1、秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù),山東省秸稈生物工程技術(shù)研究中心 張世明,秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)體系，是一項(xiàng)全新概念的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增質(zhì)的有機(jī)栽培理論和技術(shù)，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)有著本質(zhì)的不同，它的研究成功從根本上擺脫了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴(lài)化肥的局面。,該技術(shù)以秸稈替代化肥，以植物疫苗代替農(nóng)藥，密切結(jié)合農(nóng)村實(shí)際，促進(jìn)資源循環(huán)增值利用和多種生產(chǎn)要素有效轉(zhuǎn)化，使生態(tài)改良、環(huán)境保護(hù)與農(nóng)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、無(wú)公害生產(chǎn)相結(jié)合，為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提供了科學(xué)技術(shù)支撐，開(kāi)辟了新的途徑。因此，了解有關(guān)該技術(shù)的一些常識(shí)對(duì)指導(dǎo)農(nóng)民標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用較為重要。,一 生物反應(yīng)堆的概念 二 生物反應(yīng)堆基礎(chǔ)理論創(chuàng)新 三 秸稈生物反應(yīng)堆的六大

2、作用 四 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)要點(diǎn) 五 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)應(yīng)用結(jié)果,一 生物反應(yīng)堆的概念,1. 生物反應(yīng)堆、 秸稈生物反應(yīng)堆、 2. 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù) 3. 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)特點(diǎn) 4. 秸稈生物反應(yīng)堆應(yīng)用形式 5. 秸稈生物反應(yīng)堆轉(zhuǎn)化率差異 6. 為什么選擇秸稈作為反應(yīng)料？ 7. 秸稈生物反應(yīng)堆組成,1. 生物反應(yīng)堆的概念,微生物與基料，在一定設(shè)施條件下發(fā)生鏈鎖式反應(yīng)，產(chǎn)生巨大的生物能和生物能效應(yīng)，進(jìn)而極大的改變了另一種生物的生長(zhǎng)和環(huán)境。它類(lèi)似于原子反應(yīng)堆，所以，把這種生物反應(yīng)的設(shè)施裝置，取名為生物反應(yīng)堆。,秸稈生物反應(yīng)堆,生物反應(yīng)堆用秸稈作原料，通過(guò)一系列轉(zhuǎn)化，能綜合改變植物生長(zhǎng)條件，極大

3、提高產(chǎn)量和品質(zhì)，故稱(chēng)秸稈生物反應(yīng)堆。 其理論依據(jù)是植物的光合作用、植物饑餓理論、葉片主被動(dòng)吸收理論和秸稈礦質(zhì)元素可循環(huán)重復(fù)再利用理論。,2. 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù),將秸稈在微生物菌種、催化劑、凈化劑的作用下定向轉(zhuǎn)化成植物生長(zhǎng)所需的CO2、熱量、抗病孢子、酶、有機(jī)和無(wú)機(jī)養(yǎng)料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和無(wú)公害。,3. 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)特點(diǎn),以秸稈替代化肥，植物疫苗替代農(nóng)藥，實(shí)施有機(jī)栽培技術(shù)，表現(xiàn)為：成本低、易操作、資源豐富、投入產(chǎn)出比大，環(huán)保效應(yīng)顯著。,4. 秸稈生物反應(yīng)堆應(yīng)用形式,內(nèi)置式、外置式和內(nèi)外置結(jié)合式。,5. 秸稈生物反應(yīng)堆轉(zhuǎn)化率,一千克干秸稈可轉(zhuǎn)化成CO2 1.1千克、熱量3037千卡、

4、生防有機(jī)肥0.13千克和抗病微生物孢子0.003千克。這些物質(zhì)和能量用于果菜生產(chǎn)，可增產(chǎn)0.61.5千克，品種不同增幅有差異。,6. 為什么選擇秸稈作為反應(yīng)料？,地球上第一大可再生能源是植物秸稈及其下腳料，它取之不盡用之不完。這些有水和二氧化碳合成的秸稈，通過(guò)生物反應(yīng)重新轉(zhuǎn)化為二氧化碳（CO2），水、熱等，供植物吸收利用，其它方法雖然也能產(chǎn)生單一CO2，但吸收利用率低、成本高；而秸稈取材廣泛、投資小，轉(zhuǎn)化成植物需要的物質(zhì)成分多，利用率高。,7. 秸稈生物反應(yīng)堆組成,由秸稈、輔料、菌種、植物疫苗、交換機(jī)、CO2微孔輸送帶等設(shè)施組成。 該技術(shù)原理的依據(jù)是植物的光合作用原理，是光合作用的逆過(guò)程。,二

5、、生物反應(yīng)堆基礎(chǔ)理論創(chuàng)新,1. 植物饑餓理論 2. 葉片主、被動(dòng)吸收理論 3. 秸稈（植物體）中礦質(zhì)元素可循環(huán)重復(fù)利用理論 4. 植物生防疫苗理論,1. 植物饑餓理論,揭示了植物產(chǎn)量、品質(zhì)的本質(zhì)，是由氣 （CO2）、水（H2O）、光三要素和微量礦質(zhì)元素組成。由此，農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)有了科學(xué)的定義，產(chǎn)量就叫氣CO2、水（H2O）、光。這三要素中，主要制約因素是氣體CO2，沒(méi)有它植物就會(huì)饑餓而死。,目前大氣CO2濃度為330ppm，一般草本植物每天吃飽需要10000ppm40000ppm，木本植物需要20000ppm 60000ppm，供需相差幾十倍至百倍之多，長(zhǎng)期以來(lái)，植物在嚴(yán)重饑餓狀態(tài)下生存。,

6、研究證明，人們實(shí)際得到的產(chǎn)量不足應(yīng)該達(dá)到1%，還有幾十倍增產(chǎn)潛力待挖掘。所以，要想作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，必須生產(chǎn)出更多的植物“食糧”二氧化碳，解決饑餓問(wèn)題。,總之，一切增產(chǎn)措施歸根結(jié)底在于提高CO2供應(yīng)水平。植物的饑餓理論應(yīng)該作為人們未來(lái)進(jìn)行高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培的理論基礎(chǔ)，有了“饑餓理論”才研制成功了秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)。,2. 葉片主、被動(dòng)吸收理論,植物葉片從地上吸收CO2，根系從地下“喝水”，在光的作用下二者匯集于“葉片工廠”中合成有機(jī)物。白天合成夜間運(yùn)輸，儲(chǔ)存于植物各個(gè)器官中，果實(shí)由小變大，植株由矮變高，這就是莊稼白天不長(zhǎng)夜間長(zhǎng)得原因。,在白天，葉片具有把不同位置、不同距離的CO2吸進(jìn)體內(nèi)合成有機(jī)物的本

7、能，這種本能就叫“葉片的主動(dòng)吸收” 。 不同作物品種吸力有差距，一般412大氣壓。在葉片吸收CO2的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)人為將二氧化碳送進(jìn)葉片內(nèi)或附近，合成速度加快，積累增多。我們把這種現(xiàn)象叫做“葉片的被動(dòng)吸收” 。,主動(dòng)吸收會(huì)減少有機(jī)物積累，被動(dòng)吸收會(huì)增加有機(jī)物積累。根據(jù)主、被動(dòng)吸收理論，設(shè)計(jì)了秸稈生物反應(yīng)堆應(yīng)用形式： 內(nèi)置式、外置式和內(nèi)外置結(jié)合式。,3. 秸稈（植物體）中礦質(zhì)元素可循環(huán)重復(fù)利用理論,植物生長(zhǎng)除大量需要?dú)?、水、光三種原料外，還要通過(guò)根系從土壤中吸收N、P、K、Ca，Mg、Fe、S等各種微量礦質(zhì)元素。這些積存于秸稈（植物體）中的微量元素，經(jīng)過(guò)秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)定向轉(zhuǎn)化釋放出來(lái)，能被植物重

8、新全部吸收。 據(jù)測(cè)定這些元素完全可以滿足植物生長(zhǎng)的需要，無(wú)需通過(guò)化肥來(lái)補(bǔ)充。,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中人們把施肥當(dāng)作增產(chǎn)的主要措施是錯(cuò)誤的，由于錯(cuò)誤的觀念才導(dǎo)致了化肥的用量越來(lái)越大，不僅增加了生產(chǎn)成本，還造成了生態(tài)的破壞和食品污染。,研究證實(shí)：肥料不是產(chǎn)量，產(chǎn)量也不是肥料，肥料與產(chǎn)量有關(guān)系，關(guān)系不大，在產(chǎn)量合成中所起的作用不足5%，化肥就是“植物鹽”，對(duì)土壤就是“水泥”，要想土壤板結(jié)多施化肥即可。,化肥在解決人類(lèi)溫飽問(wèn)題上有過(guò)歷史性貢獻(xiàn)，而這種貢獻(xiàn)是以犧牲人類(lèi)的健康長(zhǎng)壽，破壞生態(tài)作代價(jià)，獲得的暫時(shí)溫飽。 化肥對(duì)增產(chǎn)不是直接的作用，而是在瘠薄土壤中，首先培養(yǎng)微生物（如氨化菌、硝化菌、硫化菌）再由微生物代謝放出

9、CO2，才表現(xiàn)增產(chǎn)。,研究證實(shí)：采用生物反應(yīng)堆技術(shù)，多用化肥多減產(chǎn)，少用化肥少減產(chǎn)，不用化肥大增產(chǎn)。,秸稈礦質(zhì)元素可循環(huán)重復(fù)利用理論，為秸稈替代化肥找到了新途徑和科學(xué)依據(jù)。,4. 植物生防疫苗理論,要從根本上防治植物病害，最科學(xué)的方法是走植物免疫之路，關(guān)于植物有無(wú)免疫功能，學(xué)術(shù)界有爭(zhēng)論。,我們的研究證實(shí)：植物具有免疫功能，不少種類(lèi)比動(dòng)物還強(qiáng)，只是免疫機(jī)理與動(dòng)物有區(qū)別。,植物疫苗是生物反應(yīng)堆技術(shù)體系的重要組成部分，它相似于動(dòng)物疫苗，但在接種工藝、方法上又有很大的差異和特殊性，它是通過(guò)對(duì)植物根系進(jìn)行接種，進(jìn)入植物各個(gè)器官，激活植物的免疫功能，產(chǎn)生抗體，實(shí)施對(duì)病蟲(chóng)害的防疫。,植物疫苗的生物特性： （

10、1）感染期的升溫效應(yīng)； （2）感染傳導(dǎo)的緩慢性； （3）好氧性； （4）恒溫恒濕性； （5）側(cè)向傳導(dǎo)性。,植物疫苗經(jīng)過(guò)十幾個(gè)省、100多個(gè)縣，在果樹(shù)、蔬菜、茶葉、豆科植物、煙草等作物上大面積示范應(yīng)用，獲得了化學(xué)農(nóng)藥不可比擬的效果，生防效果達(dá)90%以上，平均成本降低60%，平均增產(chǎn)30%以上。,實(shí)踐還證實(shí)使用該技術(shù)獲得的農(nóng)產(chǎn)品，對(duì)人的保健還有顯著的二次防效，它是有機(jī)食品生產(chǎn)的根本途徑和措施。 該技術(shù)應(yīng)用結(jié)果實(shí)現(xiàn)了微生物、植物與人，三連良性循環(huán)效應(yīng)。,植物疫苗在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的成功應(yīng)用，不僅是生命科學(xué)的理論突破，更重要的是解決了當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急待解決的病蟲(chóng)害泛濫、農(nóng)藥用量日增、農(nóng)產(chǎn)品殘留超標(biāo)等問(wèn)題，也

11、為消費(fèi)者的食品安全和健康帶來(lái)希望，是中國(guó)對(duì)世界近代生命科學(xué)的貢獻(xiàn)。,目前，每年一個(gè)省份為了防治病蟲(chóng)害，成千上萬(wàn)噸劇毒農(nóng)藥施入作物和土壤中，積存于農(nóng)產(chǎn)品中，再通過(guò)人食用累積于人的身體中?？梢赃@樣說(shuō)，人體成了劇毒農(nóng)藥的“第二儲(chǔ)備庫(kù)”，人類(lèi)各種異常病變便由此而來(lái)，防不勝防。,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中人們?cè)O(shè)想應(yīng)用劇毒農(nóng)藥殺死病蟲(chóng)害，現(xiàn)實(shí)的結(jié)果卻是農(nóng)藥用量越來(lái)越大，病蟲(chóng)害越來(lái)越嚴(yán)重。上百年生產(chǎn)實(shí)踐證明：農(nóng)藥解決不了病蟲(chóng)害，長(zhǎng)期使用劇毒農(nóng)藥，最終惡果是毀滅人類(lèi)自己。 植物疫苗替代農(nóng)藥將會(huì)從本質(zhì)上改變這一現(xiàn)狀 。,三、秸稈生物反應(yīng)堆的六大作用,1. CO2效應(yīng) 2. 熱量效應(yīng) 3. 生物防治效應(yīng) 4. 有機(jī)改良土壤效應(yīng)

12、5. 酶切處理殘留效應(yīng) 6. 提高自然資源綜合利用效應(yīng),1. CO2效應(yīng),一般可使作物群體內(nèi)CO2濃度提高46倍，光合效率提高50%以上，饑餓程度得到有效緩解，生長(zhǎng)加快、生育期提前1015天。,2. 熱量效應(yīng),在嚴(yán)寒冬天里大棚內(nèi)20cm地溫增加46，氣溫23，顯著改善植物生長(zhǎng)環(huán)境，提高了作物抗御低溫的能力，有效地保護(hù)作物正常生長(zhǎng)。,3. 生物防治效應(yīng),菌種在轉(zhuǎn)化秸稈過(guò)程中產(chǎn)生大量的抗病孢子，對(duì)病蟲(chóng)害產(chǎn)生較強(qiáng)拮抗抑制和致死作用，植物發(fā)病率降低80%以上，農(nóng)藥用量減少90%以上，標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用內(nèi)外置結(jié)合式可不用農(nóng)藥。,4. 有機(jī)改良土壤效應(yīng),在秸稈生物反應(yīng)堆內(nèi)，20cm耕作層土壤孔隙度提高1倍以上，有

13、益微生物群體增多，水、肥、氣、熱適中，各種礦質(zhì)元素被定向釋放出來(lái)，有機(jī)質(zhì)含量增加10倍以上，為根系生長(zhǎng)創(chuàng)造了優(yōu)良的環(huán)境。,5. 酶切處理殘留效應(yīng),轉(zhuǎn)化秸稈的某些菌株，在反應(yīng)的過(guò)程中，產(chǎn)生大量高活性的生物酶，與化肥、農(nóng)藥接觸反應(yīng)，使無(wú)效肥料變有效，使有害變有益，最終使農(nóng)藥殘毒變?yōu)橹参镄枰亩趸肌?經(jīng)測(cè)定：一年應(yīng)用該技術(shù)植物根系周?chē)霓r(nóng)藥殘留減少95%以上，二年應(yīng)用該技術(shù)可全部消除。,6. 提高自然資源綜合利用效應(yīng),秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)在加快秸稈利用的同時(shí)，提高了微生物、光、水、空氣游離氮等自然資源的綜合利用率。 據(jù)測(cè)定：在CO2濃度提高4倍時(shí)，光利用率提高2.5倍，水利用率提高3.3倍，豆科植

14、物固氮活性提高 1.9倍。由此可見(jiàn)，秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)體系是一堆多效應(yīng)。,四、秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)要點(diǎn),1可用秸稈種類(lèi) 2應(yīng)用最簡(jiǎn)方式 3菌種、秸稈用量及比例 4操作注意事項(xiàng) 5使用植物疫苗應(yīng)注意的問(wèn)題,1可用秸稈種類(lèi),玉米秸、麥秸、稻草、稻糠、豆秸、花生秧、花生殼、谷稈、高梁稈、煙稈、向日葵稈、樹(shù)葉、雜草、糖渣、食用菌栽培菌糠和牛、馬糞便等。,2應(yīng)用方式,生物反應(yīng)堆技術(shù)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化操作植物產(chǎn)量呈幾倍的提高，此方式一次性投資過(guò)大，不符合農(nóng)村現(xiàn)狀。針對(duì)這一問(wèn)題，我們經(jīng)過(guò)多年“洋法變土法、復(fù)雜變簡(jiǎn)單、專(zhuān)家操作變農(nóng)民操作”的簡(jiǎn)化研究，形成了今天應(yīng)用的三種方式：內(nèi)置式、外置式和內(nèi)外結(jié)合式三種。,

15、內(nèi)置式操作：,在種植行下或行間開(kāi)溝20厘米深，寬度根據(jù)要求而定，鋪秸稈，撒菌種，覆土，澆水，打孔，定植；,行下內(nèi)置（開(kāi)溝）,行下內(nèi)置（放秸桿）,行下內(nèi)置（撒菌種）,行下內(nèi)置（覆土）,外置式操作：,在種植大田或大棚的一頭，挖一個(gè)寬11.2米，深0.81.0米，長(zhǎng)度不等的溝。將溝用單磚水泥砌壘或用厚農(nóng)膜替代，然后在溝上沿作隔離層（箅子），在箅子上面鋪放秸稈，一層4050厘米厚，撒一層菌種，一般34層，最后淋水澆濕，蓋膜按機(jī)抽氣。,不同季節(jié)的應(yīng)用方式：低溫期適宜采用內(nèi)置式或內(nèi)外置結(jié)合式，高溫期適宜采用外置式或行間內(nèi)置式。,3菌種、秸稈用量及比例,根據(jù)種植作物品種不同，菌種、秸稈用量有一定差異。菌種一

16、般應(yīng)用內(nèi)置式畝用量810千克，外置式畝用量9千克；秸稈用量每畝30004000千克，菌種與秸稈的比為1：400。,4操作注意事項(xiàng),（1）內(nèi)置式操作時(shí)間應(yīng)比定植播種期提前20天左右，最少不低于10天，否則表現(xiàn)效果會(huì)錯(cuò)后。 （2）第一次澆水要足（以濕透秸稈為準(zhǔn)），第二次澆水間隔時(shí)間要長(zhǎng)（3040天），第三次澆水要巧（常規(guī)法澆23水，反應(yīng)堆技術(shù)澆一水）。,（3）使用該技術(shù)禁用各種化肥和殺菌劑，使用化肥、農(nóng)藥會(huì)降低菌種活性，過(guò)量會(huì)使菌種死亡，使作物減產(chǎn)。 （4）溫室、大棚和拱棚采用內(nèi)置式，一般不用地膜覆蓋，因?yàn)榈啬じ采w會(huì)阻礙CO2冒出，氧氣的進(jìn)入，影響反應(yīng)堆的定向轉(zhuǎn)化和反應(yīng)速度。,（5）使用內(nèi)置式掌握

17、四不易的原則：開(kāi)溝不易過(guò)深（不超20cm）；菌種、秸稈量不易過(guò)少（每畝菌種810千克，秸稈30004000千克）；覆土不易過(guò)厚（2025cm）；打孔不易過(guò)晚、過(guò)少（澆水后3天打孔，20cm見(jiàn)方）。,三補(bǔ)三用的原則,三補(bǔ) 一補(bǔ)氣：保持回氣孔暢通，增加堆內(nèi)通氣性； 二補(bǔ)水：秸稈轉(zhuǎn)化需要大量水分，缺水會(huì)影響反應(yīng)堆速度和效果，低溫季節(jié)810天一次，高溫季節(jié)57天一次； 三補(bǔ)料：當(dāng)反應(yīng)堆中秸稈下降一半多時(shí)，及時(shí)添加菌種和秸稈，一般菌種3千克，秸稈1200千克。,三用： 一用氣：當(dāng)外置堆做好后，當(dāng)天就要按機(jī)抽氣，開(kāi)機(jī)時(shí)間苗期68小時(shí)，中期810小時(shí)，結(jié)果期應(yīng)10小時(shí)以上； 二用液：反應(yīng)堆浸出液含有大量CO

18、2、活性酶、抗病孢子、多種礦質(zhì)元素等，對(duì)作物增產(chǎn)作用約占30%，用好反應(yīng)液既能當(dāng)肥又能當(dāng)藥，一般57天噴施一次，或結(jié)合澆水進(jìn)行沖施； 三用渣：外置堆反應(yīng)后剩余料是多種物質(zhì)的混合體，是高肥力，高活性的生防有機(jī)肥。從堆中清理出來(lái)，堆積放置好，下茬定植時(shí)穴施，能增產(chǎn)20%以上。,五、秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)應(yīng)用結(jié)果,1生長(zhǎng)表現(xiàn) 2產(chǎn)量表現(xiàn) 3品質(zhì)表現(xiàn) 4投入產(chǎn)出比 5降低生產(chǎn)成本,1生長(zhǎng)表現(xiàn),苗期： 早發(fā)、生長(zhǎng)快、主莖粗、節(jié)間短、葉片大而厚，開(kāi)花早，病蟲(chóng)害少，抗御自然災(zāi)害能力強(qiáng)。,杏:,黃瓜:,西紅柿:,草莓:,西瓜:,中期： 長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)壯，座果率高，果實(shí)膨大快，個(gè)頭大，畸形少，上市期提前1015天。,杏:,黃瓜：