秸秆生物反应堆在白玉黄瓜生产上的应用.pdf

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 摘 要 对内置式秸秆生物反应堆技术在日光温室白玉黄瓜生产上的应用效果进行了研究 结 果 表 明 与 对 照 相 比 利用秸秆生物反应堆技术可显著提高日光温室内气温 0 5 3 9 地 温 1 1 6 8 CO 2 浓 度 增 加 430 1 190 L L 可延长白玉黄瓜生长期与采收期 使整个收获期延长 3 0 d 可提高白玉黄瓜产量和品质 提升生产效益 其中 与 对 照 相 比 黄 瓜 产 量 提 高 25 5 果 实 干 物 质 Vc 含 量 可溶性糖含量 可溶性蛋白含量分别提高 1 6 9 37 3 18 7 18 5 硝酸盐含量则降低 45 9 生产效益提高 105 000 元 hm 2 但可滴定酸含量变化不明显 关 键 词 秸秆生物反应堆 日光温室 白玉黄瓜 产值 中 图 分 类 号 S642 2 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1002 2481 2020 07 1102 04 Application of Straw Bio reactor Technology in Baiyu Cucumber Production C H E N X i a o f e ng H A N J i a c he n X U G uo s hua i M E N G X i a ng c i SU I H a o l i n I ns t i t ut e o f Ya nt a i Chi na Ag r i c ul t ur a l Uni v e r s i t y Ya nt a i 264670 Chi na Abstract T he a ppl i c a t i o n e f f e c t o f t he bui l t i n s t r a w bi o r e a c t o r t e c hno l o g y i n t he pr o duc t i o n o f Ba i y u c uc um be r i n s o l a r g r e e nho us e wa s s t udi e d T he r e s ul t s s ho we d t ha t c o m pa r e d wi t h t he c o nt r o l t he a i r t e m pe r a t ur e i n t r e a t m e nt g r e e nho us e s s i g ni f i c a nt l y i nc r e a s e d 0 5 3 9 t he g r o und t e m pe r a t ur e i nc r e a s e d 1 1 6 8 a nd CO 2 c o nc e nt r a t i o n i nc r e a s e d 430 1 190 L L by us i ng t hi s t e c hno l o g y T he g r o wi ng pe r i o d a nd ha r v e s t i ng pe r i o d o f Ba i y u c uc um be r pr o l o ng e d a nd t he y i e l d qua l i t y a nd pr o duc t i o n e f f i c i e nc y o f Ba i y u c uc um be r we r e pr o m o t e d i n t r e a t m e nt g r e e nho us e s by us i ng t hi s t e c hni que Co m pa r e d wi t h t he c o nt r o l t he y i e l d t he c o nt e nt o f dr y m a t t e r Vc s o l ubl e s ug a r a nd s o l ubl e pr o t e i n o f Ba i y u c uc um be r i n t r e a t m e nt g r e e nho us e s i nc r e a s e d 25 5 16 9 37 3 18 7 a nd 18 5 r e s pe c t i v e l y t he ni t r a t e c o nt e nt de c r e a s e d 45 9 t he pr o duc t i o n e f f i c i e nc y i nc r e a s e d 105 000 y ua n hm 2 i n t r e a t m e nt g r e e nho us e s H o we v e r t he c ha ng e o f t i t r a t a bl e a c i d c o nt e nt wa s no t o bv i o us Key words s t r a w bi o l o g i c a l r e a c t o r s o l a r g r e e nho us e Ba i y u c uc um be r pr o duc t i o n v a l ue 收 稿 日 期 2020 01 18 基 金 项 目 中国农业大学烟台研究院 U R P 项目 U 20193017 U 20193019 作 者 简 介 陈晓峰 1979 男 山东烟台人 副教授 主要从事作物栽培与生物技术教学与研究工作 隋好林为通信作者 doi 10 3969 j issn 1002 2481 2020 07 24 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 C O 2 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 C O 2 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 7 0 0 m 2 70 m 1 0 m 其中 2 栋进行秸秆生物反应堆试 验 1 栋作为对照 C K 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 山西农业科学 2020 48 7 1102 1105 J o ur na l o f Sha nx i Ag r i c ul t ur a l Sc i e nc e s 1102 陈晓峰等 秸秆生物反应堆在白玉黄瓜生产上的应用 1 3 1 1 开 沟 铺 秸 秆 在 定 植 前 20 d 每 个 温 室 施有机肥 10 m 3 深翻 搂平 定植前 15 d 在定植行 挖 沟 沟 宽 60 c m 深 2 0 c m 沟长与行长相等 2 个 定植行之间留出 80 c m 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 3 0 c m 沟两头的秸秆露出 1 5 c m 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 1 0 k g 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 c m 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 c m 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 C O 2 浓 度 从 定 植 次 日 开始 每 2 0 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 Z D R 20 型 智能温湿度记录仪于上午揭覆盖物前对温室内 20 c m 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 C O 2 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 T P S 2 型便携型光合仪测定温室内 C O 2 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 1 0 的 测 定方法 V c 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 N a O H 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 E x c e l 2016 和 SP SS 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 C K 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 C K 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 2 2 秸秆生物反应堆技术对温室内CO 2 浓 度 的 影 响 蔬菜作物生长所需要的 C O 2 浓 度 一 般 在 800 1 000 L L 1 0 1 2 个别品种饱和浓度甚至超过 1 500 L 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 C O 2 随 着 作物光合作用的进行 浓度迅速降低 最低浓度约 为 100 L L 左右 导致作物光合作用迟缓 1 1 1 5 因 此 解 决 温 室 内 C O 2 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 C O 2 浓 度 测 定 处理温室较对照高出 4 3 0 580 L 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 C O 2 浓 度 高 出 950 1 190 L L 后 期 处 理 温 表1 日光温室内气温 地 温 调 查 结 果 2018 12 12 16 8b 13 6a 15 4b 11 7a 2019 02 10 10 8b 7 0a 12 4b 8 7a 2019 01 01 16 7b 12 8a 16 5b 9 7a 2019 01 21 13 9b 10 1a 14 2b 10 0a 2018 10 13 17 8b 17 3a 17 2b 16 1a 项目 气温 地温 处理 生物反应堆 CK 生物反应 堆 CK 2018 09 23 18 9a 18 7a 18 7a 18 8a 2018 11 02 16 5b 14 9a 17 8b 13 6a 2018 11 22 15 5b 13 3a 16 3b 11 9a 2019 03 02 14 5 13 8 调查时间 年 月 日 1103 山西农业科学 2020 年第 48 卷第 7 期 室 C O 2 浓度增幅有所降低 但仍高于 1 0 0 0 L L 处 理 温 室 内 C O 2 浓 度 测 量 平 均 值 为 1 385 L L 而 对 照 为 624 L L 处 理 温 室 C O 2 浓度是对照温室的 2 2 倍 日光温室内较高浓度的 C O 2 可 以 促 进 植 株 的光合反应 进而促进作物生长与产量提升 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 6 0 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 1 6 1 8 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 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 1 6 1 7 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 1 7 1 9 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 V c 含量 可溶性糖 可溶性蛋白质含 量 分 别 比 C K 提 高 16 9 37 3 18 7 18 5 N O 3 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 1 9 2 1 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 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 1 3 7 5 3 6 k g h m 2 平 均 单 价 为 3 12 元 kg 对 照 产 量 为 109 625 kg hm 2 平 均 单 价 为 2 9 3 元 k g 处理比对照增产 2 7 9 1 1 k g h m 2 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2 通风前黄瓜冠层CO 2 浓 度 调 查 结 果 L L 表3 白玉黄瓜生长周期调查结果 年 月 日 盛果期 2018 11 29 2018 12 17 拉秧期 2019 03 13 2019 02 18 始收期 2018 10 14 2018 10 19 处理 生物反应堆 CK 定植期 2018 09 22 2018 09 22 始花期 2018 09 29 2018 10 01 表4 秸秆反应堆技术对白玉黄瓜果实品质及产量的影响 可溶性蛋白质 g kg 3 40b 2 87a 可滴定酸含量 0 29a 0 28a 产量 kg hm 2 137 536b 109 625a 可溶性糖 含量 4 31b 3 63a V c 含量 m g kg 168 2b 122 5a 处理 生物反应堆 CK 干物质含量 4 78b 4 09a N O 3 含量 m g kg 68 6b 126 7a 表5 每公顷生产费用和效益比较 元 疫苗 3 000 其他 6 750 辅料 3 000 水电费 3 000 化肥 6 000 3 000 处理 CK 生物反应堆 前期 投入 33 000 33 000 农家肥 18 000 18 000 农药 投入 8 250 3 000 菌种 3 000 其他 费用 52 500 45 000 效益 203 250 308 250 投入 合计 117 750 120 750 黄瓜 产值 321 000 429 000 增收 105 000 肥料费用 反应堆费用 注 前期投入包括种子或种苗购买等费用 辅料费用主要为麦麸和秸秆等费用 其他费用包括人工费等 2019 01 21 1 450b 640a 2019 02 20 1 230 2018 12 22 1 770b 580a 2018 11 22 1 630b 680a 处理 生物反应堆 CK 2018 09 23 940b 510a 2018 10 23 1 290b 710a 调查时间 年 月 日 1104 郑 重 声 明 有 单 位 个人假冒本刊名义开设虚假投稿网站 给作者 读者带来困惑甚至造成经济损失 严 重 损 害 了 本刊声誉 本 刊郑重声明 目前本刊所有稿件只通过邮箱 s x n y k x 1 2 6 c o m 投稿 除此之外的其他投稿方式均为 虚假渠道 请广大作者 读者注意识别 谨防上当受骗 山 西 农 业 科 学 编 辑 部 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 C O 2 浓度平均提高约 7 6 0 L L 可 有 效 缓 解 日光温室秋冬季蔬菜生产中面临的低温和 C O 2 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 3 0 d 产量提高 2 5 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 参 考 文 献 1 申福龙 海阳白黄瓜种植技术研究 J 农业与技术 2 0 1 8 3 8 20 114 2 段晓婷 叶静 林辉 等 地埋式秸秆反应堆对南方越冬茄子生 产及温室土壤微环境的影响 J 农业环境科学学报 2 0 1 9 3 8 6 1296 1304 3 王颖 孙启原 李金英 等 秸秆生物反应堆对大棚葡萄生育环 境及产量的影响 J 吉林农业大学学报 2016 38 5 590 594 4 王昊 韦峰 张战胜 等 不同秸秆生物反应堆对冬季日光温室 番茄生长发育的影响 J 中国土壤与肥料 2018 2 141 146 5 张玮 何迎昌 西葫芦秸秆生物反应堆 水肥一体化栽培技术 集成 J 青海农技推广 2019 1 33 34 6 胡英强 宋丽 樊继刚 等 秸秆生物反应堆技术在日光温室甜 瓜上的应用试验 J 上海蔬菜 2018 1 67 69 7 王 泽 奇 秸秆生物反应堆技术在温室香瓜生产中的应用 J 农 业科技通讯 2019 5 189 191 8 张 晓 春 秸秆生物反应堆技术在蔬菜大棚上的应用 J 现代农 业科技 2016 12 203 9 顾俊荣 杨代凤 董明辉 等 秸秆生物反应堆技术对设施茄果 类 蔬 菜 生 长及棚内环境因子的影响 J 江苏农业科学 2 0 1 5 4 3 11 224 226 1 0 刘 猷 红 孟 英 唐 傲 等 农 业 有机废弃物发酵 C O 2 施 肥 对 生 菜 产量及品质的影响 J 北方园艺 2019 14 12 18 11 李 靖 孙 胜 邢 国 明 不 同 浓 度 CO 2 施肥对温室番茄果实品质 的影响 J 山西农业大学学报 自然科学版 2 0 1 8 3 8 6 43 48 12 张 泽 锦 唐 丽 李 跃 建 等 CO 2 增施对四川弱光区 设 施 黄 瓜 叶 片光系统功能及其产量的影响 J 西南农业学报 2 0 1 8 3 1 8 1599 1605 1 3 徐少华 浅谈设施蔬菜二氧化碳 C O 2 施 肥 技 术 J 农 业 开 发 与装备 2019 8 200 204 14 贺 超 兴 赵 春 雷 李 继 缔 温 室 蔬 菜 CO 2 施肥技术研究进展 J 蔬菜 2017 7 27 33 15 刁春武 黄忠阳 岳明灿 等 棚 室 增 施 CO 2 对油麦菜生长的影 响 J 农业开发与装备 2017 9 99 100 1 6 刘 中 良 高 昕 谷 端 银 等 秸 秆 生物反应堆对设施番茄产量和 品质的影响 J 天津农业科学 2019 25 1 5 8 1 7 何宗均 梁海恬 赵琳娜 秸秆生物反应堆技术在黄瓜种植中 的应用试验 J 山西农业科学 2017 45 6 971 972 992 1 8 姜蔚 秸秆生物反应堆和植物疫苗在网纹甜瓜上的应用效果 试验 J 农业科技通讯 2019 5 138 140 1 9 何 志 刚 娄 春 荣 董 环 等 秸 秆 还田与高温闷棚对设施连作土 壤 微生境及番茄生长发育的影响 J 河南农业科学 2 0 1 8 4 7 10 87 91 2 0 杜 艳 玲 周 怀 平 杨 振 兴 等 长 期不同秸秆还田方式对褐土磷 素组分的影响 J 山西农业科学 2 0 1 9 4 7 1 1 1 9 4 7 1 9 5 4 1959 2 1 常洪艳 王天野 黄梓源 等 秸秆降解菌对秸秆降解率 土 壤 理化性质及酶活性的影响 J 华北农学报 2 0 1 9 3 4 Z 161 167 责 任 编 辑 张 金 焕 陈晓峰等 秸秆生物反应堆在白玉黄瓜生产上的应用 1105