秸秆生物反应堆在白玉黄瓜生产上的应用

陈晓峰，韩家晨，徐国帅，孟祥词，隋好林

（中国农业大学烟台研究院，山东烟台264670）

海阳白玉黄瓜是国家著名的地理标志农产品，因其良好的外观和较高的营养价值而广受市场欢迎[1]。近几年，随着白玉黄瓜种植生产效益增加，露地和设施栽培规模不断扩大，但是白玉黄瓜由于受限于品种特点，秋冬及早春反季节栽培极易受低温、CO2气体亏缺等环境因素的影响，出现植株长势弱甚至冻害现象的发生，影响产量和品质，而在实际生产中多采用秸秆还田技术来解决这些问题。

秸秆生物反应堆技术是在特定的技术条件下，利用秸秆发酵过程中释放的热量、CO2、矿物质元素和有机质等物质来改善作物生产环境，进而实现增产、增收[2-4]。同时，该技术应用还可降低设施栽培中作物对水分、化肥和农药的需求，实现资源循环利用，在设施蔬菜栽培上应用较为广泛[5-8]，但未见在白玉黄瓜栽培中的应用研究。

本试验对内置式秸秆生物反应堆技术在日光温室秋冬茬白玉黄瓜生产应用效果进行了研究，旨在为该技术在黄瓜生产上的应用提供科学参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试白玉黄瓜品种为鲜明三号；供试菌种为山东世明生物反应堆蔬菜专用菌种和疫苗。

1.2 试验地选择

试验在山东海阳市“爱农家庭农场”进行。试验在3 个日光温室内进行，每个棚室面积均为700 m2（70 m×10 m），其中，2 栋进行秸秆生物反应堆试验，1 栋作为对照（CK）。

1.3 行下式内置式秸秆生物反应堆建造

1.3.1 定植前的准备

1.3.1.1 开沟、铺秸秆 在定植前20 d，每个温室施有机肥10 m3，深翻、搂平。定植前15 d，在定植行挖沟，沟宽60 cm、深20 cm，沟长与行长相等，2 个定植行之间留出80 cm 管理通道。在挖好的定植沟内顺向铺设干玉米秸秆，填平踏实的秸秆厚度约30 cm，沟两头的秸秆露出15 cm，每公顷秸秆用量约为75 000 kg。

1.3.1.2 撒菌种、做畦、浇水 每个温室需用秸秆反应堆专用菌种10 kg，菌种制备参考顾俊荣等[9]方法。将处理完的菌种均匀撒在秸秆上，然后撒上饼肥，用锹拍打秸秆使菌种和饼肥上下均匀，每公顷需用饼肥1 500 kg。秸秆上覆土20 cm 左右，拍实以后做成高畦。白玉黄瓜在定植前10 d 浇水，第1 次浇大水、湿透秸秆，以后根据墒情浇水。

1.3.1.3 施疫苗、打孔 每公顷用疫苗75 kg，疫苗处理方法与拌菌种相同。于第1 次浇水后3～4 d，将处理好的疫苗撒到畦面上，用镢头与表层土壤混匀，找平起垄，然后在畦面上打3 排通气孔，孔距20～30 cm。白玉黄瓜定植后需重新打孔，作物生长过程需要及时打孔。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 温室内气温、地温和CO2浓度 从定植次日开始，每20 d 记录一次处理与对照温室内的气温和地温（温室东、中、西3 个位置），采用ZDR-20 型智能温湿度记录仪于上午揭覆盖物前对温室内20 cm 处地温进行测定。从定植次日开始，每30 d测定一次温室内植株冠层CO2浓度（温室东、中、西3 个位置），测定时间为上午揭覆盖物后（临近通风前）。利用TPS-2 型便携型光合仪测定温室内CO2浓度。每次测定重复3 次，取平均值。

1.4.2 白玉黄瓜生长发育时期 作物生长全过程记录定植期、始花期、始收期、盛果期、拉秧时间。

1.4.3 果实品质和产量 第4 茬黄瓜成熟时取果实样品进行品质指标的测定，参考刘猷红等[10]的测定方法，Vc 含量用钼蓝比色法，可溶性糖含量用蒽酮比色法，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝法，总酸含量采用NaOH 中和法，硝酸盐含量采用水杨酸-浓硫酸比色法。作物产量为累计产量。

1.4.4 生产效益 从开始收获到采收结束，分别记录每次采收的黄瓜质量、销售价格。

1.5 数据处理

采用Excel 2016 和SPSS 18.0 软件对试验数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 秸秆生物反应堆技术对日光温室内气温、地温的影响

大量研究证实，应用秸秆生物反应堆技术可提高日光温室的气温和地温[2-9]，尤其对地温影响较为明显[4-9]。从表1 可以看出，白玉黄瓜生长周期中，处理和对照温室内气温、地温变化规律相似，只是地温的变化相对气温的变化较为平缓。应用秸秆生物反应堆技术后，处理温室内气温比CK 提高0.5～3.9 ℃，即使在最寒冷的2 月份，温室内最低气温也不低于10.8 ℃，黄瓜生长不至于停止，此时，对照温室内气温约为7 ℃，出现了植株生长缓慢、掉花掉果的现象；应用秸秆生物反应堆技术后，处理温室地温比CK 提高1.1～6.8 ℃，定植60 d 后，由于秸秆分解达到峰值，热量大量产生，对处理温室内地温的影响较大，此时正值黄瓜盛果期，极大地提高了黄瓜根部温度，促进了植株生长。

表1 日光温室内气温、地温调查结果 ℃

2.2 秸秆生物反应堆技术对温室内CO2 浓度的影响

蔬菜作物生长所需要的CO2浓度一般在800～1 000 μL/L[10-12]，个别品种饱和浓度甚至超过1 500 μL/L。研究表明，设施蔬菜秋冬茬栽培中，清晨揭开覆盖物后2 h（未通风前），温室内CO2随着作物光合作用的进行，浓度迅速降低，最低浓度约为100 μL/L 左右，导致作物光合作用迟缓[11-15]，因此，解决温室内CO2亏缺问题，是设施蔬菜生产的关键。从表2 可以看出，定植后前2 次CO2浓度测定，处理温室较对照高出430～580 μL/L；随着秸秆降解进入高峰期，中间2 次测定中，处理温室内较对照CO2浓度高出950～1 190 μL/L；后期处理温室CO2浓度增幅有所降低，但仍高于1 000 μL/L。处理温室内CO2浓度测量平均值为1 385 μL/L，而对照为624 μL/L，处理温室CO2浓度是对照温室的2.2 倍。日光温室内较高浓度的CO2可以促进植株的光合反应，进而促进作物生长与产量提升。

表2 通风前黄瓜冠层CO2 浓度调查结果 μL/L

2.3 秸秆生物反应堆技术对白玉黄瓜生长发育的影响

从表3 可以看出，应用秸秆生物反应堆技术后，处理温室黄瓜植株始花期比对照提早2 d，始收期提前5 d，盛果期提前18 d，拉秧期推后23 d。田间观察也发现，处理的白玉黄瓜植株表现为长速快，株高、节数增加，而对照温室内植株在定植后60 d 左右，部分植株由于低温的影响出现了顶端生长点受冻现象，这与其他研究结果相符合[7-9，16-18]，说明秸秆生物反应堆技术可明显促进瓜类作物的生长发育。

表3 白玉黄瓜生长周期调查结果 年-月-日

2.4 秸秆生物反应堆技术对白玉黄瓜产量和品质的影响

高产、优质是日光温室蔬菜生产的主要目标，在设施作物栽培中利用秸秆生物反应堆技术可大幅度提升作物产量和品质[6-9，16-17]。由表4 可知，应用秸秆生物反应堆技术白玉黄瓜果实产量提高25.5%，这与何宗均等[17-19]研究结果相符合，说明该技术利用对蔬菜作物产量提升有很大的作用。与对照相比，应用秸秆生物反应堆技术可提高白玉黄瓜果实干物质、Vc 含量、可溶性糖、可溶性蛋白质含量，分别比CK 提高16.9%、37.3%、18.7%、18.5%，NO3-含量则减少45.9%。处理和对照果实可滴定酸含量没有差异。秸秆降解使得土壤中各种元素含量均衡增加[19-21]，由于蔬菜硝酸盐含量主要受施氮量的影响，因此，日光温室内应用秸秆生物反应堆技术可大幅减少化肥的施用，使得果实中硝酸盐含量明显降低。同时，处理温室内白玉黄瓜果实可溶性糖含量有明显增加，在可滴定酸含量相对稳定的情况，糖酸比增大，味道浓郁，瓜形正，商品合格率达到89%以上。

表4 秸秆反应堆技术对白玉黄瓜果实品质及产量的影响

2.5 秸秆生物反应堆技术对白玉黄瓜生产效益的影响

从表5 可以看出，应用秸秆生物反应堆技术处理后温室内白玉黄瓜产量、产值明显高于对照。处理温室白玉黄瓜产量为137 536 kg/hm2，平均单价为3.12 元/kg，对照产量为109 625 kg/hm2，平均单价为2.93 元/kg，处理比对照增产27 911 kg/hm2；每公顷效益增加10 500 元。处理温室应用秸秆生物反应堆技术在生产费用投入上与对照相差不大，主要是因为处理温室的浇水、施肥和喷药次数明显少于对照。

表5 每公顷生产费用和效益比较 元

3 结论与讨论

本研究发现，日光温室白玉黄瓜生产中应用秸秆生物反应堆技术可显著改善温室内作物生长环境，其中，气温提高0.5～3.9 ℃，地温提高1.1～6.8 ℃，CO2浓度平均提高约760 μL/L，可有效缓解日光温室秋冬季蔬菜生产中面临的低温和CO2供给不足的问题。同时，温室环境因素的改变，白玉黄瓜生长周期延长，植株性状得到提升，主要病虫害发生得到抑制，产品提早上市5 d，整个收获期延长30 d，产量提高25.5%左右，果实品质获得较大提升，效益有了明显提高。应用秸秆生物反应堆技术，在减少劳力和人工费投入的前提下，每公顷增加效益与多投入资金的比值为35∶1。

在日光温室白玉黄瓜生产中应用秸秆生物反应堆技术，真正做到了不施（或少施）农药、化肥，浇水次数也大为减少，既节约了成本，又实现了农作物废弃物的综合利用，在改善农村环境的同时，还可以生产无公害农产品。应在保护地生产上大面积示范推广该技术，以更好发挥秸秆生物反应堆技术的增产效果。