第二講 秸稈生物反應(yīng)堆研究的理論創(chuàng)新與應(yīng)用實(shí)踐
四.秸稈生物反應(yīng)堆基礎(chǔ)研究與四大理論的提出
1．植物饑餓理論 研究證實(shí)植物的主食不是肥料，而是一種氣體CO2。沒(méi)有它植物就會(huì)餓死。目前，大氣中可供植物吸收的CO2濃度為330 umol/L。通過(guò)對(duì)植物提供不同濃度的CO2，（從400—20000umol/L）,測(cè)定植物的光合效率，在相同光照強(qiáng)度之下（2000通量密度）隨著CO2濃度的提高，光合形成的有機(jī)物產(chǎn)量呈直線上升；光合效率比330umol/L濃度下提高20%、50%以至十幾倍以上，常規(guī)條件下許多植物的落花、落果、早熟與晚熟、早熟與早衰、午休等現(xiàn)象消失；同時(shí)出現(xiàn)的另一種現(xiàn)象是：果實(shí)大小無(wú)差異、含糖量升高、著色加快、色澤鮮艷、香味濃郁，生長(zhǎng)加快、主莖變粗、節(jié)間縮短、葉片變大、葉色濃綠，單果重提高、成熟期提前等，產(chǎn)量質(zhì)量極大幅度提高。在滿足CO2需求前提下，作物一天制造的有機(jī)物，相當(dāng)于現(xiàn)在作物8天以上制造有機(jī)物的總和。從中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)作物在嚴(yán)重的饑餓狀態(tài)下生存。據(jù)此，要提高產(chǎn)量和品質(zhì)，就應(yīng)該為植物提供足量的CO2。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)把秸稈轉(zhuǎn)化為植物需要的CO2，是一項(xiàng)解決植物饑餓的有效途徑。
2.葉片的主動(dòng)吸收和被動(dòng)吸收理論。根據(jù)對(duì)C14O2示蹤測(cè)定，植物為其自身的生存，葉片具有把CO2從不同位置、不同距離吸入本身內(nèi)的本性，這一過(guò)程稱為葉片的主動(dòng)吸收。葉片的主動(dòng)吸收能力，通過(guò)消耗自身制造的有機(jī)物而獲取能量。因此，主動(dòng)吸收會(huì)降低有機(jī)物的積累。另外，研究還發(fā)現(xiàn)：通過(guò)一定的設(shè)施，把CO2送到葉片附近，它吸收、固定、合成的效率及速度也相應(yīng)隨之提高，且有機(jī)物積累增加。這一過(guò)程稱為葉片的被動(dòng)吸收。根據(jù)植物這兩個(gè)特性，我們研制內(nèi)置反應(yīng)堆和外置反應(yīng)堆兩種。內(nèi)置秸稈生物反應(yīng)堆主要利用了葉片主動(dòng)吸收特性；而外置生物反應(yīng)堆則主要利用葉片的被動(dòng)吸收特性。
3.植物的生防疫苗理論。自然界廣泛存在的一種普遍規(guī)律——生物鏈關(guān)系（也稱食物鏈關(guān)系）。關(guān)于植物是否存在免疫功能，科學(xué)界是有爭(zhēng)議的。但是自然界中確有具有免疫功能植物種類存在，象銀杏對(duì)一切病害具有免疫功能。我們所提出的植物生防疫苗理論包括兩大內(nèi)容，四個(gè)方面。（1）生防學(xué)。是指一種生物對(duì)另一種生物具有致死或抑制的作用。如：一種菊科植物對(duì)蟲害有殺傷作用，香椿樹對(duì)蒼蠅有驅(qū)避作用；另一種是指以菌治蟲，以菌治菌。而生物反應(yīng)堆研究的生防效應(yīng)是利用以菌治菌、以菌治蟲的技術(shù)手段，其機(jī)理是指寄生、感染、抑制、拮抗四個(gè)方面。（2）疫苗是通過(guò)接種后進(jìn)入機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生免疫功能的微生物。
4.作物秸稈礦質(zhì)元素可重復(fù)再利用理論。
（1）證實(shí)秸稈礦質(zhì)元素可重復(fù)利用的方法?？赏ㄟ^(guò)P32對(duì)植物根系吸收過(guò)程的示蹤測(cè)定。土壤中P32的放射劑量為1150g，植物根系從土壤中吸收后，再測(cè)土壤中P32，其放射性消失，對(duì)該植物進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果該植物機(jī)體出現(xiàn)了近1150g（倫琴）的放射量。其秸稈測(cè)定約1040g（果實(shí)帶走 110g）。將此秸稈放入內(nèi)置反應(yīng)堆，重新種植新的植物，結(jié)果：土壤中秸稈的放射性消失，新的植物機(jī)體又出現(xiàn)了約1000r的放射強(qiáng)度。如此周而復(fù)始，說(shuō)明秸稈中的元素可重復(fù)利用。在以上理論指導(dǎo)下，隨著工藝技術(shù)和配套措施的逐步完善，生態(tài)農(nóng)業(yè)會(huì)有日新月異的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)秸稈替代化肥，生防疫苗替代化學(xué)農(nóng)藥指日可待。為人們提供生活所需的真正優(yōu)質(zhì)、無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品將會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
五．解決當(dāng)前保護(hù)地栽培存在的四大突出難題
1.保護(hù)地栽培由于封閉而氣體不能交換，CO2嚴(yán)重虧缺加重，作物饑餓現(xiàn)象普遍存在，是制約光合生產(chǎn)力、產(chǎn)量和品質(zhì)的突出問(wèn)題。如果CO2濃度不增加，進(jìn)一步提高產(chǎn)量和品質(zhì)就是一句空話。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)將由CO2、水和礦質(zhì)元素通過(guò)作物的光合作用合成的作物秸稈及下腳料重新轉(zhuǎn)化成CO2，供給作物進(jìn)行光合作用需要，有效緩解或從根本上解決了作物饑餓現(xiàn)象。進(jìn)而實(shí)施早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)才會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
2.地溫與氣溫、光照與地溫升降不同步是制約植物生長(zhǎng)正常發(fā)展的第二大問(wèn)題。一般氣溫與光照比較協(xié)調(diào)（同步），原因是氣溫是靠輻射，而地溫是靠傳導(dǎo)，土壤的導(dǎo)熱率又低，所以，在這些季節(jié)里，地溫的高低就成了關(guān)鍵要素。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)在把秸稈轉(zhuǎn)換成CO2的同時(shí)釋放出大量的熱，可提高地溫和氣溫，從而解決了地溫與氣溫不協(xié)調(diào)的矛盾。
3.通風(fēng)不良，溫差過(guò)大，葉面結(jié)露與病蟲害嚴(yán)重的矛盾，成為加大農(nóng)作物無(wú)效消耗，制約產(chǎn)量的第三大問(wèn)題。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)在轉(zhuǎn)換秸稈的同時(shí)培養(yǎng)了大量拮抗微生物孢子，可有效地防止病害的發(fā)生。
4.長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直向土壤中傾施化肥導(dǎo)致的鹽離子濃度急劇升高，滲透壓增大，根系吸收能力減弱，土壤顆粒凝結(jié)度加強(qiáng)，產(chǎn)生土壤板結(jié)，空隙度變小，通透性不良，根系生長(zhǎng)代謝受到抑制，土壤理化性狀變劣，微生物系群減少，況且人工施肥的種類與作物需求很難達(dá)到一致，土壤有效可供性大大降低等，已成為制約產(chǎn)量進(jìn)一步提高的第四大要素。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)將作物秸稈的礦質(zhì)元素通過(guò)降解重新釋放出來(lái)，再供給作物吸收利用，這樣，不僅營(yíng)養(yǎng)齊全，而且利用率高。此種措施是克服作物的缺素癥的最佳方法。同時(shí)產(chǎn)生了大量的有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，培養(yǎng)了大量的有益微生物，土壤生態(tài)逐步得到改善，為根系的生長(zhǎng)提供了優(yōu)越的條件。