基于西藏耐低温菌群的秸秆生物反应堆应用效果研究.doc

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基于西藏耐低温菌群的秸秆生物反应堆应用效果研究

摘要：为了明确基于高原耐低温菌群的秸秆生物反应堆技术的应用效果，本文通过对比分析方法，研究秸秆生物反应堆处理下的温室温度和油麦菜生长状况。结果表明：在试验期间，秸秆生物反应堆温度始终50℃以上，生物反应堆放热提高了反应堆处理（SY）处理温室内温度，在试验期内9:00和21:00的SY处理温室内温度提升效果明显，平均温度分别比对照增加2.45℃和1.95℃，9:00和21:00的SY处理温室内最低温度分别是CK的5.86倍和1.5倍，处理间差异分别呈极显著水平（P0.01）和显著水平（P0.05），但在15:00，处理间温度差异不明显。SY处理温室内最低温度的升高，改善了油麦菜的生长状况，其功能叶叶长、叶片数、株高和单株鲜重、干重等指标均极显著高于对照（P0.01）。因此，基于高原耐低温菌群的秸秆生物反应堆技术，对温室油麦菜生产中的增温和增产效果明显，这为高寒地区冬季温室秸秆生物反应堆技术的推广提供生产依据。

随着设施农业的不断发展，设施蔬菜生产成了高寒地区冬季蔬菜种植的重要组成部分，但设施冬季加温面临加热成本高、操作复杂等难题，探索低成本、持续供热的简便加热技术，是实现高寒地区冬季设施蔬菜高效生产的重要保证。“秸秆生物反应堆”技术是一项利用秸秆降解菌分解作物秸秆，通过反应堆释放热量、CO2来为作物营造更好的生长环境，从而实现作物高产、优质的高效生物质能利用技术[1-3]，其主要应用于设施蔬菜的冬季生产，可以解决温室内温度较低、作物产量低和品质下降等诸多问题[4-5]，以往在短期蔬菜生产上曾经取得初步的应用效果，但由于秸秆生物反应堆使用的菌剂不同，使用效果差异较大，尤其是在高寒地区，温室夜间温度经常低于15℃的一般发酵温度指标，目前生产上由于缺少能够在夜间温度较低下发酵的菌剂，以至于在一年之中温度最低时节，生物反应堆对温室内温度提升有限，往往还需要依赖常规燃煤等方式来进行温室加温。

为此，本试验应用基于西藏高海拔地区特异性微生物资源研发出的新型耐低温菌剂[6]，来启动内置式秸秆生物反应堆，研究了秸秆生物反应堆独立供热对日光温室温度以及对油麦菜株高、功能叶叶长、功能叶叶宽、产量的影响，以期探明秸秆生物反应堆在设施蔬菜生产中的应用效果，解决严寒冬季生物反应堆独立供热难题，从而为高寒地区冬季温室秸秆生物反应堆技术的推广提供生产依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2021年1月1日至2月28日，在长春市九台区耐尔温室公司进行，试验期间最低温度为-26℃。试验期间最低气温见图1。

1.2试验材料

供试油麦菜品种‘蓝剑’，为市售叶用型油麦菜品种。耐低温菌群采自西藏自治区那曲市那曲镇西北郊（92°1′12E、31°26′12N），海拔4820m，属大陆性高原季风气候区，平均气温1.3℃，年平均降水量490.2mm。耐低温菌群从小嵩草根际土壤中分离、筛选得到，后在吉林省农业科学院农村能源与生态研究所经过进一步筛选、扩繁、组合、复配和前期验证后，制成微生物复合菌剂[7]，主要成分为多黏类芽孢杆菌，有效活菌数≥10亿cfu/g。

1.3试验设计

试验选用两个架构完全一致的“耐尔”型日光温室，单体面积均为280m2。一栋温室内使用秸秆生物反应堆，设为反应堆处理（SY），以前排未使用秸秆生物反应堆的同型温室为对照（CK）。SY处理事先配置发酵底料，底料是由9kg菌剂与30kg麦麸、20kg尿素、5kg红糖、3kg生石灰和0.01kg催化剂混合搅拌而成；在温室内靠墙侧设置长6m宽1m高2.5m的长方形框，在填入1.5t秸秆的过程中，将发酵底料均匀撒入，并同步撒水，最后保持秸秆堆含水量60%左右，然后覆上塑料膜即可。油麦菜盆栽种植，每个温室内的相同区域种植，3次重复，每个重复3个种植盆，每盆6株，株行距为10cm×15cm。1月4日于油麦菜二叶一心期开始移栽。在温室中设置5只水银温度计测量室温，其中2只距离地面50cm，3只距离地面10cm，5只温度计挂在同一平面内，自12月24日建堆，1月1日后进行温度记录。初期3d测定一次，后续7~10d测温一次。3月1日采用收割法采集植株数据。

1.4数据采集

株高采用米尺(精度1.0mm)测量植物茎基部到叶片最高点的高度，功能叶叶长、叶宽指标选择整株叶片中最长的叶，分别测量叶耳到叶片尖端的直线距离和叶片最宽处宽度。鲜重采用直接称重法测定，最后将叶片放入80℃烘箱中烘干至恒重后称取每株干重。每日记录温度时间点，分别选在温室篷布掀开时（一般为温室内温度最低点的9:00）、15:00和21:00，记录5只水银温度计（精确到0.2℃）示数的平均值。

1.5数据处理

数据通过Excel2017运