秸秆生物反应堆技术

1、秸秆生物反应堆技术,山东省秸秆生物工程技术研究中心 张世明,秸秆生物反应堆技术体系，是一项全新概念的农业增产、增质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，以植物疫苗代替农药，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。因此，了解有关该技术的一些常识对指导农民标准化应用较为重要。,一 生物反应堆的概念 二 生物反应堆基础理论创新 三 秸秆生物反应堆的六大

2、作用 四 秸秆生物反应堆技术要点 五 秸秆生物反应堆技术应用结果,一 生物反应堆的概念,1. 生物反应堆、 秸秆生物反应堆、 2. 秸秆生物反应堆技术 3. 秸秆生物反应堆技术特点 4. 秸秆生物反应堆应用形式 5. 秸秆生物反应堆转化率差异 6. 为什么选择秸秆作为反应料？ 7. 秸秆生物反应堆组成,1. 生物反应堆的概念,微生物与基料，在一定设施条件下发生链锁式反应，产生巨大的生物能和生物能效应，进而极大的改变了另一种生物的生长和环境。它类似于原子反应堆，所以，把这种生物反应的设施装置，取名为生物反应堆。,秸秆生物反应堆,生物反应堆用秸秆作原料，通过一系列转化，能综合改变植物生长条件，极大

3、提高产量和品质，故称秸秆生物反应堆。 其理论依据是植物的光合作用、植物饥饿理论、叶片主被动吸收理论和秸秆矿质元素可循环重复再利用理论。,2. 秸秆生物反应堆技术,将秸秆在微生物菌种、催化剂、净化剂的作用下定向转化成植物生长所需的CO2、热量、抗病孢子、酶、有机和无机养料，进而实现作物高产、优质和无公害。,3. 秸秆生物反应堆技术特点,以秸秆替代化肥，植物疫苗替代农药，实施有机栽培技术，表现为：成本低、易操作、资源丰富、投入产出比大，环保效应显著。,4. 秸秆生物反应堆应用形式,内置式、外置式和内外置结合式。,5. 秸秆生物反应堆转化率,一千克干秸秆可转化成CO2 1.1千克、热量3037千卡、

4、生防有机肥0.13千克和抗病微生物孢子0.003千克。这些物质和能量用于果菜生产，可增产0.61.5千克，品种不同增幅有差异。,6. 为什么选择秸秆作为反应料？,地球上第一大可再生能源是植物秸秆及其下脚料，它取之不尽用之不完。这些有水和二氧化碳合成的秸秆，通过生物反应重新转化为二氧化碳（CO2），水、热等，供植物吸收利用，其它方法虽然也能产生单一CO2，但吸收利用率低、成本高；而秸秆取材广泛、投资小，转化成植物需要的物质成分多，利用率高。,7. 秸秆生物反应堆组成,由秸秆、辅料、菌种、植物疫苗、交换机、CO2微孔输送带等设施组成。 该技术原理的依据是植物的光合作用原理，是光合作用的逆过程。,二

5、、生物反应堆基础理论创新,1. 植物饥饿理论 2. 叶片主、被动吸收理论 3. 秸秆（植物体）中矿质元素可循环重复利用理论 4. 植物生防疫苗理论,1. 植物饥饿理论,揭示了植物产量、品质的本质，是由气 （CO2）、水（H2O）、光三要素和微量矿质元素组成。由此，农作物产量和品质有了科学的定义，产量就叫气CO2、水（H2O）、光。这三要素中，主要制约因素是气体CO2，没有它植物就会饥饿而死。,目前大气CO2浓度为330ppm，一般草本植物每天吃饱需要10000ppm40000ppm，木本植物需要20000ppm 60000ppm，供需相差几十倍至百倍之多，长期以来，植物在严重饥饿状态下生存。,

6、研究证明，人们实际得到的产量不足应该达到1%，还有几十倍增产潜力待挖掘。所以，要想作物高产优质，必须生产出更多的植物“食粮”二氧化碳，解决饥饿问题。,总之，一切增产措施归根结底在于提高CO2供应水平。植物的饥饿理论应该作为人们未来进行高产、优质栽培的理论基础，有了“饥饿理论”才研制成功了秸秆生物反应堆技术。,2. 叶片主、被动吸收理论,植物叶片从地上吸收CO2，根系从地下“喝水”，在光的作用下二者汇集于“叶片工厂”中合成有机物。白天合成夜间运输，储存于植物各个器官中，果实由小变大，植株由矮变高，这就是庄稼白天不长夜间长得原因。,在白天，叶片具有把不同位置、不同距离的CO2吸进体内合成有机物的本

7、能，这种本能就叫“叶片的主动吸收” 。 不同作物品种吸力有差距，一般412大气压。在叶片吸收CO2的过程中发现人为将二氧化碳送进叶片内或附近，合成速度加快，积累增多。我们把这种现象叫做“叶片的被动吸收” 。,主动吸收会减少有机物积累，被动吸收会增加有机物积累。根据主、被动吸收理论，设计了秸秆生物反应堆应用形式： 内置式、外置式和内外置结合式。,3. 秸秆（植物体）中矿质元素可循环重复利用理论,植物生长除大量需要气、水、光三种原料外，还要通过根系从土壤中吸收N、P、K、Ca，Mg、Fe、S等各种微量矿质元素。这些积存于秸秆（植物体）中的微量元素，经过秸秆生物反应堆技术定向转化释放出来，能被植物重

8、新全部吸收。 据测定这些元素完全可以满足植物生长的需要，无需通过化肥来补充。,农业生产中人们把施肥当作增产的主要措施是错误的，由于错误的观念才导致了化肥的用量越来越大，不仅增加了生产成本，还造成了生态的破坏和食品污染。,研究证实：肥料不是产量，产量也不是肥料，肥料与产量有关系，关系不大，在产量合成中所起的作用不足5%，化肥就是“植物盐”，对土壤就是“水泥”，要想土壤板结多施化肥即可。,化肥在解决人类温饱问题上有过历史性贡献，而这种贡献是以牺牲人类的健康长寿，破坏生态作代价，获得的暂时温饱。 化肥对增产不是直接的作用，而是在瘠薄土壤中，首先培养微生物（如氨化菌、硝化菌、硫化菌）再由微生物代谢放出

9、CO2，才表现增产。,研究证实：采用生物反应堆技术，多用化肥多减产，少用化肥少减产，不用化肥大增产。,秸秆矿质元素可循环重复利用理论，为秸秆替代化肥找到了新途径和科学依据。,4. 植物生防疫苗理论,要从根本上防治植物病害，最科学的方法是走植物免疫之路，关于植物有无免疫功能，学术界有争论。,我们的研究证实：植物具有免疫功能，不少种类比动物还强，只是免疫机理与动物有区别。,植物疫苗是生物反应堆技术体系的重要组成部分，它相似于动物疫苗，但在接种工艺、方法上又有很大的差异和特殊性，它是通过对植物根系进行接种，进入植物各个器官，激活植物的免疫功能，产生抗体，实施对病虫害的防疫。,植物疫苗的生物特性： （

10、1）感染期的升温效应； （2）感染传导的缓慢性； （3）好氧性； （4）恒温恒湿性； （5）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，获得了化学农药不可比拟的效果，生防效果达90%以上，平均成本降低60%，平均增产30%以上。,实践还证实使用该技术获得的农产品，对人的保健还有显著的二次防效，它是有机食品生产的根本途径和措施。 该技术应用结果实现了微生物、植物与人，三连良性循环效应。,植物疫苗在农业生产中的成功应用，不仅是生命科学的理论突破，更重要的是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，也

11、为消费者的食品安全和健康带来希望，是中国对世界近代生命科学的贡献。,目前，每年一个省份为了防治病虫害，成千上万吨剧毒农药施入作物和土壤中，积存于农产品中，再通过人食用累积于人的身体中。可以这样说，人体成了剧毒农药的“第二储备库”，人类各种异常病变便由此而来，防不胜防。,农业生产中人们设想应用剧毒农药杀死病虫害，现实的结果却是农药用量越来越大，病虫害越来越严重。上百年生产实践证明：农药解决不了病虫害，长期使用剧毒农药，最终恶果是毁灭人类自己。 植物疫苗替代农药将会从本质上改变这一现状 。,三、秸秆生物反应堆的六大作用,1. CO2效应 2. 热量效应 3. 生物防治效应 4. 有机改良土壤效应

12、5. 酶切处理残留效应 6. 提高自然资源综合利用效应,1. CO2效应,一般可使作物群体内CO2浓度提高46倍，光合效率提高50%以上，饥饿程度得到有效缓解，生长加快、生育期提前1015天。,2. 热量效应,在严寒冬天里大棚内20cm地温增加46，气温23，显著改善植物生长环境，提高了作物抗御低温的能力，有效地保护作物正常生长。,3. 生物防治效应,菌种在转化秸秆过程中产生大量的抗病孢子，对病虫害产生较强拮抗抑制和致死作用，植物发病率降低80%以上，农药用量减少90%以上，标准化应用内外置结合式可不用农药。,4. 有机改良土壤效应,在秸秆生物反应堆内，20cm耕作层土壤孔隙度提高1倍以上，有

13、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，有机质含量增加10倍以上，为根系生长创造了优良的环境。,5. 酶切处理残留效应,转化秸秆的某些菌株，在反应的过程中，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，使有害变有益，最终使农药残毒变为植物需要的二氧化碳。 经测定：一年应用该技术植物根系周围的农药残留减少95%以上，二年应用该技术可全部消除。,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。由此可见，秸秆生物反应堆技术体系是一堆多效应。,四、秸秆生物反应堆技术要点,1可用秸秆种类 2应用最简方式 3菌种、秸秆用量及比例 4操作注意事项 5使用植物疫苗应注意的问题,1可用秸秆种类,玉米秸、麦秸、稻草、稻糠、豆秸、花生秧、花生壳、谷秆、高梁秆、烟秆、向日葵秆、树叶、杂草、糖渣、食用菌栽培菌糠和牛、马粪便等。,2应用方式,生物反应堆技术用于农业生产，标准化操作植物产量呈几倍的提高，此方式一次性投资过大，不符合农村现状。针对这一问题，我们经过多年“洋法变土法、复杂变简单、专家操作变农民操作”的简化研究，形成了今天应用的三种方式：内置式、外置式和内外结合式三种。,

15、内置式操作：,在种植行下或行间开沟20厘米深，宽度根据要求而定，铺秸秆，撒菌种，覆土，浇水，打孔，定植；,行下内置（开沟）,行下内置（放秸杆）,行下内置（撒菌种）,行下内置（覆土）,外置式操作：,在种植大田或大棚的一头，挖一个宽11.2米，深0.81.0米，长度不等的沟。将沟用单砖水泥砌垒或用厚农膜替代，然后在沟上沿作隔离层（箅子），在箅子上面铺放秸秆，一层4050厘米厚，撒一层菌种，一般34层，最后淋水浇湿，盖膜按机抽气。,不同季节的应用方式：低温期适宜采用内置式或内外置结合式，高温期适宜采用外置式或行间内置式。,3菌种、秸秆用量及比例,根据种植作物品种不同，菌种、秸秆用量有一定差异。菌种一

16、般应用内置式亩用量810千克，外置式亩用量9千克；秸秆用量每亩30004000千克，菌种与秸秆的比为1：400。,4操作注意事项,（1）内置式操作时间应比定植播种期提前20天左右，最少不低于10天，否则表现效果会错后。 （2）第一次浇水要足（以湿透秸秆为准），第二次浇水间隔时间要长（3040天），第三次浇水要巧（常规法浇23水，反应堆技术浇一水）。,（3）使用该技术禁用各种化肥和杀菌剂，使用化肥、农药会降低菌种活性，过量会使菌种死亡，使作物减产。 （4）温室、大棚和拱棚采用内置式，一般不用地膜覆盖，因为地膜覆盖会阻碍CO2冒出，氧气的进入，影响反应堆的定向转化和反应速度。,（5）使用内置式掌握

17、四不易的原则：开沟不易过深（不超20cm）；菌种、秸秆量不易过少（每亩菌种810千克，秸秆30004000千克）；覆土不易过厚（2025cm）；打孔不易过晚、过少（浇水后3天打孔，20cm见方）。,三补三用的原则,三补 一补气：保持回气孔畅通，增加堆内通气性； 二补水：秸秆转化需要大量水分，缺水会影响反应堆速度和效果，低温季节810天一次，高温季节57天一次； 三补料：当反应堆中秸秆下降一半多时，及时添加菌种和秸秆，一般菌种3千克，秸秆1200千克。,三用： 一用气：当外置堆做好后，当天就要按机抽气，开机时间苗期68小时，中期810小时，结果期应10小时以上； 二用液：反应堆浸出液含有大量CO

18、2、活性酶、抗病孢子、多种矿质元素等，对作物增产作用约占30%，用好反应液既能当肥又能当药，一般57天喷施一次，或结合浇水进行冲施； 三用渣：外置堆反应后剩余料是多种物质的混合体，是高肥力，高活性的生防有机肥。从堆中清理出来，堆积放置好，下茬定植时穴施，能增产20%以上。,五、秸秆生物反应堆技术应用结果,1生长表现 2产量表现 3品质表现 4投入产出比 5降低生产成本,1生长表现,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。,杏:,黄瓜:,西红柿:,草莓:,西瓜:,中期： 长势强壮，座果率高，果实膨大快，个头大，畸形少，上市期提前1015天。,杏:,黄瓜：