沼氣綜合利用技術(shù)
沼氣的主要產(chǎn)物是“三沼”，即沼氣、沼渣和沼液，其中沼渣和沼液是沼氣發(fā)酵的殘留物，合稱(chēng)為沼肥。作為人、畜糞尿和農(nóng)作物廢棄物等，經(jīng)過(guò)發(fā)酵后所產(chǎn)生的沼氣以及發(fā)酵殘留物沼肥，對(duì)于農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖、加工乃至生活中的很多方面，又發(fā)揮出“變廢為寶”的作用。下面主要介紹沼氣和沼肥綜合利用技術(shù)：
一、沼氣利用技術(shù)
（一）沼氣二氧化碳施肥
沼氣中一般含有25 %—35 %的二氧化碳和50 % —70 %的甲烷。甲烷燃燒時(shí)又產(chǎn)生大量的二氧化碳，同時(shí)釋放出大量熱能。一般來(lái)講，燃燒1m3 沼氣可產(chǎn)生0. 975 m3二氧化碳。根據(jù)光合作用原理，在種植蔬菜的塑料大棚內(nèi)燃點(diǎn)一定時(shí)間、一定數(shù)量的沼氣，因棚內(nèi)二氧化碳濃度和溫度增高，可有效地促使蔬菜增產(chǎn)。
1、施肥原理
二氧化碳是作物進(jìn)行光合作用的主要原料。二氧化碳施肥是蔬菜栽培中增產(chǎn)效果極為顯著的一項(xiàng)新技術(shù)，增產(chǎn)幅度一般都在30%左右，尤其對(duì)于日光溫室的冬季生產(chǎn)，增產(chǎn)的效果更加明顯。
蔬菜作物的葉片把從空氣中吸收的二氧化碳和從土壤中吸收的水分，通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成有機(jī)物質(zhì)，并將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能潛藏其中。光合作用形成的有機(jī)物質(zhì)約占蔬菜作物總干物重量的90%—95%，而在蔬菜作物干物重中占比重最大的“碳”和“氧”則是從二氧化碳中來(lái)的。由此可見(jiàn)，二氧化碳是蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的重要物質(zhì)之一。
外界大氣中二氧化碳的濃度約為0.03% （也就是10000立方米空氣中含有3立方米二氧化碳），一般變化不大。但在日光溫室中，特別是冬季生產(chǎn)中，溫室內(nèi)二氧化碳濃度的變化比較大，早晨揭開(kāi)草簾前，二氧化碳的濃度最高，一般超過(guò)0.045%，比溫室外大氣中二氧化碳濃度高出50%以上；揭開(kāi)草簾之后，由于光合作用，使溫室內(nèi)二氧化碳濃度迅速下降，中午降低到0.0085%，不足溫室外大氣中二氧化碳濃度的1/3;到了下午，二氧化碳濃度還會(huì)下降。蓋草簾后，二氧化碳濃度開(kāi)始回升，到第二天早晨又達(dá)到0.045%。由此可以看出，在中午前后溫度和光照均達(dá)到高峰，應(yīng)是光合作用的最佳時(shí)刻，但這時(shí)二氧化碳濃度卻已降得很低，出現(xiàn)了明顯的供需矛盾。二氧化碳濃度的不足，將直接影響蔬菜作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。在其他季節(jié)，可以通過(guò)通風(fēng)來(lái)解決，但在寒冷的冬季，通風(fēng)會(huì)導(dǎo)致溫室內(nèi)氣溫的下降，從而影響溫室內(nèi)蔬菜作物的生長(zhǎng)。這時(shí)解決日光溫室內(nèi)二氧化碳不足的唯一辦法，就是進(jìn)行二氧化碳施肥。
實(shí)踐證明，施用二氧化碳的蔬菜植株生長(zhǎng)健壯，葉綠素含量高，葉色深綠有光澤，開(kāi)花早，雌花多，花果脫落少，而且嫩枝葉長(zhǎng)勢(shì)旺盛，抗病性增強(qiáng)。否則，植株生長(zhǎng)勢(shì)差，葉色暗無(wú)光澤，開(kāi)花晚，雌花少，花果脫落多， 且葉片低平，與主枝垂直或下垂，葉面出現(xiàn)斑點(diǎn)，或凸凹不平，或黃枯腐爛。
2、調(diào)控技術(shù)
就蔬菜來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)期中前期施用二氧化碳效果最好。施后對(duì)培育壯苗、縮短苗齡期都有良好效果，在保護(hù)地內(nèi)定植的蔬菜，可在定植后一周左右，植株已經(jīng)緩苗時(shí)施用二氧化碳。對(duì)黃瓜、番茄等果菜類(lèi)蔬菜，宜在雌花著生、開(kāi)花期、結(jié)果初期施二氧化碳，因?yàn)榇似谥仓陮?duì)二氧化碳的吸收量急劇增加，及時(shí)施用二氧化碳能夠促進(jìn)果實(shí)肥大。如若開(kāi)花結(jié)果前過(guò)多過(guò)早地施用二氧化碳，會(huì)使莖葉繁茂，而對(duì)果實(shí)產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量卻無(wú)明顯提高。
人工施用二氧化碳的濃度應(yīng)根據(jù)蔬菜種類(lèi)、光照度和溫室內(nèi)溫度情況來(lái)定。一般在弱光、低溫和葉面積系數(shù)小時(shí)，采用較低的濃度；而在強(qiáng)光、高溫、葉面積系數(shù)大時(shí)，宜采用較高濃度。蔬菜種類(lèi)不同，所處生育期不同，肥水條件、環(huán)境條件不同，所需空氣中二氧化碳濃度也不同。苗期所需二氧化碳濃度低些，生長(zhǎng)期則高些，大多數(shù)蔬菜生長(zhǎng)期所需二氧化碳濃度約在 0.1%～0.15%。
二氧化碳施用的時(shí)間與光照度有關(guān)。在日光溫室中，早晨揭開(kāi)草簾后，隨著光照度的逐漸增加，光合作用也逐漸加強(qiáng)，日光溫室內(nèi)二氧化碳濃度開(kāi)始迅速下降，這時(shí)便可開(kāi)始施放二氧化碳。這個(gè)時(shí)間一般在揭開(kāi)草簾后 0. 5～1小時(shí)。具體講，11月至第二年元月為9時(shí)，1月下旬至2月下旬為8時(shí)， 3～4月為7時(shí)。
在植株葉面積系數(shù)較大的溫室內(nèi)需要長(zhǎng)時(shí)間通風(fēng)的情況下，應(yīng)在日出30分鐘左右燃燒沼氣或點(diǎn)沼氣燈，平均施放度為每小時(shí)0.5立方米左右，據(jù)此計(jì)算出不同體積溫室增施各種濃度二氧化碳所需要燃燒沼氣的時(shí)間。一般采取斷續(xù)施放的方法，每施放10～15分鐘，間歇20分鐘，在放風(fēng)前30分鐘停止施放。
3、作用和效能
（1）提高蔬菜的光合速率。 利用L1-6200光合測(cè)定系統(tǒng)，測(cè)定蔬菜葉片在不同二氧化碳濃度時(shí)其光合速率有很大差異。在溫度基本相同的情況下，增加二氧化碳濃度可大大提高光合作用的速率。
（2）提高蔬菜的生物產(chǎn)量。 試驗(yàn)表明，無(wú)論是葉菜類(lèi)還是果菜類(lèi)，在二氧化碳濃度增加時(shí)，除了植株的光合速率明顯提高外，其株重、葉面積及干葉比重均有增加。一般的溫室，在不放風(fēng)時(shí)的二氧化碳濃度只有0.02～0.03%，其蔬菜的單株干物重只相當(dāng)于沼氣二氧化碳施肥溫室的60%；在二氧化碳濃度增高后，蔬菜葉片明顯變厚，其干葉比重比低濃度二氧化碳時(shí)可增加30%。
（3）提高蔬菜的結(jié)果率。增施二氧化碳不但可以促進(jìn)蔬菜的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而且可使蔬菜的雌花增多，結(jié)果率增加。試驗(yàn)表明，施沼氣二氧化碳后黃瓜的結(jié)瓜率可提高27.1%。在青椒開(kāi)花結(jié)果期增施二氧化碳，也得到同樣的結(jié)果，單株開(kāi)花數(shù)增加2.4個(gè)，單株結(jié)果率增加29%。
（4）提高蔬菜的產(chǎn)量。增施二氧化碳，促進(jìn)了蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育，相應(yīng)產(chǎn)量和產(chǎn)值均有較大幅度的增長(zhǎng)，特別是早期產(chǎn)量增長(zhǎng)更為明顯。增施沼氣二氧化碳的溫室，黃瓜早期產(chǎn)量增長(zhǎng)66%，產(chǎn)值增長(zhǎng)84%，總產(chǎn)量增長(zhǎng)31%，總產(chǎn)值增長(zhǎng)30%。番茄和青椒在定植后開(kāi)始增施二氧化碳，增產(chǎn)效果也很明顯，試驗(yàn)表明，番茄較對(duì)照可平均增產(chǎn)21. 5%，青椒較對(duì)照增產(chǎn)36%。
（5）提高蔬菜的品質(zhì)。溫室蔬菜增施二氧化碳后，不但增加了產(chǎn)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也改善了蔬菜的品質(zhì)，色正和口昧，到市場(chǎng)后大受消費(fèi)者歡迎。經(jīng)對(duì)黃瓜和番茄果實(shí)進(jìn)行分析，果實(shí)中維生素C和可溶性糖的含量均有增加，黃瓜的可溶性糖比對(duì)照增加13.8%。
（二）沼氣貯糧
有機(jī)廢料經(jīng)過(guò)厭氧消化所產(chǎn)生的沼氣，其首要功能是作為燃料被加以利用，除此之外，沼氣還作為一種環(huán)境氣體調(diào)制劑，可用于糧食、種子的滅蟲(chóng)貯藏，是一項(xiàng)簡(jiǎn)便易行、投資少、經(jīng)濟(jì)效益顯著的實(shí)用技術(shù)。
1、設(shè)備及安裝
在原來(lái)的糧倉(cāng)上面覆蓋一層0.l~0. 2毫米厚的聚乙烯塑料帳，其頂端設(shè)置一根小管作排氣通道，并與測(cè)氧儀或二氧化碳分析儀連接，以便隨時(shí)測(cè)量糧堆中環(huán)境氣體的含氧量或二氧化碳含量；糧堆底部放置一“射線(xiàn)形” 進(jìn)氣擴(kuò)散管，并與沼氣流量計(jì)相連；流量計(jì)與沼氣輸氣管道及開(kāi)關(guān)連接就可以了。休息休息
2、操作及控制
設(shè)備和管道安裝完畢并檢查無(wú)漏氣、阻塞后，即可打開(kāi)沼氣輸氣開(kāi)關(guān)，使沼氣進(jìn)入糧堆；糧堆內(nèi)的氣體在沼氣壓力的驅(qū)排下，從糧倉(cāng)頂部的排氣管徑測(cè)量?jī)x器后排出倉(cāng)外，當(dāng)充入的沼氣量達(dá)到糧堆容積的1.5倍，通過(guò)測(cè)氧儀測(cè)得糧堆中的氧氣含量降至1%~5%，二氧化碳含量上升到20%~30%時(shí)，關(guān)閉測(cè)氧儀前的排氣管和沼氣開(kāi)關(guān)，密封保持3~5天，即可殺死糧堆內(nèi)的玉米象、擬谷盜、綠豆象等主要糧食害蟲(chóng)，無(wú)蟲(chóng)害期可保持一年左右。
3、注意事項(xiàng)
（1）塑料帳、管道系統(tǒng)必須密封嚴(yán)密，輸氣前，應(yīng)檢查輸氣管道有無(wú)漏氣、阻塞，管道內(nèi)有無(wú)冷凝水，糧倉(cāng)是否密封等。
（2）倉(cāng)房?jī)?nèi)嚴(yán)禁用火柴、打火機(jī)、煤油燈、蠟燭等明火照明或吸煙，防止發(fā)生火災(zāi)。
（3）含水量較高的糧食長(zhǎng)期處于缺氧呼吸，會(huì)產(chǎn)生較多的酒精，使糧食遭受毒害，品質(zhì)降低。所以，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行換氣。
（三）沼氣升溫育秧
溫室育秧是解決水稻提早栽插，促進(jìn)水稻早熟、高產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)措施。
目前，多數(shù)溫室都是用煤炭或薪柴作升溫燃料，因此，每年育秧要耗費(fèi)大量的煤炭或薪柴，育秧成本較高。利用沼氣作為育秧溫室的升溫燃料，培育水稻秧苗是沼氣綜合利用的一項(xiàng)新技術(shù)，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，易于控溫，不爛種，發(fā)芽快，出苗整齊，成秧率高，易于推廣。
1、沼氣育秧棚的類(lèi)型和建造
（1）單層薄膜育秧棚。選擇背風(fēng)向陽(yáng)的地方，用竹子和塑料薄膜搭成育秧棚。棚內(nèi)用竹竿或木條做成秧架，底層距離地面30厘米，其余各層秧架間隔均為20厘米。在架上放置用竹笆或葦席做成的秧床。在棚內(nèi)一側(cè)的地面上， 砌筑一個(gè)簡(jiǎn)易沼氣灶，灶膛兩側(cè)的中上部位，分別安裝一根打通節(jié)的竹管， 從灶內(nèi)伸出棚外，以排除沼氣燃燒產(chǎn)生的廢氣。灶內(nèi)放沼氣爐，灶上放一口鍋。在秧棚另一側(cè)的塑料薄膜上，開(kāi)一小窗口，以使用噴霧器從窗口向秧床上噴水保濕。小窗用時(shí)揭開(kāi)，不用時(shí)關(guān)閉。
（2）雙層薄膜育秧棚。雙層塑料薄膜育秧棚是在單層沼氣育秧棚外面再加一層塑料薄膜而構(gòu)成。兩層薄膜之間相距O.4米，以便利用其間的熱空氣給秧棚保溫。內(nèi)層育秧棚的制作方法和育秧技術(shù)要求與前面介紹的基本相同，所不同的，只是在秧棚正中一側(cè)的地面上砌筑一個(gè)簡(jiǎn)易沼氣灶，灶上安放一口鋁鍋，鍋口與地面成水平，鍋沿與灶沿吻合，灶內(nèi)放人沼氣爐，沼氣灶口位于秧棚之外，以便使沼氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的廢氣不進(jìn)人秧棚內(nèi)。采用雙層薄膜育秧，不僅育秧初期升溫快，而且對(duì)穩(wěn)定夜間育秧棚溫具有良好的效果，同時(shí)比單層薄膜育秧棚節(jié)省沼氣20%~30%。
（3）移動(dòng)式小型育秧棚。所謂移動(dòng)式小型育秧棚，是坐落在兩條長(zhǎng)木凳上的沼氣育秧棚。它適用于谷種用量少的農(nóng)戶(hù)。根據(jù)谷種播量的多少設(shè)計(jì)秧棚，在秧棚中部的對(duì)角兩端各掛一支溫度計(jì)。在兩條長(zhǎng)木凳上，鋪一層略大于秧棚底面積的厚型包裝箱紙板，在紙板中部剪一圓孔，孔徑大小以恰能放入一口鋁鍋為宜。紙板上面平鋪一層塑料薄膜，以免紙板因浸水變軟。在孔中放人一口鋁鍋，鍋底與沼氣爐的支角相接觸。在鍋上加蓋，蓋與鍋之間留一空隙，以利水蒸氣和熱量均勻擴(kuò)散。在紙板留孔正對(duì)上方的塑料薄膜上開(kāi)一小窗，以便向鍋內(nèi)添加開(kāi)水和上下調(diào)換秧笆位置。由于整個(gè)秧棚坐落在兩條長(zhǎng)木凳上，白天氣溫高時(shí)，把秧棚抬出屋外曬太陽(yáng)增溫，傍晚把秧棚抬進(jìn)屋內(nèi)，用沼氣升溫。
2、育秧方法
?。?span style="word-wrap: break-word;">1）浸種、催芽。培育早稻秧苗，最好先用沼液浸種。沼液浸種，一方面能增加種子的營(yíng)養(yǎng)，促使其胚根、胚莖組織內(nèi)的淀粉酶活化，提高發(fā)芽力；另一方面也可以增強(qiáng)種子的抗逆性，減少病害。
（2）溫度調(diào)控。把已播上谷種的秧床放到秧架上，在秧棚內(nèi)的兩端各掛一支溫度計(jì)，然后將塑料薄膜與地面接觸的邊沿用泥沙土壓實(shí)。向鍋內(nèi)倒?jié)M熱水，點(diǎn)燃沼氣爐，關(guān)閉小窗口。出苗期要求保持好較高的溫度和濕度，以保證出苗整齊。第一天，育秧棚內(nèi)溫度保持在35～ 38°C。第二天保持在 32～ 35°C，每隔一定時(shí)間，向谷種上噴灑20～ 25°C的溫水，并調(diào)換上下秧笆的位置，使其受熱均勻，還要隨時(shí)注意向鍋內(nèi)添加開(kāi)水，以防燒干。經(jīng)過(guò) 35～40小時(shí)，秧針可達(dá)2. 7～3厘米，初生根開(kāi)始盤(pán)結(jié)。第三天保持在30～ 32°C， 濕度以秧苗葉尖掛露水而根部草紙上不漬水為宜。第四天保持在27～ 29°C。第五天后保持在24～ 26°C。當(dāng)秧苗發(fā)育到二葉一心時(shí)，就可移出秧棚，栽入秧田進(jìn)行寄秧。
3.注意事項(xiàng)
?。?span style="word-wrap: break-word;">1）播種前對(duì)谷種進(jìn)行精選、晾曬和消毒處理，以保證種子純凈、飽滿(mǎn)、無(wú)病，為培育壯秧提供良好的條件。
（2）采用沼液浸種后，一定要用清水將谷種洗凈，以防爛芽。
（3）育秧棚內(nèi)的溫濕度，不能過(guò)高或過(guò)低，溫度第一天應(yīng)達(dá)到38°C，然后緩慢下降，到第五天時(shí)應(yīng)保持在25°C左右，這樣可以避免谷種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)快，秧苗纖細(xì)瘦弱。同時(shí)，要始終保持谷種和草紙的濕潤(rùn)。
?。?span style="word-wrap: break-word;">4）根據(jù)谷種的播種量，確定育秧棚的大小。
?。?span style="word-wrap: break-word;">5）加強(qiáng)沼氣池的管理，以保證育秧棚內(nèi)正常使用沼氣。
二、沼肥種植技術(shù)
（一）沼液浸種
利用沼液浸種，沼液中餌鉀離子、銨離子、磷酸根離子等都能因滲透作用或生理特性，不同程度地被種子吸收，而這些離子在幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中，可增強(qiáng)酶的活性，加速養(yǎng)分運(yùn)轉(zhuǎn)和新陳代謝過(guò)程。因此，幼苗“胎里壯”，抗病、 抗蟲(chóng)、抗逆能力強(qiáng)，為高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
1.沼液浸稻種
沼液浸水稻種的工藝流程為：除雜曬種—裝袋—池浸（盆浸）—清水洗凈—催芽。其操作方法和技術(shù)要領(lǐng)為：
（1）曬種。選用上年生產(chǎn)的高純度和高發(fā)芽率的新水稻種子，浸種前曬種1~2天，以提高種子的吸水性能，并殺滅部分病菌。
（2）浸種。首先用浸種袋（如化肥袋、尼龍編織袋等）將稻種裝好，每袋裝15~20公斤，扎緊袋口，投入已正常使用40天以上的沼氣池水壓間內(nèi)浸泡，常規(guī)稻種以一次性浸種為主， 24小時(shí)左右為宜；雜交稻采取間歇式浸種， 即在沼液中浸泡8~10小時(shí)后，提出來(lái)晾6小時(shí)，三浸蘭晾，直至種子吸足水分。
（3）清洗。撈出浸種袋，用清水漂洗2~3次，晾干，方可催芽。沼液浸種會(huì)改變有些種殼的顏色，但不會(huì)影響發(fā)芽。
2、沼液浸麥種
沼液浸麥種的操作方法和技術(shù)要領(lǐng)為：
（1）種子的處理。在浸種前要選擇晴天將麥種曬2～3次，提高種子的吸水性能。
（2）沼液的選擇。選用發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)且腐熟較好并與豬圈、廁所結(jié)合正常使用的沼氣池發(fā)酵液。于浸種前幾天打開(kāi)水壓間蓋，在空氣中暴露數(shù)日，并攪動(dòng)數(shù)次，使少量硫化氫氣體逸散，還要將水壓間內(nèi)水面上的浮渣清除。
（3）浸種時(shí)間。小麥浸種時(shí)間依據(jù)當(dāng)?shù)卣２シN時(shí)間，在播種前一天進(jìn)行浸種。浸泡時(shí)間要根據(jù)水溫而定，一般17 ～ 20 oC浸6～8小時(shí)。
（4）浸種操作。將要浸泡的麥種裝人透水性好的塑料編織袋。每袋種子量占袋容的2/3。將袋子放人水壓間沼液中，并拽一下袋子的底部，使種子均勻松散于袋內(nèi)，以沼液浸沒(méi)種子為宜。
（5）播種。麥種浸6～8小時(shí)后，取出種子袋，用清水洗凈，并使袋里的水漏去，然后把種子攤在席子上，待種子表面水分晾干后即可播種。如果要催芽的，即可進(jìn)行催芽播種。
3、沼液浸玉米種
先將玉米種子曬1～2天，去雜、去批粒后，用發(fā)酵好的沼液浸種。將要浸的玉米種裝在塑料編織袋內(nèi)，不可裝得太滿(mǎn)，然后放入沼液中，浸12小時(shí)。取出用清水沖洗一下，晾干即可。
4、沼液浸甘薯種
將選好的薯種分層放人大缸或清潔的水池內(nèi)；將沼液倒入，液面超過(guò)上層薯塊表面6厘米為宜，并在浸泡中及時(shí)補(bǔ)充沼液； 2小時(shí)后撈出薯種，用清水沖洗凈后，放在草席晾曬，直至種塊表面無(wú)水分為止；然后按常規(guī)排列上床。苗床土培養(yǎng)基為30%的沼渣肥和70%的泥土混合而成。
5、注意事項(xiàng)
?。?span style="word-wrap: break-word;">1）用于沼液浸種的沼氣池，一定要正常使用40天以上。長(zhǎng)期停用的沼氣池中“沼液”不能用于浸種，以免傷害種子。
?。?span style="word-wrap: break-word;">2）種子浸泡時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則影響出芽。
?。?span style="word-wrap: break-word;">3）如沼液濃度過(guò)高，浸種前加1～3倍清水。
?。?span style="word-wrap: break-word;">4）浸種時(shí)要考慮天氣情況，如遇陰雨，可將種子攤在席子上自然發(fā)芽，播種更好。
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