书城农业林业生态环境与新农村建设280问
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第24章 农业环境污染治理(4)

问题191:什么是植物纤维性废弃物饲料化利用技术?

答:植物纤维性废弃物(包括农作物秸秆、谷壳、果壳及甘蔗渣等农产品加工废弃物)和畜禽粪便两大类。在农业废弃物中仅1/5左右被利用。如种植业和养殖业只注重粮、肉、蛋、奶等产品的利用,对大量的副产品弃之不顾。据报道,我国每年种植业有10亿吨左右的废弃物(秸秆、蒿草、壳蔓等)未能很好地利用;养殖业畜禽粪便300万吨左右;林业副产品(锯末、刨花等)160万吨左右。植物纤维性废弃物往往因其营养价值低或可消化性低,不能直接用作饲料,但如果将它们进行适当处理,即可大大改善其营养价值和可消化性。具体处理方法一般有以下几种:①微生物处理技术。农业植物纤维性废弃物中的成分一般都能被微生物分解利用,这些微生物含有较多的蛋白质并含有较丰富的维生素,加到动物饲料中可大大提高饲料效果。微生物处理技术就是指应用微生物工业技术,采用生物技术手段,将秸秆、木屑等农业植物纤维性废弃物加工变为微生物蛋白产品,其应用的微生物包括细菌、酵母菌及微型藻类,发酵主要有液体发酵和固体发酵两种方式。秸秆通过制作剂的作用,转化成为富含低分子碳水化合物、游离氨基酸、大量菌体蛋白和部分维生素的高效生化蛋白饲料。秸秆粗纤维含量由26%~32%下降到15%以下,粗蛋白含量由3%~6%提高到14%~20%,并含有丰富的纤维素酶及其他消化酶等活性因子。这种饲料营养丰富,畜禽喜食,吸收率高,无副作用,比传统养猪法降低饲养成本50%~60%。

②青贮法。利用自然的乳酸在厌氧条件下对青绿秸秆进行发酵处理。通过青贮处理可以使原来粗硬的秸秆变软熟化,增加原料的营养价值和可消化率。茎秆青贮后可增加多种维生素、氨基酸、胡萝卜素等营养成分,用其饲喂奶牛,产奶量可增加10%~20%。无毒的农业废弃物都可青贮。

③氨化法。氨化法即用液氨或尿素、碳氨的水溶液对切碎的秸杆等废物进行氨化处理,使秸秆中的纤维素、木质素细胞壁膨胀疏松,改善原料适口性和营养价值,便于牲畜消化吸收。据报道,氨化后的秸秆有机物消化率可提高8%~12%,采食率提高20%,含氮量提高8%~10%,粗蛋白含量提高1~2倍。④热喷法。农业废弃物经蒸汽处理后,进行增压、突然减压、热喷处理,原料受到热效应和喷放机械效应两个方面的作用后,改变了结构,提高了消化率。

⑤碱化法。在一定浓度的碱液(通常占干物质的3%~5%)作用下,打破秸秆粗纤维中纤维素、半纤维素、木质素之间的醚键或酯键,并溶去大部分木质素和矽酸盐,撕断维生素与木质素的复合物,从而提高粗饲料的营养价值,使不消化的木质素变为易消化的羟基木质素,利于动物吸收。

问题192:什么是畜禽粪便饲料化利用技术?

答:畜禽粪便含有丰富的营养成分,最适合于反刍动物。畜禽粪便经适当处理可杀死病原菌,改善适口性,并能提高蛋白质的消化率和代谢能。国外畜禽粪饲料早已商品化。我国畜禽粪便饲料也已开展多年,积累了一些经验。

畜禽粪便饲料化方法主要有以下几种:①干燥法。干燥法以鸡粪的处理使用最多,也是常用的处理方法。是将粪便单独或掺入一定比例的麦糠,拌匀后干燥、过筛,除去杂质,再粉碎供作饲料。1吨干鸡粪可替代0.35吨饲料粮。

②青贮法。畜禽粪便可单独或与其他饲料一起青贮。这种方法经济可靠,产品无毒无味,适口性强。③需氧发酵法。在氧化池中利用好氧微生物对畜禽粪尿进行发酵,产生单细胞蛋白,可制成适合单胃动物的饲料,氧化池混合液可作为动物饮用水。④沸石生物处理法。在有机废弃物饲料资源化处理中,考虑到在处理前期有益微生物的优势力量尚未形成,尚不能完全捕获恶臭物质的情况,恶臭气体中的有机物质首先要经历由气相转移为固体表面生物膜的传质过程。采用有益微生物厌氧发酵技术和添加饲用沸石物理吸附技术相结合的技术路线,首先让大量的微生物驻扎在多孔沸石中,形成有益微生物占主导地位的沸石生物处理剂。甘肃的程文定等利用自主研制的沸石生物处理剂对畜禽粪便等有机废弃物进行饲料资源化处理,各项卫生指标均符合国家有关饲料卫生标准,达到了除臭、灭菌、无害化的饲料要求,并提高了蛋白质含量。饲喂试验结果表明,能有效降低饲料成本10.31%~12.04%,提高饲料转化率3.73%~5.16%,并改善了畜禽胴体品质,饲用安全可靠。

问题193:如何制作有机生态型无土栽培基质?

答:栽培基质的配制是有机生态型无土栽培的一个核心内容。进行有机生态型无土栽培,首先要配制适合多种作物生长的广谱性基质。栽培基质的原料分为两大类,一类是有机的,另一类是无机的。无机基质材料较多,如沙子、蛭石、珍珠岩、陶粒等都可以作为原料,此外,还有比较廉价丰富的如炉渣、煤矸石、风化煤等。这些材料的粒径不应太大,如炉渣一般应过2厘米的筛子,选留粒径较小的。

有机基质可采用菇渣、各种作物秸秆配制。采用丰富廉价的农产品废弃物配制基质,可降低成本,既便宜又环保。要注意的是在用这些有机物配制栽培基质之前,需进行一些处理。先用粉碎机粉碎,然后高温堆放发酵降低碳氮比,消毒杀菌。基质的混配采用2~3种有机基质材料、1~2种无机基质材料进行混配,效果比单一的有机基质或无机基质要好。根据我国各生产区可以获取的基质材料,可选用下列典型的栽培基质配方(体积比):草炭∶炉渣=4∶6,砂∶椰子壳=5∶5,草炭∶玉米秸∶炉渣=2∶6∶2,玉米秸∶葵花杆∶锯末∶炉渣=5∶2∶1∶2,油菜杆∶锯末∶炉渣=5∶3∶2,菇渣∶玉米秸∶蛭石∶粗砂=3∶5∶1∶1,玉米秸∶蛭石∶菇渣=3∶3∶4,油菜杆∶菇渣∶粗砂=3∶5∶2;玉米秸∶菇渣∶炉渣=4∶4∶2,葵花杆∶菇渣∶粗砂=3∶5∶2,葵花杆∶菇渣∶珍珠岩=4∶3∶3,玉米秸∶菇渣∶煤矸石=3∶4∶3,玉米秸∶菇渣∶风化煤=4∶3∶3。栽培基质混配好后填入栽培槽备用。一般经过处理和混配的栽培基质,可以连续种植3~4年,对作物的产量和品质不发生显着影响。

问题194:什么是有机生态型无土栽培技术?

答:有机生态型无土栽培技术是指不用天然土壤,而使用基质,不用传统的营养液灌溉植物根系,而使用有机固态肥并直接用清水来灌溉作物的一种栽培技术。有机生态型无土栽培是一种农业高新技术,具有节肥、节水、省工、高产、优质,不受地域限制和产品洁净卫生等特点,并且操作管理简单,系统排出液无污染,产品品质好。符合我国绿色食品和有机食品的施肥标准,能明显改善产品的营养和风味品质,尤其是能够有效降低产品硝酸盐的含量。有机生态型无土栽培技术适宜种植多种作物,包括各种茄果类、瓜类、豆类、叶菜类、鲜切花等。有机生态型无土栽培系统包括栽培槽、栽培基质、灌溉系统等。①栽培槽。可以使用砖、水泥板、塑料泡沫板和木板等建造栽培槽框架,槽和走道宽度要根据所种作物的种类来定。栽培槽的底部采用塑料膜把基质和土壤隔开,防止土传病虫害,保水保肥。塑料膜上铺粗基质,用于贮水和贮气,粗基质可采用粗砂、石子、粗炉渣等。粗基质的厚度约5厘米左右,粗基质上铺一层可以渗水的塑料编织布,在塑料编织布上铺栽培基质,塑料编织布可以用普通编织袋剪开后代替,能有效降低成本。

②栽培基质。(见上一问)③滴灌系统。有机生态型无土栽培是以清水为灌溉水源,对灌溉系统的要求不像营养液系统那样严格,采用简易节水灌溉设施可以满足供水需要。水源可采用自来水,如果没有自来水,可以用压力泵供水。

问题195:如何利用农作物秸秆栽培食用菌?

答:食用菌是一种高蛋白、低脂肪、富含氨基酸、维生素和矿物质以及各种多糖且热量低的高级食品,对提高人体免疫力、防癌抗癌、抗衰老等具明显的食疗作用,而且营养丰富、味道鲜美,老少皆宜,自古以来就被誉为“山珍”,是21世纪人类继植物性食物、动物性食物之后的第三大食物来源,完全符合联合国粮农组织倡导的21世纪天然、营养、健康的保健食品发展要求,因而备受人们的青睐。食用菌生产能把大量废弃的农作物秸秆转化成为可供人类食用的优质蛋白与健康食品,其培养基废料(菌渣)又是良好的农业有机肥料,是延长农业产业链和促进农业生态环境优化的重要组成部分。粮食作物中人类食用的果实,只是农作物重量的20%,其余80%的秸秆都不能食用,而食用菌却能把这80%的废物,安全转化为具有高营养价值的有机食品。小麦、水稻、玉米、油菜、棉花、花生、大豆等农作物秸秆都可作为食用菌栽培的基质。

问题196:什么是能源农业?

答:农业是人类以固定、转化太阳能,获取农产品为目的的生产活动。种植业以固定太阳能为主,利用绿色植物进行光合作用,将无机物合成为葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白质等有机物。种植业又叫初级生产。在光合作用中,每固克分子CO2,大约吸收209.3×104焦的日光能,光合产物中有46.9×104焦的能量以化学能的形式固定下来,其余的162.4×104焦的能量在固定CO2过程中,以热能形式消耗掉。由于人类培育了高产、高效、优质的农作物品种,为植物生长创造良好的生产条件,农业生产中植物固定太阳能的效率大幅度提高。植物光合作用效率,一般在肥沃地区可达到1%~2%,在贫瘠荒凉地区仅0.1%,人工精心管理的农田生态系统有过6%~8%的记录。养殖业、农产品加工业则是以转化太阳能为主,又称次级生产。养殖业生产的动物产品(肉、奶、蛋、毛、皮等),在转化过程中大量的能被消耗掉了,一部分以粪便形式排出,一部分能量以尿和气体(甲烷、氢)能形式排出。在农产品加工中,除了提取主要产品外,还有大量的能量在排出的废水、废物中。农产品转化过程中的畜禽粪便,农产品加工排出的废水、废料都可作为生物质能源加以开发利用。所谓能源农业,就是以生产能源为目的的农业。能源农业以生物质能源为主要开发对象,它包括四种能源利用方式:①直接燃烧方式。直接燃烧方式可分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固型燃料燃烧四种情况。其中,固形燃烧是新推广的技术,它把生物质固化成型后,再采取传统的燃煤设备燃用。其优点是充分利用生物质能源替代煤炭,可以削减大气CO2和SO2排放量。②物化转换方式。物化转换方式包括三方面,一是干馏技术;二是气化制生物质燃气;三是热解制生物质油。其中,气化制生物质燃气技术推广面积较大,群众易于接受。③生化转化方式。即厌氧消化制取沼气和通过酶技术制取乙醇液体燃料。④植物油利用方式。能源植物油是从油脂植物和芳香油(还原式烃)植物中提取的燃料油,经加工后,可以替代石油使用。

问题197:什么是秸秆气化技术?

答:秸秆气化集中供气技术对处理大量农作物秸秆、改善环境、提高农民生活水平、实现低质能源的高档次利用是可行的模式之一。生物质气化技术,是生物质原料在缺氧状态下燃烧和还原反应的能量转换过程,它可以将固体生物质原料转换成为使用方便而且清洁的可燃气体。生物质由碳、氢、氧等元素和灰分组成。当它们被点燃,只供应少量空气,并且控制其反应过程,使碳、氢元素变成由一氧化碳、氢气、甲烷等组成的可燃气体,秸秆中大部分能量都转移到气体中,这就是气化过程。去除可燃气体中的灰分、焦油等杂质,通过供气系统将其送入农户家中。从化学性质上来说,秸秆的元素组成和木质类原料相比,除灰分较高因而热值稍低外,并无显着区别。其主要元素成分碳、氢、氧含量基本相同,具有相当稳定的原子量比率。经过气化,每千克秸秆可以产约2立方米可燃气。一户4口之家每天约需燃气5~6立方米。由于生物质燃气在常温下不能液化,必须通过输气管网送至用户,因此集中供气系统以自然村为单元,设置气化站。系统包括原料处理机、上料装置、气化机组、风机、气柜、安全装置、管网和灶具等设备。气柜的作用是贮存一定量燃气,调节炊事高峰时的用气,并保持恒定的压力,使燃气灶稳定工作,管网由埋于地下的主、支管路组成。因燃气特性不同,生物质燃气的燃烧需用专用灶具。