摘要

[目的] 探索廢棄鮮煙葉的綜合利用途徑。[方法]基于現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)對(duì)綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求以及當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)部分農(nóng)村擁有沼氣生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)際情況，選取風(fēng)石堰鎮(zhèn)龍灣村為試驗(yàn)地，探索廢棄鮮煙葉沼氣發(fā)酵的合理途徑。 [結(jié)果]試驗(yàn)顯示，廢棄鮮煙葉在投入沼氣池前進(jìn)行切碎處理和池外堆漚發(fā)酵有利于改善沼氣發(fā)酵過(guò)程的pH環(huán)境，降低結(jié)殼量，并能有效提高產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率。[結(jié)論]研究可為廢棄鮮煙葉的有效處理、合理利用提供參考途徑。

關(guān)鍵詞廢棄鮮煙葉；沼氣發(fā)酵；綜合利用

中圖分類號(hào)S572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）05-244-02

Exploration on Comprehensive Utilization Way of Waste Fresh Tobacco Leaf

FENG Wei-ping1， XU Zhi-fu2， HU Dong-yang2 et al （1. Hengyang Branch of Hunan Tobacco Company， Hengyang， Hunan 421600； 2. Qidong County Branch of Hunan Tobacco Company， Qidong， Hunan 421600）

Abstract [Objective] To explore comprehensive utilization way of waste fresh tobacco leaf. [Method] Based on modern tobacco demands on green， environmental protection and sustainable development， as well as actual situation of biogas production facility in some villages of local tobacco area， selecting Longwan Village， Shiyan Town as test plot， the rational way of waste fresh tobacco leaf biogas fermentation was explored. [Result] Cutting and fermentation of waste fresh tobacco leaf before adding into biogas pool is conductive to improve pH in fermentation process， reduce crust amount， effectively improve biogas production amount and rate. [Conclusion] The study can provide reference for effective processing and rational utilization of waste fresh tobacco leaf.

Key words Waste fresh tobacco leaf； Biogas fermentation； Comprehensive utilization

作者簡(jiǎn)介封衛(wèi)平（1969- ），男，湖南衡南人，助理農(nóng)藝師，從事煙草栽培研究。

收稿日期2014-12-26

近年來(lái)，隨著湖南省祁東縣煙葉種植面積的不斷增加、煙株病害的頻繁發(fā)生，以及深刻貫徹國(guó)家局有關(guān)“優(yōu)化煙葉結(jié)構(gòu)，打掉部分上部發(fā)育不全葉和下部營(yíng)養(yǎng)不良葉”方針以來(lái)，煙田中廢棄鮮煙葉的量不斷增加。研究表明，煙葉在收獲過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生約5%的次級(jí)煙葉[1]。生產(chǎn)中，受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)粗放式生產(chǎn)模式習(xí)慣的影響，煙農(nóng)將廢棄鮮煙葉隨意丟棄或焚燒不僅浪費(fèi)了可供利用的資源，造成了環(huán)境污染，而且和當(dāng)前清潔、高效、可持續(xù)煙草農(nóng)業(yè)的理念不符[2-3]。此外，隨意丟棄的鮮煙葉也勢(shì)必成為烤煙各種病蟲(chóng)害的有利寄生場(chǎng)所，成為來(lái)年煙田病蟲(chóng)害的重要傳播源。因此，對(duì)廢棄鮮煙葉做到有效處理、合理利用具有現(xiàn)實(shí)的必要性?；诂F(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)對(duì)綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求以及當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)部分農(nóng)村擁有沼氣生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)際情況，筆者選取風(fēng)石堰鎮(zhèn)龍灣村為試驗(yàn)地，探索廢棄鮮煙葉沼氣發(fā)酵的合理途徑。

1材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)設(shè)在衡陽(yáng)市祁東縣風(fēng)石堰鎮(zhèn)龍灣村，該村種煙面積約46.67 hm2，廢棄鮮煙葉均為該村產(chǎn)出。試驗(yàn)所用沼氣池屬水壓式，建于2010年，容積為8 m3。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1廢棄鮮煙葉的預(yù)處理對(duì)比試驗(yàn)。

處理1：將500 kg廢棄鮮煙葉不經(jīng)粉碎和牛糞按1∶2比例直接投入沼氣池。處理2：將500 kg廢棄鮮煙葉進(jìn)行粉碎，鍘成8～10 cm長(zhǎng)為切段即可，和牛糞按1∶2比例混合后直接投入沼氣池。

處理3：將500 kg廢棄鮮煙葉進(jìn)行粉碎，鍘成8～10 cm長(zhǎng)的切段，和牛糞按1∶2比例及適量水混合后在沼氣池外濕潤(rùn)堆漚3 d，以煙葉顏色變褐、初步腐爛后投入沼氣發(fā)酵池。

指標(biāo)記錄：對(duì)比觀察記錄沼氣發(fā)生情況和沼渣結(jié)殼情況。以產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量、沼液pH動(dòng)態(tài)變化情況、沼渣結(jié)殼量為記錄指標(biāo)。

1.2.2接種物的選取對(duì)比試驗(yàn)。處理1：以牛糞為配合物料；處理2：以豬糞為配合物料；處理3：以雞糞為配合物料。將初步粉碎的500 kg廢棄鮮煙葉和3種牲畜糞便按1∶2比例混合后初步堆漚發(fā)酵3 d，然后投入沼氣池。然后觀測(cè)記錄產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量、pH動(dòng)態(tài)變化情況。

2結(jié)果與分析

2.1廢棄鮮煙葉的預(yù)處理對(duì)比分析

2.1.1產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率對(duì)比分析。

就產(chǎn)氣量來(lái)說(shuō)，處理2和處理3相差不大，持續(xù)點(diǎn)燃時(shí)間分別為117 h和121 h，處理1最少，僅為80 h。就產(chǎn)氣速率來(lái)說(shuō)，處理3最快，從物料投入后第2天即開(kāi)始產(chǎn)氣，在物料投入后第3天所產(chǎn)沼氣量已經(jīng)達(dá)到可燃標(biāo)準(zhǔn)。處理2在物料投入后第3天才開(kāi)始產(chǎn)氣，但不能點(diǎn)燃，到第6天才達(dá)到可燃程度。處理3產(chǎn)氣最慢，且到第8天所產(chǎn)沼氣才達(dá)到可點(diǎn)燃水平。

2.1.2pH變化情況。由圖1可知，3個(gè)處理中物料投入沼氣池后pH均出現(xiàn)明顯下降，但下降的幅度有較大差異。其中處理3在物料投入第2天即降低到最小，之后緩慢恢復(fù)；處理1和處理2 到第6天pH才降到最低，其中處理2降幅最大，到第6天pH只有3.5，出現(xiàn)明顯酸化現(xiàn)象。

圖1pH變化情況

2.1.3沼渣結(jié)殼情況。

在沼氣發(fā)酵完成后，清理沼液。3個(gè)處理相比而言，處理3結(jié)殼情況最不明顯；處理1有明顯的結(jié)殼情況，從而影響了沼氣的發(fā)生；處理2結(jié)殼量也較少。

2.2接種物的選取對(duì)比分析

2.2.1各處理產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量情況。

結(jié)果顯示，廢棄鮮煙葉和牛糞、豬糞混合后進(jìn)行沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣速率最快，在物料投入后即開(kāi)始產(chǎn)氣，在投入后第3天已經(jīng)達(dá)到可燃水平，就沼氣量來(lái)說(shuō)，牛糞處理持續(xù)點(diǎn)燃時(shí)間為124 h，比豬糞多15 h，雞糞處理投入后第4天才達(dá)可點(diǎn)燃程度，持續(xù)可燃時(shí)間居中，為120 h。廢棄鮮煙葉和雞糞混合進(jìn)行沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣速率要明顯慢于牛糞，在投入后第4天所產(chǎn)氣體才達(dá)到可燃水平，但沼氣產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間為比牛糞相當(dāng)。廢棄鮮煙葉和豬糞混合進(jìn)行沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣速率比和雞糞混合快，但產(chǎn)氣量最少。

2.2.2pH變化情況。

由圖2可知，物料投入發(fā)酵池后都出現(xiàn)了明顯的酸化現(xiàn)象，且在初始就達(dá)到最低水平，之后緩慢恢復(fù)。其中廢棄鮮煙葉和雞糞混合的處理酸化現(xiàn)象最顯著，廢棄鮮煙葉和牛糞及豬糞混合的酸化程度基本相當(dāng)。

圖2pH變化情況

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論沼氣發(fā)酵的過(guò)程實(shí)際上就是多種沼氣細(xì)菌進(jìn)行物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，其基本過(guò)程可分為水解、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷3個(gè)階段[4-5]。對(duì)于廢棄鮮煙葉來(lái)說(shuō)，水解階段就是復(fù)雜有機(jī)質(zhì)在發(fā)酵菌作用下進(jìn)行水解發(fā)酵，將復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單有機(jī)物的過(guò)程。產(chǎn)酸階段則是在產(chǎn)酸菌作用下，簡(jiǎn)單有機(jī)物被分解成有機(jī)酸的過(guò)程，如乙酸、丁酸等。產(chǎn)甲烷階段則是將產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物繼續(xù)分解為甲烷和二氧化碳。

3.1.1廢棄鮮煙葉切碎處理的好處。

廢棄鮮煙葉表面有一層蠟質(zhì)，不容易被沼氣微生物破壞，如果直接將其投入發(fā)酵池，必然會(huì)出現(xiàn)大量漂浮結(jié)殼。從對(duì)廢棄鮮煙葉預(yù)處理試驗(yàn)

的結(jié)果可以看出，對(duì)廢棄鮮煙葉進(jìn)行切碎處理可避免鮮煙葉投入發(fā)酵池后漂浮在沼液表面并結(jié)殼的弊端，使產(chǎn)生的沼氣更快也更集中。

3.1.2廢棄鮮煙葉池外堆漚發(fā)酵的作用。

沼氣物料經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的過(guò)程是由多種沼氣細(xì)菌共同作用完成的，且有一個(gè)酸化階段，而沼氣細(xì)菌的活性受pH影響較大。廢棄鮮煙葉切碎后的堆漚，將水解和酸化階段在沼氣池外進(jìn)行則可降低沼液的酸化程度，避免了對(duì)沼氣細(xì)菌活性的抑制；另外，堆漚過(guò)程中也可使沼氣細(xì)菌大量生長(zhǎng)繁殖，使沼氣池產(chǎn)氣更快。此外，濕潤(rùn)堆漚產(chǎn)生的高溫可達(dá)70 ℃，可初步殺死部分病菌和害蟲(chóng)休眠體，部分分解對(duì)沼氣細(xì)菌活性起抑制作用的煙堿，從而有利于沼氣發(fā)酵的進(jìn)行。

3.1.3牛糞是廢棄鮮煙葉沼氣發(fā)酵的較理想配合物料。

牛糞經(jīng)牛反芻后消化更充分，廢棄鮮煙葉和牛糞混合使用，對(duì)沼液產(chǎn)生的酸化程度較輕，從而對(duì)沼氣細(xì)菌的活性影響較小，利于沼氣的快速產(chǎn)生。另外，牛糞本身富含沼氣細(xì)菌，牛糞的加入豐富了沼液中沼氣細(xì)菌的數(shù)量和種類，更有利于沼氣的快速產(chǎn)生。雞糞含氮量高，本身也呈酸性[6]，經(jīng)過(guò)雞的消化后仍有較多能量，經(jīng)無(wú)氧發(fā)酵后容易產(chǎn)生酸化現(xiàn)象，且本身不含沼氣細(xì)菌，因此沼氣產(chǎn)生存在一定的滯后性，但沼氣發(fā)酵的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

3.2討論

廢棄鮮煙葉經(jīng)沼氣池厭氧發(fā)酵而生成的沼液、沼渣，富含N、P、K及40多種微量元素，兼具速效肥和緩效肥的效果，是理想的煙用肥料。此外，沼肥施入土壤后可提高植煙土壤肥力，改善土壤理化性狀，豐富土壤微生物含量，可顯著提高煙苗防凍的能力以及病蟲(chóng)害免疫能力，有效降低早花和病蟲(chóng)害的發(fā)生概率。據(jù)現(xiàn)有的報(bào)道結(jié)果統(tǒng)計(jì)和有關(guān)試驗(yàn)表明，沼氣發(fā)酵液對(duì)各種作物如糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜等的近30種病害，其功效可以部分替代農(nóng)藥[7-8]。因此，研究沼液還田技術(shù)及其對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響將成為人們接下來(lái)的研究課題。

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責(zé)任編輯李菲菲責(zé)任校對(duì)況玲玲