农作物秸秆产沼气研究进展与展望

来源：五一七教育网

科技纵横

农业开发与装备 2020年第8期

农作物秸秆产沼气研究进展与展望

沈洪光

（郯城县花园乡农业综合服务中心，山东郯城 276124）

摘要：我国是一个农业大国，每年都会产生大量的秸秆。以往的秸秆资源的处理方式都是作为燃料用于农户冬季取暖，但随着经济的不断发展，农作物秸秆产沼气成为了农作物秸秆有效利用的重要途径。分析农作物秸秆产沼气的研究进展，对农作物秸秆产沼气进行了展望，希望能进一步提升我国农作物秸秆资源的利用率。

关键词：秸秆；沼气；研究进展；展望1 农作物秸秆资源产沼气研究进展

目前世界主流的能源是化石能源，但化石能源属于不可再生资源，为了应对未来可能发生的能源危机，世界各国都在积极进行新能源的研究。比起太阳能、核能、风能新能源，生物能源更加稳定和安全。而农作物秸秆产沼气作为一种新型的生物能源，自然也得到了越来越多的关注。我国每年都会产生约七亿吨的秸秆资源，农作物秸秆产沼气也越来越受到重视。随着我国技术水平的不断进步，我国农作物秸秆资源产沼气的研究进展也在不断推进。1.1 原材料

农作物秸秆资源要想转化为沼气，需要对秸秆进行处理，从而提升秸秆的利用率和产气量。因此，农作物秸秆资源的预处理，就成为了农作物秸秆产沼气重要的研究方向。农作物秸秆资源要高效地参与到沼气的生产过程中，就必须对农作物秸秆的质地和成分做调节和处理。

1.1.1 成分调节。农作物秸秆资源成本调节的关键在于碳氮比。农作物秸秆资源成本调节的方法主要有两种，一种是混合发酵，将一些碳氮比较低的物质与秸秆混合发酵，例如家禽、牲畜的排泄物，进而调整秸秆的碳氮比，提升农作物秸秆产沼气的效率和效果；另一种是在秸秆中添加一些特定的化学元素，例如氨水和尿素，通过化学反应调节农作物的碳氮比。

1.1.2 质地处理。农作物秸秆资源的质地处理通过改变秸秆的质地和结构实现产气量和秸秆利用率的提升，主要采用的方法有物理方式、化学方式和生物方式三种。

1）物理方式。使用物理方式对秸秆进行质地处理主要是利用机械能和热能。研究表明，在将秸秆粉碎后，秸秆资源产沼气的效率获得了一定的提升，但效果并不明显。但如果将秸秆进行研磨，农作物秸秆产沼气的效率明显提升。因此，农作物秸秆进行处理后，颗粒越小，农作物秸秆产沼气的效率就越高，将农作物进行研磨可以让秸秆产气量和秸秆利用率获得明显提升。另外，利用汽爆将农作物秸秆进行处理，也可以减少固形物所占比重，让农作物秸秆的降解速度明显提升。

2）化学方式。使用化学方式对秸秆进行质地处理主要是利用化学添加剂。用化学添加剂达到破坏细胞壁中半纤维素与木质素形成的共价键的目的，从而提升秸秆的降解率，而这个过程通常都需要加入热处理过程，加快秸秆和化学添加剂的反应，产生更多可溶物。目前可以用于秸秆处理的化学添加剂分为碱化、氨化、氧化，可以根据实际情况选择合适的化学添加剂。

3）生物方式。使用生物方式对秸秆进行质地处理主要是利用

人为操控的生物发酵作用。根据研究可知，为一些生物提供合适的环境，可以有效提升秸秆产沼气的效率和效果，并且通过这种方式进行质地处理，不会对自然环境造成污染和破坏，是秸秆资源化处理的重要发展方向。1.2 反应器结构

我国在改革开放后曾经进行过大规模的沼气池建设，秸秆也曾经被作为沼气生产的主要原料之一。但当时我国对于生物能源的研究起步较晚，技术水平尚不成熟，无法支撑起系统的沼气池产业体系，沼气池反应器结构单一，经常出现各种问题，因此渐渐被市场淘汰。在这种情况下，改良反应器结构，使沼气池更适用于以秸秆资源为主要原料的沼气生产，就成为了研究的重点，目前也取得了许多成果。例如我国很多农户都会在沼气中放入一个内径在15 cm以上的竹笼，将其浸泡在沼气池一部分，不仅有利于沼气的生产，也能有效减少秸秆漂浮物的出现。1.3 反应器接种

农作物秸秆附着的微生物群落一般都比较少，单纯依靠自身进行发酵效率低、效果差，因此在进行农作物秸秆产沼气时，必须进行反应器接种。应用较为广泛的接种物有新鲜牛粪、沼气池残渣、河泥、城市污水消化污泥等。通过反应器接种，既能提升农作物产沼气的产气量和产气率，也能有效提升农业资源的利用率，减少环境污染。而反应器接种物的选择，就成为了研究的重点。以城市污水消化污泥为例，在30℃的环境下，活性是新鲜牛粪的十倍以上。随着技术水平的不断进步，反应器接种也成为了相关技术的重要研究方向。1.4 发酵条件控制

接触、温度、浓度是农作物产沼气关键的影响因素。在接触方面，可以通过搅拌的方式让微生物和底质更好的接触，让秸秆发酵的效率显著提升。但搅拌将会面临较高的阻力，能耗较大，因此一般都会采用循环回流等方式进行；在温度方面，根据相关研究可知，反应温度越高，秸秆发酵的速度就越快，产气量也会有所提升；在浓度方面，并不是秸秆投入的浓度越高效果就越好，需要根据不同的情况选择最合适的浓度，针对农作物秸秆最合适的固体浓度为25%~30%，浓度为15%。1.5 发酵过程分离

发酵过程分离是农作物秸秆产沼气近年来新的研究领域，为农作物秸秆产沼气带来了新的发展空间。以两产酸一产气三联合相分离发酵系统为例，通过并联的两个反应器，分别进行产酸和产气，利用二者对原料投放进行更好的控制，可以让产气量和产气率得到明显的提升的同时，具有更高的稳定性。2 农作物秸秆产沼气展望

目前，我国农村人畜分离现象越来越普遍，传统的以禽畜粪便为主要原料的沼气池将会被迅速淘汰，这对我国农作物秸秆产沼气的相关工作是挑战也是机遇。如何充分发挥农作物秸秆产沼气的优势，让农作物秸秆产沼气的沼气池迅速替代原沼气池，从而保障相关产业的发展已经成为了越来越重要的问题。

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2.1 技术发展趋势

我国以秸秆作为主要原料的沼气生产由于技术并不成熟，已经被逐渐淘汰。农作物秸秆产沼气屡屡受挫，导致近年来农作物秸秆产沼气的相关研究受到的重视不足，严重抑制了相关产业的发展。但农作物产沼气的实践也获得了一定的成果，并且为未来的研究提供了方向。因此，随着科技不断进步，我国技术水平的不断提升，农作物秸秆产沼气也必然会走向成熟。2.2 多元化

沼气工程是生物能源技术的重要组成部分，随着技术水平的进步，沼气工程的原料已经由原本的以禽畜粪便为主转化为秸秆资源为主。并且随着我国研究进度的不断推进，沼气工程的原料范围将会越来越广，从单一原料的生产模式逐渐转化为多元原料的生产模式，在提高自身生产效率、降低成本的同时，也能更好的缓解自然环境污染和破坏的问题。2.3 完善管理模式

农作物秸秆产沼气相关技术的日益成熟，必然会诞生一个新的产业体系。而目前农作物秸秆产沼气由于技术水平仍显不足，管理模式仍然处于较为落后的阶段。为了更好的建立产业体系，让农作物秸秆产沼气相关行业的发展更加健康、稳定，就必须形成更完善的管理模式，为农作物秸秆产沼气相关行业的发展保驾护航。2.4 沼气产品推广

在改革开放后我国曾进行过大规模沼气池建设，但由于我

国沼气工程相关技术不够成熟，很多沼气池都被弃置，并没有为人们养成使用沼气的习惯，也没有形成合格的配套设施。如今，能源危机问题越发严峻，自然环境日益恶化，农作物秸秆产沼气作为生物能源技术重要的发展方向之一，也得到了越来越多的重视。目前，农作物秸秆产沼气的相关技术逐步走向成熟，如何对沼气产品进行推广，让人们了解到沼气产品的好处，提高农作物秸秆产沼气的普及率，从而提升农业资源的利用率，减少污染。3 结语

秸秆原本只是在农业生产中产生的纤维性废料，随着技术的不断进步，农业可持续发展的不断推进，秸秆的资源化利用的趋势越来越明显。而农作物秸秆产沼气作为秸秆资源化利用重要的渠道之一，在近些年来也得到了快速发展。目前，农作物秸秆产沼气相关技术已经越来越成熟，相关行业的产业化、专业化进程正在快速进行，这不仅代表着我国农业资源的利用率将会进一步提升，也代表着我国生物新能源技术越来越成熟。参考文献

[1]󰀁󰀁吴后兴.农作物秸秆产沼气研究进展与展望[J].农业与技术，

2016，36（6）：146.

[2]󰀁󰀁陈小华，朱洪光.农作物秸秆产沼气研究进展与展望[J].农业工

程学报，2007，（3）：2-293.

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杀灭干预外，还需要使用物理、生物手段等新型的处理方法进行处理，以此可以有效减少使用化学药剂杀虫除病所致的农作物污染，确保农作物的种植产量、品质、安安全性高。2.4 有效保护田间土地

农业生产人员需要在种植农作物之前对于栽种培育区域的田间土地情况进行调查了解，重点对于土壤性质、肥力、含水率等情况进行把握，然后对于田间土地进行翻耕处理，准备好有机肥进行土壤施肥，有效增加土壤的肥力，确保农作物栽种过后有着充足的肥力，同时在农作物生产期间，农户需要及时对于土壤肥力情况作以调查，如果土壤肥力不足要进行追肥处理，确保农作物生长时所需的养分充足，但是注意施肥量不可过多，防止发生土壤肥力过剩及附近水土被污染的问题；如果在农作物生产期间发现出现了病虫害问题，要第一时间采用多种干预方法进行处理，若最终处理结果不佳，要对相关的农作物整个植株进行无害化处理，避免植物本身所携带的病原体污染土壤、危害后续栽种农作物的问题发生。

2.5 建立一支优秀的植保技术团队

本地区的农业生产管理部门需要招聘吸纳一大批具备丰富的农业植保技术与病虫害防治经验知识、较强的工作能力及高尚的职业道德素养的技术人员，来组建一支高水平、高能力的技术团队，长时间扎根于农村地区指导农户进行现代农业生产，促使

参考文献

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[2]󰀁󰀁何俊青.殷都区病虫害统防统治与绿色防控融合推进技术模

式[J].基层农技推广，2020，8（3）：90-91.

[3]󰀁󰀁徐荣仔，黄小龙，梁国平，等.丰城市富硒绿色有机农业生产

植保技术集成示范与推广应用效果[J].农业科技通讯，2019，（12）：226-229.

相关的农作物经过植保技术、病虫害防治技术干预过后，在农作物产品质量、产量及安全性等方面和之前相比较具有显著优势，显著推进现代农业的健康发展；同时技术团队在平时的工作当中需要对植保技术、病虫害防治技术的应用情况进行调查，找出其中的问题，利用有效的办法进行处理，最终使得农作物生长状态好，病虫害防治结果理想[3]。3 结语

目前在农业生产过程中，植保技术、病虫害防治技术有着较多的应用，而且取得了理想的应用成效，所以需要农业生产人员在之后的生产作业中，结合掌握的应用要点继续加强技术应用，促使我国农业产业发展工作取得非常好的结果。

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