沼氣的生態(tài)果園模式

1、天津農(nóng)學(xué)院課 程 論 文（20162017學(xué)年第一學(xué)期）題 目：中國(guó)與東盟FDI比較分析課程名稱 國(guó)際貿(mào)易理論 學(xué)生姓名 王 蘭 學(xué) 號(hào) 200405020055 學(xué) 院 工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 2004級(jí)國(guó)際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易專業(yè)1班 成績(jī)?cè)u(píng)定 摘 要本文簡(jiǎn)單的介紹并闡述了養(yǎng)豬、栽果以沼氣池為紐帶形成的“豬沼果”農(nóng)業(yè)生態(tài)模式。從能量的流動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解兩方面來論述了該模式集約經(jīng)營(yíng)所具有的綜合效率，并介紹了該模式建設(shè)的的設(shè)計(jì)基本依據(jù)、結(jié)構(gòu)和建設(shè)內(nèi)容。以大力推廣“豬沼果”的沼氣果園生態(tài)模式為目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村沼氣由單一的提供生活用能向生產(chǎn)生活用能的轉(zhuǎn)變。關(guān)鍵字：沼氣；果園生態(tài)模式；效率1 引言沼氣作為一種可再

2、生的清潔能源，不僅可替代秸稈、薪柴等傳統(tǒng)生物質(zhì)能源， 也可替代煤炭等商品化石能源。發(fā)展農(nóng)村沼氣工程，不僅對(duì)優(yōu)化廣大農(nóng)村地區(qū)的生產(chǎn)生活的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)積極有利，而且對(duì)增加優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)、緩解國(guó)家能源壓力具有重大的現(xiàn)實(shí)意義?！柏i沼果”生態(tài)果園模式不僅是一種循環(huán)經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也是一種可獲得重要能源，并集合擴(kuò)大肥源、發(fā)展種植業(yè)、保護(hù)山林植被、治理水土流失、改善衛(wèi)生環(huán)境等功能為一體的新型生態(tài)種植模式。該模式的建設(shè)不僅可以方便農(nóng)民的生活，還可以改善生態(tài)環(huán)境。以沼氣為紐帶開展綜合利用，加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活的結(jié)構(gòu)調(diào)整，可以提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和效益，增加農(nóng)民收人，使農(nóng)民盡快脫貧致富。由于我國(guó)能源矛盾日益突出，且能源對(duì)外

3、依存度過大，嚴(yán)重威脅了國(guó)家的穩(wěn)定發(fā)展和國(guó)防安全，而解決我國(guó)能源矛盾的根本出路只能是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。我國(guó)農(nóng)村能源利用效率低下，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。沼氣產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活的循環(huán)發(fā)展，極大地節(jié)約了農(nóng)村能源。發(fā)展農(nóng)村沼氣、果園、養(yǎng)殖業(yè)為一體的產(chǎn)業(yè)，是解決我國(guó)農(nóng)村能源問題和建設(shè)節(jié)約型新農(nóng)村的一種有效途徑。2 相關(guān)概念2.1 沼氣 是指利用人畜糞便、秸稈、污泥、工業(yè)有機(jī)廢水等各種有機(jī)物在密閉的沼氣池內(nèi)，在厭氧(沒有氧氣)條件下，被種類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，最終產(chǎn)生的一種可燃性氣體1。2.2 生態(tài)果園是在生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)原理指導(dǎo)下，通過植物、動(dòng)物和微生物種群結(jié)構(gòu)的科學(xué)配置，以及園區(qū)光、熱、水、土、

4、養(yǎng)分和大氣資源等的合理利用而建立的一種以果樹產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)、生態(tài)合理、經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)境優(yōu)美、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)通暢的一種能夠可持續(xù)發(fā)展的果園生產(chǎn)體系2。2.3 以沼氣為紐帶的生態(tài)果園模式原理設(shè)計(jì)依據(jù)生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、能量學(xué)原理，以農(nóng)戶土地資源為基礎(chǔ)，以沼氣為紐帶，以太陽(yáng)能為動(dòng)力，以牧促沼，以沼促果，果牧結(jié)合，建立起生物種群互惠共生、食物鏈結(jié)構(gòu)健全、能量流和物質(zhì)流良性循環(huán)的生態(tài)果園系統(tǒng),，充分發(fā)揮果園內(nèi)的動(dòng)植物及光、熱、氣、水、土等環(huán)境因素的作用，從而實(shí)現(xiàn)無公害果園的產(chǎn)業(yè)化和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。2.4 主要組成要件主要包括沼氣池、畜禽舍和果園。2.5 典型模式這種類型的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式有很多，各地也因地自宜的

5、發(fā)展出不同的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。其中較為典型的有北方“中部地區(qū)生態(tài)果園”模式，南方“豬沼果”模式，西北“五配套”模式等。本文主要以南方的“豬沼果”模式例介紹以沼氣為紐帶的生態(tài)果園模式的特點(diǎn)。2.6 模式組成沼氣池起著聯(lián)結(jié)養(yǎng)殖與果樹、生活用能的紐帶作用，處于核心地位。畜禽養(yǎng)殖承擔(dān)著為沼氣發(fā)酵提供原料的功能。沼氣池起著為果園的生產(chǎn)提供沼肥和沼液的功能。沼液可以用于大棚內(nèi)的植物的葉面肥和殺蟲劑，還可以用來喂豬。沼渣可以用來作為果園的有機(jī)肥，也可以用來作為蘑菇種植的基質(zhì)。產(chǎn)生的沼氣不僅可以用作生產(chǎn)生活用能，還能作為果品的保鮮劑。圖1 “豬-沼-果”組成示意圖3 優(yōu)點(diǎn)3.1 利用沼氣的紐帶作用，將養(yǎng)豬、果樹種

6、有機(jī)聯(lián)結(jié)起來，以形成的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了物資及能量在系統(tǒng)內(nèi)的合理流動(dòng)，從而最大限度的降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)系統(tǒng)外的物質(zhì)需求，即降低了對(duì)農(nóng)藥、化肥等農(nóng)業(yè)基本生產(chǎn)資料的需求。3.2 在保證模式基本建設(shè)內(nèi)容沼氣池、果園、豬舍的前提下，可根據(jù)使用者的具體情況對(duì)模式建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行豐富，如可增加沼渣種蘑菇等內(nèi)容3。3.3 沼液是一種優(yōu)質(zhì)液態(tài)肥料，含有各種氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)、生長(zhǎng)素、糖類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，養(yǎng)分高，做為果樹根外施肥肥效顯著，并對(duì)果樹病蟲害有防治作用。沼渣是優(yōu)質(zhì)固體肥料，養(yǎng)分豐富、全面，不僅能滿足作物對(duì)各種養(yǎng)分的需求，還可以改良土壤。沼液、沼渣的綜合利用加上果園種草，不僅解決了果園有機(jī)肥肥源緊缺的問題，

7、而且可使果樹樹體健壯，病蟲害減少，從而提高果品產(chǎn)量，提升果品質(zhì)量。3.4 “豬、沼、果”三位一體農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的形成，延長(zhǎng)了農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)鏈，形成了“豬多肥多、肥多果多、果多錢多、錢多豬多”的互補(bǔ)良性循環(huán)，提高了種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的綜合效益，開辟了農(nóng)民新的經(jīng)濟(jì)收入途徑，有力推動(dòng)了社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。4 “豬沼果”模式的效率“豬沼果”模式作為一種生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，是以生產(chǎn)沼氣為核心，延長(zhǎng)食物鏈和生產(chǎn)鏈，使一種生物的廢棄物成為另一種生物的養(yǎng)料或生產(chǎn)原料，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)利用，能量高度集聚。4.1 能量利用沼氣的主要成分是甲烷，約占60%65%，其次為CO2，還有少量的氫、氧和硫化氫等。甲烷是一種理想的氣

8、體燃料，無色無味，與適量空氣混合后即可燃燒。每1m3沼氣的發(fā)熱量約為2080023600J，能產(chǎn)生相當(dāng)于0.7Kg無煙煤提供的熱量。沼氣燃燒后的產(chǎn)物是CO2和水，不污染空氣，不危害人和生物的生長(zhǎng)發(fā)育。1Kg含水分75%的豬糞可產(chǎn)生沼氣0.056m3，牛糞約為豬糞的一半。一個(gè)8m3的沼氣池產(chǎn)生的沼氣供家庭燒飯用，一年可節(jié)省薪柴草1.5t，折合1000kg標(biāo)準(zhǔn)煤或100KW·h的電能。4.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解沼液與沼渣中含有豐富的氮、磷、鉀、鈉、鈣營(yíng)養(yǎng)元素。一個(gè)沼氣池年產(chǎn)沼肥17000Kg左右，相當(dāng)于尿素鈣鎂磷肥670860Kg，硫酸鉀70100Kg。沼肥是易為作物直接吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，施用

9、后可以大大減少養(yǎng)分的流失4。圖2 沼肥和人畜糞尿營(yíng)養(yǎng)成分比較（單位：%）4.3“豬沼果”模式傳統(tǒng)種養(yǎng)模式本質(zhì)上是生態(tài)系統(tǒng)中“生產(chǎn)者（農(nóng)作物）消費(fèi)者（人和動(dòng)物）分解者（微生物）”的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化過程，人畜糞便直接或堆漚發(fā)酵后作肥料施用，由于微生物密度較小，分解成作物可直接吸收的物質(zhì)過程緩慢，時(shí)間較長(zhǎng)，相當(dāng)一部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨著降水或灌溉流失掉了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用傳統(tǒng)的堆漚發(fā)酵處理人畜糞便后施用，氮、磷分別損失50%和30%左右。圖3 傳統(tǒng)種養(yǎng)模式“豬沼果”模式在傳統(tǒng)種養(yǎng)方式的轉(zhuǎn)化循環(huán)中嵌入沼氣池，在池內(nèi)放進(jìn)產(chǎn)沼氣菌群，人畜糞便進(jìn)入沼氣池以后，在缺氧環(huán)境和一定溫度、濕度和酸堿度條件下，這些菌群逐步地將糞便中的

10、碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等有機(jī)物分解。沼氣池將一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)過程集聚在一起，加快了反應(yīng)速率，提高了分解效率。產(chǎn)生的沼氣用于家庭燒飯照明，使傳統(tǒng)種養(yǎng)模式中散失掉的生物質(zhì)能得到充分的利用。沼液中含有豐富的氮、磷、鉀、鈉、鈣營(yíng)養(yǎng)元素，基本上可以直接被作物吸收；沼渣中除了沼液中所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還有腐殖酸、沼氣菌等，大部分可直接被作物吸收，僅少量殘余的有機(jī)質(zhì)還要經(jīng)土壤中的微生物分解，比傳統(tǒng)施肥方式所流失的養(yǎng)分要小得多，氮、磷分別僅損失5%和2%左右5。 圖4 “豬-沼-果”生態(tài)果園模式5“豬沼果” 模式建設(shè)內(nèi)容設(shè)計(jì)基本的原則“豬沼果”生態(tài)模式量比要適當(dāng)：養(yǎng)多少豬合適，要根據(jù)果園面積、果樹品種和不

11、同生長(zhǎng)期的用肥量而確定；建多大的沼氣池，則應(yīng)根據(jù)養(yǎng)豬的數(shù)量進(jìn)行推算?！柏i沼果”生態(tài)模式的建設(shè)主要包括豬舍、沼氣池和果園3 部分，每個(gè)部分都是模式系統(tǒng)循環(huán)利用不可缺少的設(shè)施。在模式設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)做到沼氣池與豬舍、廁所的三結(jié)合。三結(jié)合的布置可根據(jù)圖5 進(jìn)行選擇。圖5 常用三結(jié)合沼氣池布置示意圖1-沼氣池；2-廁所；3-豬舍5.1 豬舍在供水和道路能夠到達(dá)的前提下，一定要盡可能把豬舍建在果園的最高位置，且居于全園的中線位置上，這樣才能確保沼液自流灌溉面積的最大化，易于與外界隔離，又便于通風(fēng)、透光。豬舍地址選擇在不積水、向陽(yáng)的緩坡，使豬舍陽(yáng)光充足，地勢(shì)高燥，利于冬季保溫。同時(shí), 還需要有充足水量，水質(zhì)良

12、好，便于取用和進(jìn)行衛(wèi)生防疫的水源，土質(zhì)結(jié)實(shí)和滲水性強(qiáng)的砂質(zhì)壤土處建場(chǎng)。豬舍的朝向關(guān)系到豬舍的通風(fēng)、采光和排污效果，要根據(jù)當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向和太陽(yáng)輻射情況確定。豬舍之間的距離，應(yīng)以能滿足光照、通風(fēng)、衛(wèi)生防疫和防火要求為原則，不要過大，也不宜過小，一般南向的豬舍間距離，可為豬舍屋檐高的3 倍，其他類型的豬舍應(yīng)為屋檐高的35 倍。5.2 果園園地的選擇要考慮果樹生長(zhǎng)對(duì)氣候、土壤、地形地貌和水源等要求。從氣候角度考慮, 應(yīng)選擇溫度、濕度、降水、光照等條件適宜的地方；從對(duì)土質(zhì)的要求考慮，應(yīng)選擇土層深厚、質(zhì)地疏松、肥沃、保水保肥力強(qiáng)和排水良好的輕質(zhì)砂壤土為好；在地形方面，沒有過多的限制，平地、淺丘、深丘、山地、

13、沙灘地和水庫(kù)、湖泊周圍及河流兩旁隙地，但要注意避開“ 冷湖” 和“ 風(fēng)口”，以免造成凍害。在紅壤丘陵地或山地建園，應(yīng)選擇的坡度在25°以下的緩坡或坡地，在坡向上，應(yīng)盡量選擇坐北朝南、西、北、東三面環(huán)山、南面開口、冷空氣能自行排出的地形；在河灘地、平地建園，則要求地下水位低于1 米以上，否則會(huì)影響果樹的生長(zhǎng)?？紤]到果園取水的方便性，園地應(yīng)選擇離水源近、取水灌溉方便的地方。園地建設(shè)前,，應(yīng)根據(jù)因地制宜、先進(jìn)實(shí)用的原則，進(jìn)行合理規(guī)劃，以提高土地利用率，防止水土流失，方便果園管理6。5.3 沼氣池建沼氣池時(shí)，在便于使用沼氣、進(jìn)料和輸送沼液的前提下，應(yīng)盡量把沼氣池建在靠近豬舍處。一是豬舍內(nèi)地下

14、建池，地面上建豬圈和廁所。豬圈實(shí)用面積，應(yīng)以養(yǎng)豬頭數(shù)來確定，最小以養(yǎng)豬4 頭為限。豬圈地面向下水道傾斜35 度，下水道向沼氣池料口傾斜，落差不得少于0.2 米，以便在沖洗豬圈時(shí)，豬糞能通暢地經(jīng)過進(jìn)料口流入主池。二是舍外建池。該法應(yīng)考慮舍內(nèi)排污和沼液流向等因素，以能自流，不堵塞，進(jìn)料、排液方便為準(zhǔn)則。管道的安裝應(yīng)辟開人畜活動(dòng)路線和電線，在終端連接沼氣灶和沼氣燈的前方，要選擇遠(yuǎn)離電線、電器而又好操作管理的墻上安裝氣壓表和開關(guān)7。6 結(jié)語本文以“豬沼果”生態(tài)農(nóng)業(yè)模式為例，簡(jiǎn)單的介紹了以沼氣為紐帶的生態(tài)果園模式的特點(diǎn)。該模式提升了農(nóng)村傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的組織結(jié)構(gòu)，使物質(zhì)得到循環(huán)使用，資源節(jié)約、廢棄物資源

15、化，能量能夠梯級(jí)利用。發(fā)展生態(tài)果園模式應(yīng)遵循客觀規(guī)律+按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)和原則，用系統(tǒng)工程的理論、方法，因勢(shì)利導(dǎo)地構(gòu)造科學(xué)的、層次更高的組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益、更少的資源消耗、更低的環(huán)境污染。 “豬沼果”模式的推廣得以不斷地用科技創(chuàng)新為動(dòng)力。不斷優(yōu)化沼氣池的結(jié)構(gòu)，規(guī)范化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化施工，解決了由于地下水位高，沼氣池滲水漏氣、冬季產(chǎn)氣不足等問題。優(yōu)選沼氣菌種，堅(jiān)持了先實(shí)驗(yàn)示范、再推廣普及的科學(xué)方法。同時(shí)各地都建立了設(shè)計(jì)、施工、維修、管理的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，及時(shí)地為農(nóng)戶提供服務(wù)等。這些也需要政策支持和引導(dǎo)、以法律為保障?！緟?考 文 獻(xiàn)】1 彭舞厚，陸鑫. 可再生能源規(guī)?；l(fā)展國(guó)際研討會(huì)暨第三屆泛長(zhǎng)三角能源科技論壇論文集C.上海：上海美境環(huán)保工程有限公司，2006.2 姬孝忠. 生態(tài)果園建設(shè)模式探討J. 落葉果樹，2012，44（6）：25-27.3 張全國(guó).沼氣技術(shù)及其應(yīng)用M.北京：化學(xué)