我国农村生物质能源利用研究_沼气发酵与生物质(2)

根据贵州省开阳县的定点观测数据,沼气池平均每m池容每年投入农作物秸杆为56.88kg,占每m池容的年平均总投料量219kg(干物质)的26%。按中国农村能源研究会的测定,每kg秸杆(干物质)的平均发热量为3500千卡,但按传统的直接燃烧方式,其热效率仅8-10%。故投入沼气池的这部份稿杆在直接燃烧时,其有效热量为:

56.88×3500×8%=19908千卡

33根据计算,沼气池每m池容的年平均产气量为37m,假定投入沼气池的人畜粪便中的干物质与稿杆中的

干物质经发酵后有相同的产气率,则每kg干物质的平均产气率为:

3每m池容平均产气量3==0.17m/kg干物质总投料量219

3所投入每m沼气池的秸杆的产气量应为:

356.88×0.17=9.67m

33据四川省沼气科研所测定,每m沼气的发热量约为5500千卡,沼气燃烧的热效率约为60%,则每m沼气

池由秸杆所产生的沼气完全燃烧时的有效热量为:

9.67×5500×60%=31911千卡

所以,秸杆发酵制取沼气与直接燃烧有效热量之比为:

3199÷19908=1.6

即沼气发酵的能源有效利用率为直接燃烧的1.6倍。这是根据开阳县44的,属于一般情况。一些管理较好、技术先进的沼气池,,有一

3部分沼气池平均每kg干物质的产气量在0.3m以上,,约高2倍。也就是说,1kg2kg稿杆的直接燃烧效果。沼气发酵与直接燃烧比较,术经济效果。33

三,从1982年到2006年的24年中,这两个县土壤中的有机质含量分别下降了24%和53%,N、P、K及微量元素含量也大幅度下降。为了保证粮食增产所需要的物质基础,不得不

[1]大量增施无机肥料,这不仅增加了农作物生产成本,对养护地力也很不利。据各处农村调查,从上世纪60年

代到90年代,主要粮食作物的直接生产成本以平均每年3.5%左右的幅度上升;2002年与1982年比较,每kg粮食的生产成本翻了一番,如果考虑到同一时期贵州大部分地区粮食的单产和总产也将近增长了一倍这一事实,则20年来单位粮食的生产成本增长幅度至少在1.5倍以上。这就是说,因兴修水利,推广良种,改进耕作技术和推行生产责任制等引起粮食大幅度增产所带来的好处,有很大一部分被物质状况恶化,土壤地力下降,粮食生产成本大幅度上升而抵消了。这也是种植业经济效益提高缓慢,与养殖业及其他事业的差距越来越大的重要原因。例如,2002年与2000年相比,贵州省开阳县水稻产量增长了12%,而同一时期,全县用于水稻的N肥数量上升了50.5%,K肥用量上升了23.7%,平均每kg水稻的生产成本上升17%。肥料用量递增幅度比粮食产量递增幅度高出3-13倍,而成本上升幅度也比产量增长幅度快1.5倍。

当然,造成物质循环状况恶化,土壤肥力下降的原因是多方面的,但最根本、最重要的原因之一,是占农作物生物学产量2/3左右的秸杆,被用作炊事燃料直接烧掉,不能还田,使农业生态系统物质循环中断或削弱。农作物稿杆中营养元素含量见表1:

表1　几种主要农作物秸杆N、P、K和有机质含量表

项目

水稻杆

小麦杆

玉米杆

油菜杆N0.630.500.600.54P0.110.200.400.35K0.850.601.601.25单位:%有机质78.6081.1080.5080.20

　　注:表中数据由贵州省农科院土壤所测定

据测定,直接燃烧,秸杆中的N素和有机质全部损失了,P、K及微量元素损失90%以上,而贮存于粮食中那1/3左右的物质,仅90%左右被人、畜吸收利用。由此看来,在农作物的整个生物学产量中,只有30%左右最

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