外置式秸秆生物反应堆的建造

为了大幅度提高棚室栽培作物周围的二氧化碳浓度，提高作物产量，我们可以采用建造外置式秸秆生物反应堆的方法。

一、建造外置式秸秆生物反应堆依据的条件

为了满足秸秆生物反应堆中菌种的基本生活条件，保持秸秆发酵降解的速度，同时保证外置式秸秆生物反应堆技术的应用效果，在设计建造外置式秸秆生物反应堆时应该特别注意以下几个方面:

(1)氧气:秸秆只有在有氧条件下才能产生二氧化碳，所以外置式秸秆生物反应堆建造时应特别注意回气系统的设计。为了确保秸秆堆内产生的二氧化碳能被及时抽出利用、外界的氧气能及时回补到秸秆堆，达到秸秆持续快速发酵降解的目的，回气系统出气口应比进气口大，一般出气口的横截面积为进气口的4/3左右为宜。

(2)温度:相对恒定适宜的温度可使秸秆迅速彻底地被分解转化。当大气温度较高时，例如夏季，外置反应堆可建于棚外;当大气温度较低时，外置反应堆应建于棚内。这样可以基本满足外置反应堆在发酵降解时的温度要求，必要时可以在外置反应堆的秸秆上加盖草苫保持堆内温度。

(3)水:水是秸秆生物反应堆菌种活动的必要条件，秸秆生物反应堆内部的湿度应相对稳定。当反应堆建于棚外时，应使用塑料薄膜将秸秆堆严密封闭，同时也能保证产生的二氧化碳不会流失;建于棚内的则可在秸秆堆下部留出10厘米左右的缝隙，同时也有利于堆内的气体有效交换。当反应堆内水分缺乏或需要利用外置反应堆产生的浸出液时，应及时足量补水。

(4)光照:因为自然光中的紫外线会抑制秸秆生物反应堆中菌种的生物活性，同时大量的光辐射会使秸秆生物反应堆内部温度失控，所以必须在建造时采取有效的遮光手段，如盖草苫等。

(5)棚体大小:在设计外置式秸秆生物反应堆时，应充分考虑棚室大小，以保证棚室内部有充足的二氧化碳供应。一般50米× 8米的大棚建堆时，坑的大小为5米×1米×1米(长×宽×深);当大棚长度接近或超过100米时，应当在大棚两侧各建一个外置反应堆。

(6)作物品种和最终目标:在建造外置式秸秆生物反应堆时，应根据作物品种及其生长期，加入充足的秸秆和菌种。一般瓜类或果树要提高1000千克产量，需加入1200千克秸秆、2千克菌种、30～40千克中间料(麦麸等)。

二、外置式秸秆生物反应堆的应用和管理

建好外置式秸秆生物反应堆后，要合理利用和管理反应堆，充分发挥反应堆技术的优势，其关键是以“用气、用液、用渣、补气、补水、补料”为核心的“三用三补”。

(1)用气、补气:建好外置式秸秆生物反应堆后，上料加水的当天就要及时开机抽气，以加强秸秆堆内气体循环流通，有助于菌种迅速活化，并在最短时间内开始产生二氧化碳供应作物吸收利用。在苗期每天应保证开机供气6～8小时;生长中期每天供气8～10小时;盛果期作物果实数量多，需大量有机物质供应生长，所以每天应供气10小时。不论是晴天还是阴天，都应保持开机抽气，不能间断。尤其是连续阴天，应保证每天开机抽气的同时适当放风，加强棚室内的气体交换。当外界气温较低时(如冬季)，可在夜间10:00～12:00开机抽气，以增加棚室气温，避免作物遭受冻害，影响最终的产量。

(2)用渣:一茬作物种完后，及时清理反应堆的储液池，将反应堆产生的残渣加入菌种、疫苗拌匀后堆积存放，待下茬作物定植时将残渣施入定植穴或定植行内，充当底肥。

(3)补水、用液:外置反应堆建好的前半个月内，初次加的水应至少循环2～3次，防止初次加水将反应堆中的菌种大量冲至储液池中，而且第一次与第二次循环水间隔不超过4天。循环数次后，可以根据季节适当加水，取出储液池内的反应堆浸出液使用。一般冬季每隔10～12天加一次水，夏季5～7天加一次水，春、秋两季7～8天加一次水。每次加完水后应及时取出浸出液使用，尽量不要让浸出液积存在储液池内。同时还可根据作物的情况增加补水次数，如作物出现病害后，可以使用浸出液进行预防。

(4)补料:反应堆使用一段时间后，由于秸秆发酵降解，秸秆堆的高度会明显下降。当高度下降近1/2时，应赶快补料(菌种∶ 秸秆=1∶ 500)，同时在加料时注意顺便检查一下反应堆的气体循环系统是否畅通，适当打孔通气。打孔密度一般为40～50厘米见方，孔应贯通秸秆堆。

三、外置反应堆的效果预测与检查

从开始应用外置式秸秆生物反应堆到可以用肉眼观察到效果，一般在低温时期(大气温度在5℃以下)需要8～10天，中温期(10℃以下)需要7～8天，高温期(15℃以上)需要5～7天。如果看不到效果，就需要认真分析检查，看是由何种原因造成的。

(1)内因:在建造外置式秸秆生物反应堆时，由于某个环节步骤出现问题而导致没有效果或效果不明显。

①气体循环不畅。建造外置式秸秆生物反应堆时，气体回流系统设计不当，造成秸秆堆内的气体无法顺利循环，引起秸秆发酵不能顺利进行，从而导致应用效果不明显。同时，反应堆使用一段时间后，秸秆不断发酵消耗沉积，会引起秸秆堆下部透气性变差。补料时应注意随手打孔，防止应用一段时间后效果越来越不明显。

②反应堆过干或过湿。秸秆生物反应堆菌种在发酵降解秸秆时，要求相对比较恒定的湿度环境。当秸秆堆内过分干燥时，应注意及时补水和保湿。当秸秆堆内水分过大，又不能及时排出时，菌种会因为含氧量不够而失活，这时应及时打孔排水透气。

③菌种、秸秆量少。应用外置式秸秆生物反应堆，必须加入充足的菌种和秸秆。如果菌种用量少，会导致秸秆分解缓慢，降解效率大幅度下降，导致用肉眼观察到效果的时间明显推迟;如果秸秆用量少，会导致分解后不能产生足量的二氧化碳供应使用。如果出现以上问题，应及时补加菌种和秸秆，注意反应堆菌种与秸秆的最适比例为1∶ 500。

④因强光、高温、缺氧导致菌种失活。在秸秆反应堆的应用过程中应时刻注意遮光、温度控制、供应充足的氧气等问题，如果这些问题不能得到解决，就会大大降低菌种的活性，导致秸秆反应堆降解受阻，不能供应充足的二氧化碳。

(2)外因:在反应堆使用期间作物的日常管理措施不当导致作物生长势弱、生长不正常，当有这种情况发生时，应及时纠正，以保证最终的产量不会受到太大影响。常见的外因有以下几种:①肥、药用量过大，导致作物吸水困难、烧苗、生长受阻、器官畸形。②浇水过多，发生涝灾。③化学激素使用不当。④气候因素导致温度过高或过低，光照时间过短。⑤品种与苗木质量不过关。

四、外置反应堆技术应用水平提升

目前外置式秸秆生物反应堆技术仍存在诸多不足，例如:反应堆产生的二氧化碳与植物生长需求不同步;二氧化碳的供应量与植物的需求量间差距太大;植物生长过程中某个阶段“饥饿”过于严重导致的生长受阻是不可逆转和弥补的;平时反应堆的储备太少，一旦需求增加，无法及时给予补充;反应堆的建造时期通常不是秸秆降解的最佳时期，降解过程并不是在最佳条件下完成等。如果能解决其中一个或数个问题，作物的产量将会有一个大幅度的提升，其关键在于要坚决打破过去根据季节、茬口需求来建造外置式反应堆的观念。下面将提出几个简单易行的措施，以确保能满足有类似产量需求农户的需要，可根据实际情况进行选择。

(1)“夏造秋用、秋造冬用”，进行储备性生产:菌种在彻底发酵秸秆中的本质素、纤维素时对周围环境的温度要求较高，因此可以选取夏季或秋季等温度较高的时期在适当的地点建造秸秆生物反应堆，大量储备秸秆反应堆产生的二氧化碳，以便在作物播种后就有大量二氧化碳供应，为作物高产优质打下坚实的基础。

(2)“一棚多堆”:根据实际测定，现在单一的外置式秸秆生物反应堆并不能满足作物生长的需要，供需差距仍然很大，故可以采用“一棚多堆”，建造多个反应堆同时供一个棚使用，尽可能满足作物生长的需要。

(3)浓缩秸秆、高位反应，低位使用:将大量秸秆粉碎压缩，加入菌种后，放在高处让其反应。根据二氧化碳的特性，让产生的二氧化碳自动流向低处，从而自发形成气体回路。

(4)把内置式变成外置式:棚内头茬作物收获拉秧后，整好地，按行距起垄，垄间摊放秸秆，撒菌种、疫苗后淋水，适当盖膜保湿，令其反应。下茬作物定植时，用垄上的土将这些秸秆全部埋入土中，成为定植行，直接在其上定植。这种做法是将秸秆发酵产生的二氧化碳暂时贮存于疏松土壤的缝隙中，作物定植后可以通过主动吸收进行利用。