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生物反应堆:作物吃饱 产量更高

时间:2015-6-29 8:00:49 点击:607

  核心提示 

秸秆生物反应堆技术,主要是以秸秆为资源,将秸秆在专用微生物菌种的作用下,定向转化成植物生长所需的二氧化碳、热量、抗病微生物、有机质和矿质元素等,使农产品达到高产、优质和无公害的现代农业发展目标要求。该技术在推广中主要以秸秆替代了农业种植中使用的大量化肥和传统有机肥,其植物疫苗替代了大量农药。据有关部门统计:大棚应用秸秆生物反应堆技术,每亩可降低成本50%。蔬菜平均每亩增产50%以上,增收40%以上。 

  ■ 将新闻进行到底 

  近日,由联合国粮农组织主办的第27届农业科研成果及科教电影评奖大会,在斯洛伐克召开。我国的“秸秆生物反应堆技术”荣获国际评委最高奖。关于秸秆反应堆和生防疫苗技术,中国工程院院士余松烈评价其“必将引发农业上的一场新的革命”。 

  ———— 技术背景 ———— 

  土壤质地逐步恶化 

  “常年大量使用化肥,土质严重硬化、板结、泛碱,这地可真是没法种了!”越来越多的农民朋友抱怨现在的土地越来越瘠薄,病虫害越来越猖獗。农作物产量,基本上是靠化肥和农药追出来的。长期过量使用化肥、农药和生长素,土壤质地和作物生长环境逐步恶化,农业生产前景实在令人担忧。 

  生物反应堆技术的发明人、山东秸秆生物工程技术研究中心主任张世明介绍,在此背景下诞生的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、增效的有机栽培理论和技术。该技术以秸秆替代化肥,以植物疫苗替代农药,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,以及食品安全和农业的可持续发展。 

  ———— 技术原理 ———— 

  植物饥饿理论 

  庄稼都很“饿”?有了“植物饥饿理论”才研制成功了秸秆生物反应堆技术。张世明认为,制约作物产量的主要因素是CO2,没有它植物就会“饥饿而死”。长期以来,植物在严重饥饿状态下生存。许多孕育能够长大的果实,因饥饿早期夭折,或生长缓慢,或性状发育不全,这就是人们平常看到的作物、果树的落花落果、大小年、早衰、午休、晚熟、果实畸形等现象的根本原因。 

  “目前大气CO2浓度为330ppm,大多数植物每天‘吃饱’需要10000ppm—40000ppm,供需相差几十倍乃至百倍之多。”张世明表示当满足二氧化碳需求时,以上现象就会消失。 

  秸秆定向转化 

  “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。”张世明介绍,微生物与有机物,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,进而极大地改变了作物的生长条件和环境。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。 

  秸秆在微生物菌种、净化剂等的作用下,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,一公斤干秸秆可转化CO21.1公斤、热量3037千卡、生防有机肥0.13公斤和抗病微生物孢子0.003公斤,这些物质和能量可用于果树蔬菜生产。 

  在张世明眼里,植物秸秆及其下脚料是地球上第一大可再生资源,它“取之不尽用之不完”,而且秸秆取材广泛、投资小,转化成植物需要的物质成分多,利用率高。 

  ———— 技术突破 ———— 

  理论创新助力技术成型 

  除了“植物饥饿理论”,秸秆生物反应堆技术体系还提出了另外三点理论创新。 

  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。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能,这种本能就叫“叶片的主动吸收”。 

  在叶片吸收CO2的过程中发现,如果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,秸秆生物反应堆应用形式就出现了三种:内置式、外置式和内外置结合式。 

  秸秆(植物体)中矿质元素可循环重复利用理论。除大量需要气、水、光外,植物生长还要从土壤中吸收N、P、K、等各种矿质元素。 

  这些积存于秸秆(植物体)中的矿质元素,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。”张世明说。 

  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%,从严格科学意义上说,化肥就是“植物盐”,对土壤就是“水泥”,多施化肥土壤就会板结。 

  植物生防疫苗理论。要从根本上防治植物病害,张世明告诉记者,植物具有免疫功能,只是免疫机理与动物有区别。如何利用好植物免疫功能,重要的技术关键是研制出对应的植物疫苗。农药不能从根本上解决病虫害问题,长期使用剧毒农药,最终恶果是毁灭人类自己。 

  秸秆生物反应堆的六大作用 

  那么秸秆生物反应堆是如何实现增产的呢?张世明从六个方面阐述了反应堆的作用点。 

  首先就是该技术一般可使作物群体内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。 

  第二,该技术所产生的热量效应可使严寒冬天里的大棚内20厘米地温提高4℃—6℃,气温提高2℃—3℃,显著改善植物生长环境,提高作物抗御低温的能力,进而保护作物正常生长,生育期可提前10—15天。 

  第三是生物防治效应,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90%以上,农药用量减少90%以上。张世明说:“标准规范化操作可基本上不用农药。” 

  有机改良土壤效应是第四个方面。在秸秆生物反应堆种植层内,20厘米耕作层土壤孔隙度提高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,有机质含量增加10倍以上,为根系生长创造了优良的环境。 

  第五是酶切处理残留效应,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。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。 

  最后,此项技术可以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。 

(科技日报) 
本篇文章来源于 科技网|www.stdaily.com 
原文链接:
http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-11/26/content_250799.htm 

作者:不详 来源:网络
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