1、沼气太阳能温室大棚综合利用技术沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用而生成的一种可燃性混合气体，其中含有55% 70%的甲烷、25% 40%的二氧化碳，还含有少量的一氧化碳、氢、硫化氢、氨和氮等。沼气是一种方便清洁的气体燃料，人类最初认识沼气，注重的也是它的能源功能。随着科学技术的发展和人类认识能力的提高，沼气的生态功能和环卫功能越来越被人类所认识，沼气已经成为联结养殖和种植、生活用能和生产用肥的纽带，成为实现燃料、肥料和饲料转化的最佳途径，起着回收农业废弃物能量和物质的特殊作用。发展农村沼气，建设生态家园，既可为农民提供高品位清洁能源，又可以通过生态链的延长增加农民收入，同时，能够保护和
2、恢复森林植被，减少农药化肥和大气污染，改善农村环境卫生，促进农业增产、农民增收和农村经济持续发展。一、人工制取沼气在自然界的许多地方，如臭水沟、塘、坑等都能有沼气产生。但是这些地方沼气数量很少，人们难以收集和利用。目前我国农村制取沼气的普遍作法是人工修建沼气池，把人、畜禽粪便、秸秆、污水等各种有机物投入密闭的沼气池内，在一定的温度、水分、酸碱度和厌氧（没有氧气）的条件下，被种类繁多的沼气发酵细菌分解转化，最终生成沼气。（一）水压式沼气池的基本构成1、进料间、进料管：进料间设在畜禽舍地面，由设在地下的进料管与沼气池相连通。进料管是把厕所、畜禽舍所收集的人、畜禽粪便及冲洗污水，通过进料管注入沼气池
3、发酵间。进料管是采取直管斜插或直插的方式与发酵间相连接。在地基容易下沉的地方一般采用直插方式。进料口的设定位置，应该和出料口及池拱盖中心的位置在一条直线上。进料间口要设置盖板防止人、畜禽误入池内。2、出料间、水压间：出料间和水压间通常为一体，由出料管与池体相连结，它的功能是为了储存沼气，维持正常气压和便于出料而设置的，它的容积由沼气池产气量来决定，就是每个沼气池昼夜24小时所产沼气的一半数量为水压间容积，例如10立方米沼气池每天产气2 立方米，水压间即修建1立方米。水压间口也要设置盖板防止人、畜禽误入池内。3、发酵间、贮气间：这是沼气池的主体部分、其几何形状为圆筒形，发酵原料在这里发酵，产生的
4、沼气溢出水面进入上部半球形的贮气间贮存。4、活动盖：活动盖的主要功能一是在进行沼气池维修时可打开放气，确保人身安全；二是方便沼气池的大换料。5、池底：池底呈锅底形状，锅底形池底受力均匀，寿命长。（二）修建一个合格沼气池的注意事项1、建一个不漏水、不漏气，使用寿命长的沼气池，必须请经过专门建池技术培训，实际操作合格，并持有沼气生产工证的人员建池。不要请没有经过培训、施工技术不过硬的人员建池。2、新建沼气池，应该根据当地的气候条件，选择最佳季节建池，以便建后使用。在深秋、冬季气候寒冷，池温低，建后不易启动，所以不宜建池，雨季或地下水位高季节也应避开。在建池前后，建池户与施工人员，要互相配合，做好备
5、料、放线、施工、养护等工作。3、建池结束以后，立即对混凝土浇筑的每个部位进行养护。具体要求是：在平均气温大于5条件下自然养护，外露混凝土应浇水，保持混凝土湿润状态下，加盖草帘或塑料薄膜养护，养护时间7 10天。春、秋要注意早晚防冻。为了达到以上养护目的，在沼气池密封处理以后要把出料口，进料口和其它暴露部分用薄膜盖严密，保持池内湿润。自然养护期达到后经检查试压就可以投料使用。4、沼气池养护后，要进行试压，检验池体有无漏水漏气。具体方法是池体建好并养生后，要安装好导气管、三通、开关、压力表，然后向池内灌水至池口平面，观察一昼夜，水位是否下降，如果没问题，把水抽三分之一，接好管子，盖好密封池盖，向池
6、内再加水，压力表不断上升至800毫米为止，观察24小时，下降不超过3%即2厘米为合格，若超过2厘米视为漏气。必须查出气箱漏气部位，进行粉刷，然后再一次试压，直至合格为止。（三）满足制取沼气的基本条件1、优良的沼气细菌。制取沼气必须有沼气细菌才行。这和发面需要有酵母菌一样。如果没有沼气细菌作用，沼气池内的有机物本身是不会转变成沼气的。那么，沼气细菌是怎样的一种细菌呢？研究证明，它不是单纯的一种细菌，而是许多种细菌的总称。根据细菌的作用，可以把沼气细菌分为两类：第一类叫做分解细菌；第二类叫做产甲烷细菌。分解细菌有几十种，如：纤维分解菌、脂肪分解菌、蛋白分解菌等；产甲烷细菌也很多，主要有甲烷杆菌、甲
7、烷八叠球菌等，这两类细菌的作用是，第一步由分解细菌使有机物质腐烂，分解成为结构比较简单的化合物；第二步由产甲烷细菌把这些结构比较简单的化合物转变成甲烷和二氧化碳。所以沼气发酵要有足够数量优良沼气菌种的接种物，这是制取沼气的重要条件。在农村含有优良沼气菌种的接种物，普遍存在于粪坑底污泥、下水污泥、沼气发酵的渣水、沼泽污泥、豆制品作坊下水沟中的污泥，新建沼气池可以到这些地方去收集菌种。这些含有大量沼气发酵细菌的污泥称为接种物。沼气发酵加入接种物的操作过程称为接种，新建沼气池头一次装料，如果不加入足够数量含有沼气细菌的接种物，常常很难产气或产气率不高，甲烷含量低无法燃烧。另外，加入适量的接种物可以避
8、免沼气池发酵初期产酸过多而导致发酵受阻的重要措施。给新建的沼气池加入接种物的数量要足够，接种物太少，不利于产气。接种物过多又会占去沼气池的有效容积，影响产气量。通过实践，加入接种物的数量一般应占发酵料液总重量的10% 30%为宜。2、充足的发酵原料。沼气发酵原料是产生沼气的物质基础，又是沼气发酵细菌赖以生存的养料来源。因为沼气细菌在沼气池内正常生长繁殖过程中，必须从发酵原料里吸取充足的营养物质，如水分、碳素、氮素、无机盐类和大量的硫、磷、钠、钙、镁等元素，用以生命活动，成倍繁殖细菌和转化沼气。有机物中的碳水化合物如秸秆中的纤维素和淀粉是细菌的碳素营养，有机物中的有机氮如畜粪尿中的含氮物质则是细
9、菌的氮素营养。当有机物被细菌分解时，其中一部分有机物的碳素和氮素被同化成菌体细胞，以及组成其它新的物质，另一部分有机物则被产酸细菌分解为简单有机物，后经甲烷菌的作用产生甲烷。因此，人工制取沼气，必须经常向沼气池里投入各种有机物质，保持一定的碳、氮比例，满足沼气细菌的需要。这对提高产气量，保证持久产气是非常重要的。3、适宜的发酵浓度。沼气细菌不光要“吃” ，还要“喝”。沼气细菌在生长、发育、繁殖等过程中，都需要足够的水分。水是沼气细菌身体里的重要组成部分。沼气池里有机物质的发酵必须要有适量的水分才能进行。如果发酵料液中含水量过少、发酵原料过多，发酵液的浓度过大，甲烷菌又“吃” 不了那么多，就容易
10、造成有机酸的大量积累，结果使发酵受到阻碍。如果水太多，发酵液的浓度过稀，有机含量少，产气量就少。所以沼气池发酵液必须保持一定的浓度。根据多年的实践，农村沼气池适宜的干物质浓度为6% 10%。在这个范围内，沼气池的初始启动浓度要低一些便于启动；夏季和初秋池温高，原料分解快，浓度可适当低一些；冬季和初春池温低，原料分解慢，浓度可适当高一些。4、适宜的酸碱度。沼气细菌对它生活的环境要求比较严格，酸性或碱性太大，都会影响沼气细菌的活动能力。沼气细菌只有在中性或微碱性的环境里才能正常生长发育。所以，沼气池里的发酵液的酸碱度必须保持中性或者带点碱性，也就是 PH 值为6.8 7.5，6.4以下7.6以上都
11、对产气有抑制作用。如果 PH 值在5.5以下。就是料液酸化的标志，其甲烷菌的活动完全受到抑制。如沼气池初始启动时，投料浓度过高，接种物中的产甲烷菌数量又不足，或者在沼气池内一次加入大量的鸡粪、薯渣造成发酵料液浓度过高，都会因产酸与产甲烷的速度失调而引起挥发酸的积累，导致 PH 值下降。这是造成沼气池启动失败或运行失常的主要原因。在沼气发酵过程中，PH 值变化规律一般是：在发酵初期，由于产酸细菌的活动产生大量的有机酸，使 PH 值下降；但随着发酵继续进行，一方面氨化细菌产生的氨中和了一部分有机酸，另一方面甲烷菌群利用有机酸转化成甲烷，这样使PH 值又恢复到正常值。这样的循环继续下去使沼气池内的
12、PH 值，一直保持在7.0 7.5的范围内，使发酵正常运行。所以沼气池内的料液发酵时，只要保持一定的水分、接种物和适宜的温度，它就会正常发酵，不需要进行调整。5、严格的厌氧环境。沼气发酵中起主要作用的是厌氧分解菌和产甲烷菌，它们对氧气特别敏感，它们在生长、发育、繁殖、代谢等生命活动中都不需要空气，空气中的氧气会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。因此，严格的厌氧环境是沼气发酵的最主要条件之一。我们根据沼气细菌怕空气的特性，修建的沼气池必须严格密闭，达到不漏水、不漏气。这不仅是收集沼气和贮存沼气发酵液的需要，也是保证沼气微生物在厌氧的条件下生活得好，使沼气池能正常产气的需要。6、适宜的温度。沼气池内
13、发酵液的温度，对产生沼气的多少有很大影响，这是因为在适宜的温度内温度较高，沼气细菌的生长，繁殖越快，产沼气就多；如果温度不适宜，沼气细菌生长发育慢，产气就少或不产气。所以，温度是生产沼气的重要条件。究竟多高的温度才适宜呢？一般说沼气细菌在8 60范围内都能进行发酵。人们把沼气发酵划分为三个发酵区，即常温发酵区10 26，中温发酵区28 38，高温发酵区46 60。农村沼气池因为条件的限制，一般都采用常温发酵。常温发酵虽然温度范围较广，但在10 26范围内，温度越高，产气越好。这就是为什么沼气池在夏季，特别是气温最高的7月产气最旺盛，而在冬季最冷的1月产气很少，甚至不产气的原因。所以农村沼气池在
14、管理上强调冬天必须采取越冬措施，以保证正常产气的原因。为了提高沼气池温度使沼气池常年产气，在北方寒冷地区多把沼气池修建在塑料日光温室内或太阳能禽畜舍内，使池温增高，提高了冬季的产气量，达到常年产气。二、沼气太阳能温室大棚综合利用技术模式沼气太阳能温室大棚综合利用技术模式即北方“四位一体” 生态温室模式。是以土地资源为基础，以太阳能为动力，以沼气为纽带，在农户庭院或田园，将日光温室、畜禽养殖、沼气生产和蔬菜、花卉种植有机结合，使四者相互依存，优势互补，构成“四位一体 ”能源生态综合利用体系，从而在同一块土地上，实现产气积肥同步，种植养殖并举，能流、物流良性循环，成为庭园经济与生态农业相结合的一种
15、高产、优质、高效农业生产模式。（一）技术模式的利用原理该模式以200 600平方米的日光温室为基本生产单元，在温室内部西侧、东侧或北侧建一座20平方米的太阳能畜禽舍和一个2平方米的厕所，畜禽舍下部为一个10立方米的沼气池（如上图） 。利用塑料薄膜的透光和阻散性能及复合保温墙体结构，将日光能转化为热能，阻止热量及水分的散发，达到增温、保温的目的，使冬季日光温室内温度保持10以上，从而解决了反季节果蔬生产、畜禽和沼气池安全越冬问题。温室内饲养的畜禽可以为日光温室增温并为农作物提供二氧化碳气肥，农作物光合作用又能增加畜禽舍内的氧气含量；沼气发酵产生的沼气、沼液和沼渣可用于农民生活和农业生产，从而达到
16、环境改善，能源利用，促进生产，提高生活水平的目的。该模式质能流动和利用过程见下图。（二）技术模式的单元功能1、沼气池是模式的核心，起着联结养殖与种植、生产与生活用能的纽带作用。沼气池位于日光温室内的一端，利用畜禽舍自流入池的粪尿厌氧发酵，产生以甲烷为主要成分的混合气体，为生活（照明、炊事）和生产提供能源；同时，沼气发酵的残余物为蔬菜、瓜果和花卉等生长发育提供优质有机肥。2、日光温室是模式的主体，沼气池、猪舍、厕所、栽培室都装入温室中，形成全封闭状态。日光温室合理采光时段保持4小时以上。3、太阳能畜禽舍是模式基础，根据日光温室设计原则设计，使其既达到冬季保温、增温，又能在夏季降温、防晒。使生猪全
17、年生长，缩短育肥时间，节省饲料，提高养猪效益，并使沼气池常年产气利用。（三）搞好沼气综合利用沼气综合利用是指将沼气、沼液、沼渣（简称“三沼” ）运用到生产过程中，降低生产成本，提高经济效益的一项接口技术措施。它对促进我国农村产业结构调整，改善生态环境，提高农产品的产量和质量，增加农民收入，实现可持续发展，具有重要的意义。1、沼气的利用二氧化碳是作物进行光合作用的主要原料。二氧化碳施肥是蔬菜保护地栽培中增产效果极为显著的一项新技术，增产幅度一般都在30%左右，尤其对于日光温室的冬季生产，增产的效果更明显。沼气中一般含有25% 40%的二氧化碳和55% 70%的甲烷。甲烷燃烧时又可产生大量的二氧化
18、碳，同时释放出大量热能。一般来讲，燃烧1立方米沼气可产生0.975立方米二氧化碳。根据光合作用原理，在种植蔬菜的塑料大棚内燃点一定时间、一定数量的沼气，因棚内二氧化碳浓度和温度增高，可有效地促使蔬菜增产。就蔬菜来说，一生中以前期施用二氧化碳效果最好。施后对培育壮苗，缩短苗龄期都有良好效果，在保护地内定植的蔬菜，可在定植后一周左右，植株已经缓苗时施用二氧化碳。对黄瓜、番茄等果菜类蔬菜，宜在雌花着生、开花期、结果初期施二氧化碳，因为此期植株对二氧化碳的吸收量急剧增加，及时施用二氧化碳能够促进果实肥大。如若开花结果前过多过早地施用二氧化碳，会使茎叶繁茂，而对果实产量、经济产量却无明显提高。人工施用二
19、氧化碳的浓度应根据蔬菜种类、光照强度和温室内温度情况来定。一般在弱光低温和叶面积系数小时，采用较低的浓度；而在强光、高温、叶面积系数大时，宜采用较高浓度。蔬菜种类不同，所处生育期不同，肥水条件、环境条件不同，所需空气中二氧化碳浓度也不同。苗期所需二氧化碳浓度低些，生长期则高些，大多数蔬菜生长期所需二氧化碳浓度约在1000 1500毫克千克左右。二氧化碳施用的时间与光照强度有关。在日光温室中，早晨揭开草帘后，随着光照强度的逐渐增加，光合作用也逐渐加强，日光温室内二氧化碳浓度开始迅速下降，这时便可开始施放二氧化碳。这个时间一般在揭开草帘后0.5 1小时，具体讲，11月至来年元月为9 时，元月下旬至
20、2月下旬为8时，3 4月为7时；到了中午，虽然光照强度未减，但因叶内的光合产物的积累，会导致光合强度的降低，此时可停止施用二氧化碳。在植株叶面积系数较大的温室内需要长时间通风的情况下，应在日出后30分钟左右燃烧沼气或点沼气灯，平均施放速度为每小时0.5立方米左右，据此计算出不同体积温室增施各种浓度二氧化碳所需燃烧沼气的时间。一般采取断续施放的方法，每施放10 15分钟，间歇20分钟，在放风前 30分钟停止施放。2、沼液的利用沼气发酵不仅是一个生产沼气能源的过程，也是一个造肥的过程。沼液是沼气发酵后的残留液体，其总固体含量约小于1%。沼液与沼渣比较，虽然养分含量不高，但其养分主要是速效性养分。这
21、是因为，发酵物长期浸泡于水中，一些可溶性养分自固相转入液相，提高了速效养分含量，因此沼液是很好的有机肥料。同时，沼液中存留了丰富的氨基酸、族维生素、各种水解酶、某些植物生长素、对病虫害有抑制作用的物质或因子，因此它还可防治作物的某些病虫害，具有广泛的利用前景。沼液主要用于浸种，叶面喷肥，保花保果剂，无土栽培母液，配方滴灌等。目前，张家口市泓都商贸有限公司通过泓都奶牛养殖基地大型沼气综合利用工程，已开发出“地弘牌”葡萄、果树、蔬菜、草坪、花卉等各种专用肥。通过对当地的主要经济作物作了沼液专用肥和普通肥料的应用对比试验。得出其在葡萄、黄瓜等经济作物上有明显的增产、抗病等效果，葡萄种植可在原来的基础
22、增产20%。（1）沼液浸种沼液浸种就是将农作物种子放在沼液中浸泡后再播种的一项种子处理技术。由于该项技术简便、安全、效果好，不增加投资，因而在农村得到迅速推广。由于沼液中具有多种活性、抗性、营养性物质，利用沼液浸种具有明显的抗病、壮苗、增产作用。据各地试验表明：沼液浸种对水稻根腐病、纹枯病、小球菌核病、恶苗病，棉花炭疽病，玉米大小斑病具有较强的抑制作用。由于沼气池出料间的料液温度一般稳定在816 ,pH 值在7.27.6之间，有利于种子新陈代谢, 因而沼液浸种芽齐芽壮,成秧( 苗)率高，根系发达，长势旺，抗寒抗病力强。沼液浸种的技术要点：一是晒种：为了提高种子的吸水性，沼液浸种前，将种子晒12
23、天，清除杂物，以保证种子的纯度和质量。二是装袋：选择透水性好的编织袋或布袋,将种子装入,每袋装15-20公斤，并留出适当空间，以防种子吸水后胀破袋子。三是清理沼气池出料间：将出料间浮渣和杂物尽量清除干净，便于浸泡种子。四是浸种：准备好一根木杠和绳子，将木杠横放在水压间上，再将绳子一端系住袋口，另一端固定在木杠上，使种袋处于沼液中部为宜。有些浸泡时间较短的(12小时以内)种子，可以在盛有沼液的容器中进行。五是清洗：沼液浸种结束后，应将种子放在清水中淘净，然后播种或者催芽。由于地区、墒情、温度、农作物品种的不同，浸种时间各地可能会有所不同。沼液浸种的注意事项：沼液浸种要求选用上年生产的纯度高和发芽
24、率高的新种，最好不用陈种。用于沼液浸种的沼气池，一定要正常产气使用个月以上，长期未用的沼气池中的沼液不能作浸种用。浸种时间随地区、品种、温度差别，灵活掌握，浸种时间不可过长，以种子吸足水分为好。沼液浸过的种子，都应用清水淘净，然后播种或者催芽。沼液浸种会改变某些种壳的颜色，但不会影响发芽。注意安全，池盖应及时还原，以防人畜掉入池内。（2）沼液防治植物病虫害沼液中含有多种生物活性物质，如氨基酸、微量元素、植物生长刺激素、族维生素、某些抗菌素等。其中有机酸中的丁酸和植物激素中的赤霉素、吲哚乙酸以及维生素 B12对病菌有明显的抑制作用。沼液中的氨和铵盐,某些抗菌素对作物的病虫害有着直接作用。沼液能防
25、治病虫害，无污染、无残毒、无抗药性，因而人们又称它为“生物农药”。实验表明，沼液对粮食、经济作物、蔬菜、水果等13种作物中的23种病害和14 种害虫有防治作用，有的单用沼液就已达到或超过药物的功效，有的加入药物后强化了防治效果。沼液防治病害的途径主要是沼液浸种、施用沼肥作底肥和追肥；沼液防治害虫的办法主要是施用沼肥和直接喷洒沼液。（3）沼液叶面喷施沼液富含多种作物所需的营养物质（如氮、磷、钾） ，因而适宜作根外施肥，其效果比化肥好。沼液喷施在作物生长季节都能进行，特别是当农作物以及果树进入花期、孕穗期、灌浆期、果实膨大期，喷施效果明显。对蔬菜、瓜类都有增产作用。沼液既可单施，也可与化肥、农药、
26、生长剂等混合施。叶面喷施沼液，可调节作物生长代谢，补充营养，促进生长平衡，增强光合作用。沼液叶面喷施的技术要点：沼液应从正常产气一个月以上的沼气池中取出，澄清、纱布过滤。每710天一次。在作物生长期间，晴天下午最好。施用浓度应根据沼液浓度、施用作物及季节、气温而定。总的原则是幼苗、嫩叶期份沼液加12份清水；夏季高温，1 份沼液加1份清水，气温较低，又是老叶( 苗) 时，可不加清水。沼液可以配合农药、化肥喷施，以补充营养和兼防某些病虫害。沼液喷施的注意事项：沼液要澄清过滤好，以防堵塞喷雾器。喷雾器密封性要好，以免溅、漏，弄脏身体。沼液浓度不能过大，以波美度0.30.4为好，即一份沼液加12份清水
27、即可。喷施时，以叶背面为主，有利于吸收。春、秋、冬季上午露水干后(约10时)进行，夏季傍晚为好，中午高温及暴雨前不要喷施。3、沼渣的利用沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半固体物质。有机物质在厌氧发酵过程中，除了碳、氢、氧等元素逐步分解转化，最后生成甲烷、二氧化碳等气体外，其余各种养分元素基本都保留在发酵后的剩余物中，其中一部分水溶性物质保留在沼液中，另一部分不溶解或难分解的有机、无机固形物则保留在沼渣中，在沼渣的表面还吸附了大量的可溶性有效养分。所以沼渣含有较全面的养分元素和丰富的有机物质，具有速缓兼备的肥效特点。沼渣中的主要养分含量有：30% 50%的有机质、10% 20%的腐殖酸、0.8
28、% 2.0%的全氮(N)、0.4% 1.2%的全磷、0.6% 2.0%的全钾。由于发酵原料种类和配比的不同，沼渣养分含量有一定差异。一般每亩地施用 1000公斤（湿重）沼渣，可给土壤补充氮素3 4公斤、磷1.25 2.5公斤、钾2 4公斤。沼肥中的纤维素、木质素可以松土，腐殖酸有利于土壤微生物的活动和土壤团粒结构的形成。所以沼渣还具有良好的改良土壤的作用。（1）配制营养土和营养钵营养土和营养钵主要用于蔬菜、花卉和特种作物的育苗，因此，对营养条件要求高，自然土壤往往难以满足，而沼渣营养全面，可以广泛生产，完全满足营养条件要求。用沼渣配制营养土和营养钵，应采用腐熟度好、质地细腻的沼渣，其用量占混合
29、物总量的20% 30%，再掺入50% 60%的泥土、5% 10%的锯末、0.1% 0.2%的氮、磷、钾化肥及微量元素、农药等拌匀即可。如果要压制成营养钵等，则配料时要调节粘土、沙土、锯末的比例，使其具有适当的粘结性，以便于压制成形。（2）沼渣做有机肥一是做基肥。一般做底肥每亩施用量为1500公斤左右，可直接泼洒田面，立即耕翻，以利沼肥入土，提高肥效。二是做追肥。每亩用量1000 1500公斤，可以直接开沟挖穴施与作物根部周围，并覆土以提高肥效。三是沼渣与碳铵堆沤。沼肥内含有一定量的腐殖酸，可与碳铵发生化学反应，生成腐殖酸铵，增加腐殖质的活性，提高肥效。当沼渣的含水量下降到60%左右时，可堆成1米左右的堆，用木棍在堆上扎无数个小孔，然后按每100公斤沼渣加碳铵4 5公斤，拌合均匀，收堆后用稀泥封糊，再用塑料薄膜盖严，充分堆沤5 7天，做底肥。每亩用量250 500公斤，也可做苗期追肥。四是沼渣与过磷酸钙堆沤。每100公斤含水量50% 70%的湿沼渣，与5公斤过磷酸钙拌合均匀，堆沤腐熟7天，能提高磷素活性，起到明显的增产效果。一般做基肥亩用量500 1000公斤，可增产粮食13% 以上，增产蔬菜15%以上。
