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新疆沼气发酵及其综合利用技术研究

作　者: 邱桃玉
导　师: 周建斌
学　校: 西北农林科技大学
专　业:
关键词: 秸秆沼气甲烷含量发酵特性综合利用
分类号: S216.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以作物秸秆和畜禽粪便等农业废弃物发展农村沼气工程是保护农村环境以及提高资源利用效率的一条有效途径。本研究在分析新疆维吾尔自治区农村沼气发展现状、趋势和存在问题的基础上,针对户用沼气原料短缺和产气量低2个主要限制和影响沼气应用推广的因素,以新疆维吾尔自治区常见的玉米秸秆和小麦秸秆,以及养殖较多的牛、羊粪便为发酵原料,在实验室条件下研究了纯秸秆不同前处理的发酵特性,秸秆配合牛羊粪便实地户用沼气池发酵特性,以及发酵残余物沼液、沼渣在温室大棚蔬菜施肥,南疆绿洲棉花喷施沼液对防治病虫害效果等综合应用方面的研究。得到以下主要结论:(1)室内自然温度发酵前提下,在保持相同发酵浓度、碳氮比的条件下,用绿秸灵和沼液前处理玉米秸秆和小麦秸秆均能产生沼气,玉米秸秆用沼液前处理和小麦秸秆用绿秸灵前处理产气量没有显著性差异。因此在绿秸灵获得困难的条件下,完全可以用发酵正常的沼液前处理秸秆1周后入池,沼液与物料比为1:1较为适宜。产气量多的处理,相应的甲烷含量也比较高,气体也比较纯。但总体来看,甲烷的浓度偏低,最高的只有50%。尤其是不做任何前处理的小麦对照处理甲烷含量仅为37%。(2)户用沼气池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;秸秆与粪便不同配比原料所产沼气量存在差别,秸秆所占的比例过大或过小均不利于发酵产气,仅从总产气量、TS(总固体)产气率及甲烷含量等参数考虑,以50%秸秆+50%粪便为最佳原料配比。则在生产上应提倡秸秆与粪便各占一半的原料配比,发酵产气效率相对较高;纯秸秆原料虽然产气的持续时间长达6个月,但启动时间较长,产气量及TS产气率不如与粪便混合原料,尤其是沼气中的甲烷含量较低,因此,在新疆以养殖业为主的农牧区,应提倡玉米、小麦秸秆与牛、羊等家畜粪便混合原料生产沼气。(3)在北疆地区种植蔬菜,施用沼渣作底肥可以显著地提高土壤有机质、碱解N、速效P的含量,土壤速效钾的变化不明显;沼肥与化肥配合施用可显著提高蔬菜的产量及品质,在保持等量化肥的前提下,蔬菜产量随着沼渣用量的增加,白菜和豆角的最高产量分别比纯施化肥的对照高出38%和69%。此外,施用沼肥还增加了蔬菜中VC含量;在生长期连续喷施三次沼液与喷施农药的处理相比,喷施沼液能够防治豆角病虫害的发生;喷施沼液能够降低蔬菜中农残和硝酸盐的含量,农残值显著地低于喷施农药的处理,综合比较蔬菜的产量、品质和农残以及土壤性状,在设置的10个施肥处理中,以白菜处理4和豆角处理4为最佳方案,即叶菜类:尿素300、三料300、硫酸钾60 kg/hm~2,配施沼渣30000 kg/hm~2;茄果类:尿素225、三料400、硫酸钾75 kg/hm~2,配施沼渣30000 kg/hm~2。(4)南疆绿洲棉产区,由于不同沼气池发酵原料不同,发酵时间不同,所含的微量元素有差异,所以实际生产中进行沼液喷施时,要根据沼液情况,棉花生长期确定合理浓度,配以适当清水。四个处理中以50%浓度沼液喷施最佳,棉花长势好、铃数最多,75%浓度沼液喷施次之。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章文献综述  10-19
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 德国  12-13
    1.2.2 中国  13-17
  1.3 存在的问题及主要研究的内容  17-19
    1.3.1 存在的问题  17-18
    1.3.2 主要的研究内容  18-19
第二章纯秸秆发酵产沼气模拟试验  19-25
  2.1 材料和方法  19-21
    2.1.1 试验材料  19
    2.1.2 试验方法  19-21
  2.2 结果与分析  21-24
    2.2.1 发酵原料不同前处理对产气量的影响  21-23
    2.2.2 不同发酵原料不同前处理甲烷平均浓度方差分析  23
    2.2.3 不同发酵原料不同前处理甲烷产量分析  23-24
  2.3 结论  24-25
    2.3.1 秸秆经过适当前处理均能够产气  24
    2.3.2 甲烷含量变化规律  24-25
第三章户用沼气池秸秆粪便混合发酵试验  25-32
  3.1 材料与方法  25-27
    3.1.1 试验材料  25
    3.1.2 试验方法  25-27
  3.2 结果与分析  27-30
    3.2.1 不同处理试验池的沼气产量变化  27-28
    3.2.2 不同处理沼气池启动天数及日平均产气量  28-29
    3.2.3 不同处理沼气池所产沼气中的甲烷含量  29-30
    3.2.4 各处理的试火情况  30
  3.3 结论  30-32
    3.3.1 户用沼气池实际投料试验证明秸秆可以替代粪便产气  30
    3.3.2 秸秆与粪便不同处理产气量有差异  30-31
    3.3.3 纯秸秆原料产气持续时间长  31-32
第四章沼肥在蔬菜生产中的综合利用试验  32-41
  4.1 材料与方法  32-33
    4.1.1 试验材料  32-33
    4.1.2 试验方法  33
  4.2 结果与分析  33-40
    4.2.1 不同施肥处理对土壤养分含量的影响  33-35
    4.2.2 土壤有机质的变化  35-36
    4.2.3 同施肥处理对蔬菜产量、品质及农残的影响  36-37
    4.2.4 蔬菜硝酸盐含量分析  37-38
    4.2.5 蔬菜农残分析  38
    4.2.6 蔬菜VC 含量  38-39
    4.2.7 沼液液面喷施效果  39-40
  4.3 结论  40-41
    4.3.1 施用沼渣做底肥有利于改善土壤理化性质  40
    4.3.2 沼肥与化肥配合施用可以改善蔬菜品质  40
    4.3.3 沼液能够防治豆角病虫害  40
    4.3.4 沼液叶面喷施可以降低农残和硝酸盐含量  40-41
第五章棉花喷施沼液防病虫害试验  41-45
  5.1 材料与方法  41-42
    5.1.1 供试材料  41
    5.1.2 试验方法  41-42
  5.2 结果与分析  42-44
    5.2.1 棉花长势  42-43
    5.2.3 各处理产量结果分析表  43-44
  5.3 结论  44-45
第六章结论与建议  45-47
  6.1 主要结论  45-46
  6.2 进一步研究建议  46-47
参考文献  47-50
致谢  50-51
作者简介  51

新疆沼气发酵及其综合利用技术研究

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