另从90天的累积产气量分析(表3),总产气量最高的是处理4,其次是处理9;产气量最低的是处理8,其次是处理3;其它6个处理的产气量相差不太大。说明秸秆与粪便的不同配比原料发酵所产沼气量是有差别的,秸秆比例过大或过小均不利于发酵产气,只有秸秆与粪便的比例各占一半时(即处理4和处理9),产气量及TS产气率才是最高的[4~5]。
2.2不同处理沼气池启动天数及日平均产气量
本试验统一从7月10日开始投料,分别记录各个处理池启动产气的日期,从而计算出10个处理池的启动时间,同时根据各个处理池90天的累积产气量,计算出日平均产气量,详见表4。
表4各试验池的启动时间与日均产气量
通过表4中的启动时间可明显看出:各处理池启动时间的长短相差较大,其中纯粪便池(处理1和处理6)启动时间较短,均为5天,而秸秆与粪便混合池的启动时间均较长,在8~17天之间,这再次表明了秸秆原料及与粪便混合原料沼气池投料启动较慢[3~5],其原因是秸秆中含有较多的纤维素和难以分解的木质素,二者结合在一起很难被沼气微生物降解[1~2]。
另从十个处理的日平均产气量可以看出,日均产气量最高的是处理4和处理9,均为1.2m3•d-1,再次表明了秸秆与粪便各占一半的原料配比产气量最高,可初步得出50%秸秆+50%粪便是最佳的原料配比。处理3和处理8的日均产气量相对较低,说明70%秸秆+30%粪便的原料配比不利于发酵产气[5]。
2.3不同处理沼气池所产沼气中的甲烷含量
自启动产气后每隔5天分别测定沼气中的甲烷含量,90天的发酵试验期共测定了16次,A组结果详见图3,B组结果详见图4。
从图3,图4的曲线可看出:处理1和处理6所产沼气中的甲烷最高含量均出现在30天左右,而其它8个处理所产沼气中的甲烷最高含量均出现在45天左右;横向对比10个处理的甲烷含量,不难看出,处理4和处理9所产沼气中的甲烷含量相对较高,从而再次表明了50%玉米秸秆+50%牛粪以及50%小麦秸秆+50%羊粪是最佳的原料配比。
3结论
(1)在新疆农牧区粪便原料不足的情况下,利用秸秆替代粪便发酵生产沼气是一条可行的途径,但是在玉米及小麦秸秆入池前必须进行前处理,包括粉碎、添加绿秸灵和N肥、浸湿堆沤等,且启动时间及产气高峰均较纯粪便原料长,即产气较慢,高峰期推迟了15天左右。
(2)秸秆与粪便不同配比原料所产沼气量是有从上表对比分析可以看出,修建沼气池后,以沼气为纽带的“一窖二池三改”循环农业模式投入产出比明显高于其它模式的普通农户,沼气作为主要的生活用能,每户年平均节约煤炭支出800元;用秸秆饲料喂牛,可减少饲料开支900元,户均出栏一头商品牛,按现行价格能卖6000元,扣除牛犊成本2500元及不可预见费用500元,户均养牛增收3000元;每户沼气池的沼液、沼渣可供2×667m2苹果树施肥,优果率提高10%,每667m2增收300kg,增收900元,每667m2每年节省肥料、农药开支400元,按照户均2×667m2苹果园计算,每户每年增收节支2600元。
3.2生态效益
南李村“一窖二池三改”模式建成运行三年来,没有发生过秸秆焚烧现象,农作物秸秆的利用率明显提高,既能减少污染环境又能缓解同土地争肥料、同畜牧养殖争饲料的矛盾。每个沼气池年节约薪柴1252kg,约相当于保护3.5×667m2林地。户均每年节约煤炭881kg,折629kg标煤,减排二氧化碳1676kg,二氧化硫14.1kg。
3.3环卫效益
示范户庭院建设统一规划,小康住宅、牛舍、厕所与沼气系统布局合理,院落干净整洁,厨房明亮、灶台干净,生产物品堆放有序,人畜分离、牲畜圈养、粪便入池、厕所清洁。加之用沼气做饭,干净卫生,彻底改变了该村项目建设前“脏、乱、差”的环境卫生面貌,提高了农民的生活质量。
3.4社会效益
南李村“一窖二池三改”循环农业模式的构建,向农民勾画出了一幅循环农业模式的生产发展和节支增收、增产增收的致富蓝图,拉近了农村干群间的关系。有效地解决农村剩余劳动力的转移和消化,激发农户学科学、用科学的积极性,将实用技术转化为现实生产力,提高了农户的科技素质,使有限的庭院得到了高层次利用,为繁荣城乡市场的菜篮子做出贡献。
4问题与对策
4.1主观因素
南李村“一窖二池三改”循环农业模式运行时间较短,加之农户沼气综合利用技术欠熟练等因素限制,个别项目户沼气池没有最好的运行起来,经济效益还没有最大化。为此,应加强畜牧养殖、农村沼气、果园管理等方面的技术培训,提高群众科技水平。
4.2客观因素
由于项目户修建住宅及基础设施建设,一次性投资很大,用于发展养殖业的资金不足,多数农户牛舍内养殖规模没有达到设计要求,一些常用的生产设备没钱购置,需要小规模信贷支持。建议政府有关部门协调,将农村妇女小额贴息贷款发放给项目户,确保南李村“一窖二池三改”循环农业模式健康发展,发挥辐射带动作用。