反应堆技术，于茄果类蔬菜定植前15 d制作好反应堆。具体做法：在种植行下开沟，沟宽 70 cm、深25 cm，沟中铺放水稻秸秆，放量为60 000 kg/hm2，厚度25 cm，踏实填平，沟的两头各露出10 cm的秸秆。将拌好的菌种及处理好的疫苗2/3均匀撒在沟内秸秆表面，并将其拍打至秸秆内部，将所起土回填于秸秆上整平，然后将沟内灌满水，再将剩余1/3的疫苗均匀撒于整平后的土壤表面。10～15 d后，盖地膜，并用12号钢筋按间距30 cm×30 cm打孔，孔深以穿透秸秆层为宜。定植后重新打孔1次。作物生长前期每月打孔2～3次，中后期需要大量CO2时，每月打孔3～4次，以促进作物生长，增加产量。处理棚定植前不施化肥、不使用鸡猪鸭等非草食动物粪便，定植至茄果类蔬菜挂果前不追肥。对照棚分别于定植时使用15 000 kg/hm2农场自制牛粪、12 000 kg/hm2田娘有机肥作底肥，作物生长期再追施 4 500 kg/hm2 田娘有机肥，15 000 kg/hm2农场自制豆粕水。
菌种处理方法：按1 kg菌种掺20 kg麦麸、10 kg菜籽饼，加水25～30 kg，混合拌匀，堆积发酵4～24 h使用。
疫苗处理方法：按1 kg植物疫苗掺20 kg麦麸和20 kg菜籽饼，加水40 kg，混合拌匀后堆积发酵，2～3 d后使用。
技术要点：秸秆用量要足，菌种用量要足，第1次浇水要足；内置沟两端秸秆要露出头10 cm；开沟不宜过深，覆土不宜过厚，打孔不宜过晚[7]。
1.4调查内容及方法
1.4.1棚内环境因子测定主要为温度、湿度、CO2浓度。作物定植后，每个棚内使用2个温度计，1个悬挂于距地面1.5 m左右的高处测量棚内温度，1个插于地面20 cm处测量地面温度，每隔3 d于相对固定的时间（08：00）记载1次温度计的读数。用TNHY-9手持式农业环境监测仪测定棚内湿度、CO2浓度。
1.4.2产量测定自茄果蔬菜成熟期后采摘开始，每次分棚记录采摘的量，直至全部收获。将每棚产量换算成单位面积的经济产量（kg/hm2）。
1.4.3作物生长指标测定于茄果类蔬菜收获前，每个试验品种选择试验棚及对照棚各1个，采用5点取样法挖取植物5～10株，测量作物株高、茎粗、根长。
1.4.4土壤有机质、可溶性盐含量（EC值）、pH值测定于茄果类蔬菜收获后，采用5点取样法，用土壤取样器于试验棚及对照棚内分别采集土壤样品，采用土壤农化常规分析方法[10]，测定土壤有机质及EC值，用pH计测定pH值。
1.5数据处理方法
应用Excel 软件，计算不同处理的平均值；用DPS软件LSD法进行显著性分析。 2结果与分析
2.1秸秆生物反应堆处理对设施棚内环境因子的影响
从表1可以看出，与对照比较，处理棚内温度、20 cm土层的温度均有所升高，番茄、茄子、辣椒棚内温度分别升高了1.66、1.84、1.99 ℃，20 cm土层温度分别升高了1.08、0.64、1.74 ℃。3种作物处理的相对湿度都有所提高，最高增幅为辣椒棚，增幅为6.5%。应用秸秆生物反应堆处理大棚内CO2浓度显著高于对照，3种作物中番茄、茄子、辣椒处理的CO2浓度分别是对照的1.66、1.63、1.59倍。
2.2秸秆生物反应堆处理对茄果类蔬菜产量的影响
从表2可以看出，采用秸秆生物反应堆技术显著提高了茄果类蔬菜的产量，番茄、茄子、辣椒的产量分别比对照提高了16.24%、15.23%、14.53%，处理与对照产量差异显著。
2.3秸秆生物反应堆处理对茄果类蔬菜生长指标的影响
从表3可以看出，应用秸秆生物反应堆后，3种蔬菜的株高、茎粗、根长、单果质量生长性状明显优于对照，处理与对照差异显著。番茄、茄子、辣椒平均株高较对照分别提高8.46、2.92、7.08 cm；平均茎粗较对照分别增加0.21、018、0.15 cm，单果质量较对照分别增加了2.3、17.9、4.6 g。
2.4秸秆生物反应堆处理对土壤有机质、EC值、pH值的影响
从表4可以看出，秸秆生物反应堆处理土壤有机质含量显著提高，番茄、茄子、辣椒棚土壤有机质分别比对照提高了2.01、0.55、4.00 g/kg，土壤有机质含量与对照差异显著；处理EC值均显著低于对照；秸秆反应堆处理条件下温室土壤pH值趋于中性，处理与对照差异不显著。
3小结与讨论
试验结果表明，冬季及早春设施茄果类蔬菜采用秸秆生物反应堆及疫苗技术，能提高设施棚内气温和地温，棚内气温提高1.5～2.0 ℃，20 cm地温提高1.0～1.5 ℃，可减少冷害冻害发生概率，减少栽培风险，有利于设施茄果类蔬菜生长。秸秆在生物发酵菌种的作用下，发酵分解的同时释放出大量的CO2，提高了大棚内CO2浓度，促进设施茄果类蔬菜的光合效率，增加了产量。测定结果表明，大棚内CO2的浓度最高增幅为对照的1.66 倍，其中番茄产量增幅达到16.24%，增产效果显著。
秸秆生物反应堆技术，有利于蔬菜根系和植株生长。对3种茄果类植株的观察发现，秸秆生物反应堆处理植株叶色浓绿，叶片厚，表面有光泽，长势壮；对照植株叶片明显薄而黄，长势相对弱。处理植株株高明显增高，茎粗增加，根系更发达。
秸秆生物反应堆能够显著降低土壤EC值，使土壤EC值维持在0.56～0.83 mS/cm，防止随种植年份增加土壤出现的盐渍化现象。秸秆生物反应堆能够提高土壤有机质含量。这表明，秸秆反应堆技术在设施栽培茄果类蔬菜上具有较大的应用推广价值。
秸秆生物反应堆技术一方面能改善棚内小气候，为作物生长提供相对适宜的条件，另一方面能更好地改善和修复日光温室连作土壤障碍，提高经济效益。秸秆生物反应堆技术如何改善温室土壤环境，以及秸秆、麦麸、饼肥、菌种、疫苗等原料的合理配比，有效提高设施棚内CO2浓度和温度，使其
达到最适宜作物生长的环境要求，还有待进一步研究。
参考文献：
[1]刘建国，卞新民，李彦斌，等. 长期连作和秸秆还田对棉田土壤生物活性的影响[J]. 应用生态学报，2008，19（5）：1027-1032.
[2]孙振国. 秸秆生物反应堆技术在保护地蔬菜生产中的应用[J]. 西北园艺：蔬菜，2007（2）：6-7.
[3]喻景权，杜尧舜. 蔬菜设施栽培可持续发展中的连作障碍问题[J]. 沈阳农业大学学报，2000，31（1）：124-126.
[4]郭敬华，石琳琪，董灵迪，等. 秸秆生物反应堆对日光温室黄瓜生育环境及产量的影响[J]. 河北农业科学，2009，13（5）：17-19.
[5]张洪海，李新宇，曹丽华，等. 内置式秸秆生物反应堆技术在大棚甜瓜上的应用[J]. 江苏农业科学，2012，40（4）：173-174.
[6]宋金荣. 应用秸秆生物反应堆的保护地番茄高效栽培技术[J]. 北方园艺，2011（17）：85-86.
[7]詹国勤，季美娣，徐加宽，等. 不同蔬菜品种应用秸秆生物反应堆技术比较试验[J]. 江苏农业科学，2012，40（5）：111-113.
[8]董素香. 棚室黄瓜应用秸秆生物反应堆技术试验[J]. 辽宁农业职业技术学院学报，2009，11（6）：28-29.
[9]马建华，张丽荣，康萍芝，等. 秸秆生物反应堆技术的应用对设施黄瓜土壤微生物的影响[J]. 西北农业学报，2010，19（12）：161-165.
[10]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科技出版社，2000.邵春荣，周蔚，齐梅，等. 药食同源植物紫背天葵周年设施栽培技术[J]. 江苏农业科学，2015，43（11：226-227.
关键词：秸秆生物反应堆；设施茄果类蔬菜；产量；棚内环境因子
中图分类号： S641.04文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0224-02
收稿日期：2014-11-27
基金项目：江苏省农业三新工程（编号：SXGC[2013]096）。
作者简介：顾俊荣（1982—），男，江苏苏州人，助理研究员，主要从事农产品质量安全与控制技术研究。
通信作者：杨代凤，硕士，副研究员，主要从事农产品质量安全检测工作。Tel：（0512）66705835；E-mail：szyangdf@163.com。秸秆生物反应堆技术是依据有机物质的微生物代谢原理，即采用微生物菌种将作物秸秆转化成设施蔬菜光合作用的原料——二氧化碳，同时产生蔬菜生长所需要的热量、有机物质和营养元素。该技术以秸秆替代化肥，以植物疫苗替代农药，不仅可以提高作物产量、改善农产品安全品质，促进农业增效、农民增收，而且对设施生产引起的土传病害加重、土壤盐渍化等连作障碍问题具有显著的改良作用[1-3]。我国每年大约有30亿t剩余秸秆得不到有效利用，因此秸秆的利用越来越受到重视。相关研究表明，生物反应堆可以提高辣椒、番茄、茄子的产量[4-8]，提高土壤生理代谢活力，改变土壤营养条件，使其朝着有利于作物生长的方向进行[9]。设施条件下的茄果类蔬菜是江苏太湖地区主要栽培蔬菜，随着设施蔬菜连年高强度种植，导致土壤理化和生物学性状严重衰退，而且不能有效地进行轮作倒茬。CO2不足、土传病害发生严重、土壤连作障碍的日益严重等因素制约着设施栽培蔬菜产业的发展。本试验研究了秸秆生物反应堆技术对设施瓜果类蔬菜产量及土壤理化性质的影响，以期为秸秆生物反应堆技术在江苏太湖地区设施茄果类蔬菜生产中的应用及土壤的改良提供技术依据。
1材料与方法
1.1试验材料
供试材料为稻草秸秆、玉米秸秆、麦麸、米糠、菜籽饼、菌种、疫苗；供试番茄品种为金珠，辣椒品种为亚洲雄风，茄子品种为黑大长秀。
1.2试验设计
试验在苏州市五月田有机农场的单体塑料大棚内进行，每个供试品种共设2个处理，分别为秸秆生物反应堆处理，常规栽培（CK）；每个供试品种用3个大棚，其中2个用于秸秆生物反应堆处理栽培，1个用于对照。每个大棚面积288 m2（长48 m、宽6 m）。
1.3试验方法
本研究采用行下内置式反应堆技术，于茄果类蔬菜定植前15 d制作好反应堆。具体做法：在种植行下开沟，沟宽 70 cm、深25 cm，沟中铺放水稻秸秆，放量为60 000 kg/hm2，厚度25 cm，踏实填平，沟的两头各露出10 cm的秸秆。将拌好的菌种及处理好的疫苗2/3均匀撒在沟内秸秆表面，并将其拍打至秸秆内部，将所起土回填于秸秆上整平，然后将沟内灌满水，再将剩余1/3的疫苗均匀撒于整平后的土壤表面。10～15 d后，盖地膜，并用12号钢筋按间距30 cm×30 cm打孔，孔深以穿透秸秆层为宜。定植后重新打孔1次。作物生长前期每月打孔2～3次，中后期需要大量CO2时，每月打孔3～4次，以促进作物生长，增加产量。处理棚定植前不施化肥、不使用鸡猪鸭等非草食动物粪便，定植至茄果类蔬菜挂果前不追肥。对照棚分别于定植时使用15 000 kg/hm2农场自制牛粪、12 000 kg/hm2田娘有机肥作底肥，作物生长期再追施 4 500 kg/hm2 田娘有机肥，15 000 kg/hm2农场自制豆粕水。
菌种处理方法：按1 kg菌种掺20 kg麦麸、10 kg菜籽饼，加水25～30 kg，混合拌匀，堆积发酵4～24 h使用。
疫苗处理方法：按1 kg植物疫苗掺20 kg麦麸和20 kg菜籽饼，加水40 kg，混合拌匀后堆积发酵，2～3 d后使用。
技术要点：秸秆用量要足，菌种用量要足，第1次浇水要足；内置沟两端秸秆要露出头10 cm；开沟不宜过深，覆土不宜过厚，打孔不宜过晚[7]。
1.4调查内容及方法
1.4.1棚内环境因子测定主要为温度、湿度、CO2浓度。作物定植后，每个棚内使用2个温度计，1个悬挂于距地面1.5 m左右的高处测量棚内温度，1个插于地面20 cm处测量地面温度，每隔3 d于相对固定的时间（08：00）记载1次温度计的读数。用TNHY-9手持式农业环境监测仪测定棚内湿度、CO2浓度。
1.4.2产量测定自茄果蔬菜成熟期后采摘开始，每次分棚记录采摘的量，直至全部收获。将每棚产量换算成单位面积的经济产量（kg/hm2）。
1.4.3作物生长指标测定于茄果类蔬菜收获前，每个试验品种选择试验棚及对照棚各1个，采用5点取样法挖取植物5～10株，测量作物株高、茎粗、根长。
1.4.4土壤有机质、可溶性盐含量（EC值）、pH值测定于茄果类蔬菜收获后，采用5点取样法，用土壤取样器于试验棚及对照棚内分别采集土壤样品，采用土壤农化常规分析方法[10]，测定土壤有机质及EC值，用pH计测定pH值。
1.5数据处理方法
应用Excel 软件，计算不同处理的平均值；用DPS软件LSD法进行显著性分析。 2结果与分析
2.1秸秆生物反应堆处理对设施棚内环境因子的影响
从表1可以看出，与对照比较，处理棚内温度、20 cm土层的温度均有所升高，番茄、茄子、辣椒棚内温度分别升高了1.66、1.84、1.99 ℃，20 cm土层温度分别升高了1.08、0.64、1.74 ℃。3种作物处理的相对湿度都有所提高，最高增幅为辣椒棚，增幅为6.5%。应用秸秆生物反应堆处理大棚内CO2浓度显著高于对照，3种作物中番茄、茄子、辣椒处理的CO2浓度分别是对照的1.66、1.63、1.59倍。
2.2秸秆生物反应堆处理对茄果类蔬菜产量的影响
从表2可以看出，采用秸秆生物反应堆技术显著提高了茄果类蔬菜的产量，番茄、茄子、辣椒的产量分别比对照提高了16.24%、15.23%、14.53%，处理与对照产量差异显著。
2.3秸秆生物反应堆处理对茄果类蔬菜生长指标的影响
从表3可以看出，应用秸秆生物反应堆后，3种蔬菜的株高、茎粗、根长、单果质量生长性状明显优于对照，处理与对照差异显著。番茄、茄子、辣椒平均株高较对照分别提高8.46、2.92、7.08 cm；平均茎粗较对照分别增加0.21、018、0.15 cm，单果质量较对照分别增加了2.3、17.9、4.6 g。
2.4秸秆生物反应堆处理对土壤有机质、EC值、pH值的影响
从表4可以看出，秸秆生物反应堆处理土壤有机质含量显著提高，番茄、茄子、辣椒棚土壤有机质分别比对照提高了2.01、0.55、4.00 g/kg，土壤有机质含量与对照差异显著；处理EC值均显著低于对照；秸秆反应堆处理条件下温室土壤pH值趋于中性，处理与对照差异不显著。
3小结与讨论
试验结果表明，冬季及早春设施茄果类蔬菜采用秸秆生物反应堆及疫苗技术，能提高设施棚内气温和地温，棚内气温提高1.5～2.0 ℃，20 cm地温提高1.0～1.5 ℃，可减少冷害冻害发生概率，减少栽培风险，有利于设施茄果类蔬菜生长。秸秆在生物发酵菌种的作用下，发酵分解的同时释放出大量的CO2，提高了大棚内CO2浓度，促进设施茄果类蔬菜的光合效率，增加了产量。测定结果表明，大棚内CO2的浓度最高增幅为对照的1.66 倍，其中番茄产量增幅达到16.24%，增产效果显著。
秸秆生物反应堆技术，有利于蔬菜根系和植株生长。对3种茄果类植株的观察发现，秸秆生物反应堆处理植株叶色浓绿，叶片厚，表面有光泽，长势壮；对照植株叶片明显薄而黄，长势相对弱。处理植株株高明显增高，茎粗增加，根系更发达。
秸秆生物反应堆能够显著降低土壤EC值，使土壤EC值维持在0.56～0.83 mS/cm，防止随种植年份增加土壤出现的盐渍化现象。秸秆生物反应堆能够提高土壤有机质含量。这表明，秸秆反应堆技术在设施栽培茄果类蔬菜上具有较大的应用推广价值。
秸秆生物反应堆技术一方面能改善棚内小气候，为作物生长提供相对适宜的条件，另一方面能更好地改善和修复日光温室连作土壤障碍，提高经济效益。秸秆生物反应堆技术如何改善温室土壤环境，以及秸秆、麦麸、饼肥、菌种、疫苗等原料的合理配比，有效提高设施棚内CO2浓度和温度，使其
达到最适宜作物生长的环境要求，还有待进一步研究。
参考文献：
[1]刘建国，卞新民，李彦斌，等. 长期连作和秸秆还田对棉田土壤生物活性的影响[J]. 应用生态学报，2008，19（5）：1027-1032.
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[6]宋金荣. 应用秸秆生物反应堆的保护地番茄高效栽培技术[J]. 北方园艺，2011（17）：85-86.
[7]詹国勤，季美娣，徐加宽，等. 不同蔬菜品种应用秸秆生物反应堆技术比较试验[J]. 江苏农业科学，2012，40（5）：111-113.
[8]董素香. 棚室黄瓜应用秸秆生物反应堆技术试验[J]. 辽宁农业职业技术学院学报，2009，11（6）：28-29.
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[10]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科技出版社，2000.邵春荣，周蔚，齐梅，等. 药食同源植物紫背天葵周年设施栽培技术[J]. 江苏农业科学，2015，43（11：226-227.