2.4　秸秆生物反应堆技术

2.4.1　秸秆生物反应堆技术原理及应用

2.4.1.1　技术简介

秸秆生物反应堆技术是指农作物秸秆在一定的设施条件下，在微生物菌种、催化剂和净化剂等的作用下，定向转化成植物生长所必需的CO2、抗病孢子、酶、有机和无机养料、热量，从而提高农作物产量和品质的技术方法[16]。秸秆生物反应堆系统主要由秸秆、菌种、辅料、植物疫苗、催化剂、净化剂、水、交换机、微孔输送带等设施组成。目前秸秆生物反应堆多应用于日光温室农作物栽培上（图2-8）。

秸秆生物反应堆技术，是一项全新概念的农业增产、增质、增效的有机栽培理论和技术，与传统农业技术有着本质的不同，它的研究成功从根本上摆脱了农业生产依赖化肥的局面。该技术以秸秆替代化肥，以植物疫苗替代农药，密切结合农村实际，促进资源循环增值利用和多种生产要素有效转化，使生态改良、环境保护与农作物高产、优质、无公害生产相结合，为农业增效、农民增收、食品安全和农业可持续发展提供了科学技术支撑，开辟了新的途径。

推广秸秆生物反应堆技术具有显著的经济效益、生态效益和社会效益：a.使秸秆快速转化利用，改善了农村生态环境；b.能够产生二氧化碳效应、热量效应、生物防治效应和有机改良土壤效应等四大效应；c.加快设施农业提质增效[17]。

2.4.1.2　秸秆生物反应堆基础理论

秸秆生物反应堆应用秸秆作原料，通过一系列转化，能综合改变植物生长条件，极大地提高产量和品质，其理论依据是植物饥饿理论，叶片主、被动吸收理论，秸秆矿质元素可循环重复再利用理论，植物生防疫苗理论。

（1）植物饥饿理论

农业生产中，作物的产量和品质主要取决于气（CO2）、水（H2O）、光这三大要素。由于大气中提供的CO2 远远不能满足植物生长需要，所以CO2成为植物生长最主要的制约因素。增加CO2 浓度是提高农作物产量和品质的重要途径。要想作物高产优质，必须提供更多的植物“粮食”二氧化碳，解决植物CO2饥饿问题。总之，一切增产措施归根结底在于提高C。

（2）叶片主、被动吸收理论

植物叶片从空气中吸收CO2 后，利用根系从地下吸收水分，在光的作用下植物将CO2和水汇集于“叶片工厂”合成有机物，并贮存在各个器官中。白天，叶片具有把不同位置、不同距离的CO2 吸收进植物体内的本能，称为“叶片主动吸收”。若人为地将CO2 输送进叶片内或其附近，会使有机物合成速度加快，积累增多，这被称为“叶片被动吸收”。

（3）矿质元素可循环重复利用理论

植物生长除需要大量的气、水、光外，还需要通过根系从土壤中吸收N、P、K、Ca、Mg、Fe、S 等矿质元素。秸秆（植物体）中积存了大量的矿质元素，经秸秆生物反应堆技术定向转化释放出来后，能被植物重新全部吸收。传统农业生产中，人们习惯把土壤施肥作为农业增产的主要措施，实际上，化肥对农业的增产作用，首先是培养土壤中的微生物（如氮化菌、硝化菌、硫化菌等），再吸收转化微生物代谢释放出的CO2，最终导致作物增产。因此，采用秸秆生物反应堆可以大大减少化肥施用量。

（4）植物生防疫苗理论

植物疫苗是秸秆生物反应堆技术体系中的重要组成部分，是从根本上防治植物病虫害的根本方法。植物疫苗类似于动物疫苗，通过对植物根系进行接种，疫苗进入植物各个器官，激活植物的免疫功能并产生抗体，实施植物病虫害防疫。植物疫苗的生物特性：a.感染期的升温效应；b.感染传导的缓慢性；c.好氧性；d.恒温恒湿性；e.侧向传导性。

植物疫苗经过十几个省、100多个县，在果树、蔬菜、茶叶、豆科植物、烟草等作物上大面积示范应用，生防效果达90%以上，平均用药成本降低85%，平均增产30%以上，是有机食品生产的主要技术保障，有效地解决了当前农业生产中急待解决的病虫害泛滥、农药用量日增、农产品残留超标等问题，为消费者的食品安全和健康带来希望。

2.4.1.3　秸秆生物反应堆反应过程

秸秆生物反应堆进行的反应，一般分为升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段四个阶段。

（1）升温阶段

秸秆生物反应堆反应初期，堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右。这主要是由其中的微生物新陈代谢导致的，微生物主要来自于有机物料腐熟剂，也有部分来自原材料和土壤。这些微生物主要包括细菌、真菌和放线菌，以嗜温性微生物为主，主要是氨化细菌、糖分解细菌等无芽孢菌对粗有机质、糖分等水溶性有机物及蛋白质类进行分解。

（2）高温阶段

堆体温度上升至45℃以上时，即进入高温阶段。在这一阶段，嗜中温微生物代谢受到抑制甚至死亡，嗜热性微生物成为主导微生物，反应堆中残留和新形成的可溶性有机物继续被氧化分解。纤维素、半纤维素和蛋白质类的复杂有机物也开始被强烈分解。随着堆体温度的升高，不同种类的活跃微生物交替出现。温度在50℃左右时，嗜热性真菌和放线菌最活跃，当堆体温度上升至50～70℃的高温阶段时，高温性纤维素分解菌占优势，除继续分解易分解的有机物质外，分解半纤维素、纤维素等物质，这一时期又称为纤维素分解期。当温度上升至60℃时，真菌几乎完全停止活动，只有嗜热性放线菌和细菌继续进行活动。当堆体温度上升到70℃时，大多数嗜热性微生物已经不能适应，不再进行新陈代谢，进入休眠和死亡阶段。

（3）降温阶段

高温阶段造成微生物死亡和新陈代谢活动减弱，堆体温度开始下降，进入降温阶段。随着温度的降低，嗜温性微生物又开始占据主导地位，对残存的难分解有机物做进一步的分解。但由于代谢基质减少，微生物活性普遍下降，堆体发热量下降，温度开始下降。当温度降至50℃以下时，嗜中温性微生物显著增加，主要分解残存的纤维素、半纤维素和木质素，因此，这一时期称为木质素分解期。

（4）腐熟阶段

秸秆生物反应堆反应经历升温、高温和降温三个阶段后，把有机物基本氧化分解成有机肥及残余物，需要的氧气量大大减少，进入腐熟阶段。若让秸秆生物反应堆继续运转，就需要重新加料，提供充足的原料和适宜的环境条件。

2.4.1.4　秸秆生物反应堆作用效果

（1）CO2效应

一般可使作物群体内的CO2浓度提高4～6倍，光合效率提高50%以上，饥饿程度得到有效缓解，生长加快，开花坐果率提高，标准化操作平均增产30%～50%，农产品品质显著提高。

（2）热量效应

在严寒冬天里大棚内20cm地温提高4～6℃，气温提高2～3℃，能显著改善植物的生长环境，提高作物抗御低温的能力，有效保护作物正常生长，可使生育期提前10～15d。

（3）生物防治效应

菌种在分解秸秆过程中产生大量的抗病孢子，对病虫害产生较强的拮抗、抑制和致死作用，能够使植物发病率降低90%以上，农药用量减少90%以上，若标准规范化操作可基本上不用农药。

（4）有机改良土壤效应

在秸秆生物反应堆种植层内，20cm耕作层土壤孔隙度能提高1倍以上，有益微生物群体增多，水、肥、气、热适中，各种矿质元素被定向释放出来，有机质含量能增加10倍以上，为根系生长创造了优良的环境。

（5）酶处理残留效应

秸秆在反应过程中，菌群代谢产生大量高活性的生物酶，与化肥、农药接触反应，使无效肥料变有效，使有害物质变有益，最终使农药残毒变为植物需要的二氧化碳。

（6）提高自然资源综合利用效应

秸秆生物反应堆技术在加快秸秆利用的同时，提高了微生物、光、水、空气游离氮等自然资源的综合利用率。据测定：在CO2浓度提高4倍时，光利用率能够提高2.5倍，水利用率提高3.3倍，豆科植物的固氮活性提高 1.9倍。

2.4.1.5　秸秆生物反应堆技术应用对象

①果、瓜、菜类　如樱桃、杏、桃、苹果、梨、草莓、甜瓜、西瓜、黄瓜、茄子、甜椒、辣椒、番茄、西葫芦等。

②经济作物　如茶树、花生、大豆、烟草、棉花、大姜、芦笋等。

③中药材　如三七、人参、西洋参、丹参、桔梗、柴胡、半夏和五味子等。

④花卉、苗木　如牡丹、蝴蝶兰、杜鹃、君子兰、玫瑰、百合、地瓜花、菊花以及绿化苗木等。

2.4.1.6　秸秆生物反应堆技术应用结果

（1）生长表现

①苗期：早发、生长快、主茎粗、节间短、叶片大而厚，开花早，病虫害少，抗御自然灾害能力强。

②中期：长势强壮，坐果率高，果实膨大快，个头大，畸形少，上市期提前10～15d。

③后期：越长越旺，连续结果能力强，收获期延长30～45d，果树晚落叶20d左右。

重茬导致的死苗、死秧和病虫害泛滥等问题得到解决。

（2）产量表现

不同果树品种一般增产80%～500%；不同蔬菜品种一般增产50%～200%；根、茎、叶类作物一般增产1～3倍，豆科植物（如花生、大豆）一般增产50%～150%。总体来看：果树增产效果大于蔬菜；根、茎、叶类蔬菜大于果实类蔬菜；豆科植物大于禾本科植物；以叶类为经济产量的作物（如茶、烟等）大于以籽粒为经济产量的作物；C3植物大于C4植物等。

（3）品质表现

果实整齐度、商品率、颜色、光泽、含糖量、香味、香气质量能够显著提高；产品亚硝酸含量、农药残留量显著下降或消失。桃树应用生物反应堆技术效果对比见图2-9。

（4）投入产出比

温室果菜、瓜类投入产出比为1∶（14～16）；大棚果菜、瓜类为1∶（8～12）；小棚瓜、菜为1∶（5～8）；露地栽培瓜、菜为1∶（4～5）；特殊中药材为1∶（20～50）[19]。

（5）降低生产成本

温室每亩可减少3500～4500元；大棚每亩减少1500～2500元；小拱棚每亩减少500～1000元。

2.4.2　秸秆生物反应堆技术流程

2.4.2.1　秸秆生物反应堆技术分类

秸秆生物反应堆主要有内置式、外置式和内外结合式三种类型。外置式和内置式秸秆生物反应堆的主要形式及适用条件分别见图2-10 和图2-11。在实际应用中，具体选用何种方式时，需要综合考虑生产地、种植品种、定植时间、生态气候和生产条件来确定。外置式秸秆反应堆比较适合于春、夏和早秋大棚栽培；内置式秸秆反应堆除用于保护地作物越冬栽培外，还可用于大田、果树等作物栽培。当前，大面积马铃薯保护地栽培常采用内置式[20]。

2.4.2.2　秸秆生物反应堆技术流程

（1）内置式秸秆生物反应堆[21]

具体流程（图2-12）：内置式秸秆生物反应堆是在地上开沟或挖坑，将秸秆菌种、疫苗等按照要求分别埋入每个地沟或地坑中，浇水、打孔，使这些物质发生反应生成二氧化碳，增加地温、抗病孢子、生物酶、有机和无机养料的技术。该技术是依据植物叶片主动吸收原理研制出来的设施装置（图2-13）。内置式秸秆生物反应堆根据应用位置和时间的不同可分为行下内置式、行间内置式、追施内置式和树下内置式四种形式。内置式生物反应堆的特点：用工集中，一次性投入长期使用，地温效应大，土壤通气好，有利于根系生长，二氧化碳释放缓慢，不受电力限制，在农村适用范围广。

（2）外置式秸秆生物反应堆[22]

外置式秸秆生物反应堆的具体操作流程如下（图2-14）：在地底下挖沟或挖坑建设二氧化碳贮气池，池上放箅子做隔离层，按要求加入秸秆、菌种等反应物，喷水，盖膜，抽气加快循环反应。该技术是依据植物叶片被动吸收理论研制出来的设施装置（图2-15）。这种生物反应堆技术操作灵活，可控性强，造气量大，供气浓度高，二氧化碳效应突出，见效快，加料方便。不足之处就是必须有电力供应的地方才能利用。

（3）内外结合式秸秆生物反应堆

内外结合式秸秆生物反应堆是指在同一块土地上，内置式和外置式同时采用的秸秆生物反应堆技术。该技术兼具内置式和外置式两者的优点，使优势互补，克服两者的缺点，若标准化使用可使作物增产1倍以上，该技术比较适用于秸秆资源丰富、有电力供应的地区。

2.4.3　秸秆生物反应堆制作

2.4.3.1　内置式秸秆生物反应堆制作技术

（1）行下内置式秸秆生物反应堆操作步骤

1）开沟（图2-16）　定植前在种植行下开沟，沟宽与种植行相同，沟长与行长相等，沟深20～25cm，宽60～80cm，挖出的土壤等量分放沟的两边。隔100～120cm再开一沟，依次进行。开沟可用人工，也可用开沟机。开沟机开沟速度快，质量高，成本低，每亩2～3h即可完成[21]。

2）铺放秸秆（图2-17）　开沟完毕后，在沟内铺放秸秆（玉米秸、麦秸、稻草等），往沟内铺秸秆，秸秆铺放厚度为25～30cm，然后铺匀踩实。为了便于氧气输送到秸秆内，在沟两头需露出 10cm左右的秸秆茬头。

3）撒放菌种（图2-18）　铺完秸秆后，将菌种均匀撒放在秸秆上，每沟用处理后的秸秆6～7kg，用铁锨拍振一遍，使菌种与秸秆均匀接触，然后将沟两侧的土回填于秸秆上。

4）覆土（图2-19）、接种疫苗　一是将沟两边的土回填于秸秆上，第一次覆土厚度为10cm；二是接种疫苗，使疫苗均匀分布于垄面上，并用耙子耙一遍；三是将剩下的土回填于垄上，秸秆上覆土总厚度为20～25cm，形成种植垄，并将垄面整平。

5）浇水（图2-20）　覆土后3～4d浇水。第一次浇足，以秸秆充分湿透为宜。隔3～4d再浇一次水，保证地势高的地方浇透，晾晒几天后及时覆土将垄面找平，使秸秆上土层保持20cm厚。

6）打孔通气（图2-21）　用14号钢筋打孔，打孔孔深以穿透秸秆层为准，孔离苗一般10cm左右，孔距20cm。打孔的目的是使秸秆反应堆中产生的二氧化碳释放出来，同时方便氧气的进入。

7）定植（图2-22）　定植时一般不浇大水，只浇小水。浇水2～3d后，找平起垄，秸秆上土层厚度一般在 15cm左右，然后定植，加盖地膜。定植后再打一遍孔，隔3～5d浇一次透水。待能进地时抓紧再打一遍孔，以后每次打孔要与上一次打孔错位，生长前期每月打孔1～2次，中后期3～4次。

（2）行间内置式秸秆生物反应堆

行间内置式秸秆生物反应堆一般在定植后盖膜前进行。首先，在行间起土15～20cm，离开苗15～20cm，从一头开始起土，深15～20cm，宽60～80cm，铺放20～30cm厚的秸秆，与行下内置式一样，行两头需露出10cm的秸秆茬头，然后在秸秆上均匀撒放所需菌种，用铁锨拍振一遍，回填土壤于秸秆以后，覆盖地膜，最后在离苗10cm处用14号钢筋打孔，孔深以穿透秸秆层为准。

（3）追施内置式秸秆生物反应堆

为保持全生育期持续增产、弥补定植时因为没有秸秆或秸秆量不足造成的缺失，在生长期内宜使用该方式。方法是将新下的秸秆用粉碎机粉碎，按每亩菌种用量3kg、麦麸60kg、饼肥30kg、秸秆粉900kg、水2000kg（其比例为1∶20∶10∶300∶666），混合拌匀，堆积成高60cm、宽100cm的梯形堆升温，用直径5cm的木棍在堆面上打孔9个，盖膜，发酵，升温至45～50℃，即可穴施。30cm 1穴，离开作物15cm，每穴0.5～1.0kg；随即覆土，每穴打孔3～4个；追施后7～10d一般不浇水，以后根据墒情进行常规浇水，一般作物在生育期追施2～3次。

（4）树下内置式秸秆生物反应堆

根据不同应用时期又分全内置和半内置两种，适用于果树，绿化树、防沙林等附加值较高的树种也可参照使用[23]。

1）树下全内置式　在果树的休眠期适用此法。做法是环树干四周起土至树冠投影下方，挖土内浅外深10 ～25cm，使大部分毛细根露出或有破伤。坑底均匀撒接一层疫苗，上面铺放秸秆，厚度高出地面10cm，再按每棵树菌种用量均匀撒在秸秆上，撒完后用铁锨轻拍一遍，坑四周露出秸秆茬10cm，以便进氧气。然后将土回填秸秆上，3～4d后浇足水，隔2d整平、打孔、盖地膜，待树发芽后用12号钢筋按30cm×25cm见方破膜打孔。见图2-23。

2）树下半内置式　果树生长季节适用此法。做法是将树干四周分成6等份，间隔呈扇形挖土（隔一份挖一份），深度40～60cm（掏挖时防止主根受伤）。撒接一层疫苗，再铺放秸秆，铺放一半时撒接一层菌种，待秸秆填满后再撒一层菌种，用铁锨轻拍后盖土，3d后浇水找平，按30cm×30cm见方打孔。一般不盖地膜，高原缺水地区宜盖地膜保水。见图2-24。

2.4.3.2　外置式秸秆生物反应堆制作技术

外置式秸秆生物反应堆，是把秸秆生物反应堆建在地面以上的反应堆模式。外置式秸秆生物反应堆有两种模式：一种是标准外置式秸秆生物反应堆模式；另一种是简易外置式秸秆生物反应堆模式，该模式开沟、建造等工序同标准外置式。只是为节省成本，沟底、沟壁用农膜铺设代替水泥、砖、沙砌垒[23]。

（1）标准外置式秸秆生物反应堆

1）备料　主料、辅料及有机物料腐熟剂等与内置式基本一致，不再详细赘述。

搭发酵架及发酵堆通气需要不同规格的硬塑料管，一种是内径10cm、长1.5m的塑料管2根，在管壁上扎通气孔若干个；另一种是细管6～8根，壁上也要有通气孔。

2）建造贮液池 　秸秆生物反应堆既可以建在棚外也可以建在棚内。一般秋冬季建在棚内，春夏季建在棚外。在棚内建池的位置大都在靠近大棚出入口的一端。一般宽1m，深80cm，长5～7m（随大棚尺寸延长或缩短）。贮液池应离开后墙60cm，南北向开挖，池壁要整修平滑。在靠近作物一侧的一端或中间，挖长80cm、宽80cm左右的、略深于池底的方形坑，坑内用砖砌好，坚固抗压。在贮液池方形坑内用厚塑料布紧贴底部及四周铺好，防止渗漏发酵液。贮液池垒至高于地面20cm，上端砌成直径40cm的圆形口，以安装送风机和送风带。见图2-25。

3）搭发酵架　在贮液池上面，每隔80cm放一根小水泥杆，共放6～18根，水泥杆上再拉2～3道铁丝，防止秸秆等物料漏下。见图2-26。

4）铺料和接菌　在发酵架上铺玉米秸等原材料（见图2-27），最底层铺长的，起支撑、防漏作用。每层铺玉米秸40～50cm，同方向顺放。然后在秸秆上撒一层发酵好的有机物料腐熟剂，以及饼肥和氮肥，并轻拍秸秆，使菌种落入玉米秸之间的空隙里。然后依次铺放第二层和第三层，层与层之间秸秆要交叉叠放。最后把内径10cm、长1.5m且在管壁上扎有若干个气孔的塑料管2根扎入秸秆层中，距离适当，管子上端露出秸秆层，以利于通气；若采用扎若干个孔的管，要增加根数，一般用6～8根，排列均匀，保证气体畅通。第一次建堆需要铺玉米秸1000～1500kg、有机物料腐熟剂1000g。

5）浇水、覆膜，促进发酵　在最后一层铺完秸秆及撒完菌种以后，在顶层浇水，湿透秸秆，然后覆盖塑料布。秸秆上面覆盖的塑料布靠近送风机的一侧要盖严，以保证送风机抽出的二氧化碳的纯度。见图2-28。

6）安装送风机　在贮液池方形坑的机座上安装送风机，要求平稳牢固。将送风带的一端套在送风机的出口管上，另一端延伸到大棚里面，固定在大棚龙骨上或用铁丝固定。气带打孔与开机抽气见图2-29。

（2）简易外置式秸秆生物反应堆

1）备料　主料、辅料与内置式秸秆生物反应堆相同，可参照内置式秸秆生物反应堆的制作。外置式秸秆生物反应堆还需要建造发酵架及贮液池，除此之外还需要准备一些其他材料。

①塑料布2块，一块大小为500cm×700cm，放在贮液池里装发酵液，要求稍厚耐用，附在贮液池底部及四周，不漏水；另外一块大小为700cm×800cm，用于覆盖发酵架上的发酵物。在这块塑料布上要打一定数量的孔，用于堆内外通气。

②小水泥杆或木棒8根，每根粗4cm，长180cm，要结实，能承重2000kg以上。

③风机1台，送风用，要求防水防潮，直径35～40cm。

④送风带1条，直径35～40cm，长度依温室大棚的长度而定。

此外，还要准备电线及砖块，用于送风机接电、送风及砌送风机机座。

2）建造贮液池　贮液池一般建在大棚的入口处。挖长5m、南侧深40cm、北侧深60～100cm、池口宽80～120cm、池底宽60cm的船形池。把500cm×700cm的塑料布铺在池内，紧贴底部和四壁，防止漏水渗水。

在贮液池的中间腰部位置，用砖或石头垒送风机的机座。机座为圆筒形，直径为35～40cm。机座倾斜角为45°。风机安装好后，底座与风机连接的部位用黄泥及其他材料密封好，以不透风为原则。

3）搭发酵架　在贮液池的上沿搭放水泥杆或木棒，并适当固定，防止滑动。若使用牛羊粪等碎料，应在木棒上加防漏网，以免发酵物落入池内。

4）铺料和接菌　在发酵架上平铺玉米秸，第一层铺40cm厚，上面撒放有机物料腐熟剂混合物总量的15%，以及饼肥或氮化肥的1/5；第二层铺30cm厚，撒放有机物料腐熟剂混合物总量的20%，饼肥或氮化肥用量同上；第三层铺30cm厚，撒放有机物料腐熟剂混合物总量的20%，饼肥或氮化肥用量同上；第四层铺30cm厚，撒放有机物料腐熟剂混合物总量的25%，饼肥或氮化肥用量同上；第五层铺30cm厚，撒放有机物料腐熟剂混合物总量的20%，饼肥或氮化肥用量同上。

5）浇水及发酵　铺好玉米秸秆及其他物料后，在上面浇水（清洁，不含消毒剂），要求浇水均匀并浇透。一般是在定植蔬菜前2～4d浇水，定植后秸秆生物反应堆正好启动，开始起作用。在发酵堆上浇的水，渗漏到贮液池里一部分，在贮液池北侧留一个取液口。第一次浇水1d后，再取渗漏在贮液池里的发酵液回浇到发酵堆上。以后每隔7～10d在发酵堆上浇水1次。在发酵过程中，会产生很多残渣和发酵液，这些物质营养丰富（前文已介绍），可以作为肥料使用。

6）覆膜保温保湿，促进发酵　用已经打好孔的700cm×800cm的塑料布盖在发酵堆上，保温保湿，促进发酵。为了更好地起到保湿的作用，还可以在发酵物顶层撒一薄层碎秸秆，撒后再盖上塑料布。

7）安装风机　把送风机安装在机座上，把送风带一端连接在送风机出气管上，固定住。另一端沿大棚东西走向，悬挂在大棚的中间。送风带底部要扎些细小的微孔，离风机越远处越密。当大棚内有阳光时，即可开机送气，把二氧化碳送到植株尤其是叶片附近，促进光合作用。

8）按时添加发酵料　秸秆生物反应堆使用一段时间后，秸秆被转化掉一部分，堆垛逐渐缩小，应根据减少的量及时添加。一般来说，生物反应堆运转3个月后，就该进行第二次添加发酵料，同时添加有机物料腐熟剂混合物及其他辅料，比例按照铺料时的比例适当增减。

2.4.4　秸秆生物反应堆技术操作要点

2.4.4.1　菌种及疫苗处理

（1）疫苗用量

根据种植作物的种类不同，疫苗的用量也不相同。一般设施瓜、菜亩用量4～5kg；草莓、人参、三七、桔梗亩用量5～6kg；果树亩用量3～4kg。

（2）处理配方

配方1：1kg疫苗，20kg麦麸，20kg饼肥（豆饼、菜籽饼、棉饼等），60kg秸秆粉（玉米秸、稻草、麦秸、豆秸等），160kg水，五种物料掺和并搅拌均匀。

配方2：1kg疫苗，20kg麦麸（或50kg饼肥），75kg秸秆粉，170kg水，四种物料掺和均匀。

（3）堆积发酵放热处理

将依据配方拌好的原料堆积成50cm的方形堆，并在上面按照20cm见方打孔，孔径为5cm，孔深以见底为准，使其升温。若房外处理，需盖膜保湿，若在房内处理，则不需要盖膜；待堆温升至55℃时，及时翻堆，并掺入1倍的大田细土，重新堆积打孔盖膜，当温度再次升至55℃时，开堆摊薄至10cm厚，2d后即可使用。在低温季节则不需要放热处理，只需堆积4～24h即可接种。

（4）疫苗与反应堆的最佳结合方式

高温季节，疫苗接种配合使用外置式秸秆生物反应堆；低温季节，疫苗接种配合使用内外结合式秸秆生物反应堆。

2.4.4.2　内置式秸秆生物反应堆操作技术要点

（1）秸秆、菌种及辅料用量

1）可用秸秆种类　玉米秸秆、麦秸、高粱秆、稻草、豆秸、稻糠、花生壳、花生秧、谷秆、向日葵秆、烟秆、树叶等。

2）行下内置式　每亩秸秆用量3000～4000kg，菌种8～10kg，麦麸160～200kg，饼肥80～100kg。

3）行间内置式　每亩秸秆用量2500～3000kg，菌种7～8kg，麦麸140～160kg，饼肥70～80kg，若秸秆资源充足，生育期长的农作物可以适当增加用量。

4）追施内置式　每亩秸秆粉用量900～1200kg，菌种3～4kg，麦麸60～80kg，玉米粉或饼肥80～100kg。

5）树下内置式　每亩秸秆用量2000～3000kg，菌种4～6kg，麦麸80～120kg，饼肥60～90kg。

6）菌种处理方法　菌种在使用前必须做相应处理（图2-30）。按1kg菌种掺20kg麦麸，加水20～22kg（有饼肥可以掺入10～20kg，增加水15～30kg），混合均匀，堆积发酵4～24h即可使用。若当天使用不完，应摊放于室内或阴凉处，厚度8～10cm，第2天继续使用，2～3d内用完。

7）肥料用量及要求　种植蔬菜、水果和豆科植物时，可用牛、羊等草食动物粪便和饼肥，每亩用牛羊粪3～4m3，或饼肥100～150kg，与内置式生物反应堆结合使用效果更佳。采用该技术时严禁使用化肥和非草食性动物鸡、猪及人等的粪便。因为使用化肥会影响菌种活性，同时还会使土壤板结，加速病虫害的蔓延。若使用人及鸡、鸭、猪的粪便，会加速线虫繁殖与传播，导致植物发病。

（2）应用方式的选择

1）行下内置式　在秋、冬、春三季，地处高海拔、高纬度、干旱、寒冷和无霜期短的地区，在秸秆资源充足的条件下，宜采用这种方式，一般在定植前15～20d进行。

2）行间内置式　高温季节或定植前无秸秆的区域宜采用这种方法，一般在定植播种后至开花结果前进行操作，植株矮时用整秸秆，植株高时用碎秸秆，以利于快速发酵和防止损伤蔬菜。

3）追施内置式　在作物生长的整个过程均可以使用。将秸秆粉碎拌菌种堆积2d，采取追施化肥一样的穴施方式。

4）树下内置式　一年四季均可使用，落叶至发芽前采用整秸秆；生长季节内可采用碎秸秆和整碎结合的秸秆。

（3）注意事项

①内置式需在定植播种前 20d左右操作，最少不能低于10d。

②第一次浇水要足，第二次浇水间隔要长（30～40d），第三次浇水要巧。

③禁用各种化肥和杀菌剂。

④温室、塑料拱棚采用内置式反应堆时，为了方便CO2和氧气的输送，一般不用地膜覆盖。

⑤内置式秸秆生物反应堆建造应该掌握四不宜原则：a.开沟不宜过深，一般20～25cm；b.秸秆和菌种量不宜过少，一般3000～4000kg秸秆；c.覆土不宜过厚，一般25cm；d.打孔不宜过晚，浇水后应该及时打孔。

2.4.4.3　外置式秸秆生物反应堆技术操作要点

外置式反应堆的使用与管理可以概括为“三用”和“三补”。上料加水当天要开机，不分阴天、晴天，坚持白天开机不间断。

（1）用气

苗期每天开机5～6h，开花期7～8h，结果期每天10h以上。不论阴天、晴天都要开机。研究证实：反应堆CO2气体可增产55%～60%。尤其是中午不能停机。

（2）用液

上料加水后第2天就要及时将沟中的水抽出，循环浇淋于反应堆的秸秆上，每天一次，连续循环浇淋3次。如果沟中的水不足，还要额外补水。其原因是通过向堆中浇水会将堆上的菌种冲淋到沟中，不及时循环，菌种长时间在水中就会死亡。循环3次后的反应堆浸出液应立即取用，以后每次补水淋出的液体也要及时取用。原因是早期液体中的酶、孢子活性高，效果好。其用法按1份浸出液对2～3份的水，灌根、喷叶，每月3～4次，也可结合每次浇水冲施。反应堆浸出液中含有大量的二氧化碳、矿质元素、抗病孢子，既能增加植物的营养，又可起到防治病虫害的效果。试验证明反应堆液体可增产20%～25%。

（3）用渣

秸秆在反应堆中转化成大量CO2的同时，也释放出大量的矿质元素，除溶解于浸出液中，也积留在陈渣中。它是蔬菜所需有机和无机养料的混合体。将外置反应堆清理出的陈渣收集堆积起来，盖膜继续腐烂成粉状物，在下茬育苗、定植时作为基质穴施、普施，不仅替代了化肥，而且对苗期生长、防治病虫害有显著作用，试验证明反应堆陈渣可增产15%～20%。

（4）补水

由于外置式秸秆生物反应堆技术发酵物固定在水泥杆上，浇水后水不断渗漏下来，因此发酵物干得比较快。为使发酵物保持湿润，必须及时给秸秆补水，如不及时补水，会降低反应堆的效能，致使反应堆中途停止。一般在低温季节，10～15d补水1次，在高温季节，7～10d补水1次。

（5）补气

氧气是反应堆产生CO2的先决条件，秸秆生物反应堆中菌种活动需要大量的氧气，必须保持进出气道通畅。随着反应的进行，反应堆越来越结实，通气状况越来越差，反应就越慢，中后期堆上盖膜不宜过严，靠山墙处留出10cm宽的缝隙，每隔20d应揭开盖膜，用木棍或者钢筋打孔通气，每平方米5～6个孔。标准外置式秸秆生物反应堆建成当天，需要通电开机1～2h，通风换气。在前5d，每天通风换气2h左右，5d后，换气时间延长至6～8h，及时把秸秆生物反应堆产生的二氧化碳通过微孔送风带输送到大棚蔬菜上。

此外，要经常检查秸秆生物反应堆的通气情况，防止厌氧发酵产生甲烷等有害气体。即使是阴雨天，也要开机3～4h，保障二氧化碳气体流通。此外，应根据作物大小、高矮、晴天、阴天、温度高低等，灵活掌握风机的开机次数及通风时间。

（6）补料

外置反应堆一般使用50d左右，秸秆消耗在60%以上。应及时补充秸秆和菌种。一次补充秸秆1200～1500kg、菌种3～4kg，浇水湿透后，用直径10cm的尖头木棍打孔通气，然后盖膜；一般越冬茬作物补料3次。

2.4.4.4　秸秆生物反应堆常见问题及解决措施

在秸秆生物反应堆技术的应用实践过程中，经常出现的问题及解决措施如下。

（1）不升温

在秸秆生物反应堆启动后，堆体不升温，或迅速升温过高。原因是水分过大，秸秆过湿；或水分过少，秸秆过干。采取的措施是调节秸秆含水量，将秸秆湿度调整到适宜含量。

如果堆体一直不升温，需要考虑有机物料腐熟剂的有效性。如果有机物料腐熟剂没有问题，需要考虑用水是否含有消毒剂，消毒剂存在会杀死有益细菌，导致不发酵，不升温。

（2）升温后温度即刻下降

秸秆生物反应堆运转后已经升温，但时间不长就降下来，不再升温。原因是秸秆的碳氮比过高，缺乏有机氮，应添加饼肥或氮化肥，增加氮素含量，满足微生物代谢活动的需要。

（3）氨味渐浓

秸秆生物反应堆在运转一段时间后，发酵堆体释放的气体，氨味逐渐加大。原因是通气不畅，或秸秆含水量过大，造成厌氧发酵。应检查通气孔的通气情况。若堵塞，需要重新扎孔或清除孔口污物，保证空气流通。若水分过大，则需要调整水分。