[目的]为解决目前我国农业废弃物数量庞大、资源化利用率低，以及冬季寒冷地区设施蔬菜生产温度低、CO_2不足等问题，本文设计出一种棚体式生物质发酵装置。[方法]该装置包括发酵棚体(长6 m、宽5 m、脊高2.8 m)、强制换热装置、室内加热管道3部分。以玉米秸秆和羊粪为原料进行分层堆放发酵，探究发酵装置的酿热性能，对设施温室热环境、气体环境和生产的影响，以及经济效益。[结果]该发酵装置内堆体的温度50℃以上共计65 d,产热效率达到74.94%;与对照温室相比，温度高1.04℃以上；堆肥发酵过程中，使用气体过滤装置及CO_2回收系统，其全球增温潜势(GWP)指数下降96.98%;与对照温室相比，CO_2浓度增加2 270.58 mg·m~(-3);加热区番茄的可溶性蛋白和维生素C含量分别比对照区增加24.6%和29.2%,番茄红素含量比对照区增加71.3%。生物发酵装置运行可提高单株产量5.99%。增加收入8 712元。[结论]寒冷地区应用棚体式生物质酿热装置可为日光温室提供热量和作物生长所需的CO_2,而且生产应用价值较高。