棚室廢棄物發酵增施CO2技術研究初探

常義軍 毛久庚 王東升 陳 歡 成維東

（江蘇省南京市蔬菜科學研究所 210042）

近年來，高效農業、設施蔬菜的發展勢頭迅猛。但在棚室栽培條件下，普遍存在CO2虧缺現象，尤其在冬季和早春大棚密閉保溫的環境下，棚內CO2嚴重虧缺，影響了作物的光合作用，進而影響蔬菜的產量和品質。

眾所周知，增施CO2具有顯著增產效果。目前國內外常用的CO2施肥方法主要有化學反應法、燃燒法、液態（鋼瓶）CO2法、通風換氣法等，但這些方法均存在供氣不均勻、持續時間短、費用較高等不足之處，不易在農村廣泛推廣。

本項研究利用有機廢棄物生物發酵CO2施肥的新技術，成本低廉、操作簡便、易于推廣，一舉多得，不僅可解決棚室蔬菜CO2虧缺的問題，促進農業增產、農民增收，還可以合理利用有機廢棄物，改善環境，減少向大氣中排放CO2的同時獲得優質的有機肥料，降低了肥料成本，符合低碳農業的理念。本項技術的推廣應用將成為高效設施農業發展的有力推手。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

有機廢棄物為中藥渣，南京金陵制藥廠提供，稻草；發酵菌劑為BGB微生物菌劑，北京嘉博文生物科技有限公司生產。供試作物為越冬甘藍

1.2 CO2發生原理

本試驗以中藥渣（玄參、金銀花、石斛）、稻草等有機廢棄物為高溫堆肥材料，利用好氧發酵分解有機物，產生CO2氣體。試驗用中藥渣、稻草的主要成分見表1。

1.3 CO2發生裝置的設計

表1 高溫堆肥材料的主要成分

以現成木托盤（距地面約20cm）作為底座（或者用毛竹把底部架空），以利于通氣。發酵筒體用編織袋制作，縫制成長120cm、寬100cm、高150cm的無底無蓋筒體。用毛竹將塑料薄膜固定支撐在木托盤底座上，即可往裝置內填充復配好的發酵物料，第1次物料填加高度可達80cm。

1.4 試驗方法

試驗在大棚內進行，共6個大棚，3個處理、3個對照，大棚面積320m2（40m×8m）。 用70%新鮮中藥渣+30%粉碎稻草，另添加適量BGB微生物菌劑配制發酵物料。物料投放完畢后，在物料表面覆蓋1層稻草秸稈 （底部亦需鋪1層稻草，防止發酵物料散落），以保持發酵物料的水分含量。如以畜禽糞便為主要原料，最后在物料最上層鋪蓋浸泡過稀硫酸的無紡紗布，以吸收發酵過程中產生的有害氣體，如氨氣等。發酵物料添加量為0.96m3（120cm×100cm×80cm），20～22d后，產生的CO2濃度下降到與對照相當，因此在投放物料20d左右可再次向發酵裝置內補充物料 （1/3量），以保證能持續供氣。1個大棚（320m2）需 2 套裝置。

2 結果與分析

2.1 日間棚內CO2濃度和溫度變化特點

2.1.1 日間棚內CO2濃度變化特點 圖1為有機物發酵第26d（2月14日，補充發酵物料第3d，晴天）大棚內CO2濃度變化，上午9時處理大棚的CO2濃度達到1695mg/kg，而對照大棚的CO2濃度為523mg/kg，二者相差1172mg/kg。隨著光合作用的進行和時間的推移，大棚內CO2濃度逐步下降。但處理棚內CO2濃度可以保持在686mg/kg以上，而對照大棚中CO2濃度在10時以后就已低于300mg/kg，午后更低，棚內CO2虧缺，嚴重影響植物正常的光合作用。

圖1 日間棚內CO2濃度變化（2月14日）

2.1.2 日間棚內溫度變化特點 圖2是有機物發酵第26d（2月14日，補充發酵物料第3d，晴天）大棚內溫度變化情況。實施CO2施肥后，大棚內的溫度也較對照高出1～2℃。

圖2 日間棚內溫度的變化（2月14日）

2.2 CO2施肥裝置供氣能力的變化特點

表2 CO2施肥裝置供氣能力的變化

由表2可以看出，處理棚CO2濃度在9時均顯著高于對照棚，最高高出1654mg/kg（第2d），然后隨著中藥渣發酵時間的增加，處理棚內CO2濃度也逐漸下降，至第23d時，處理棚內CO2濃度已降至800mg/kg以下；到了14時，由于作物的光合作用，與上午相比而言，對照棚和處理棚內CO2濃度均顯著下降，但處理棚仍然高于對照棚；到了第23d下午，處理棚CO2濃度已經開始虧缺。在第20d 14時，處理棚內CO2濃度仍達到510mg/kg。因此，建議第20d后在裝置中補充新鮮的發酵物料。

2.3 CO2施肥對甘藍長勢的影響

2月11日調查了甘藍基本長勢情況，結果見表3。由表3可以看出，在CO2施肥23d后，處理棚中甘藍的長勢明顯優于對照棚。由于處理棚內物料發酵產生CO2，明顯促進了植物的光合作用，甘藍的葉展與株高增幅分別達到41.4%、30.78%。

表3 CO2施肥對甘藍葉展、株高的影響

2.4 CO2施肥對甘藍品質的影響

測定分析甘藍中硝酸鹽、Vc、可溶性糖等品質指標結果見表4。實施CO2施肥后，彌補了大棚CO2的虧缺，改善了甘藍的生長條件，甘藍的硝酸鹽含量降低了55.17%，Vc含量、可溶性糖含量分別提高了27.35%和10.86%，甘藍的品質顯著改善。

表4 CO2施肥對甘藍品質的影響

2.5 CO2施肥對甘藍產量的影響

處理棚甘藍球的緊實度 （手摸）明顯優于對照棚、球徑明顯大與對照棚的甘藍（見表5），橫徑增加15.08%、縱徑增加10.85%。實測甘藍產量也是處理棚高于對照棚 （見表6），地上部產量較對照增加39.32%，商品菜產量亦較對照增加39.64%，差異達到極顯著。二者的凈菜率基本相當，均大于60%。說明對大棚甘藍實施CO2施肥效果明顯，能夠顯著提高甘藍產量。

表5 CO2施肥對甘藍球徑的影響

表6 CO2施肥對甘藍產量的影響

3 結論

（1）采用簡易裝置，利用有機廢棄物高溫堆肥，可增加棚室中CO2濃度，可保持CO2濃度在510mg/kg以上，保證棚室蔬菜的正常光合作用；（2）實施棚室蔬菜CO2施肥，解決了棚室中CO2虧缺問題，改善了蔬菜生長條件，蔬菜品質明顯改善；（3）實施棚室蔬菜CO2施肥后，蔬菜產量提高，甘藍可比對照增產39.64%；（4）發酵殘渣是優質的有機肥料，可就地使用，節省肥料成本。