摘 要:本文通過(guò)對(duì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)環(huán)節(jié)的充分介紹,闡述了沼氣作為新型能源的廣泛應(yīng)用,以及發(fā)酵后產(chǎn)物沼液和沼渣的綜合利用技術(shù),和他們產(chǎn)生的顯著的經(jīng)濟(jì)效益,并形成了豬-沼-糧(菜果)的生態(tài)模式,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中起到了重要的作用。
關(guān)鍵詞:沼氣;沼肥;綜合利用;紐帶;生態(tài)模式;經(jīng)濟(jì)效益
在我國(guó),沼氣事業(yè)由來(lái)已久,開(kāi)始于20世紀(jì)初,當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)城鎮(zhèn)尚無(wú)電力供應(yīng),這個(gè)時(shí)候的沼氣燈與普通的煤油燈相比,亮度基本相同,但它使用方便,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,受到用戶(hù)的歡迎,已經(jīng)開(kāi)始在一些省推廣。50年代,我國(guó)農(nóng)村辦沼氣,目的是解決農(nóng)村的炊事用能,但由于科學(xué)技術(shù)未跟上,沼氣池的質(zhì)量不穩(wěn)定,加上缺乏管理,能夠正常使用的為數(shù)不多。
70年代,由于農(nóng)村生活燃料嚴(yán)重缺乏,在一些省份掀起了沼氣發(fā)展的熱潮,但是由于急于求成,加之資金、水泥等建池材料不足,沼氣池的平均使用壽命只有3-5年,盡管如此,沼氣池的使用效益基本能收回成本。進(jìn)入80年代,開(kāi)始推廣“圓、小、淺”沼氣池,由于70年代大辦沼氣的影響,沼氣發(fā)展速度較慢。進(jìn)入90年代后,沼氣技術(shù)日趨成熟,出現(xiàn)新型沼氣池,沼氣池建設(shè)的速度逐漸加快。進(jìn)入21世紀(jì),國(guó)家對(duì)沼氣池十分重視,將沼氣池建設(shè)列為鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容之一,沼氣池迎來(lái)了新的春天。
21世紀(jì)的農(nóng)村沼氣建設(shè)是以戶(hù)用沼氣池為紐帶,采用多種能源生態(tài)模式工程,例如北方“四位一體”模式,南方的“豬-沼-菜(果)”模式,西北的“五配套”模式,同生態(tài)家園建設(shè),社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè),生態(tài)環(huán)境建設(shè)相結(jié)合,改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件,優(yōu)化農(nóng)村能源結(jié)構(gòu),促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效,農(nóng)民增收和生態(tài)良性循環(huán),推進(jìn)農(nóng)村小康建設(shè)和農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
沼氣為什么具有紐帶作用呢? 這就需要全面的了解沼氣。沼氣是各種有機(jī)物在一定的溫度,濕度、酸堿度和隔絕空氣的條件下,經(jīng)過(guò)微生物的分解發(fā)酵而產(chǎn)生的一種可燃性混合氣體,是一種生物質(zhì)能,屬于可再生能源。沼氣不但在自然界中,如沼澤、池塘、湖泊、污水溝、糞坑等處能夠產(chǎn)生,而在一定條件下,人為的方法也能夠制取。人工制取沼氣,就是將多種有機(jī)物質(zhì)(如人畜糞便、作物桔稈、雜草、有機(jī)垃圾等)作為原料,在特制的密閉沼氣池中制取。沼氣的成分,甲烷占總體積的50-70%,二氧化碳占30-40%,除此以外,還含有少量的 氮、氫、氧、氨、一氧化碳和硫化氫等氣體。沼氣作為能源氣體,主要用于照明,炊事,另外還有沼氣熱水器,沼氣發(fā)電等能源應(yīng)用。隨著沼氣系統(tǒng)本生功能的日趨完善,它已成為一個(gè)具有能源,生態(tài),環(huán)保和其他社會(huì)效益的多功能綜合系統(tǒng),其經(jīng)濟(jì)效益日趨提高
沼氣系統(tǒng)除了生產(chǎn)沼氣以外,還同時(shí)產(chǎn)生了大量的沼液和沼渣。沼液和沼渣在農(nóng)業(yè)農(nóng)村的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用就成為紐帶作用的主要環(huán)節(jié),沼氣發(fā)酵原料來(lái)源于農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)的廢棄生物質(zhì),糞便等,發(fā)酵以后又通過(guò)沼液和沼渣的綜合利用返回到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中去,助力生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)。沼肥包括沼液和沼渣,是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料,它不僅營(yíng)養(yǎng)成分全面,肥效高,還有防蟲(chóng)防病作用。沼肥含有豐富的養(yǎng)分特別是含有多種水溶性養(yǎng)分,它是一種速效和遲效兼?zhèn)涞膬?yōu)質(zhì)有機(jī)肥料,其養(yǎng)分含量豐富,如含有氮、磷、鉀等;含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素如:鋅、鐵、鈣、鎂、銅、鋁、硅、硼、鈷、釩、鍶等豐富的微量元素;同時(shí)沼氣發(fā)酵過(guò)程中,復(fù)雜的厭氧微生物代謝產(chǎn)生了許多生物活性物質(zhì)如:豐富的氨基酸、B族維生素,各種酶類(lèi)及水解酶類(lèi),豐富的植物激素、腐殖酸等。第一種營(yíng)養(yǎng)物是由發(fā)酵原料中的大分子物質(zhì)被沼氣微生物分解形成的,由于其結(jié)構(gòu)相對(duì)較分解前簡(jiǎn)單,因此能夠?yàn)樽魑镏苯游?,能向作物提供氮、磷、鉀等主要營(yíng)養(yǎng)元素。第二類(lèi)物質(zhì)原本也是存在于發(fā)酵原料之中的,只是通過(guò)發(fā)酵變成了離子形式,它們的濃度不高,可滲透到細(xì)胞內(nèi),能夠刺激發(fā)芽和生長(zhǎng)。第三類(lèi)物質(zhì)象氨基酸、生長(zhǎng)素、赤酶素,激動(dòng)素,單糖,腐殖酸,不飽和脂肪酸、維生素及某些抗病菌類(lèi)物質(zhì),它們對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育具有刺激作用,參與了作物從種子萌發(fā),植株長(zhǎng)大、開(kāi)花、結(jié)實(shí)的整個(gè)過(guò)程,例如赤酶素可以刺激種子提早發(fā)芽,生長(zhǎng)素能刺激種子生根發(fā)芽,提高發(fā)芽率,在作物生長(zhǎng)階段,赤酶素可以促進(jìn)作物莖葉快速生長(zhǎng),而生長(zhǎng)素可使作物根深葉茂,象某些核酸、單糖、游離氨基酸、不飽和脂肪酸、維生素可提高作物的抗性,在作物的生殖期,赤酶素能誘發(fā)作物抽臺(tái)、開(kāi)花,生長(zhǎng)素則能有效防止落花、落果、提高坐果率,激動(dòng)素對(duì)于防止作物衰老,防止棉花落果效果顯著。
沼肥的營(yíng)養(yǎng)如此豐富,在生產(chǎn)上有顯著的增產(chǎn)效果。單施沼液與糞水的比較,沼液施在同一作物上,比施糞水有明顯的增產(chǎn)效果,經(jīng)實(shí)踐證明,一般增產(chǎn)10%左右,最高可達(dá)15%。施沼渣于農(nóng)家肥相比,不但改良土壤,培肥地力,其增產(chǎn)幅度可達(dá)8-10%。沼肥既是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥又是良好的土壤改良劑,大量實(shí)驗(yàn)證明,施用沼肥后土壤理化性狀獲得明顯改善。有機(jī)質(zhì)全氮、全磷、有效磷分別增加16%、6%、9%,容量下降2%,孔隙度增加2%。
農(nóng)田施用沼肥的方法主要有三種。第一種是沼液和沼渣混合施用,將沼液、沼渣混合攪拌后,與作物秸稈、樹(shù)葉、雜草等混合在一起,進(jìn)行堆肥和漚肥。比例是沼肥與秸稈為1:2-3。堆漚的肥一般作底肥施用,每畝使用量為2.5噸左右。第二種是沼液?jiǎn)为?dú)施用,常用的有噴施、灑施和澆施。噴施:將沼液澄清裝入噴霧器中噴施,每畝施肥量為1.5-2.5噸左右。灑施:直接往土壤上灑并立即翻耕,以利于沼液水肥與土壤充分結(jié)合,使養(yǎng)分結(jié)合在土壤上,防止肥效損失。澆施:一般作為追肥,直接澆在作物根部,每畝使用量1.5噸左右。第三種是沼渣單獨(dú)施用,直接施入土中,做底肥每畝施用量2.5噸,做追肥每畝施用量1.5噸。
沼氣發(fā)酵系統(tǒng)(沼氣池)以豬糞作為發(fā)酵原料最為普遍,如能結(jié)合沼氣池的能源作用,配合沼氣發(fā)酵原料的肥料化應(yīng)用,就能形成豬-沼-糧,豬-沼-菜,豬-沼-果等農(nóng)業(yè)生態(tài)模式。充分發(fā)揮沼氣發(fā)酵系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的紐帶作用。
參考文獻(xiàn)
[1]雷大西,林蘇紅,劉海亞.沼氣智能監(jiān)控與生態(tài)循環(huán)利用模式的探索[J/OL].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2018(09):1626-1628.
[2]楊忠,李群欣.“豬—沼—草(果蔬)”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式[J].湖南農(nóng)業(yè),2018(09):32.
[3]廖夢(mèng)華.以沼氣工程為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)工程模式及其效益解析[J].時(shí)代農(nóng)機(jī),2018,45(08):12.
作者簡(jiǎn)介:丁武明(1977-)男,漢族,學(xué)歷:本科,籍貫:貴州省六盤(pán)水市,助理農(nóng)藝師,主要從事:農(nóng)村能源方面的工作。