近年来,各地各部门积极探索“三沼”在循环农业中的综合利用模式,取得了初步成效。陕西、湖北、贵州、广西、江西、山东等省区连续多年对农作物进行了“三沼”综合利用的常规应用试验,积累了一些经验。各级农业主管部门也把农村沼气作为发展现代农业、推进新农村建设,促进节能减排,改善农村环境、提高农民生活水平的一项全局性、战略性、长远性的系统工程,同时将“三沼”开发利用作为农村沼气建设项目的重要工作,制订了沼渣沼液综合应用规范性文件,为沼气产业的可持续发展奠定了良好的基础。
一、沼气在农业生产领域的开发利用
利用沼气为蔬菜大棚增温保湿和提供二氧化碳气肥可做为提高蔬菜产量的主要手段,应用于温室育秧的温度湿度调节,可使稻种的发芽时间提前三到七天,有效促进水稻的早熟高产;使用沼气远红外烘干机对粮食、种子、茶叶等产品进行加工可从内向外干燥,避免传统加热方式的外焦里湿现象,保证产品的质量安全;利用沼气二氧化碳含量高、含氧量极少的特点调节储藏环境的气体成分,造成一种高二氧化碳、低氧气状态,控制果蔬、粮食的呼吸强度,减少储藏过程中的基质消耗,同时防治虫、霉、病、菌,达到延长储藏时间并保持良好品质的目的。
二、沼液的开发利用
沼液是沼气发酵后的残留液体,总固体含量约小于1%,主要是速效养分,总氮含量为O.03%一0.08%,总磷(P205)含量为0.02%一0.07%,总钾(K20)含量为0.05%一1.40%,其生物活性物质含量丰富,如氨基酸、微量元素、植物生长刺激素、B族维生素、某些抗生素等。其中有机酸中的丁酸和植物激素中的赤霉素、吲哚乙酸以及维生素B12对病菌有明显的抑制作用,氨和铵盐,某些抗生素对作物的虫害有着直接杀伤作用,由于无污染、无残毒、无抗药性被称为“生物农药”。好氧处理后的沼液经过芽孢杆菌、光合菌、乳酸菌、酵母菌、醋酸杆菌和放线菌群等多种微生物发酵,通过矿质化,养分由无效态和缓态变为有效态和速效态,经过腐殖化,产生糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等多种特效代谢物质,能大幅增加基土养分,提高土壤微生物活性,有效促进土壤中物质和能量的转化、腐植质的形成和分解、养分的释放、氮素的固定等。做叶面肥使用,可调节作物生长代谢,补充营养,促进生长平衡,增强光合作用能力,改善农作物品质,提高单产。沼液既可单施,也可与化肥、农药、生长剂等混合施用,还可广泛应用于浸种、拌营养钵土、做无土栽培母液、配方滴灌以及牲畜、家禽和水产养殖等。
(一)抗病虫作用
沼液中已查明的20多种防治病虫害有效成分,如有机酸中的丁酸和植物激素中的赤霉素、吲哚乙酸以及维生素B12等,对病菌有明显的抑制作用,氨和铵盐,某些抗生素对作物的虫害有着直接杀伤作用,对柑橘螨、柑橘黄、蚧虫、蚜虫、螟虫、红蜘蛛的防治效果尤其明显,并能与化学农药混合使用,可有效提高防病杀虫效果,减少环境污染和农药残毒,保障粮食食品安全。
(二)浸种
沼液浸种,是将农作物种子放在一定比例的沼液中浸泡后再播种的一项种子处理技术。沼液中富含多种活性、抗性和营养性物质,具有明显的催芽、壮苗和增产作用。经实验对比,小麦清水浸种发芽率87.9%,沼液浸种发芽94.5%,提高了8.04%,可增产5%一7%;“棉花种子用沼液浸泡后,比常规方法播种发芽早、出苗齐、抗病力强,播种后生长快,可增产9%一20%;红薯种用沼液浸泡后,比常规育苗的红薯种提高发芽率30%左右,黑斑病发病率明显降低,壮苗率达到99.3%,平均株重可达610g,常规处理壮苗率仅为66.77%,平均株重500g增产20%以上。同时,沼液浸种对水稻根腐病、纹枯病、小球菌核病、恶苗病、棉花炭疽病和玉米大小斑病具有较强的抑制作用。
(三)无土栽培
在水培营养液中加入一定比例的沼液,栽培番茄、黄瓜、西葫芦等蔬菜,可以有效的缩短生长周期,提高重茬率,品质好、产量高。
(四)养殖
沼液是一种较完备的饲料添加剂,含有铜、铁、镁、锰、锌等微量元素,还含有赖氨酸、色氨酸、钴酸、烟氨酸和核黄素等营养物质。畜禽沼气工程及农村家用沼气池的发酵原料主要是畜禽或人的粪便、半纤维素、粗蛋白、粗脂肪几大类有机物,在厌氧发酵过程中分解成为葡萄糖、果糖、氨基酸、脂肪酸和大量的细菌蛋白。沼液作为饲料添加剂,可促进生物质的转化,加快动物体内肝糖、肌糖的积存,抑制有害微生物的活动,减少疾病发生率,提高饲料转化率。试验证明,用沼液饲料添加剂养猪,日增重提高26%,采食量增加14%,育肥期缩短20%,年可出2~3栏猪;沼液喂鸡可延长年产蛋期70天,提高产蛋率20%左右;沼液施于鱼塘可有效改善水质,育苗成活率提高1O一20%,鲜鱼产量增加19—38%。
(五)液体肥料
目前沼液做肥料的使用方式主要是直接浇灌土地和过滤后做叶面喷施,广泛应用与果、茶、蔬菜、花卉和大田作物,其速生、高产的效果日渐凸显,部分农资生产企业已把沼液引入到了生物液体肥料加工领域。
(六)沼肥的生产工艺简单
(1)沼渣、沼液中加入沼渣液化菌群进行发酵(大分子转
化成中分子、中分子转换成小分子再转化成微粒分子)
(2)液化后的沼渣沼液中加入二次发酵菌群进行发酵
(3)检测发酵液的酸碱度,根据需要调整发酵菌群中各菌种的比例,继续发酵,培养至菌落总数超过4亿/ml,直至满足国家生物菌肥的产品标准。
(七)沼肥产品效果
(1)促进叶片生长:
对叶菜类作物、茶叶、烟叶等经济作物的生长有明显的促进作用,在这类作物的使用方面可以按1:60—100的比例7天至15天喷一次,每亩用量500毫升(约5O0克)。
(2)促进果实的生长:
番茄、茄子、辣椒、豆角、芒果等蔬菜和果树,在结果的初期叶面喷洒,增产效果明显。
(3)驱虫、防病:
具有天然驱虫和抗病作用,无毒无副作用,在豆角、番石榴、茶叶上使用,驱虫效果尤其明显,可有效治疗和预防真菌、细菌性病害。
(八)应用案例
(1)在某螺旋藻养殖基地,使用生物有机液体肥每吨培养液每天加100毫升,与对照组比较,螺旋藻的藻体粗壮,蛋白质含量达到7O%,高于国家标准30%以上。
(2)水稻:按每亩1kg的用量使用两次,其它条件不变,在同一地块中可促进水稻提前5天成熟,谷粒饱满,几乎无瘪谷,千粒重明显增加,增产超过20%。
(3)豆角:按每亩500克,1:50稀释喷淋,三天一次,试验组收获两次后对照组开始收获,对照组收获完毕后实验组还可延长采收期20天,产量增加1倍以上,而且使用该产品的豆角不发生虫害。
(4)百合:在花蕾成熟接近成熟时,喷洒该产品后第二天即开花,而未用该产品的3天后才开花。
(5)西瓜:按每亩2kg,1:50稀释后根部滴灌或叶喷,可以增加甜度2度以上,产量提高3O%左右,而且可以抵抗病虫害的发生和发展。
(6)辣椒:按每亩1kg,1:40稀释后7天叶喷一次,使用后叶片大、厚,颜色深绿,结果多,个体体型增大了1倍以上,辣椒的品质有所提高。
三、沼渣的开发利用
沼渣的有机质含量在30%一50%,腐殖酸为1O%一20%,总氮O.8%一2.0%,总磷(P205)0.4%一1.2%,总钾(K20)0.6%一2.0%。
沼渣中富含的有机质、腐殖酸能有效改良土壤,氮、磷、钾等元素能满足作物不同时期的生长需要,部分未分解的原料和新生的微生物菌体施入农田后继续发酵释放肥分。因此,沼渣在农业生产过程中,具有速效、迟效两种功能,可做基肥和追肥,既可减少化肥、农肥的施用量,降抵农业生产成本,又能有效地提高农作物的产量和品质。
(一)用于种粮、育秧、苗木和大田作物的基肥,与磷肥、氮肥配合施用,互相补充,增产增收效果明显。
(二)与秸秆混合进行堆肥处理,通过沼渣对秸秆进行降解,制成腐熟肥料,加快作物秸秆还田速度,提高秸秆利用率。
(三)制作棉花、花卉营养钵、玉米营养土、种植食用菌等效果良好。
(四)做饲料添加剂或辅料应用于养殖业。资料显示用15%的沼渣添加到猪饲料中,可使生猪的产肉量增加15%一30%,瘦肉率提高1.25%,饲养周期缩短20—30天,降低饲料成本12%一20%。
经过测试,连续施用经过微生物技术处理(二次发酵、重金属萃取分离)后的沼渣沼液肥3年的土地,土壤有机质含量增加0.39%,全氮增加0.05%,土壤容重减少0.2g/cm3,孔隙度增加6.6%。可有效改善土壤理化性状,提高土壤肥力,促进农业可持续发展。
四、存在的问题
(一)“三沼”综合利用商品化程度不高,经济效益低,制约了沼气产业的发展。从目前的利用水平来看,沼气大部分仍以炊事用能为主,沼液、沼渣利用范围小、加工水平低,市场化程度不够,经济效益差,产业发展动力不足。
(二)服务资金短缺,能力薄弱,服务组织和配套设施不能充分发挥效益,难以满足服务需要。
(三)科研投入不足,缺乏核心技术的支撑,目前,“三沼”综合利用处在探索、推广阶段,科技水平落后,缺乏专业技术人员,不能满足产业发展的需求。技术层面,作为沼渣、沼液生物强化处理的先导技术:微生物技术、微生态技术、堆肥生物技术和环境生物技术还停留在机理探索和研发阶段,影响了“三沼”的深层次开发利用,制约了沼气产业的发展;农村户用沼气和畜禽养殖场的“三沼”综合利用模式还有待于进一步探索。
(四)缺乏沼渣沼液做生物肥料、生物农药的“特许”准入制度及其相适应的行业标准和基础应用技术规范。
(五)政策引导不够,产业化发展缓慢。除沼气发电上网每度补贴0.25元外,作为车载燃料补贴、沼渣沼液应用补贴尚属政策空白。养殖户、种植业主受传统生产、生活方式的影响,对“三沼”综合利用认识不够,参与农村沼气服务的组织承担的主要是公益性职能,没有专项服务经费,经济收益偏低,影响了参与“三沼”利用的积极性。
五、建议
(一)建立沼气产业补贴机制,对利用沼渣、沼液为原料加工肥料的企业给予财政专项扶持或贴息贷款,用于基础设施建设、技术研发以及产业的改造升级;对购买使用沼渣沼液生物肥料的用户,给予30%一50%的补贴;支持新能源企业对畜禽养殖场沼气工程项目进行资源整合及综合利用;支持以省为单元成立沼气能源服务公司或合作社;支持在沼气服务网点根据土地消纳沼渣沼液的需求情况,建设沼液储存池。
(二)增设“三沼”综合利用专项资金,专项资金的比例占沼气建设资金总额的5%左右,用于开展“三沼”综合利用技术研发、产业培育等基础工作。
(三)推动“三沼”产业化,启动沼气燃料提纯、沼气燃料电池、沼液生物肥料、沼液生物农药、沼渣有机肥、沼渣绿色饲料等产业化项目,搭建车用动力燃料研发平台,建设沼气燃料动力车辆中试基地。
(四)加快技术研究和试点示范力度,培育“三沼”新型产业。加强沼液沼渣的生物活性及有益物质的作用机理研究,开发乙二胺三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、乙二胺邻位苯酚乙酸等鳌合剂与沼液中的铁、锌、铜、锰等微量元素形成鳌合物的技术;选择高效矿化微生物加强对沼渣沼液有机质的分解,选择硝化反硝化微生物加强对N脱出,选择光合细菌加强对NP的生物转化,生产高效鳌合态肥料,培育生物肥料、生物农药、绿色饲料等新型产业。
(五)扩大工业化生产,加强“三沼”综合利用技术与工业生产的联系,在示范应用中解决关键技术,重点突破推广应用中出现的技术难题,为大规模应用推广“三沼”综合利用技术创造条件。重点解决沼气提纯、压缩和灌装工艺、解决沼液生物肥料、沼液生物农药、沼渣生物饲料工业化生产工艺。
(六)培养专业人才和产业服务体系,保障“三沼”产业可持续发展。设立“三沼”综合利用专项培训、宣传经费,开设沼气专业或技术课程,培养专业队伍;引导农民从事沼气产业,促进农民工就业创业;培训各级农村能源管理干部、三沼利用方向的师资和应用技术骨干,为“三沼”综合利用提供人才保障;发展农村沼气协会,建立乡镇(村)三沼综合利用网络,加强对“三沼”综合利用社会化服务的引导和管理,做到建管并重,积极探索农村沼气后续服务产业化建设。
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