沼氣微生物菌劑在農村戶用沼氣推廣普及中的應用與前景

摘 要:在農村能源短缺和環(huán)境污染問題日益突出的雙重背景下，本文以解決戶用沼氣冬季產(chǎn)氣和秸稈產(chǎn)沼氣關鍵技術為切入點，闡明了目前農村戶用沼氣推廣普及現(xiàn)狀，分析了在推廣普及過程中面臨的主要技術問題;針對存在的推廣普及難題，研制出了沼氣微生物菌劑，解決了冬季產(chǎn)氣難和秸稈發(fā)酵難兩大難題，指出了沼氣微生物菌劑的效益和應用前景。

關鍵詞:沼氣微生物菌劑;戶用沼氣;推廣普及;應用前景

中圖分類號:TK6文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2010)02-0070-03

農村戶用沼氣作為一種生態(tài)的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，是以資源高效循環(huán)利用為核心，以資源投入“減量化”，廢棄物“資源化”，污染物排放“無害化”為原則，達到低消耗、低排放、高效率為目標的經(jīng)濟增長模式。因此沼氣在生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展和治理環(huán)境污染中的作用已經(jīng)引起社會各界的高度關注。

1 目前農村戶用沼氣推廣普及現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，能源需求不斷增長，能源短缺也越來越嚴重。在農村，高額的能源支出使農民壓力越來越大。而充分利用農村的有利條件，在農村推廣普及戶用沼氣池是解決農村能源問題，幫助農民減輕負擔的最有效措施之一。近幾年，黨中央和國務院對農村沼氣的發(fā)展都給予了極大的關注和強有力的支持。中央農村工作會議和連續(xù)幾年的中央“一號文件”都把農村沼氣作為全面建設農村小康社會、改善農村生產(chǎn)生活條件的六小工程之一，明確要求加大扶持力度，加快普及的步伐。2003～2007年，中央累計安排國債資金80億元，在7.3萬個村支持建設823萬戶沼氣，引導帶動了沼氣發(fā)展。“十一五”期間，僅中央財政每年至少拿出25億元用于支持農村沼氣工程建設，國務院常務會議2008年11月確定將農村沼氣作為進一步擴大內需的措施之一，2009年中央“一號文件”再度鎖定“三農”，明確表明將加快農村的沼氣建設，增加農村沼氣工程建設投資，每年能解決400～600萬農民家庭使用沼氣。

截至2008年底，我國已建成的戶用沼氣池總數(shù)達到了3 050萬個，而山東省內農村戶用沼氣池總數(shù)達到了180萬戶，年處理農村人畜糞便等廢棄物2 500多萬噸，生產(chǎn)沼氣6.8億立方米，相當于標準煤近50萬噸，年增收節(jié)支近20億元，沼氣戶戶均增收1 170元。同時，通過農村戶用沼氣和沼氣服務組織建設，年可轉移農村勞動力近3～4萬人。但因農村戶用沼氣推廣普及中的一些問題，山東省沼氣推廣普及速度總體仍然偏慢，目前全省農村戶用沼氣僅占適宜戶數(shù)的16.3%，而秸稈利用水平和效益也有待于進一步提高。

2 戶用沼氣推廣普及的技術難題

隨著戶用沼氣池數(shù)量的上升，推廣規(guī)模的擴大，面臨的問題也逐漸顯現(xiàn)出來，嚴重影響了沼氣池的普及和持續(xù)發(fā)展。

2.1 北方地區(qū)沼氣池冬季產(chǎn)氣問題目前，我國推廣的戶用沼氣池幾乎全部采用常溫發(fā)酵模式，沼氣池的產(chǎn)氣情況受溫度變化的影響很大。在每年的深秋、冬季及初春季節(jié)農戶都不能正常使用，尤其是在冬季，很多沼氣池都停止產(chǎn)氣，有的甚至被凍壞，給農戶的生活帶來極大不便，嚴重影響了北方地區(qū)沼氣池的推廣普及和應用。

2.2 以秸稈為主要原料制取沼氣發(fā)酵難問題我國現(xiàn)在推廣的沼氣池主要是以動物的糞便為主要原料，以秸稈為主要原料的很少。我國農作物秸稈資源擁有量居世界首位，年產(chǎn)秸稈6億噸左右，目前主要應用于家畜飼料、田間肥料、農用燃料和工業(yè)原料等，還有大量剩余秸稈被就地露天焚燒，不僅造成極大的資源浪費，而且?guī)韲乐氐沫h(huán)境污染，還給城鄉(xiāng)衛(wèi)生、航空交通等帶來嚴重困擾。另一方面，開發(fā)沼氣能源與沼氣發(fā)酵原料不足的矛盾日益突出。我國有不少地方能源短缺，但又缺乏作為沼氣發(fā)酵原料的畜禽糞便或工業(yè)有機廢水，利用農作物秸稈作為沼氣發(fā)酵原料正是促進沼氣事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的解決途徑之一。但是，由于秸稈中的纖維素多，比重輕，容易結殼和堵塞，加之進出料難等問題，秸稈沼氣發(fā)酵一直是擺在建池戶和基層沼氣工作者面前的難題。

3 沼氣微生物菌劑的示范效果

針對這兩個關鍵技術問題，山東省農業(yè)科學院土壤肥料研究所科研人員做了大量調查研究工作，認真分析了山東地區(qū)戶用沼氣池應用的具體情況，了解了建池農戶以及沼氣基層推廣人員對解決冬季產(chǎn)氣難技術的需要情況。經(jīng)過近兩年的實驗室試驗，經(jīng)菌種馴化、篩選、培養(yǎng)、組合，成功研制出了集解決戶用沼氣冬季產(chǎn)氣問題和促進秸稈厭氧發(fā)酵兩項功能于一體的沼氣微生物菌劑，同時輔助一些冬季保暖措施，效果更佳。該菌劑的成功研制，解決了北方地區(qū)冬季產(chǎn)氣難和沼氣池原料不足的問題。

3.1 沼氣微生物菌劑技術特點和示范效果該菌劑的主要特點一是具有促進戶用沼氣池低溫產(chǎn)氣和秸稈沼氣發(fā)酵的雙重功能;二是具有長效、低成本、使用方法簡便、易于掌握的特點;三是推廣應用前景廣闊，社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益顯著;四是技術水平高，在國內外尚屬首創(chuàng)，總體研究達到國際領先水平。自 2007年開始，先后在章丘、昌邑、臨朐、高密、萊蕪、長清、德州等地選擇了近萬口戶用沼氣池對該菌劑進行了試驗示范，結果顯示:在冬季的3個月里，加入該菌劑的農村戶用沼氣池，以糞便或秸稈為原料的10 m3沼氣池平均每天產(chǎn)氣量比對照池提高約40%～60%，而在其它季節(jié)，以秸稈為主要原料的沼氣池啟動時間比對照池縮短2～8天，每池每天產(chǎn)氣量平均能達到1.0 m3，比不加菌劑的提高30%～50%。

3.2 解決冬季低溫產(chǎn)氣使用方法對已經(jīng)啟動并正常產(chǎn)氣的沼氣池(原料為糞便或秸稈)，于11月上旬打開進料口，用長管將經(jīng)溫水稀釋的沼氣微生物菌劑注入主池內部，然后從水壓間取沼液10桶沖入進料口，促進沼氣微生物菌劑與沼氣池內發(fā)酵液充分混合，并封好沼氣池進料口池蓋。取干的玉米秸稈或小麥秸稈，平鋪在已建的沼氣池上面，厚度約50 cm，上面覆蓋塑料薄膜，周圍用泥土壓實，對沼氣池進行保溫，使池內溫度達到9℃以上，沼氣池在冬季即可正常產(chǎn)氣。

3.3 以秸稈為原料的沼氣池使用方法以秸稈為原料的農村戶用沼氣池，加入沼氣微生物菌劑即可正常產(chǎn)氣。首先選用無農藥或消毒液污染的玉米秸、麥草、稻草等秸稈原料400～500 kg，鍘成1～3 cm小段，按料水比1∶1比例加水潤濕、拌勻，堆放1～2天。然后將沼氣池容積5%～10%的豬糞尿均勻潑灑在秸稈上，或將秸稈原料重量0.8%～1.2%的碳酸氫銨加水調勻后分層潑灑在秸稈上，使秸稈最終含水量達到(70±2)%，然后堆成長1.0～1.2 m、寬1.0～1.2 m、高1.0～1.2 m的垛，用塑料薄膜覆蓋進行堆漚。當堆內發(fā)酵至50～60℃時，立即翻堆，把堆外的秸稈翻入堆內，并根據(jù)失水情況適當補充水分。堆漚時間夏季為4～5天，冬季為7～8天。將堆漚好的秸稈投入沼氣池，加入沼氣池容積10%～15%的豬糞或秸稈原料重量2.4%～2.6%的碳酸氫銨調節(jié)碳氮比，再加入沼氣池容積15%～20%的接種物，加水至沼氣池容積的70%，并調節(jié)pH值為7.2～7.6。最后，加入沼氣微生物菌劑，攪拌均勻，封蓋即可。

4 沼氣微生物菌劑的應用前景

沼氣微生物菌劑的成功研制和推廣應用，不但可以使養(yǎng)殖區(qū)的戶用沼氣池冬季正常產(chǎn)氣，還可使非養(yǎng)殖區(qū)的農戶通過添加本菌劑利用秸稈作原料制取沼氣，有效解決非養(yǎng)殖區(qū)沼氣池原料匱乏的問題。同時，還能消除農村糞便污染，減少寄生蟲、疾病等傳播，避免秸稈燃燒造成污染，從而極大改善農村生態(tài)環(huán)境，使有限資源實現(xiàn)再升值和多級利用，最大限度地提高了資源利用率，具有明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益，應用前景廣闊。

4.1 經(jīng)濟效益沼渣沼液中含有30%～40%的有機質，10%～20%的腐殖酸，豐富的氮、磷、鉀和微量元素以及氨基酸等，是優(yōu)質的高效有機肥。施用沼渣可改良土壤、培肥地力、提高土地增產(chǎn)潛力;沼液用于蔬菜生產(chǎn)，可在一定程度上減少蔬菜病蟲害的發(fā)生，降低農藥使用量，降低生產(chǎn)成本。經(jīng)統(tǒng)計，若按每口戶用沼氣池每年大換料兩次計算，非養(yǎng)殖區(qū)農戶每年購買糞便約需8 m3，糞便價格約為50元/m3，利用秸稈代替糞便每年節(jié)約費用400元;按一戶四口之家每天使用1 m3煤氣，煤氣價格為1元計算，每年可節(jié)約煤氣費用365元;沼渣沼液每年可提供沼肥10 t，替代化肥150 kg，節(jié)約化肥農藥開支150～250元;利用沼液噴施、沼渣作為有機肥等綜合利用，對作物起到明顯的增產(chǎn)增收效果，年均提高效益5%以上，戶均增收400元。這樣采用該技術的非養(yǎng)殖區(qū)農戶每年可節(jié)約費用1 000元以上。

4.2 環(huán)境效益使用沼氣微生物菌劑，還能產(chǎn)生良好的環(huán)境效益。一是可以消除以往秸稈在房前屋后、道路兩側、田間地頭無序堆放的現(xiàn)象及焚燒造成的環(huán)境污染，解決資源浪費問題。二是人畜糞便和養(yǎng)殖污水經(jīng)沼氣池厭氧發(fā)酵后能有效殺滅寄生蟲卵和致病微生物。經(jīng)衛(wèi)生部門檢測，人畜糞便經(jīng)沼氣池厭氧發(fā)酵后，其中大腸桿菌滅活率達40%以上，寄生蟲卵減少98.98%，有害有毒物質得到降解，產(chǎn)生的沼渣沼液可直接供生產(chǎn)無公害農產(chǎn)品的肥料之用，不產(chǎn)生二次污染。三是農戶生活改用沼氣后，作物秸稈則主要用于飼喂牲畜，通過“過腹入池”生產(chǎn)沼氣和沼肥，可使生物質能的利用率達20%以上，熱效率由10%提高到60%以上，減少因燃燒柴草或煤氣產(chǎn)生的CO2、SO2和煙塵對大氣環(huán)境的污染。

4.3 社會效益隨著農村戶用沼氣池的普及，不僅大大節(jié)省了開支，方便了農民生活，而且農村的不良環(huán)境可逐步得到治理，門前屋后的草堆逐步被沼氣取代，群眾的生活條件和農村的環(huán)境狀況明顯改善，村容村貌得到全面整治，農民開始轉向健康、文明、衛(wèi)生的生活方式。

由此可見，在農村能源短缺和環(huán)境污染日趨突出的雙重背景下，沼氣微生物菌劑在推廣普及農村戶用沼氣池中的應用前景非常廣闊，發(fā)展?jié)摿艽蟆Ｋ哉託鉃榧~帶，前促養(yǎng)殖業(yè)后帶種植業(yè)，成為促進農業(yè)增效、農民增收、改善生活條件、建立生態(tài)農業(yè)的有效途徑，實現(xiàn)了農業(yè)生產(chǎn)高效、低耗，充分體現(xiàn)了生態(tài)建設的最佳經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。