第一篇：秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)-材料

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

一、技術(shù)介紹

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)又稱二氧化碳緩釋富氧秸稈發(fā)酵技術(shù)，是由山東秸稈生物工程技術(shù)研究中心張世明研究員歷時(shí)20年研發(fā)的一項(xiàng)全新概念的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增質(zhì)、增效的有機(jī)栽培理論和技術(shù)。他的研究成功從根本上擺脫了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴化肥的局面。技術(shù)的核心是利用微生物菌種將秸稈轉(zhuǎn)化為農(nóng)作物生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)、熱量和有機(jī)物質(zhì)，達(dá)到改善土壤、增強(qiáng)肥力、促進(jìn)農(nóng)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生長(zhǎng)的目的。與傳統(tǒng)常規(guī)農(nóng)業(yè)技術(shù)有著本質(zhì)的不同，是一項(xiàng)能夠有效解決設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤連作障礙、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)創(chuàng)新栽培技術(shù)。

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)增產(chǎn)原理與作用：秸稈在添加畜禽糞便和微生物菌劑的作用下，分解成CO2，增加大棚中CO2濃度，一般可使作物群體內(nèi)CO2濃度提高4～6倍，作物產(chǎn)量隨著CO2吸收量的增加而增加。秸稈反應(yīng)堆還提高大棚溫度，在嚴(yán)寒冬天里大棚內(nèi)20cm地溫增加4～6℃，氣溫增加2～3℃。秸稈反應(yīng)堆具有明顯的改良土壤功效。秸稈在轉(zhuǎn)化過程中能產(chǎn)生抗病源微生物孢子，可以調(diào)節(jié)土壤微生物區(qū)系，對(duì)土傳病蟲害產(chǎn)生一定的抑制和致死作用。

秸稈生物反應(yīng)堆應(yīng)用方式：主要有三種方式，內(nèi)臵式反應(yīng)堆、外臵式反應(yīng)堆和內(nèi)外臵結(jié)合式反應(yīng)堆。內(nèi)臵反應(yīng)堆又分為行下內(nèi)臵式反應(yīng)堆、行間內(nèi)臵式反應(yīng)堆和樹下內(nèi)臵式反應(yīng)堆；外臵式反應(yīng)堆分為簡(jiǎn)易外臵式、標(biāo)準(zhǔn)外臵式兩種。選擇應(yīng)用方式時(shí)，主要依據(jù)生產(chǎn)地種植品種、定植時(shí)間、生態(tài)氣候特點(diǎn)和生產(chǎn)條件而定。外臵反應(yīng)堆適合于春、夏和早秋大棚栽培，內(nèi)臵反應(yīng)堆除了用于保護(hù)地作物越冬栽培、還用于大田、果樹等作物栽培。

秸稈生物反應(yīng)堆轉(zhuǎn)化率：1kg干秸稈可轉(zhuǎn)化1.1kgCO2、3037千卡熱量、0.13kg生防有機(jī)肥和0.003kg抗病微生物孢子。這些物質(zhì)和能量用于果蔬生產(chǎn)，可增產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品0.6-1.5kg，品種不同增幅有差異。

二、主要優(yōu)缺點(diǎn)

（一）主要優(yōu)點(diǎn)

1、技術(shù)優(yōu)勢(shì)凸顯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)內(nèi)涵。秸稈反應(yīng)堆利用的都是農(nóng)作物的廢棄物，操作簡(jiǎn)單、易于掌握，稍作示范講解，大部分農(nóng)民都能掌握。以玉米秸稈、稻草、雜草等為基本原料，加上生物菌劑讓秸稈分解，產(chǎn)生二氧化碳和熱量等，在栽培層的20cm之下，把地加熱。秸稈分解產(chǎn)生的熱量，可以使棚內(nèi)地溫增高1～3℃，氣溫增高3～5℃，地溫增高能增強(qiáng)作物抗病能力。在冬季放風(fēng)量較少的情況下，秸稈發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳可以滿足作物光合作用的需要，產(chǎn)量提高，增加產(chǎn)量30%～50%，甚至加倍。

2、成本優(yōu)勢(shì)凸顯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)內(nèi)涵。秸稈反應(yīng)堆技術(shù)每畝所需菌種成本在60～500元，投入產(chǎn)出比在1∶10以上。秸稈反應(yīng)堆對(duì)解決棚室建設(shè)及設(shè)施農(nóng)業(yè)推廣的資金問題是個(gè)有利措施，在1畝地上用秸稈反應(yīng)堆產(chǎn)生的效益相當(dāng)于新建半畝溫室。減少化肥用量，節(jié)約成本。秸稈經(jīng)微生物分解后變成容易被作物吸收的營(yíng)養(yǎng)元素，可以節(jié)省化肥30%-50%。

3、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)凸顯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)質(zhì)量?jī)?nèi)涵。秸稈反應(yīng)推使用的高活性菌種，在發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量有益菌株，對(duì)多種致病病菌有抑制、殺滅作用，降低化學(xué)殺菌劑的使用量。秸稈可以儲(chǔ)存大量水分，不斷滿足蔬菜根系需要，降低棚內(nèi)空氣濕度，減少澆水次數(shù)，減少病害發(fā)生。秸稈經(jīng)微生物分解后變成容易被作物吸收的營(yíng)養(yǎng)元素，并生成有機(jī)質(zhì)，活化了土壤中被固定的營(yíng)養(yǎng)元素，使農(nóng)作物生長(zhǎng)茁壯。全球的設(shè)施農(nóng)業(yè)都有土壤鹽漬化問題，連續(xù)使用秸稈反應(yīng)堆技術(shù)使土壤結(jié)構(gòu)明顯改善，通透性增強(qiáng)，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)好轉(zhuǎn)，有機(jī)質(zhì)含量提高，作物根系明顯增旺，為可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。由于減少了化肥和殺菌劑的使用，蔬菜商品性大大增強(qiáng)。

4、環(huán)境優(yōu)勢(shì)凸顯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)內(nèi)涵。秸稈反應(yīng)堆是農(nóng)村秸稈有效利用的好途徑，1畝溫室要消耗4畝的秸稈。這種生態(tài)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了能源的循環(huán)利用，在農(nóng)業(yè)體系內(nèi)的高效利用，提高了秸稈的利用率，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)有效解決焚燒秸稈造成的環(huán)境污染等問題。為農(nóng)業(yè)增效，農(nóng)民增收，農(nóng)業(yè)良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展提供了高效創(chuàng)新的技術(shù)支撐。

（二）主要缺點(diǎn)和措施 秸稈生物反應(yīng)堆雖然是一項(xiàng)很好的技術(shù)，但很多農(nóng)民在操作過程中出現(xiàn)了一些問題，導(dǎo)致秸稈生物反應(yīng)堆的使用效果大打折扣。

1、氮肥要前補(bǔ)后控。秸稈碳氮比很高，一般在60-100：1，而秸稈適宜分解的碳氮比是25：1。若秸稈反應(yīng)堆未及時(shí)補(bǔ)充速效氮肥，會(huì)造成土壤微生物與蔬菜根系爭(zhēng)氮，影響幼苗正常生長(zhǎng)，出現(xiàn)幼苗發(fā)黃、瘦弱等問題。因此，在秸稈還田后，要注意增施氮肥。每一千斤秸稈（大約一畝地的玉米秸稈量），需要補(bǔ)充尿素40-50斤，才可滿足秸稈分解的需要。按照使用秸稈量的多少，確定氮肥施用量。若未隨秸稈施入氮肥，蔬菜生長(zhǎng)中后期則要控制氮肥使用量。因?yàn)榻斩捲诜纸膺^程中會(huì)逐步釋放較多的氮，如果在此時(shí)再按照原來(lái)的習(xí)慣大量補(bǔ)充氮肥，會(huì)導(dǎo)致氮肥量過多，造成植株旺長(zhǎng)。所以，在后期應(yīng)少用或不用氮肥。

2、病菌蔓延，產(chǎn)生新病害。秸稈上面多帶有大量的病菌和蟲卵，直接運(yùn)進(jìn)棚里、鋪在地上，很容易加重病蟲害發(fā)生。未使用專用菌種或使用量不足或使用了劣質(zhì)菌種，會(huì)導(dǎo)致秸稈所帶病菌在棚室中蔓延，產(chǎn)生新病害。

3、所用菌種質(zhì)量低劣，效果不明顯。有部分產(chǎn)品短期內(nèi)使用效果不錯(cuò)，但由于其所用菌種沒有經(jīng)過農(nóng)業(yè)部微生物肥料登記部門進(jìn)行的菌種檢驗(yàn)、產(chǎn)品毒性檢測(cè)及質(zhì)量檢測(cè)，存在產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，施用不安全等原因，建議購(gòu)買有微生物肥料登記標(biāo)識(shí)的菌種產(chǎn)品。

4、注意災(zāi)害性天氣防御。注意災(zāi)害性天氣防御棚室秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)確有提溫作用,但在寒流或暴風(fēng)雪等惡劣氣候下仍然需要采取加蓋底腳苫、設(shè)小拱棚、臨時(shí)加溫等增溫保溫措施。同時(shí),更應(yīng)重視收聽天氣預(yù)報(bào),提早預(yù)防,不能認(rèn)為采用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)即可抵御災(zāi)害性天氣。

三、推廣應(yīng)用情況

經(jīng)2003年對(duì)國(guó)內(nèi)、以及全省部分地區(qū)不完全調(diào)查，推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的有山東省的濟(jì)南市的濟(jì)陽(yáng)、商河；聊城市的東阿、高唐、萃縣、陽(yáng)谷、荏平；臨沂市的蒼山、蒙陰；棗莊市的峰城；濱州市的鄒平；淄博市的桓臺(tái)；煙臺(tái)市的招遠(yuǎn)；泰安市的岱岳區(qū)。以及北京、天津、上海、杭州、江蘇、河南、河北、陜西、遼寧等9省市、二十幾個(gè)縣的8000多個(gè)大棚和150hm2果園上推廣應(yīng)用。據(jù)各點(diǎn)上應(yīng)用結(jié)果，單一用內(nèi)臵式生物反應(yīng)堆增產(chǎn)30%左右，增加效益40%以上。內(nèi)外臵結(jié)合式反應(yīng)堆技術(shù)高的可增產(chǎn)50%左右，增效60%左右。山東省農(nóng)技推廣總站2003年對(duì)濟(jì)南市、臨沂市、煙臺(tái)市、棗莊市等地方實(shí)地調(diào)查，該項(xiàng)技術(shù)日光溫室甜椒應(yīng)用，甜椒植株高大、枝葉繁茂，病蟲害輕、甜椒個(gè)頭比對(duì)照大而且商品性好，坐果率比對(duì)照提高122%，可提前10d上市，增產(chǎn)幅度50%左右，一般比對(duì)照每棚增加日6000多元；該項(xiàng)技術(shù)在露天的果樹上運(yùn)用，果樹植株健壯、葉片大而厚、葉色深綠、有光澤，結(jié)果多且集中于下部、個(gè)頭大、著色鮮艷、外觀好、口感佳、商品性好；該項(xiàng)技術(shù)在黃瓜上應(yīng)用，黃瓜的瓜條直，商品性好，結(jié)瓜期長(zhǎng)，產(chǎn)量比對(duì)照增加40%，增效50%左右；該項(xiàng)技術(shù)在石榴上應(yīng)用，石榴大而甜、果皮光亮，比對(duì)照增加產(chǎn)量40%以上，增效50%左右。

到目前，該技術(shù)在山東、河北、天津、北京等14個(gè)省156個(gè)縣（市、區(qū)）示范推廣，取得良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。經(jīng)全國(guó)多個(gè)省、市、自治區(qū)大面積應(yīng)用證實(shí)，該技術(shù)大幅度提高資源利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)良性循環(huán)，降低生產(chǎn)成本，顯著地提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量、使資源利用與農(nóng)民增收，環(huán)境保護(hù)、食品安全融為一體，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展探索出一條新途徑。正如中國(guó)工程院院士于松烈教授指出：秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)必將引起一場(chǎng)新的農(nóng)業(yè)革命。該項(xiàng)目獲得聯(lián)合國(guó)第27屆農(nóng)業(yè)科研成果最高獎(jiǎng)，中央電視臺(tái)等多家媒體先后對(duì)秸稈生物反應(yīng)堆體系進(jìn)行了相關(guān)報(bào)道。

2004年以來(lái)，農(nóng)業(yè)部在多次組織專家考察后，將該項(xiàng)技術(shù)列為防止農(nóng)業(yè)面源污染的重大技術(shù)之一。農(nóng)業(yè)部連續(xù)兩年立項(xiàng)撥?？钪С稚綎|、河南、河北農(nóng)業(yè)廳推廣該技術(shù)，并與2008年4月在山東淄博舉辦了14省秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)推廣培訓(xùn)班。山東省人民政府高度重視該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，財(cái)政廳、科技廳和農(nóng)業(yè)廳連續(xù)多年將該項(xiàng)技術(shù)列為農(nóng)業(yè)主推技術(shù)；每年扶持推廣資金1000萬(wàn)元以上。2006年以來(lái)，河北、遼寧、甘肅等省人民政府也相繼大力推廣該項(xiàng)技術(shù)，并加大財(cái)政扶持力度。2006年5月，全國(guó)政協(xié)將該項(xiàng)目列為重要提案，引起中央有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的重視，并做出重要批示。民革中央把該技術(shù)作為社會(huì)服務(wù)、科技扶貧的主要項(xiàng)目，多次召開推廣現(xiàn)場(chǎng)會(huì)。2009年2月，由民革中央牽頭，國(guó)家八部委在甘肅省白銀市召開全國(guó)秸稈生物反應(yīng)堆推廣現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議。全國(guó)人大會(huì)副委員長(zhǎng)周鐵農(nóng)出席會(huì)議并做重要講話。與會(huì)代表通過交流、現(xiàn)場(chǎng)參觀，一致認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)涉及全社會(huì)各階層切身利益，是一項(xiàng)公益事業(yè)性極強(qiáng)的重大科技項(xiàng)目。現(xiàn)已有28個(gè)省市自治區(qū)先后引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益；生態(tài)效益和社會(huì)效益。

四、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與建議

該項(xiàng)技術(shù)自上個(gè)世紀(jì)80年代開始研究，90年代開始區(qū)試，2001年開始進(jìn)人大田推廣運(yùn)用示范，由于經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益極為顯著而得到推廣單位的認(rèn)可，有的農(nóng)戶還自發(fā)使用生物反應(yīng)堆技術(shù)。從山東省應(yīng)用結(jié)果分析來(lái)看，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，肥料減少投資50%、農(nóng)藥投資減少50%，上市期提前10d～15d，收獲期延長(zhǎng)20d～30d，其中果樹類增產(chǎn)50%左右。含糖量提高l%～2%；蔬菜類增產(chǎn)30%以上；瓜類增產(chǎn)40%以上，含糖量提高1%～2%，品質(zhì)明顯改善，農(nóng)藥殘留童降低。使用生物反應(yīng)堆技術(shù)能使土壤中有機(jī)質(zhì)增多，改良了土壤，農(nóng)村大量的桔稈的合理使用，凈化和保護(hù)了環(huán)境，農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，有短期和長(zhǎng)期的效益，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)迫切需要解決的（諸如農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)、環(huán)境污染）等問題的最佳方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（一）秸稈生物反應(yīng)堆配套菌種研發(fā)。隨著秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的大面積推廣,必將有大批新的菌種問世，菌種作為一種產(chǎn)品要加強(qiáng)規(guī)范。在新菌種大面積應(yīng)用前必須進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，以驗(yàn)證其是否適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件，有無(wú)不良影響，如何選擇應(yīng)用方式及怎樣操作能達(dá)到最佳效果等。否則新菌種如直接應(yīng)用很可能達(dá)不到預(yù)期效果，如使用不當(dāng)還可能造成減產(chǎn)，也必將對(duì)此技術(shù)的推廣帶來(lái)不良影響。

（二）有關(guān)部門應(yīng)繼續(xù)加大資金扶持力度。目前生產(chǎn)上常用的菌種為80～500元/667m2，有些地區(qū)還需秸稈費(fèi)用約300 元/667m2，若選用外臵式反應(yīng)堆則還需塑料薄膜管及CO2交換機(jī)等小型設(shè)備的投入。由此來(lái)看，盡管此技術(shù)增效明顯，但增加的投入也相對(duì)較大,在農(nóng)民認(rèn)識(shí)階段,需要政府投入專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)予以扶持。為此建議有關(guān)部門,按應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的棚室數(shù)量予以適當(dāng)資金補(bǔ)助。

（三）加快配套技術(shù)的試驗(yàn)與研究。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)還有巨大的增產(chǎn)潛力有待挖掘。目前該技術(shù)的相關(guān)配套技術(shù)還有待完善，如膜下滴灌、滲灌，增光補(bǔ)光，病蟲草害綜合防治，災(zāi)害性天氣防御技術(shù)等。這些技術(shù)如何集成為一體，互相配合發(fā)揮最大的增產(chǎn)、提質(zhì)作用，還應(yīng)加快試驗(yàn)與研究。

（四）出臺(tái)秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)規(guī)程。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)總體來(lái)講增效明顯、操作簡(jiǎn)單，但應(yīng)用中也有很多細(xì)節(jié)易出現(xiàn)問題，如不按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施則不能表現(xiàn)出好的效果，因此各地相關(guān)部門應(yīng)在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上出臺(tái)不同應(yīng)用方式的秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)操作規(guī)程，以便技術(shù)人員及農(nóng)戶參照使用，以發(fā)揮技術(shù)應(yīng)有的效能。

第二篇：秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)工作總結(jié)A (1000字)

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)研究與示范項(xiàng)目

技術(shù)報(bào)告

“秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)研究與示范”是一項(xiàng)充分利用秸稈資源，大幅度提高瓜果菜產(chǎn)量，改善品質(zhì)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物工程創(chuàng)新技術(shù)，是目前山東省農(nóng)業(yè)廳、科技廳向廣大農(nóng)民朋友重點(diǎn)推廣的新技術(shù)。該項(xiàng)目屬市科技項(xiàng)目，在500個(gè)大棚戶實(shí)施，已帶動(dòng)周邊2000個(gè)大棚戶進(jìn)行應(yīng)用。

一、秸稈生物反應(yīng)堆研究的依據(jù)和原理

所謂秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)，就是采用生物技術(shù)，將秸稈轉(zhuǎn)化為作物所需要的二氧化碳、熱量、抗病孢子、礦質(zhì)元素、有機(jī)質(zhì)等，進(jìn)而獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、無(wú)公害的農(nóng)產(chǎn)品。該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，可加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的有效轉(zhuǎn)化，使農(nóng)業(yè)資源多層次充分再利用，農(nóng)業(yè)生態(tài)進(jìn)入良性循環(huán)。

秸稈反應(yīng)堆的技術(shù)原理是：植物光合吸收二氧化碳和水形成的秸稈，通過加入微生物菌種、催化劑和凈化劑，在通氧的條件下定向重新產(chǎn)生二氧化碳、水、熱和礦質(zhì)元素，在這個(gè)過程中又產(chǎn)生出大量的抗病蟲的菌孢子，再通過一定的工藝設(shè)施，提供給作物，使作物更好地生長(zhǎng)發(fā)育。這樣植物光合合成有機(jī)物，微生物氧化分解有機(jī)物，二者在物質(zhì)轉(zhuǎn)化，重復(fù)再利用的過程中構(gòu)成了一個(gè)良性循環(huán)的生物圈。這就是秸稈生物反應(yīng)堆的依據(jù)和原理。

該技術(shù)簡(jiǎn)單易學(xué)，農(nóng)村原材料充足，造價(jià)低、效果明顯，適宜在農(nóng)村進(jìn)行大面積推廣。每667平方米（1畝）大棚應(yīng)用秸稈在不少于4000千克的情況下，可將大棚內(nèi)二氧化碳濃度提高4-6倍，在冬天最冷時(shí)能使20厘米地溫提高4-6℃，氣溫提高2-3℃，使病害減少60%以上，第一年可減少化肥用量50%以上。應(yīng)用該技術(shù)，可提高大棚瓜果菜產(chǎn)量30%以上，提前上市7-15天，大棚菜結(jié)果期延長(zhǎng)30天，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)明顯提高。一般一個(gè)667平方米的大棚果菜，增效達(dá)5000元，節(jié)約化肥、農(nóng)藥、雞糞投資2000多元。

二、主要技術(shù)措施

1、秸稈種類：多以作物秸稈為主，主要是玉米秸、麥秸，兼用豆秸、花生秧、花生殼、谷稈、高梁稈、向日葵稈、樹葉、雜草、食用菌栽培菌糠和牛、馬糞便等。

2、應(yīng)用方式：內(nèi)置式反應(yīng)堆操作：在種植行下或行間開溝20厘米深，寬度根據(jù)要求而定，鋪秸稈，撒菌種，覆土，澆水，打孔，定植。

3、菌種、秸稈用量及比例：

⑴菌種：生物反應(yīng)堆發(fā)酵制劑是多維復(fù)合酶菌群制劑,由石家莊市格瑞林生物工程技術(shù)研究所提供。

⑵菌種用量：內(nèi)置式每畝8-10千克，外置式每畝9千克。⑶秸稈用量：每畝3000-4000千克，菌種與秸稈的比為1：400。

4、操作規(guī)范：

（1）操作時(shí)間：內(nèi)置式應(yīng)比定植播種期提前20天左右，最少不低于10天，否則表現(xiàn)效果會(huì)錯(cuò)后。

（2）澆水：第一次澆水要以濕透秸稈為準(zhǔn)，第二次澆水間隔時(shí)間要長(zhǎng)達(dá)30～40天，第三次澆水要巧（常規(guī)法澆2～3次水，反應(yīng)堆技術(shù)澆一次水）。（3）禁用各種化肥和殺菌劑，使用化肥、農(nóng)藥會(huì)降低菌種活性，過量會(huì)使菌種死亡，使作物減產(chǎn)。

（4）溫室、大棚和拱棚采用內(nèi)置式，一般不用地膜覆蓋，因?yàn)榈啬じ采w會(huì)阻礙co2冒出和氧氣的進(jìn)入，影響反應(yīng)堆的定向轉(zhuǎn)化和反應(yīng)速度。

（5）使用內(nèi)置式掌握四不易的原則：一是開溝不超過20cm；二是菌種每畝不少于8-10千克，秸稈每畝不少于3000-4000千克；三是覆土厚度25cm；四是澆水后3天內(nèi)打孔，孔要2cm見方。

5、使用植物疫苗應(yīng)注意的問題：（1）接種前：按1kg麥麩對(duì)13kg水的比例攪拌均勻，堆積4-5h備用。疫苗、中間料（草粉）與水拌勻，堆積放熱處理3-5天，再進(jìn)行接種，防止燒苗；

（2）接種后：每株澆水一碗，一周二次進(jìn)行降溫；

（3）接種分兩次進(jìn)行，育苗期和定植期；

（4）打孔通氧防止疫苗失活。

三、效果分析

秸稈生物反應(yīng)堆在黃瓜、茄子上應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果分析

1、試驗(yàn)結(jié)果：

在黃瓜上的應(yīng)用研究 地點(diǎn)：夏莊鎮(zhèn)郭家小莊(試驗(yàn)棚主張高,對(duì)照棚主是郭仁學(xué),大棚面積均為1畝)在茄子上的應(yīng)用研究 地點(diǎn)：夏莊鎮(zhèn)向陽(yáng)村(試驗(yàn)棚主欒世儉,對(duì)照棚主是欒世生,大棚面積均為1畝)

1、防病效果顯著。從表中可以看出：反應(yīng)堆黃瓜棚比常規(guī)種植黃瓜大棚每畝用藥量減少300元，反應(yīng)堆茄子棚比常規(guī)種植茄子大棚每畝用藥量減少210元。秸稈反應(yīng)堆使用的高活

性菌種，在發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量有益菌株，對(duì)多種致病菌有抑制、殺滅作用，從而減少了病害尤其是土傳病害的發(fā)生，降低化學(xué)殺菌劑的使用量，從而使農(nóng)藥成本顯著降低。

2、化肥用量減少。反應(yīng)堆黃瓜棚比常規(guī)種植黃瓜大棚每畝用肥量減少200公斤，反應(yīng)堆茄子棚比常規(guī)種植茄子大棚每畝用肥量減少200公斤。秸稈經(jīng)微生物分解后變成容易被作物吸收的營(yíng)養(yǎng)元素，并生成有機(jī)質(zhì)，活化了土壤中被固定的營(yíng)養(yǎng)元素，從而可以節(jié)省化肥50%。而且大量使用秸稈開辟了秸稈的利用途徑，減少了焚燒秸稈產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。

3、土壤結(jié)構(gòu)得到改良。連續(xù)使用該技術(shù)土壤結(jié)構(gòu)明顯得到改良，土壤通透性增強(qiáng)，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，作物根系明顯增旺。

4、作物產(chǎn)量和品質(zhì)得到提高。反應(yīng)堆黃瓜棚比常規(guī)種植黃瓜大棚每畝產(chǎn)量增加3000公斤，反應(yīng)堆茄子棚比常規(guī)種植茄子大棚每畝產(chǎn)量增加2000公斤。在使用該技術(shù)后，在冬季放風(fēng)量較少的情況下，秸稈發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳可以滿足作物光合作用的需要，葉片肥厚，產(chǎn)量較對(duì)照提高25%—50%。由于減少了化肥和殺菌劑的使用，口感明顯好于對(duì)照，且商品性大大增強(qiáng)。

5、棚內(nèi)氣溫、地溫得到提高。選定當(dāng)?shù)匾荒隁鉁刈畹偷?2月份，每天早上12時(shí)、下午4時(shí)、晚上22時(shí)對(duì)2個(gè)相同位置的大棚的氣溫和20cm的地溫進(jìn)行調(diào)查記錄，共調(diào)查120次，經(jīng)匯總對(duì)比，試驗(yàn)棚與對(duì)照棚相比；上午氣溫高1.25℃,地溫高

3.15度；中午氣溫相同，地溫高4.8℃;下午氣溫高2.85℃；晚間氣溫高2.45℃，地溫高3.1℃。綜合平均每天氣溫高1.65℃，地溫高3.81℃。秸稈分解產(chǎn)生的熱量，可以使棚內(nèi)增溫效果十分明顯。

6、澆水次數(shù)減少。反應(yīng)堆黃瓜棚比常規(guī)種植黃瓜大棚澆水次數(shù)減少4次，反應(yīng)堆茄子棚比常規(guī)種植茄子大棚澆水次數(shù)減少4次。尤其在深冬季節(jié)，秸稈可以儲(chǔ)存大量水分，不斷滿足黃瓜根系的需要，從而減少澆水次數(shù)，降低棚內(nèi)空氣濕度。

7、生育期延長(zhǎng)。反應(yīng)堆黃瓜棚比常規(guī)種植黃瓜大棚生育期延長(zhǎng)32天，反應(yīng)堆茄子棚比常規(guī)種植茄子大棚生育期延長(zhǎng)25天。

8、棚內(nèi)二氧化碳濃度提高。因無(wú)二氧化碳濃度測(cè)量?jī)x器，沒有具體的數(shù)據(jù)。從作物長(zhǎng)勢(shì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用該技術(shù)的植株節(jié)間短而粗、長(zhǎng)勢(shì)壯、葉片厚、表面有光澤、墨綠色，而對(duì)比棚植株明顯長(zhǎng)勢(shì)弱、節(jié)間長(zhǎng)而細(xì)、葉片黃而薄，這些現(xiàn)象證明了實(shí)驗(yàn)棚內(nèi)二氧化碳濃度高，光合作用強(qiáng)。

四、技術(shù)結(jié)論

一是大量作物秸桿得到了合理利用解決了農(nóng)村“草堆”問題，保護(hù)了環(huán)境，促進(jìn)了生態(tài)村建設(shè)。以每畝利用4000-5000千克作物秸桿計(jì)，該項(xiàng)目已可消化8-10萬(wàn)畝的作物秸桿。二是很大程度上減少了化肥、農(nóng)藥的用量，降低了生產(chǎn)成本，保證了食品安全。三是提高了作物產(chǎn)量，增加了經(jīng)濟(jì)效益。6

第三篇：秸稈腐熟技術(shù)

玉米秸稈還田技術(shù)應(yīng)用與效果

玉米高產(chǎn)的前提條件都必須有肥沃的土壤，不管是國(guó)外的高產(chǎn)紀(jì)錄還是國(guó)內(nèi)的高產(chǎn)紀(jì)錄都是在條件非常好的高產(chǎn)田上創(chuàng)建的。育種專家們培育的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種也都是要求有較好的土壤條件才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。秸稈還田在生產(chǎn)利用上的可行性和適宜范圍最廣,是增加土壤養(yǎng)分含量的有效途徑。據(jù)測(cè)定，1000~1500公斤鮮玉米秸稈含純氮3.65公斤、五氧化二磷1.85公斤。用玉米秸稈還田可以增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，持久地培肥地力。實(shí)踐證明，土壤肥力在玉米增產(chǎn)份額中占80%左右，因此，秸稈還田對(duì)玉米產(chǎn)量影響很大。

一、國(guó)內(nèi)外秸稈還田技術(shù)應(yīng)用

國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)國(guó)十分重視采用秸稈還田技術(shù)培肥地力。秸稈還田培肥地力是保持和提高土壤肥力最根本的戰(zhàn)略性技術(shù)措施，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都在秸稈還田技術(shù)上做了大量工作。美國(guó)把秸稈還田當(dāng)作一項(xiàng)農(nóng)作制，堅(jiān)持常年實(shí)施秸稈還田；日本把秸稈還田當(dāng)作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的法律去執(zhí)行；我國(guó)對(duì)秸稈還田技術(shù)也十分重視，我國(guó)的黑龍江、吉林、陜西、河北、山東、山西、河南等地堅(jiān)持秸稈還田工作，并取得較好效益。

二、秸稈還田的作用

實(shí)施秸稈直接粉碎還田對(duì)提高有機(jī)質(zhì)含量，改善理化性狀，促進(jìn)養(yǎng)分活化等方面都會(huì)起到積極作用。

(1)秸稈還田首先是增加土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量：經(jīng)過多次調(diào)查研究和科學(xué)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)濕玉米秸稈內(nèi)含有豐富的氮、磷、鉀、鈣、鎂等多種營(yíng)養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，含氮量為0.6l％，含磷量為0.27％，含鉀量為2.28％，有機(jī)質(zhì)含量能達(dá)15%左右。1250公斤鮮玉米秸稈相當(dāng)于4000公斤土雜肥的有機(jī)質(zhì)含量，氮磷鉀含量相當(dāng)于18.75公斤碳銨、10公斤磷酸鈣和7.65公斤硫酸鉀。根據(jù)吉林省朱玉芹等人研究，玉米秸稈還田2年后，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加0.24%，全氮含量增加11%，全磷含量增加10%，水解氮增加41.0%，玉米秸稈還田5年后，土壤有機(jī)質(zhì)增加0.29%。

(2)改善土壤物理性狀：秸稈還田后經(jīng)過微生物作用形成的腐植酸與土壤中的鈣、鎂粘結(jié)成腐植酸鈣和腐植酸鎂，使土壤形成大量的水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，還田后土壤容重比對(duì)照降低，總孔隙度增加。土壤物理性狀的改善使土壤的通透性增強(qiáng)，提高了土壤蓄水保肥能力，有利于提高土壤溫度，促進(jìn)土壤中微生物的活性和養(yǎng)分的分解利用，有利于作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)了根系的吸收活動(dòng)。

(3)提高土壤的生物活性：玉米秸稈含有大量的化學(xué)能，是土壤微生物生命活動(dòng)的能源。秸稈還田可以增強(qiáng)各種微生物的活性，即加強(qiáng)呼吸、纖

維分解、氨化及硝化作用。另外，玉米秸稈分解過程中能釋放出CO2，使土壤表層CO2濃度提高，有利于加速近地面葉片的光合作用。

(4)玉米秸稈還田的增產(chǎn)效益和生態(tài)效益

玉米免耕栽培秸稈還田改善了土壤的理化性狀，增加了有機(jī)質(zhì)和各種養(yǎng)分含量，減少土壤水分蒸發(fā)，涵養(yǎng)土壤水分，提高土壤保水保肥能力。經(jīng)過秸稈還田后玉米增產(chǎn)7%~9%，同時(shí)玉米秸稈還田保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少污染，產(chǎn)生生態(tài)效益。

三、秸稈還田培肥地力配套技術(shù)的具體做法及注意事項(xiàng)

1、具體做法

（1）把玉米秸稈粉碎或砍成小段約10～15厘米。

（2）把砍成小段玉米秸稈均勻擺放于畦溝中，形成條狀。

（3）按秸稈干重的1%配氮肥或糞水把玉米秸稈淋濕。

（4）把已經(jīng)淋過水的玉米秸稈用泥土覆蓋。

（5）在酸性土壤中要施入適量的石灰，做法是把石灰均勻撒在玉米秸稈上，以中和有機(jī)酸并可促進(jìn)分解。

2、注意事項(xiàng)

（1）影響玉米秸稈腐解的因素。①水分。玉米秸稈還田田間土壤含水量應(yīng)在田間持水量的60%~70%最適于玉米秸稈腐爛。②溫度。田間土壤的溫度高低不僅影響微生物群體組成活性，也將影響土壤酶的活性。溫度過高會(huì)抑制微生物活動(dòng)，使土壤中酶失去活性，溫度過低微生物活性弱，玉米秸稈腐爛緩慢，一般適宜溫度在28℃～35℃范圍內(nèi)。

（2）玉米秸稈還田適當(dāng)施用有機(jī)肥料。在玉米秸稈還田中適當(dāng)配施一定量的氮肥。一般認(rèn)為，微生物每分解100克秸稈約需要0.8克氮，即1000公斤秸稈至少加入8公斤氮才能保證分解速度不受缺氮的影響。對(duì)于缺磷和缺硫的土壤還應(yīng)補(bǔ)施適量的磷肥和硫肥。

（3）玉米秸稈還田的時(shí)間、數(shù)量和質(zhì)量。在玉米收獲前6～7天，每畝用克無(wú)蹤0.5公斤或者用草甘膦1公斤兌水60公斤在晴天均勻噴灑田間，殺除雜草。

秸稈還田的數(shù)量可根據(jù)土壤狀況而定。在較瘠薄的土壤上，施肥量不足的情況下，秸稈還田數(shù)量不宜多，一般3000~3900公斤/公頃（200~260公斤/畝）為宜。在較肥沃的土壤上，施肥充足的條件下，還田數(shù)量可達(dá)

6000~7500公斤/公頃（400~500公斤/畝）。還田后要及時(shí)耕翻，使秸稈殘?bào)w分散均勻與土壤充分混合。要求耕翻18-20厘米，耙平并加重鎮(zhèn)壓，避免出現(xiàn)翹虛現(xiàn)象。

必須保證秸稈粉碎質(zhì)量，采用機(jī)械作業(yè)時(shí)，要求拖拉機(jī)用低檔作業(yè)，以增加粉碎時(shí)間和切割速率。收獲果穗后立即還田，趁秸稈青綠狀態(tài)進(jìn)行，既易粉碎，又能保證質(zhì)量。在秸稈腐解過程中產(chǎn)生一些有機(jī)酸，往往抑制種子發(fā)芽和前期生長(zhǎng)。為此，應(yīng)該注意采取耕作措施疏松土壤，改善土壤通氣狀況。秸稈還田技術(shù)性較強(qiáng)，掌握不好會(huì)出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。各地要摸清在不同氣候(溫度、降水)、土壤條件(土壤類型，質(zhì)地、肥力)和生產(chǎn)水平條件下秸稈的腐解情況，確定適宜的翻壓時(shí)間、翻壓數(shù)量、補(bǔ)氮數(shù)量，并選準(zhǔn)過硬的還田機(jī)械。進(jìn)一步探討秸稈腐解的各項(xiàng)技術(shù)措施，查明還田的增產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，以便大面積應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。

第四篇：發(fā)酵秸稈技術(shù)

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我國(guó)是農(nóng)業(yè)和食品大國(guó)，粗飼料資源極其豐富，各種食品糟渣和農(nóng)業(yè)廢棄物得不到綜合利用是極大浪費(fèi)。各種食品廠糟渣含有豐富的營(yíng)養(yǎng)，被處理之后利用具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。利用秸稈和牧草作飼料在美國(guó)、日本、加拿大等都有成熟的技術(shù)，即便是發(fā)達(dá)國(guó)家，肉禽蛋價(jià)格低得與我國(guó)幾乎相差無(wú)幾。我國(guó)年產(chǎn)各類秸稈約9億噸，用于做飼料不足10%，另外一部份焚燒，還有部份機(jī)械還田。特別是焚燒，是對(duì)自然資源的極大破壞?，F(xiàn)在各級(jí)政府和農(nóng)民也開始重視秸稈的綜合利用。全國(guó)農(nóng)村到處有秸稈，到處養(yǎng)殖了畜禽，利用秸稈做飼料，市場(chǎng)潛力非常巨大。

一 秸稈發(fā)酵的生物原理

在高效生物因子(各種分解酶、多種微生物活菌)的作用下，將秸稈里的粗纖維(纖維素、半纖維素)、木質(zhì)素、木聚糖長(zhǎng)分子鏈、木質(zhì)化合物的酯鍵發(fā)生酶解，把動(dòng)物不能吸收的高分子碳水化合物轉(zhuǎn)化成可吸收利用的低分子碳水化合物，即能量飼料；多種微生物活菌能大量吸取動(dòng)物難以利用的有機(jī)氮、無(wú)機(jī)氮，使之轉(zhuǎn)化成營(yíng)養(yǎng)成份較高的多種菌體蛋白質(zhì)，即蛋白飼料；多種微生物活菌在發(fā)酵中能產(chǎn)生大量蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素分解酶，B族維生素和A、D維生素；多種微生物活菌在動(dòng)物體內(nèi)建立微生態(tài)平衡，增強(qiáng)了免疫力。

二 發(fā)酵秸稈做生物飼料的好處．提高飼料轉(zhuǎn)化率，降低成本。

經(jīng)益加益發(fā)酵菌液發(fā)酵或處理過的飼料大分子有機(jī)物被分解為小分子有機(jī)物，更有利于動(dòng)物體的吸收利用，加之菌體本身及其合成分泌的活性酶等物質(zhì)均大大提高了飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。經(jīng)測(cè)定，益加益菌液發(fā)酵飼料中所含 18 種氨基酸總量明顯增加，且適口性好，畜禽喜食。飼喂益加益發(fā)酵菌液飼料一般可使料肉比、料蛋比下降 10-20 ％。．對(duì)各種常見病有奇特的防治效果。

益加益發(fā)酵菌液能提高畜禽的免疫力和抗病性，降低發(fā)病率。在臨床上可有效預(yù)防和治療一般常見病。

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．促進(jìn)生長(zhǎng)，提高日增重，縮短飼養(yǎng)時(shí)間。

乳豬較常規(guī)飼養(yǎng)日增重增加 40 ％以上，育肥豬一般可提前 10 天上市；僵豬能改善生長(zhǎng)性能，逐步恢復(fù)到正常豬的生長(zhǎng)速度。肉雞（鵝）可提前 3-7 天上市。

．明顯提高繁殖率。

交配前 20 天開始喂益加益菌液飼料，母豬產(chǎn)仔率可提高 30-50 ％，母羊受胎率 100 ％，雙胞胎、三胞胎逐漸增多；且小畜健壯，生長(zhǎng)快。不孕母豬飼喂 益加益飼料半個(gè)月后會(huì)發(fā)情受孕。蛋雞可提前 10 天左右產(chǎn)蛋，延長(zhǎng)產(chǎn)蛋高峰期兩個(gè)月以上，產(chǎn)蛋率提高 15 ％以上。

．除臭、驅(qū)蚊蠅，改善飼養(yǎng)環(huán)境。

．全面改善肉、蛋、奶品質(zhì)，生產(chǎn)鮮嫩無(wú)腥的純正天然綠色食品。

三 發(fā)酵秸稈方法 ：

(一)、發(fā)酵原料

各種農(nóng)作物秸稈粉、樹葉雜草粉、瓜藤粉、水果渣、干蔗渣、谷殼粉、統(tǒng)糠、食用菌渣、酒糟、啤酒糟、糖渣、醋渣、淀粉渣、木薯渣、檸檬酸渣、醬油渣、味精渣、粉渣、豆腐渣、藥渣、油渣、油餅粕、糠麩、棉菜粕、霉變飼料、屠宰下腳料、潲(泔)水、剩飯菜、雞糞等廢棄物

(二)、發(fā)酵配比

玉米粉15%，麥麩15%，上述發(fā)酵原料一種或多種總量為70%。

(三)、注意事項(xiàng)

1、如果添加農(nóng)作物秸稈粉、樹葉雜草粉、瓜藤粉、水果渣、干蔗渣、谷殼粉、統(tǒng)糠、食用菌渣、雞糞等，其合計(jì)不超過發(fā)酵原料總量的30%。

2、多種發(fā)酵原料混合發(fā)酵優(yōu)于單一發(fā)酵原料發(fā)酵，能量飼料(玉米粉、麥麩、米糠)可以將一種物料單獨(dú)發(fā)酵，也可將兩三種物料按任意比例混合發(fā)酵。

(四)、發(fā)酵方法

1、發(fā)酵配比：配置粉碎好(過篩1mm孔))的發(fā)酵飼料1000公斤，水350-400公斤(夏天350，冬天400)，益加益發(fā)酵菌制劑1-2公斤。

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2、制作稀釋活化發(fā)酵液：將1-2公斤菌種倒入350-400公斤水中攪拌均勻備用。

3、將制成的稀釋發(fā)酵液與1000公斤發(fā)酵飼料混合均勻，濕度以手捏成團(tuán)不滴水，一觸即散為宜。有攪拌機(jī)的大型養(yǎng)殖場(chǎng)將稀釋發(fā)酵液慢慢加入飼料中攪拌均勻即可；沒有攪拌機(jī)的養(yǎng)殖戶將活化發(fā)酵液慢慢少量噴到飼料上，用鐵鍬攪拌均勻，注意：不能有團(tuán)塊、水結(jié)塊，用手將團(tuán)塊、水結(jié)塊搓散攪拌均勻。

4、大型養(yǎng)殖場(chǎng)可以將配置好的飼料在地面壓實(shí)堆成垛或者裝入水泥池壓實(shí)，用塑料薄膜密封；小養(yǎng)殖戶可以將飼料裝入缸、大塑料桶、池子壓實(shí)密閉，用塑料薄膜密封，多封幾層，保證密封完全不透氣。

5、放在常溫、防鼠的地方厭氧發(fā)酵，根據(jù)季節(jié)經(jīng)3-7天(夏3天，春秋5天，冬7天)發(fā)酵，發(fā)出略帶酸甜的濃郁酒曲香味，表明發(fā)酵成功。若只酸不香，沒有酒曲香味；或有變白色是密封不完全透氣原因發(fā)酵不成功，發(fā)酵失敗的飼料可曬干后重新發(fā)酵(稍加大菌種用量)。發(fā)酵飼料要做到壓實(shí)密封不漏氣；水分適當(dāng)，多了易酸，少了發(fā)酵太慢；攪拌要均勻，粉碎團(tuán)塊。

6、發(fā)酵成功之后，取出添加未發(fā)酵的全價(jià)飼料中混合均勻直接飼喂。如果發(fā)酵五天飼喂用量，每天取用之后迅速密封，再取再用再密封。注意：此用法數(shù)量不超過五天用量。如果一次發(fā)酵飼料數(shù)量較多，超過五天用量部分必須曬干保存。如果要銷售發(fā)酵飼料，可以曬干再銷售，或者銷售給用戶發(fā)酵。

(五)、添加比例

發(fā)酵飼料在各種全價(jià)飼料中的添加比例：

1、豬：小豬15%，中豬20%，大豬30%；

2、肉雞、蛋雞、蛋鴨：10-15%，肉鴨：20%；

3、水產(chǎn)四大家魚：10-30%；

4、鵝、牛、羊：部分或全部代替粗飼料。

四、注意事項(xiàng)

1、發(fā)酵原料粉碎要盡量細(xì)，攪拌均勻，不能有水結(jié)塊；

2、包裝開啟后最好一次性用完，未用完水劑菌蓋緊即可，粉劑菌種盡量?jī)蓪用芊獗４妫?/p>

3、最好不要與抗生素同時(shí)使用，可以低劑量混用；

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4、水劑菌上層有白沫、底部稍有沉淀屬正?，F(xiàn)象，粉劑菌種顏色變化(載體改變)不影響產(chǎn)品使用性能。

五、貯存條件

應(yīng)在室溫下、通風(fēng)陰涼干燥處防潮避光保存，不得與有毒藥物同時(shí)存放。

六、保質(zhì)期

室溫下未開封時(shí)，保質(zhì)期水劑為18個(gè)月，粉劑為24個(gè)月。

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第五篇：生物三維打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

生物三維打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

【摘要】201 2年英固《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志將三維打印 譽(yù)為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之．．”。5D打印正在引發(fā)全球制遣業(yè)革命性變革，它與生物技術(shù)結(jié)合形成了一個(gè)重要的分支一生物三維打印。生物三維打印是 5D打印技術(shù)研究的最前沿領(lǐng)域，也是5D打印技術(shù)中最具活力和發(fā)展前景的方向，本文綜述了生物三維打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】生物5D打??；生物醫(yī)學(xué)工程；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)；學(xué)術(shù)論文 1．前言

三 維打印(T hree Dim ensi on P rinting，3DP)正在國(guó)內(nèi)外掀起新一輪研究熱潮，引發(fā)全球制造業(yè)產(chǎn)生革命性變革。2012年 英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志譽(yù)共為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一”，并稱其為“制造業(yè)未來(lái)的趨勢(shì)”。美國(guó)《時(shí)代》周刊近期將3D打印列為“美國(guó)十大增長(zhǎng)最快的 工業(yè)”。2013年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在新任期內(nèi)的酋份國(guó)情咨文指出美國(guó)在新一輪的科研發(fā)展中需要大力發(fā)展3D打印技術(shù)，覺得“3D打印有潛力去改變現(xiàn)有制 造事物的方式”。2013年7月習(xí)近平主席在考察東湖高新區(qū)時(shí)指出：“這個(gè)技術(shù)(3D P)很重要，要抓緊產(chǎn)業(yè)化。”

生 物三維打印(Bio-3DP)是三維打印技術(shù)的一個(gè)分支，它是在三維打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的交叉應(yīng)用。生物三維打印是以生物材料或活細(xì)胞進(jìn)行三維打 印，以構(gòu)建復(fù)雜生物三維結(jié)構(gòu)，如個(gè)性化植入體、可再生人工骨、體外細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)體、人工器官等。它是目前3D打印技術(shù)研究的最前沿領(lǐng)域，也是3D打印技術(shù) 中最具活力和發(fā)展前景的方向。

2000年在德 國(guó)Freiburg大學(xué)召開了“快速成型技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用研討會(huì)”，會(huì)上首次探討了以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)的組織工程支架和器官打印技術(shù)的發(fā)展。此后，以組織器官修復(fù)與重建為目的，國(guó)際上開發(fā)了各種生物3D打印技術(shù)包括用于組織工程支架構(gòu)建的熔融擠出技術(shù)；基于噴墨技術(shù)的細(xì)胞打印，細(xì)胞和細(xì)菌的激光直寫 t細(xì)胞和細(xì)菌的微接觸印刷等。

2． 生物三維打印技術(shù)引發(fā)新一輪研究熱潮

被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一”的3D打印，正在迅速發(fā)展成為生物醫(yī)學(xué)工程中的一項(xiàng)熱門研究技術(shù)，其相關(guān)研究已在國(guó)內(nèi)外掀起新一輪研究熱潮。目前國(guó)內(nèi)各級(jí)部委，科研院所、企業(yè)、醫(yī)院、投融資機(jī)構(gòu)等已充分意識(shí)和重視到該技術(shù)的重要意義和誘人前景。

2013 年8月22日，在北京市科委的支持下，北京新材料發(fā)展中心組織召開了“北京生物三維打印前沿技術(shù)研討暨成果對(duì)接會(huì)”。清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北醫(yī)三院、等3O余家科研院所、企業(yè)、醫(yī)院、投融資機(jī)構(gòu)參加了此次研討。與會(huì)專家就生物三維制造技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展及前景展望做了專題報(bào)告，并認(rèn)為我國(guó)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的 長(zhǎng)足發(fā)展，及制造領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)資源與生物三維打印技術(shù)結(jié)合，具有發(fā)展生物三維打印技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。

2014 年1月l7日，由中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)主辦、清華大學(xué)承辦的?生物三維打印高層論壇”在清華大學(xué)紫光國(guó)際交流中心成功召開。國(guó)家科技部社會(huì)發(fā)展司、國(guó)家工信部 裝備司、國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、兩院院士(5位)、以及國(guó)內(nèi)多所知名高校、科研機(jī)構(gòu)學(xué)者、專家和企業(yè)界人士近80人參加了此次論壇。專家們一 致認(rèn)為生物三維打印將成為支撐第三次產(chǎn)業(yè)革命中生物材料與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，生物三維打印技術(shù)的興起和發(fā)展必將為我國(guó)的生物醫(yī)學(xué)工程及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展帶 了新一輪的增長(zhǎng)點(diǎn)和機(jī)遇!

生物三維打印技術(shù)的巨大潛力，同時(shí)引起了歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的重視。歐盟委員會(huì)在《制造業(yè)的未來(lái)：2015-2020戰(zhàn)略報(bào)告》中提出將重點(diǎn)發(fā)展生物材料、仿生材料和人工假體制造技術(shù)，并將生物技術(shù)列為支撐制造業(yè)未來(lái)發(fā)展的四大學(xué)科之一。

美 國(guó)在(2020年制造技術(shù)的挑戰(zhàn)》中將生物制造列為l1個(gè)主要發(fā)展方向之一。當(dāng)前，由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(N SF)和美國(guó)國(guó)家健康研究院(N IH)已 經(jīng)聯(lián)合啟動(dòng)開展了與生物三維打印有關(guān)的5項(xiàng)重點(diǎn)科研計(jì)劃。2009年由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)南卡羅來(lái)納州(South C aroli n a State)總投資四千萬(wàn)美元共同資助的南卡羅來(lái)納州器官生物制造研究計(jì)劃。

3．生物3D打印技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) 生物3D打印包含的內(nèi)容十分廣泛，但可以根據(jù)所成形材料的生物學(xué)性能不同，將生物制造技術(shù)分為四個(gè)層次的應(yīng)用：

(1)個(gè)性化體外模型制造：材料為無(wú)需生物相容性的工程材料，主要制造個(gè)性化體外器官模型、仿生模型等，用于手術(shù)規(guī)劃、假肢設(shè)計(jì)、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等。

(2)個(gè)性化植入體制造：材料為具有優(yōu)良生物相容性，不降解材料，如：鈦合金、聚氨酯等，可制造人工假肢植入物，用于人工器官、整形等。

(3)可降解組織工程支架制造：材料為既具有優(yōu)良生物相容性，又能被生物降解的材料，如：膠原、聚乳酸等，可制造各種組織工程支架，應(yīng)用于組織再生與修復(fù)等。

(4)細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)體的人工構(gòu)建：材料為活細(xì)胞及其外基質(zhì)材料，如：肝細(xì)胞一明膠、干細(xì)胞一纖維蛋白原等，用于構(gòu)建三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)體，體外三維細(xì)胞模型及組織或器官胚體等。

這 四個(gè)層次是生物3D打印所提供的具體生物材料成型應(yīng)用手段，對(duì)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、藥物開發(fā)和臨床應(yīng)用都具有重要的促進(jìn)作用。它們的應(yīng)用研究預(yù)示著生 物3D打印必然將向更高層次、更為復(fù)雜的生物材料、生物組織、生物器官構(gòu)建發(fā)展。其研究的發(fā)展趨勢(shì)及重點(diǎn)預(yù)計(jì)包含以下幾方面：

(1)細(xì)胞3D打印，即通過生物3D打印對(duì)細(xì)胞進(jìn)行受控組裝。高效單細(xì)胞精確打印技術(shù)、材料與細(xì)胞共打印技術(shù)、三維培養(yǎng)(生物反應(yīng)器)技術(shù)等預(yù)計(jì)將會(huì)成為細(xì)胞3D打印的發(fā)展重點(diǎn)。這些技術(shù)是生物3D打印得以實(shí)現(xiàn)和滿足生物學(xué)要求的核心。

(2)個(gè)性化組織工程支架和植入體打印。典型的需求應(yīng)用如骨植入體的個(gè)性化仿生打印。在美國(guó)，骨修復(fù)材料市場(chǎng)每年超過200億美元，這是一個(gè)需要高度個(gè)性化訂制的生物醫(yī)學(xué)材料產(chǎn)品。通過生物3D打印有望很好地實(shí)現(xiàn)患者骨缺損的個(gè)性化治療。

(3)生物活體組織，器官構(gòu)建。在組織器官解剖結(jié)構(gòu)模型指導(dǎo)下，通過生物3D打印定位裝配細(xì)胞、材料單元，制造組織或器官前體。通過構(gòu)建的活體器件，這些定位組裝的細(xì)胞自發(fā)的遷移、擴(kuò)散、自組織進(jìn)而形成了一個(gè)活體器官。

(4)藥物研發(fā)領(lǐng)域的生物模型打印。藥物的開發(fā)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)投入非常大，但是成功率很低的產(chǎn)業(yè)。201 1年美國(guó)制藥工業(yè)協(xié)會(huì)新藥研發(fā)投入約為674美元，而其中 光輝瑞一家就投資了94tL美元，然而真正原創(chuàng)型新藥的開發(fā)速度很慢，其瓶頸問題在于新藥開發(fā)需要高通量的篩選過程。生物3D打印技術(shù)有望構(gòu)建人工的組織 器官，用以進(jìn)行有效的藥物篩選。如打印類肝組織模型，代謝綜合癥模型等將是生物3D打印重要發(fā)展方向。

4結(jié)論

生物3D打印是3D打印技術(shù)的一個(gè)重要分支，它是在3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的交叉應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外生物3D打印技術(shù)正處在蓬勃興起的階段，抓住生物3D打印技術(shù)新一輪發(fā)展浪潮，對(duì)發(fā)展我國(guó)生物材料研究步人國(guó)際先進(jìn)水平具有十分重要的意義。