廢棄鮮煙葉綜合利用途徑探索

摘要

[目的] 探索廢棄鮮煙葉的綜合利用途徑。[方法]基于現代煙草農業對綠色、環保、可持續發展的要求以及當地煙區部分農村擁有沼氣生產設施的實際情況，選取風石堰鎮龍灣村為試驗地，探索廢棄鮮煙葉沼氣發酵的合理途徑。 [結果]試驗顯示，廢棄鮮煙葉在投入沼氣池前進行切碎處理和池外堆漚發酵有利于改善沼氣發酵過程的pH環境，降低結殼量，并能有效提高產氣量和產氣速率。[結論]研究可為廢棄鮮煙葉的有效處理、合理利用提供參考途徑。

關鍵詞廢棄鮮煙葉；沼氣發酵；綜合利用

中圖分類號S572文獻標識碼

A文章編號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

作者簡介封衛平（1969- ），男，湖南衡南人，助理農藝師，從事煙草栽培研究。

收稿日期2014-12-26

近年來，隨著湖南省祁東縣煙葉種植面積的不斷增加、煙株病害的頻繁發生，以及深刻貫徹國家局有關“優化煙葉結構，打掉部分上部發育不全葉和下部營養不良葉”方針以來，煙田中廢棄鮮煙葉的量不斷增加。研究表明，煙葉在收獲過程中會產生約5%的次級煙葉[1]。生產中，受傳統農業粗放式生產模式習慣的影響，煙農將廢棄鮮煙葉隨意丟棄或焚燒不僅浪費了可供利用的資源，造成了環境污染，而且和當前清潔、高效、可持續煙草農業的理念不符[2-3]。此外，隨意丟棄的鮮煙葉也勢必成為烤煙各種病蟲害的有利寄生場所，成為來年煙田病蟲害的重要傳播源。因此，對廢棄鮮煙葉做到有效處理、合理利用具有現實的必要性。基于現代煙草農業對綠色、環保、可持續發展的要求以及當地煙區部分農村擁有沼氣生產設施的實際情況，筆者選取風石堰鎮龍灣村為試驗地，探索廢棄鮮煙葉沼氣發酵的合理途徑。

1材料與方法

1.1材料

試驗設在衡陽市祁東縣風石堰鎮龍灣村，該村種煙面積約46.67 hm2，廢棄鮮煙葉均為該村產出。試驗所用沼氣池屬水壓式，建于2010年，容積為8 m3。

1.2試驗方法

1.2.1廢棄鮮煙葉的預處理對比試驗。

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

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

指標記錄：對比觀察記錄沼氣發生情況和沼渣結殼情況。以產氣速率、產氣量、沼液pH動態變化情況、沼渣結殼量為記錄指標。

1.2.2接種物的選取對比試驗。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酵3 d，然后投入沼氣池。然后觀測記錄產氣速率、產氣量、pH動態變化情況。

2結果與分析

2.1廢棄鮮煙葉的預處理對比分析

2.1.1產氣量和產氣速率對比分析。

就產氣量來說，處理2和處理3相差不大，持續點燃時間分別為117 h和121 h，處理1最少，僅為80 h。就產氣速率來說，處理3最快，從物料投入后第2天即開始產氣，在物料投入后第3天所產沼氣量已經達到可燃標準。處理2在物料投入后第3天才開始產氣，但不能點燃，到第6天才達到可燃程度。處理3產氣最慢，且到第8天所產沼氣才達到可點燃水平。

2.1.2pH變化情況。由圖1可知，3個處理中物料投入沼氣池后pH均出現明顯下降，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；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，出現明顯酸化現象。

圖1pH變化情況

2.1.3沼渣結殼情況。

在沼氣發酵完成后，清理沼液。3個處理相比而言，處理3結殼情況最不明顯；處理1有明顯的結殼情況，從而影響了沼氣的發生；處理2結殼量也較少。

2.2接種物的選取對比分析

2.2.1各處理產氣速率和產氣量情況。

結果顯示，廢棄鮮煙葉和牛糞、豬糞混合后進行沼氣發酵產生的沼氣速率最快，在物料投入后即開始產氣，在投入后第3天已經達到可燃水平，就沼氣量來說，牛糞處理持續點燃時間為124 h，比豬糞多15 h，雞糞處理投入后第4天才達可點燃程度，持續可燃時間居中，為120 h。廢棄鮮煙葉和雞糞混合進行沼氣發酵產氣速率要明顯慢于牛糞，在投入后第4天所產氣體才達到可燃水平，但沼氣產生持續時間為比牛糞相當。廢棄鮮煙葉和豬糞混合進行沼氣發酵產氣速率比和雞糞混合快，但產氣量最少。

2.2.2pH變化情況。

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

圖2pH變化情況

3結論與討論

3.1結論沼氣發酵的過程實際上就是多種沼氣細菌進行物質代謝和能量轉化的過程，其基本過程可分為水解、產酸、產甲烷3個階段[4-5]。對于廢棄鮮煙葉來說，水解階段就是復雜有機質在發酵菌作用下進行水解發酵，將復雜有機物轉換為簡單有機物的過程。產酸階段則是在產酸菌作用下，簡單有機物被分解成有機酸的過程，如乙酸、丁酸等。產甲烷階段則是將產酸階段的產物繼續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，不容易被沼氣微生物破壞，如果直接將其投入發酵池，必然會出現大量漂浮結殼。從對廢棄鮮煙葉預處理試驗

的結果可以看出，對廢棄鮮煙葉進行切碎處理可避免鮮煙葉投入發酵池后漂浮在沼液表面并結殼的弊端，使產生的沼氣更快也更集中。

3.1.2廢棄鮮煙葉池外堆漚發酵的作用。

沼氣物料經過厭氧發酵產生沼氣的過程是由多種沼氣細菌共同作用完成的，且有一個酸化階段，而沼氣細菌的活性受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行則可降低沼液的酸化程度，避免了對沼氣細菌活性的抑制；另外，堆漚過程中也可使沼氣細菌大量生長繁殖，使沼氣池產氣更快。此外，濕潤堆漚產生的高溫可達70 ℃，可初步殺死部分病菌和害蟲休眠體，部分分解對沼氣細菌活性起抑制作用的煙堿，從而有利于沼氣發酵的進行。

3.1.3牛糞是廢棄鮮煙葉沼氣發酵的較理想配合物料。

牛糞經牛反芻后消化更充分，廢棄鮮煙葉和牛糞混合使用，對沼液產生的酸化程度較輕，從而對沼氣細菌的活性影響較小，利于沼氣的快速產生。另外，牛糞本身富含沼氣細菌，牛糞的加入豐富了沼液中沼氣細菌的數量和種類，更有利于沼氣的快速產生。雞糞含氮量高，本身也呈酸性[6]，經過雞的消化后仍有較多能量，經無氧發酵后容易產生酸化現象，且本身不含沼氣細菌，因此沼氣產生存在一定的滯后性，但沼氣發酵的持續時間較長。

3.2討論

廢棄鮮煙葉經沼氣池厭氧發酵而生成的沼液、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害免疫能力，有效降低早花和病蟲害的發生概率。據現有的報道結果統計和有關試驗表明，沼氣發酵液對各種作物如糧食作物、經濟作物、蔬菜等的近30種病害，其功效可以部分替代農藥[7-8]。因此，研究沼液還田技術及其對烤煙生長的影響將成為人們接下來的研究課題。

參考文獻

[1]

韓卿，張美云.造紙法煙草薄片制造工藝的研究[J].西北輕工業學院學報，2002，20（2）：19-22.

[2] 彭國勛，李平，吳錫剛，等.煙草廢棄物資源化利用研究進展[J].安徽農業科學，2013（9）：4036-4038.

[3] 李軍，李吉昌，吳曉華，等.煙草廢棄物利用研究[J].云南化工， 2010，37（2）：44-49.

[4] 張金國.沼氣技術及其應用[M].北京：化學工業出版社，2005.

[5] 吳小武，劉榮厚.農業廢棄物厭氧發酵制取沼氣技術的研究進展[J].中國農學通報，2011，27（26）：227-231.

[6] 李榮峰，蘭翠玲，馬博，等.沼氣發酵原料研究進展[J].中國農學通報，2011，2（30）：1-5.

[7] 張曉輝.沼肥在防治農作物病蟲害方面的應用[J].農村能源，1994（6）：23-25.

[8] 陳麗瓊，尹芳，劉士清，等.不同來源的發酵沼液對煙草赤星菌的抑制研究[J].中華學術論壇，2005（29）：23-25.

責任編輯李菲菲責任校對況玲玲