论文部分内容阅读
摘要：在大棚内添置沼气池，利用沼气加温解决冬季低温季节大棚温度不足的缺陷，同时利用沼渣作为基肥，沼液作为追肥，研究对草莓生长发育及对果实品质的影响。结果表明：利用沼气加温能使草莓有效积温比不利用沼气加温增加约570 ℃，比室外种植增加约1 150 ℃；同时利用沼渣作为基肥、沼液作为追肥，明显提高了草莓果实的经济性状。
关键词：草莓；塑料大棚；沼气增温；沼液；沼渣
中图分类号：S668.404 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0152-02
我国沼气资源丰富，发展沼气符合我国国情。国家“小型公益设施补助资金农村能源项目”和“国债资金农村沼气建设”项目的实施，极大地促进了沼气业的发展，出现了许多沼气与设施农业结合的农业生产模式，标志着我国的沼气工程进入了一个新的发展阶段[1]。
草莓被欧美国家誉为“水果皇后”，其果实鲜红美艳，柔软多汁，甘酸宜人，芳香馥郁，营养价值很高，不仅含有比其他水果高10倍的维生素，而且果实中所含的鞣花酸具有抗癌效果，因此在欧美市场十分畅销。草莓具有容易栽培、当年结果、产量高、经济效益好等优点，我国近年来的草莓生产发展很快，大多数地方在冬季低温季节利用塑料大棚加强增温保温效果，人工创造适合草莓生长发育、开花结果的温度条件，以促进其花芽分化，实现优质、高产的目的。但是尽管如此，冬季塑料大棚升温不足，塑料大棚内草莓生长发育期间每天的有效积温仍然不高，而CO2、温度、湿度、水分直接影响植物的光合作用[2]，因此草莓的光合效率不高，塑料大棚生物产量不高。在这样的形势下，将沼气池建在塑料大棚内，在塑料大棚内燃烧沼气增温，解决了冬季塑料大棚升温不足的问题；同时燃烧沼气产生CO2，提高了大棚内的CO2浓度，促进了草莓的光合作用；沼渣可作为基肥，肥效长，沼液可作为追肥，其中含有的氨基酸、多种微量元素、维生素和其他营养物质可直接被茎叶吸收，参与光合作用、提高产量、改善品质[3]；另外沼液中含有氮、磷、钾等营养元素，以及钙、铁、铜、锌、锰等10多种大量、微量元素，可为草莓幼苗生长提供营养，促进幼苗的生长和同化作用，其中钾离子、铵离子、磷酸根离子会因渗透作用被种子不同程度地吸收，在幼苗的生长过程中提高酶活性，加快养分的代谢和运转过程[4]。利用沼肥在一定程度上能代替化肥、农药，从而减少化肥、农药的使用量，并可以提高产量，而且能改善营养品质，如增加维生素C含量、含糖量，减少有毒有害物质残留（如降低硝酸盐[5]、农药残留等有害物质的含量），同时还能改良土壤。
1 材料与方法
1.1 材料与试验地概况
试验材料为丰香草莓，土壤养分含量相同。试验于2014年10月至2015年3月进行，地点设在江苏省盐城市亭湖区南洋镇三洼村4组。
1.2 试验设计
建3座新型向阳式大棚，分别为1号棚、2号棚、3号棚。3座棚北为保温墙，厚0.5 m、高1.8～2.0 m、长30 m；顶部北面宽2～3 m，南面宽8 m，南面从地面向上先覆盖1.5～2.0 m高防虫网，再从地面向上覆盖塑料薄膜，与保温棚面相连；西侧垂直面，从地面向上先覆盖1.5 m高防虫网，再从地面向上覆盖塑料薄膜至最高点；东侧垂直面，除准备间、进出口外，其他部位同西侧。在1号棚、2号棚中心部位建10 m3沼气池，进料口、出料口均在棚架内，出料口备小水泵；棚内每100 m2设置1个加温沼气灶具，每25 m2设置1个照明沼气灯具，灶具、灯具在大棚内均匀分布；3号棚不建沼气池，也没有加温沼气灶具和照明沼气灯具。
1.3 试验实施方案
从10月初开始记录大棚内温度。白天当大棚内温度≤25 ℃时，1号棚、2号棚开始利用沼气增温。具体增温时间为：08：00（太阳照射到大棚时），当大棚内温度低于23 ℃时开始利用沼气增温，当温度达到25 ℃时停止增温；下午，当大棚温度低于23 ℃时开始增温，增温到23～30 ℃，以确保大棚照射不到阳光时[4]温度在23 ℃以上为宜；夜晚，当温 度≤5 ℃ 时，开始利用沼气增温，当温度达到5 ℃时停止增温。增温方法：将黄沙堆放在铁皮上，每次用沼气灶对铁皮加热30 min以上，通过铁皮上的黄沙散热对温室增温[5]。增温试验从2015年1月开始，时间3个月左右，至2015年3月29日结束，调查增温温室与未增温温室、温室外温度的变化。
1号棚施用沼肥，以沟施沼渣75 t/hm2作基肥，以1 ∶1沼液 ∶水浇施作追肥，在生长期浇施4次，每次浇施 7 500 kg/hm2；以1 ∶2沼液 ∶水喷施作根外追肥，在草莓开花结果期进行4次根外追肥，每次喷施750 kg/hm2。
2号棚为常规施肥，以沟施农家肥30 t/hm2+1 350 kg/hm2 磷肥+1 350 kg/hm2复合肥作基肥，以清粪水浇施追肥4次；以磷酸二氢钾喷施根外追肥4次。
3号棚为常规施肥，以沟施30 t/hm2农家肥+1 350 kg/hm2 磷肥+1 350 kg/hm2复合肥作基肥；以清粪水浇施追肥4次；以磷酸二氢钾喷施根外追肥4次。
2 结果与分析
2.1 冬季燃烧沼气对草莓温室内温度的影响
表1列出的是2015年1月2日至3月29日2个温室及室外不同时间最高气温、最低气温、平均气温的统计数值，可以代表燃烧沼气增温对草莓大棚冬季气温的整体影响。可以看出，1号棚、2号棚的平均气温为14.40 ℃，3号棚为 7.87 ℃，分别比棚外温度高13.22、6.69 ℃。15 ℃左右气温对草莓生长没有明显抑制作用，而8 ℃左右气温是许多作物生长的低限。因此可知，大棚栽培有利于冬季草莓植株安全越冬，而草莓棚内利用沼气增温可以明显减少冬季低温对草莓植株生长的抑制效应，有效促进植株的发育和果实生长。如果累积计算，则87 d增温期间沼气增温棚比无沼气增温棚有效积温增加约570 ℃，比室外有效积温增加了約1 150 ℃，平均温度约提高了1倍，这是生物学产量增加的基础；而且室外气温越低，温室沼气增温效果越明显。 2.2 利用沼气加温及沼液、沼渣作肥料对草莓生长发育的影响
通过对整个生育期的观察发现，施用沼液、沼渣作肥料的1号棚，草莓定植后成活率较高，缓苗期短，无死苗；后期植株生长矮壮，叶色浓绿，抗病性好。表2结果表明，1号棚草莓平均高度为18.2 cm，略低于2号棚、3号棚草莓，表现比2号棚、3号棚草莓健壮；1号棚草莓开展度17.8 cm×24.6 cm，也小于2号棚、3号棚草莓，但叶色浓绿色，表明棚内草莓虽处于弱光条件下，但并没有出现徒长现象，比常规肥料管理的植株更加矮壮，是较标准的丰产株。
2.3 燃烧沼气加温及利用沼液、沼渣作肥料对草莓果实性状的影响
经过对草莓果实的各项性状指标的测验表明，1号棚采
收的一级果平均质量比2号棚高1.3 g，比3号棚高1.9 g，而且果形也稍长于2号棚、3号棚草莓；可溶性固形物含量比2号棚草莓高0.4百分点，比3号棚草莓高0.7百分点；还原糖鲜质量含量比2号棚草莓高0.22百分点，比3号棚草莓高032百分点；维生素C鲜质量含量比2号棚草莓高 2.9 mg/100 g，比3号棚草莓高3.9 mg/100 g（表3）。此外，3种大棚草莓果型大而短、色浓、口感好、烂果率低、商品性强。
3号棚22.05.5×3.8红色偏浅297.953.10108.4
3 讨论
3.1 大棚面积与配套沼气池体积的比例
本试验在600 m2的大棚内建设了10 m3的沼气池。在燃气增温的实践中，一般燃烧沼气增温0.5～1.0 h，沼气压力就下降到标准以下，必须停止燃烧5～6 h后沼气压力才可回升，此时可以再次燃烧沼气增温。虽然沼气产气量与原料碳氮比、pH值、温度等多因素有关，但沼气池体积仍然是决定产气量的最主要因素之一。大棚面积与配套沼气池体积的比例有待于进一步研究。
3.2 大棚内CO2浓度对草莓生长发育的影响
通过燃烧沼气放出CO2，使大棚内CO2浓度升高，对植物的光合作用、碳水化合物的积累起很大的作用。但是CO2浓度过高，不但不会增产，反而会导致植物气孔关闭，出现不良现象。本试验没有测定棚内CO2浓度，因而关于CO2及其对草莓生长发育的影响还有待进一步研究。
4 结论
（1）利用大棚内沼气燃气加热可显著提高大棚温度。利用大棚内沼气通过燃气方式对沙石加热， 沙石再慢慢释放热量，可以较稳定、明显地提高大棚内的温度。与无沼气增温的大棚相比，可增加温度达6 ℃以上。（2）利用大棚内沼气燃气加热可显著提高大棚生物产量。利用大棚内沼气燃气加热，与未加热大棚相比，可使大棚内平均温度约提高1倍，有效地促进了光合作用，可显著提高大棚生物产量。（3）沼肥作基肥肥效长；沼液作为追肥，可改善草莓品质，从而增加经济收入。使用沼液、沼渣作肥料种植草莓可减少肥料使用量，从而降低生产投入、增加草莓产量、提高草莓品质、增加经济收入。（4）种植草莓施用沼肥，能提高草莓植株单果质量，进而提高单产，还能改善土壤物理性状，培肥地力，达到对土壤的种养有机结合。（5）草莓种植施用沼肥是一项简单易行的措施，是发展无害化生产的有效途径。沼渣、沼液含有大量的有机质和腐殖酸，对土壤改良起很大的作用，能比较好地改善土壤的理化性状，提高土壤耕作水平，有利于农业的可持续发展。
参考文献：
[1]王志春，吴承东，王春云，等. 塑料大棚內沼气燃烧增温和增加二氧化碳浓度的效应[J]. 江苏农业科学，2014，42（5）：361-362.
[2]华 春，王仁雷，陈全战，等. 光合作用 C4途径的进化[J]. 江苏农业科学，2013，41（12）：20-21.
[3]马文元，郭玉兰. 对沼气发酵残留物中生物活性物质的探讨[J]. 中国沼气，1993，11（2）：50-51.
[4]董德林，方德华. 沼液分层次利用效果的初步研究[J]. 中国沼气，1996，14（2）：34-37.
[5]史雅娟，杨林书，李国学. 沼气发酵残余物对减少叶菜硝酸盐积累的影响研究[J]. 中国生态农业学报，2002，10（4）：58-61.
关键词：草莓；塑料大棚；沼气增温；沼液；沼渣
中图分类号：S668.404 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0152-02
我国沼气资源丰富，发展沼气符合我国国情。国家“小型公益设施补助资金农村能源项目”和“国债资金农村沼气建设”项目的实施，极大地促进了沼气业的发展，出现了许多沼气与设施农业结合的农业生产模式，标志着我国的沼气工程进入了一个新的发展阶段[1]。
草莓被欧美国家誉为“水果皇后”，其果实鲜红美艳，柔软多汁，甘酸宜人，芳香馥郁，营养价值很高，不仅含有比其他水果高10倍的维生素，而且果实中所含的鞣花酸具有抗癌效果，因此在欧美市场十分畅销。草莓具有容易栽培、当年结果、产量高、经济效益好等优点，我国近年来的草莓生产发展很快，大多数地方在冬季低温季节利用塑料大棚加强增温保温效果，人工创造适合草莓生长发育、开花结果的温度条件，以促进其花芽分化，实现优质、高产的目的。但是尽管如此，冬季塑料大棚升温不足，塑料大棚内草莓生长发育期间每天的有效积温仍然不高，而CO2、温度、湿度、水分直接影响植物的光合作用[2]，因此草莓的光合效率不高，塑料大棚生物产量不高。在这样的形势下，将沼气池建在塑料大棚内，在塑料大棚内燃烧沼气增温，解决了冬季塑料大棚升温不足的问题；同时燃烧沼气产生CO2，提高了大棚内的CO2浓度，促进了草莓的光合作用；沼渣可作为基肥，肥效长，沼液可作为追肥，其中含有的氨基酸、多种微量元素、维生素和其他营养物质可直接被茎叶吸收，参与光合作用、提高产量、改善品质[3]；另外沼液中含有氮、磷、钾等营养元素，以及钙、铁、铜、锌、锰等10多种大量、微量元素，可为草莓幼苗生长提供营养，促进幼苗的生长和同化作用，其中钾离子、铵离子、磷酸根离子会因渗透作用被种子不同程度地吸收，在幼苗的生长过程中提高酶活性，加快养分的代谢和运转过程[4]。利用沼肥在一定程度上能代替化肥、农药，从而减少化肥、农药的使用量，并可以提高产量，而且能改善营养品质，如增加维生素C含量、含糖量，减少有毒有害物质残留（如降低硝酸盐[5]、农药残留等有害物质的含量），同时还能改良土壤。
1 材料与方法
1.1 材料与试验地概况
试验材料为丰香草莓，土壤养分含量相同。试验于2014年10月至2015年3月进行，地点设在江苏省盐城市亭湖区南洋镇三洼村4组。
1.2 试验设计
建3座新型向阳式大棚，分别为1号棚、2号棚、3号棚。3座棚北为保温墙，厚0.5 m、高1.8～2.0 m、长30 m；顶部北面宽2～3 m，南面宽8 m，南面从地面向上先覆盖1.5～2.0 m高防虫网，再从地面向上覆盖塑料薄膜，与保温棚面相连；西侧垂直面，从地面向上先覆盖1.5 m高防虫网，再从地面向上覆盖塑料薄膜至最高点；东侧垂直面，除准备间、进出口外，其他部位同西侧。在1号棚、2号棚中心部位建10 m3沼气池，进料口、出料口均在棚架内，出料口备小水泵；棚内每100 m2设置1个加温沼气灶具，每25 m2设置1个照明沼气灯具，灶具、灯具在大棚内均匀分布；3号棚不建沼气池，也没有加温沼气灶具和照明沼气灯具。
1.3 试验实施方案
从10月初开始记录大棚内温度。白天当大棚内温度≤25 ℃时，1号棚、2号棚开始利用沼气增温。具体增温时间为：08：00（太阳照射到大棚时），当大棚内温度低于23 ℃时开始利用沼气增温，当温度达到25 ℃时停止增温；下午，当大棚温度低于23 ℃时开始增温，增温到23～30 ℃，以确保大棚照射不到阳光时[4]温度在23 ℃以上为宜；夜晚，当温 度≤5 ℃ 时，开始利用沼气增温，当温度达到5 ℃时停止增温。增温方法：将黄沙堆放在铁皮上，每次用沼气灶对铁皮加热30 min以上，通过铁皮上的黄沙散热对温室增温[5]。增温试验从2015年1月开始，时间3个月左右，至2015年3月29日结束，调查增温温室与未增温温室、温室外温度的变化。
1号棚施用沼肥，以沟施沼渣75 t/hm2作基肥，以1 ∶1沼液 ∶水浇施作追肥，在生长期浇施4次，每次浇施 7 500 kg/hm2；以1 ∶2沼液 ∶水喷施作根外追肥，在草莓开花结果期进行4次根外追肥，每次喷施750 kg/hm2。
2号棚为常规施肥，以沟施农家肥30 t/hm2+1 350 kg/hm2 磷肥+1 350 kg/hm2复合肥作基肥，以清粪水浇施追肥4次；以磷酸二氢钾喷施根外追肥4次。
3号棚为常规施肥，以沟施30 t/hm2农家肥+1 350 kg/hm2 磷肥+1 350 kg/hm2复合肥作基肥；以清粪水浇施追肥4次；以磷酸二氢钾喷施根外追肥4次。
2 结果与分析
2.1 冬季燃烧沼气对草莓温室内温度的影响
表1列出的是2015年1月2日至3月29日2个温室及室外不同时间最高气温、最低气温、平均气温的统计数值，可以代表燃烧沼气增温对草莓大棚冬季气温的整体影响。可以看出，1号棚、2号棚的平均气温为14.40 ℃，3号棚为 7.87 ℃，分别比棚外温度高13.22、6.69 ℃。15 ℃左右气温对草莓生长没有明显抑制作用，而8 ℃左右气温是许多作物生长的低限。因此可知，大棚栽培有利于冬季草莓植株安全越冬，而草莓棚内利用沼气增温可以明显减少冬季低温对草莓植株生长的抑制效应，有效促进植株的发育和果实生长。如果累积计算，则87 d增温期间沼气增温棚比无沼气增温棚有效积温增加约570 ℃，比室外有效积温增加了約1 150 ℃，平均温度约提高了1倍，这是生物学产量增加的基础；而且室外气温越低，温室沼气增温效果越明显。 2.2 利用沼气加温及沼液、沼渣作肥料对草莓生长发育的影响
通过对整个生育期的观察发现，施用沼液、沼渣作肥料的1号棚，草莓定植后成活率较高，缓苗期短，无死苗；后期植株生长矮壮，叶色浓绿，抗病性好。表2结果表明，1号棚草莓平均高度为18.2 cm，略低于2号棚、3号棚草莓，表现比2号棚、3号棚草莓健壮；1号棚草莓开展度17.8 cm×24.6 cm，也小于2号棚、3号棚草莓，但叶色浓绿色，表明棚内草莓虽处于弱光条件下，但并没有出现徒长现象，比常规肥料管理的植株更加矮壮，是较标准的丰产株。
2.3 燃烧沼气加温及利用沼液、沼渣作肥料对草莓果实性状的影响
经过对草莓果实的各项性状指标的测验表明，1号棚采
收的一级果平均质量比2号棚高1.3 g，比3号棚高1.9 g，而且果形也稍长于2号棚、3号棚草莓；可溶性固形物含量比2号棚草莓高0.4百分点，比3号棚草莓高0.7百分点；还原糖鲜质量含量比2号棚草莓高0.22百分点，比3号棚草莓高032百分点；维生素C鲜质量含量比2号棚草莓高 2.9 mg/100 g，比3号棚草莓高3.9 mg/100 g（表3）。此外，3种大棚草莓果型大而短、色浓、口感好、烂果率低、商品性强。
3号棚22.05.5×3.8红色偏浅297.953.10108.4
3 讨论
3.1 大棚面积与配套沼气池体积的比例
本试验在600 m2的大棚内建设了10 m3的沼气池。在燃气增温的实践中，一般燃烧沼气增温0.5～1.0 h，沼气压力就下降到标准以下，必须停止燃烧5～6 h后沼气压力才可回升，此时可以再次燃烧沼气增温。虽然沼气产气量与原料碳氮比、pH值、温度等多因素有关，但沼气池体积仍然是决定产气量的最主要因素之一。大棚面积与配套沼气池体积的比例有待于进一步研究。
3.2 大棚内CO2浓度对草莓生长发育的影响
通过燃烧沼气放出CO2，使大棚内CO2浓度升高，对植物的光合作用、碳水化合物的积累起很大的作用。但是CO2浓度过高，不但不会增产，反而会导致植物气孔关闭，出现不良现象。本试验没有测定棚内CO2浓度，因而关于CO2及其对草莓生长发育的影响还有待进一步研究。
4 结论
（1）利用大棚内沼气燃气加热可显著提高大棚温度。利用大棚内沼气通过燃气方式对沙石加热， 沙石再慢慢释放热量，可以较稳定、明显地提高大棚内的温度。与无沼气增温的大棚相比，可增加温度达6 ℃以上。（2）利用大棚内沼气燃气加热可显著提高大棚生物产量。利用大棚内沼气燃气加热，与未加热大棚相比，可使大棚内平均温度约提高1倍，有效地促进了光合作用，可显著提高大棚生物产量。（3）沼肥作基肥肥效长；沼液作为追肥，可改善草莓品质，从而增加经济收入。使用沼液、沼渣作肥料种植草莓可减少肥料使用量，从而降低生产投入、增加草莓产量、提高草莓品质、增加经济收入。（4）种植草莓施用沼肥，能提高草莓植株单果质量，进而提高单产，还能改善土壤物理性状，培肥地力，达到对土壤的种养有机结合。（5）草莓种植施用沼肥是一项简单易行的措施，是发展无害化生产的有效途径。沼渣、沼液含有大量的有机质和腐殖酸，对土壤改良起很大的作用，能比较好地改善土壤的理化性状，提高土壤耕作水平，有利于农业的可持续发展。
参考文献：
[1]王志春，吴承东，王春云，等. 塑料大棚內沼气燃烧增温和增加二氧化碳浓度的效应[J]. 江苏农业科学，2014，42（5）：361-362.
[2]华 春，王仁雷，陈全战，等. 光合作用 C4途径的进化[J]. 江苏农业科学，2013，41（12）：20-21.
[3]马文元，郭玉兰. 对沼气发酵残留物中生物活性物质的探讨[J]. 中国沼气，1993，11（2）：50-51.
[4]董德林，方德华. 沼液分层次利用效果的初步研究[J]. 中国沼气，1996，14（2）：34-37.
[5]史雅娟，杨林书，李国学. 沼气发酵残余物对减少叶菜硝酸盐积累的影响研究[J]. 中国生态农业学报，2002，10（4）：58-61.