摘要:我國幅員遼闊,是名副其實的種植大國與畜禽養(yǎng)殖大國,每年會產(chǎn)生大量的秸稈和畜禽糞污,如果采取粗放的處理措施,不僅會造成嚴重的資源浪費,還會對周圍環(huán)境,特別是大氣、水、土壤等造成嚴重污染。通過秸稈發(fā)酵作為飼料,可以降低養(yǎng)殖業(yè)的飼料成本,而通過秸稈和畜禽糞污厭氧發(fā)酵,轉(zhuǎn)化為有機肥料可以解決有機肥料稀缺以及畜禽糞污的污染問題,是我國當前綠色、可持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)。本文簡單探討了秸稈資源在畜禽養(yǎng)殖及糞污處理中的運用,以供參考。
關(guān)鍵詞:秸稈資源;畜禽養(yǎng)殖;糞污處理;運用
秸稈主要是指小麥、玉米以及水稻等農(nóng)作物成熟收獲籽實以后剩余的桿狀部分。我國是一個農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)作物種植種類和數(shù)量繁多,每年會產(chǎn)生大量的秸稈,如果直接將這些秸稈焚燒處理,則會排放出大量的CO2、SO2以及煙霧等,對周邊以及大氣環(huán)境造成嚴重的污染,同時還會造成一定的資源浪費。同時我國又是一個畜牧養(yǎng)殖大國,對于飼料原料的需求量非常大,如果單純依靠玉米、麥麩、大豆等作為飼料原料,則會造成畜禽與人類爭奪糧食的問題,同時還不利于營養(yǎng)攝入的多樣性與均衡性,而利用秸稈發(fā)酵后的混合飼料能夠很好地解決這一問題。此外,隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,糞污對環(huán)境的污染也呈現(xiàn)日益加重的趨勢,特別是糞污對地下水資源的嚴重影響。因此,糞污的科學(xué)處理成為重點關(guān)注的環(huán)節(jié),使用沼氣工程既能解決糞污問題,還能解決秸稈的浪費問題,可謂一舉多得。
1 我國秸稈資源利用現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計,我國的秸稈資源在理論上約有9.84億t,其中有8億t左右的秸稈資源是可以被回收利用的[1]。其次,我國幅員遼闊,不同種類的秸稈資源以及產(chǎn)量等,在不同的地區(qū)也存在明顯的差異性,其中山東、河南等幾個省份是作物秸稈資源的生產(chǎn)大省,秸稈產(chǎn)量能夠超過2 500萬t,但由于對秸稈資源的科學(xué)運用缺乏理論指導(dǎo),大部分地區(qū)仍然存在亂堆、亂放,秸稈焚燒等浪費現(xiàn)象[2]。通過對幾個秸稈資源大省調(diào)查發(fā)現(xiàn),甘肅、山東以及青海等幾個省份的秸稈飼料利用率較高,超過了全部飼料來源的25%,但從全國整體水平來看,秸稈飼料的利用率還是遠遠不夠的。隨著我國農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)現(xiàn)代化的進程加速,將作物秸稈與畜禽養(yǎng)殖與糞污處理相結(jié)合,是綠色可持續(xù)發(fā)展的需要。也為我們解決污染與資源問題打開了新的思路。
2 秸稈資源在畜禽養(yǎng)殖中的運用
2.1 秸稈飼料的制作
通常來說秸稈當中的粗蛋白、維生素以及礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量比較低,但粗纖維的含量卻比較高,這就導(dǎo)致直接飼喂秸稈的消化利用率比較低,同時秸稈的適口性也比較差,這些都限制了秸稈作為飼料在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用。而通過對秸稈進行一定的處理加工就可以改變上述缺陷,當前最常見的秸稈處理方法包括物理、化學(xué)和生物三大類。其中物理處理法在生產(chǎn)實踐當中最為常見,主要通過粉碎處理;化學(xué)處理法主要是通過酸、堿、過氧化氫或者二氧化硫等氧化試劑進行處理;生物處理法則主要是通過微生物進行固態(tài)發(fā)酵,或者使用酶水解法處理,相較于物理和化學(xué)處理法,生物處理要更加安全、環(huán)保,這類方法也是當前研究的主要方向。經(jīng)過微生物發(fā)酵處理后的秸稈其營養(yǎng)成分得到了較大改變,適口性也明顯提高,消化利用率也有了顯著提高。以玉米秸稈發(fā)酵處理后為例,其粗蛋白的含量提高了259.6%,而纖維的降解率則達到了38.17%。
秸稈飼料的制作過程十分重要,把握好每一個制作環(huán)節(jié),才能保證秸稈飼料的營養(yǎng)和適口性良好:①要把握好作物秸稈的收割時間,太早或者太晚收割均不利于秸稈營養(yǎng)成分的保存,當作物收割時間過早時,秸稈中的糖分流失嚴重,并且水分較大,在后續(xù)的發(fā)酵當中不利于貯存,也會影響飼料的適口性。但作物收割的太晚,秸稈又會出現(xiàn)養(yǎng)分和水分大量流失的現(xiàn)象;②秸稈的運輸過程也十分重要,在秸稈收割之后,相關(guān)工作人員要及時將秸稈運至貯藏地點,如果在運輸過程中時間太長,則會導(dǎo)致秸稈的水分蒸發(fā)過快,影響到物料氧化、呼吸,進而對營養(yǎng)成分造成影響;③保持合適的物料長度,制作秸稈飼料時,需要將其切割成2 cm左右的短秸稈,以便于在制作時排氣、踩實、壓緊,最大程度上減少秸稈營養(yǎng)成分的流失,提高秸稈的利用效率;④裝窖發(fā)酵,一般是按照1:10的比例,將5 t的秸稈物料與1 kg發(fā)酵劑配制的稀釋液進行混合,待水分適宜時將秸稈封入窖中,一邊裝一邊踩實。最后,就是蓋草封土的過程,秸稈物料的裝填量應(yīng)高出邊緣30 cm左右,隨后使用木板將其緊密圍住[3]。在選擇貯藏地點時,一定要選擇地勢高,通風(fēng)性良好和干燥的地帶。通常情況下,經(jīng)過40 d左右的發(fā)酵處理,即可將發(fā)酵好的秸稈取出,然后還需要再經(jīng)過氨化處理,在發(fā)酵物料當中加入一定比例的尿素等,能夠有效提高秸稈飼料的營養(yǎng)價值,特別是粗蛋白的攝入量。
2.2 秸稈資源在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用策略
秸稈飼料在我國有較廣的應(yīng)用前景,但由于部分地區(qū)技術(shù)以及資金等方面的不足,導(dǎo)致秸稈飼料并未在畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮較大的作用。因此,在接下來的發(fā)展過程中,相關(guān)部門應(yīng)該根據(jù)本地區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點,進行科學(xué)合理的規(guī)劃,加強本地區(qū)農(nóng)作物、畜禽養(yǎng)殖等規(guī)?;亟ㄔO(shè)。同時,針對小規(guī)模種養(yǎng)個體戶,要給予相應(yīng)的扶持政策,對于中小型企業(yè)則應(yīng)規(guī)范引領(lǐng),培養(yǎng)當?shù)氐凝堫^企業(yè),相關(guān)部門做好宣傳和推廣工作,讓廣大養(yǎng)殖者了解到使用秸稈發(fā)酵飼料的優(yōu)勢所在,提高秸稈資源利用積極性。此外,還需加強技術(shù)性指導(dǎo),由于秸稈飼料經(jīng)過科學(xué)發(fā)酵后才具有消化率和營養(yǎng)成分高的特點,但部分地區(qū)缺乏相關(guān)發(fā)酵技術(shù),導(dǎo)致秸稈飼料的實用效果并不理想,當?shù)卣梢越ㄔO(shè)專門的技術(shù)指導(dǎo)部門,幫助農(nóng)戶答疑和指導(dǎo)。
3 秸稈資源在糞污處理中的運用
隨著我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,畜禽糞污已成為不得不重視的污染源,傳統(tǒng)的畜禽糞污處理方法主要包括堆肥、厭氧發(fā)酵以及生物發(fā)電等模式,但由于處理方式不當或者技術(shù)落后等因素,仍然存在著一定的污染風(fēng)險,并且未經(jīng)過徹底發(fā)酵的糞污直接用于農(nóng)作物肥料,還會對作物產(chǎn)生燒根作用。而將秸稈與畜禽糞污混合原料結(jié)合進行厭氧發(fā)酵,則可解決上述問題,稀釋并抑制有毒成分,同時增加有機質(zhì)的含量,提高厭氧發(fā)酵的效果。
3.1 原料預(yù)處理
運用秸稈和畜禽糞污進行厭氧發(fā)酵之前,首先需要對秸稈和糞污等原料進行預(yù)處理,待預(yù)處理結(jié)束后將混合物放入攪拌罐,此后經(jīng)過勻漿、調(diào)節(jié)含固率等過程進行厭氧發(fā)酵反應(yīng)。秸稈的預(yù)處理主要是將其木質(zhì)素結(jié)構(gòu)以及纖維素的結(jié)晶度等破壞掉,再通過酸和酶的作用將纖維素分解為小分子單體,經(jīng)過預(yù)處理的秸稈發(fā)酵消化率更高,也更容易降解。當前使用較多的有物理、化學(xué)、生物以及物理-化學(xué)相結(jié)合的預(yù)處理方法,但由于每一種預(yù)處理方法都具有其自身的優(yōu)缺點,所以在實際應(yīng)用當中通常會選用多種方法結(jié)合使用。畜禽糞污預(yù)處理主要是進行均質(zhì)和除砂。均質(zhì)通常以調(diào)節(jié)含固率、破碎以及攪拌等方式進行,除砂方法則主要包括沉砂渠法、折板沉砂渠法、提升式除砂法和無軸螺旋除砂法等幾種除砂方法[4]。由于各養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖種類、規(guī)模以及清糞、運輸模式等的差異,在具體實施時,可根據(jù)原料的特殊性而定。
3.2 厭氧發(fā)酵
秸稈和糞污經(jīng)過預(yù)處理之后,進入到厭氧發(fā)酵反應(yīng),在這一系列的生化反應(yīng)過程中,會形成復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng),其營養(yǎng)成分和代謝產(chǎn)物會產(chǎn)生較大的變化,不同的發(fā)酵工藝其生化反映情況也不盡相同。
3.3 沼氣脫硫、脫碳
經(jīng)過厭氧發(fā)酵以后,產(chǎn)生的沼氣當中會含有較多的CH4、CO2和H2S,其中的H2S不僅具有較強的毒性,同時具有很強的腐蝕性,經(jīng)秸稈和畜禽糞污厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的H2S氣體含量高達1 500~2 000 ppm,若直接用于農(nóng)作物種植肥料,則會對農(nóng)作物產(chǎn)生較大的破壞作用。當前常用的脫硫方法有物理吸附法、化學(xué)物理氧化法以及生物法等。當前常用的脫碳方法主要包括高壓水洗法、變壓吸附分離法、膜分離法、醇胺法,或者幾種方法聯(lián)合使用[5]。
3.4 有機肥料制備技術(shù)
有機肥料制備技術(shù)主要包括固液分離技術(shù)、固體以及液體有機肥料生產(chǎn)等幾類,針對秸稈和畜禽糞污厭氧發(fā)酵工程,將其剩余的固體和液體分離,通過相應(yīng)的制備技術(shù),可以實現(xiàn)有機肥料的生產(chǎn),既解決了農(nóng)業(yè)種植對有機肥料的需求,也降低了畜禽糞污對環(huán)境的污染問題。
4 結(jié)語
綜上所述,當前我國秸稈與畜禽糞污產(chǎn)量巨大,如果不采取科學(xué)利用,會產(chǎn)生巨大的浪費,同時還會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的負面影響。通過秸稈發(fā)酵以及秸稈糞污厭氧發(fā)酵等技術(shù)可以將其資源化利用,解決畜禽糞污、秸稈處理難題,同時轉(zhuǎn)化為有機肥料后還可解決種植業(yè)對有機肥料的需求量。
參考文獻:
[1] 石祖梁,王飛,王久臣,等.我國農(nóng)作物秸稈資源利用特征、技術(shù)模式及發(fā)展建議[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報,2019,21(5):8-16.
[2] 劉建勝.我國秸稈資源分布及利用現(xiàn)狀的分析[D].中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.
[3] 張雪蓮.農(nóng)作物秸稈飼料在養(yǎng)殖中的運用分析[J].智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊,2022,2(12):63-64.
[4] 李文濤,韓曉峰,高麗娟,等.基于定州市規(guī)?;锾烊粴馐痉俄椖康纳镏茪饧夹g(shù)[J].西北水電,2019(2):90-94.
[5] 羅欣欣,李文濤,王美凈,等.秸稈與畜禽糞污厭氧發(fā)酵制氣關(guān)鍵技術(shù)[J].西北水電,2020(S1):125-128+132.