浅论秸秆沼气技术在社会主义新农村建设中的推广应用

通过对秸秆复合菌剂沼气发酵技术的探讨,论述了将秸秆作为沼气发酵原料,使废弃的秸秆资源转化为无污染的清洁能源,是农作物秸秆利用的新途径,在秸秆综合利用不足和农村分散养殖户逐渐减少的情况下,秸秆沼气技术在社会主义新农村建设中具有广阔的应用前景。     

微生物预处理油菜秸秆对提高沼气产量的影响

为研究微生物预处理技术对秸秆发酵制沼气的影响,采用混合菌剂对油菜秸秆进行预处理,利用红外光谱分析仪和扫描电子显微镜对预处理前后的秸秆进行分析。结果表明,混菌共发酵预处理11 d后油菜秸秆的纤维素、木质素、半纤维素降解率分别达到了37.4%、28.9%和29.9%。混菌共发酵预处理使油菜秸秆的木质纤维素内部结构发生较大改变,产生很多裂缝和空洞。以油菜秸秆为原料进行沼气发酵试验,发现预处理后的秸秆日产气量最高峰值较未处理的提高了37.6%,累计产气量提高了17.8%。由此可见,通过混合菌剂降解油菜秸秆中的纤维素、木质素和半纤维素,可促进秸秆生物质转化为沼气。     

生物复合菌剂处理秸秆产沼气研究

利用农作物秸秆作为产沼气的原料,解决了农村产沼气发酵原料缺乏的问题。用生物复合菌剂预处理后的秸秆直接作为产沼气的发酵原料,加快了产沼气的启动时间,启动时间只需2~7 d;其产气量比对照提高了42.15%~52.35%。     

复合菌剂和NaOH预处理提高秸秆厌氧消化性能

为提高纤维素类原料厌氧消化性能,降低处理成本,该研究采用复合菌剂和2%、4%、6%、8%NaOH（以玉米秸秆干物质质量计）对以玉米秸秆为代表的纤维素类发酵原料进行预处理,研究不同预处理方式对纤维素等成分的含量、厌氧消化性能和生产成本的影响。试验结果表明,经复合菌剂和NaOH处理后,秸秆的木质素、纤维素和半纤维素总含量显著降低,产气量和产气效率提高,其中,添加6%NaOH的预处理方式效果最佳,复合菌剂次之,与未处理相比,单位干物质质量产气量从120.70 mL/g分别提高到374.30和334.76 mL/g,厌氧消化时间从大于30 d缩短到18和19 d。采用复合菌剂和2%、4%、6%、8%NaOH预处理生产沼气所需的可变成本分别为0.72、0.80、0.98、1.09和1.57元/m3。综合考虑产气效率和生产成本,复合菌剂预处理由于具有较低的处理成本、较高的产气效率和较短的消化时间更利于推广应用。     

水稻秸秆在旱作土壤中的降解过程及降解菌剂施用效果

以水稻秸秆为试验材料,在温室盆栽和大田小区环境下,设置秸秆纤维素降解菌剂A、B、C为处理,以不施用菌剂为对照(CK),通过测定秸秆失重率(RW)、秸秆纤维素(RCD)和半纤维素降解率(RHCD),探讨水稻秸秆在旱作土壤中的降解过程及秸秆纤维素降解菌剂对秸秆降解的影响。结果表明:水稻秸秆在旱作土壤中的降解过程依据秸秆降解率可以划分为初期、前期、中期和后期4个阶段;秸秆纤维素降解菌剂对秸秆降解促进作用主要在初期阶段,且施用效果受环境温度影响很大:在温室盆栽(20℃)条件下,3种菌剂处理秸秆的初期阶段降解需要10 d,均比CK提前15 d左右;大田低温(10℃)环境下,菌剂B和菌剂A处理秸秆的初期阶段降解需要45 d,而CK需要60 d,菌剂C则没有明显效果。     

规模化秸秆沼气工程集成技术及工程运行效果研究

集成秸秆沼气先进技术提高工程经济性是秸秆沼气工程可持续发展的关键。为进一步提高秸秆沼气发酵效果,提升沼气工程运行效益,该研究针对秸秆预处理、秸秆厌氧发酵、搅拌优化、沼液回流等关键环节进行了研究和分析,提出了"秸秆青贮-秸秆微好氧水解预处理-优化搅拌CSTR中温厌氧发酵-沼液近全量回流"的秸秆沼气工程集成技术。通过对河北省三河市天龙规模化生物天然气工程1#发酵罐启动过程进行监测与分析,表明该集成技术在实际运行过程中,秸秆干物质产气量可达555.78 m3/t,沼气中CH4体积分数保持在56%左右,H2S体积分数稳定在162×10?6左右,工程启动运行效果良好。上述结果表明,该本研究所提出的秸秆沼气集成技术在实际工程运行中可取得稳定、高效地运行效果。     

基于LCA的秸秆沼气集中供气工程环境影响评价

为进一步研究秸秆沼气工程生命周期的环境影响,采用生命周期评价方法对秸秆沼气集中供气利用模式的环境影响进行分析,系统比较沼气系统不同单元的环境影响。将秸秆沼气工程建设单元的物质和能量投入及其环境排放纳入生命周期边界,以河南省安阳县西街村秸秆沼气工程为例进行实证分析,对秸秆沼气集中供气工程建设单元、运行单元和产物利用单元进行清单分析和环境影响评价。结果表明,该沼气工程运行1 a产出13.60万m~3沼气,系统环境影响综合值为129.94标准人当量。从沼气系统各阶段看,沼气工程建设单元、运行单元和产物利用单元的环境影响潜值分别占沼气系统生命周期环境影响的65.62%、32.76%和1.62%。从能源替代角度看,该秸秆沼气集中供气工程替代煤炭的全球环境影响负荷为–132.48标准人当量。与煤炭作为炊事用能相比,该沼气工程的环境影响负荷可降低50.50%,秸秆沼气作为可再生的清洁能源可以有效替代煤炭燃烧从而改善环境质量。沼气工程建设阶段的环境影响对秸秆沼气集中供气系统总环境影响的贡献最大,而产物利用阶段环境排放影响最小。秸秆沼气工程运行单元的煤炭增温和电力消耗是影响沼气工程环境排放的重要因素,选择低碳环保的沼气增保温方式和降低工程运行电耗是未来秸秆沼气集中供气工程工艺改进的重要内容。     

淮安市秸秆沼气技术示范推广实践与思考

秸秆沼气技术作为解决沼气池原料和秸秆综合利用的便捷途径,淮安在江苏省率先进行示范推广,初步实现规模化、规范化推广。本文较详细介绍了淮安市秸秆沼气技术推广背景、推广成效以及具体做法。针对存在的问题,提出了深入推广秸秆沼气技术的几点思考,对于推广秸秆沼气技术有重要的参考价值。     

秸秆沼气关键技术研究与应用

研制出新型秸秆沼气技术,即以秸秆为基质,经微生物发酵后制取沼气。选育出高效活性菌种"沼气1号",研制出菌种的工厂化生产工艺流程和秸秆好气-沼气接力发酵技术(二次发酵法),建立了秸秆沼气的产业化技术体系。     

大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排估算

发展秸秆沼气工程可有效地减少农业温室气体排放,科学核算温室气体减排量为管理和监督温室气体排放状况提供数据支撑。该文以河北省沧州市耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程为研究对象,参考和借鉴了自愿减排项目方法学、CDM方法学,构建了大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排计量方法,包括项目边界、基准线排放量、项目排放量、泄漏量、减排量5个方面,计算了2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排量。研究结果表明:项目基准排放量包括秸秆处理产生的温室气体排放、未建秸秆沼气工程情况下农村居民生活用能及农田施用化肥生产耗能产生的温室气体排放。项目排放量包括秸秆与沼肥运输过程耗能排放、工程运行过程耗能排放及沼气处理温室气体排放,项目泄漏量即沼气生产、储存、管网供气和利用过程中产生的因物理泄漏所造成的排放。2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程基准线CO2排放量为5 776.15 t,项目排放量为57.53 t,泄漏量为136.59 t,减排量为5 582.03 t,约相当于2 100 t标准煤CO2排放量,每消耗1 t(干质量)秸秆可净减排3.56 t,每利用1 m3沼气可净减排11.50 kg。同时,在工程设计、管道设计、工程管理、工艺技术改良升级等方面提出了提升大型秸秆沼气工程温室气体减排能力的策略。     

淮安市户用秸秆沼气技术应用实践及效益分析

阐述了淮安市户用秸秆沼气应用现状、主要推进措施,系统分析了户用秸秆沼气综合效益,对于推广秸秆沼气技术有一定的参考价值。     

微生物菌喷施对集沟还田稻麦秸秆的影响

在稻麦轮作、秸秆集沟还田模式下,针对沟内秸秆因腐解过慢而妨碍下茬作物正常生长的问题,利用微生物复合菌对秸秆的催腐特性,采用已研制的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机的喷施功能,对沟内秸秆进行喷菌使其快速腐解还田。为考察菌剂对秸秆的腐解效果,设计了裂区对比试验。试验结果表明：观察期内,夏季麦秸秆在液体菌剂+覆土处理下腐解率达74.60%,远高于对照组（不施菌剂+覆土）的12.80%,也高于未覆土+液体菌剂处理的44.11%,表明适宜的菌剂对麦秸秆有较好的促腐效果;冬季稻秸秆在各菌剂处理下秸秆的腐解率均不超过30%,且与对照组无显著差异（P>0.05）。粉末状菌剂的各处理腐解率均在25%以下,促腐效果不明显,表明粉剂在该模式下适用性有限。该研究为集沟还田的秸秆进一步处理提供了参考。     

稻草还田配施菌剂对晚稻生长和土壤酶活性的影响

探索秸秆腐解菌剂配施尿素和石灰在稻草全量还田中对晚稻生长、土壤酶活性和产量的影响。将人工收割后的早稻草按全量还田鲜重25 008 kg·hm-2,配施30 kg·hm-2秸秆腐解菌剂、150 kg·hm-2尿素和225 kg·hm-2石灰,施于稻田中,栽插晚稻秧苗,观察记录晚稻农艺性状,测定植株氮磷钾含量、土壤酶活性和有机质含量、生物量和产量。结果表明,稻草全量还田配施秸秆腐解菌剂、尿素和石灰,能够显著提高晚稻分蘖、土壤酶活性、产量构成农艺性状、植株氮磷钾含量、生物量和产量,相比于未施秸秆腐解菌剂处理,稻谷产量提高了13.12%,生物量提高了13.37%。稻草全量还田配施秸秆腐解菌剂对晚稻产量具有显著地增产效应。     

中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明:农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明：农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

复合菌剂对小麦秸秆降解速率、土壤酶和土壤 微生物类群的影响

秸秆在农业上的有效利用日益受到关注。针对秸秆还田后腐解难的问题,本文选择7株纤维素降解菌种进行复配:拟茎点霉B3、茎点霉YY11、绿色木霉、里氏木霉、根霉、黑曲霉、蜂房芽孢杆菌。最终采用两种复配液体菌剂A(B3、YY11、绿色木霉和蜂房芽孢杆菌)、C(上述7个菌种),同时制作与液体菌剂A、C分别对应的固体菌剂B、D。探讨了复合菌剂对秸秆降解速率的促进作用和对土壤质量的提升效果。结果表明,4种菌剂均可促进小麦秸秆降解,改善土壤生物学特性,增加土壤养分,改良玉米农艺学性状。综合评价各个指标,菌剂B(B3、YY11、绿色木霉、蜂房芽孢杆菌;固体剂型)的表现最好,且玉米总产量比市售秸秆腐熟剂处理高20.72%。总之,本研究表明小麦秸秆还田后和联合菌剂使用能明显提高土壤降解功能,并且为实现经济可持续的农业管理方式提供了一种有应用前景的秸秆腐熟剂组合方式。     

淄博市秸秆资源综合利用技术模式的探讨

对淄博市秸秆机械深耕还田、＂秸秆生物反应堆＂、＂秸秆养藕＂和秸秆固化成型、秸秆发电、秸秆青贮养畜、秸秆生产食用菌和秸秆发酵沼气等秸秆资源综合利用技术模式进行探讨。     

田间条件下不同促腐菌对水稻秸秆腐解及胞外酶活性的影响

  【目的】  田间环境的复杂性影响促腐菌种的实际促腐效果。研究3个经鉴定的促腐菌种在田间条件下提高秸秆腐解相关酶活性的效果,并比较其和商品菌剂的效果,为秸秆促腐菌剂研发及秸秆高效还田提供科学依据。  【方法】  田间试验采用秸秆包网袋填埋法,在江西省上高县双季稻种植区晚稻季节进行,设置水稻秸秆接种假单胞菌、芽孢杆菌、青霉、商品菌剂以及不施菌剂 (对照) 5个处理,分别于秸秆包填埋于土壤后第7、14、28、56、84天取秸秆样品,测定秸秆剩余量、养分含量及胞外酶活性,并计算秸秆腐解率。  【结果】  1) 不论是否添加促腐菌剂,秸秆的腐解均呈现出先快后慢的趋势。添加假单胞菌处理秸秆腐解率以及C、N、P释放率在0～84天始终显著高于对照,最终分别提高5.6%、9.09%、11.66%和7.87%;添加青霉处理秸秆腐解率 (第14天除外) 和氮释放率在0～84天也显著高于对照,最终分别提高5.2%和7.46%;添加商品菌剂处理秸秆腐解率仅在第14天显著高于对照;而添加芽孢杆菌处理秸秆腐解率始终与对照无显著差异。2) 腐解时间是影响胞外酶活性的最重要因素,添加菌剂也能不同程度地提高秸秆腐解胞外酶活性。胞外酶中,乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性是影响秸秆腐解和养分释放的重要变量,其次是β-纤维二糖苷酶和磷酸酶。添加假单胞菌处理乙酰氨基葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶 (第14天除外) 以及磷酸酶的酶活性在0～84天内显著高于对照,添加青霉、芽孢杆菌以及商品菌剂处理相关胞外酶活性表现并不稳定,添加青霉处理乙酰氨基葡萄糖苷酶活性仅在0～14天显著高于对照。3) 添加菌剂处理水稻产量较对照提高1.87%～9.92%,施假单胞菌处理增产最为显著。  【结论】  胞外酶中乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性与秸秆腐解和养分释放关系最为密切。青霉仅在秸秆腐解的前14天显著提高乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,芽孢杆菌剂对胞外酶活性的提升效果不稳定,因此,其在田间条件下促进秸秆腐解、养分释放的效果也不稳定,最终没有增产效果。假单胞菌剂可在0～84天腐解周期内显著提高乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶 (第14天除外) 活性,因而在田间条件下,假单胞菌剂可以有效促进秸秆腐解和养分释放,提高晚稻产量。     

促腐菌剂对还田小麦秸秆腐解及土壤生物学性状的影响

在小麦秸秆还田的基础上,于夏玉米季通过田间小区试验,研究了留茬和粉碎覆盖2种秸秆还田处理方式以及添加不同促腐菌剂对小麦秸秆腐解率、土壤微生物量碳、氮和土壤纤维素酶活性动态变化特征的影响。结果表明,秸秆粉碎覆盖的还田方式比留茬还田方式小麦秸秆腐解率增加了11.0%,腐解效果较好,腐解率表现为M2M1CK。在2种秸秆还田方式下,施用不同的促腐菌剂在一定程度上提高了土壤微生物量碳、氮的含量水平,且表层土壤微生物量碳、氮明显高于下层。在小麦秸秆粉碎覆盖的还田方式下,施用促腐菌剂可以促进夏玉米生长中后期还田秸秆的腐解,小麦秸秆腐解率平均水平为62.3%~75.0%,土壤纤维素酶活性和土壤微生物量碳在添加促腐菌剂M2分别比CK增加了31.1%和80.6%,土壤微生物量氮在添加促腐菌剂M1比CK增加了37.9%,且土壤纤维素酶活性和土壤微生物量碳含量表现为M2M1CK,土壤微生物量氮含量表现为M1M2CK。     

复合菌剂对玉米秸秆的降解及土壤生态特性的影响

还田玉米秸秆降解过程中施加含有植物内生真菌的复合菌剂,在盆栽条件下研究了该菌剂对还田秸秆的降解作用,对土壤生态以及后季作物小麦生长的影响。结果表明:添加复合菌剂能够促进玉米秸秆的降解,在前30 d时效果最显著,尤其是木质素的降解,两种复合菌剂处理组木质素降解率分别比市购秸秆腐熟剂高117.36%和242.70%;施用菌剂会显著增加小麦生长早期土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶的活性,增加小麦生长早期土壤微生物数量;改善土壤理化性质,提高小麦成熟后土壤中的全氮、全钾、碱解氮和速效钾的含量;显著改善小麦生长状况,小麦返青拔节期叶片叶绿素含量显著增加,收获小麦单株生物量和单株产量也有所增加。