沼气的生态果园模式

天津农学院课程论文（2016—2017学年第一学期）题目：中国与东盟FDI比较分析课程名称国际贸易理论学生姓名王兰学号200405020055学院工程学院专业班级 2004级国际经济与贸易专业1班成绩评定摘要本文简单的介绍并阐述了养猪、栽果以沼气池为纽带形成的“猪—沼—果”农业生态模式。

从能量的流动和营养物质的分解两方面来论述了该模式集约经营所具有的综合效率，并介绍了该模式建设的的设计基本依据、结构和建设内容。

以大力推广“猪—沼—果”的沼气果园生态模式为目的，实现农村沼气由单一的提供生活用能向生产生活用能的转变。

关键字：沼气；果园生态模式；效率1 引言沼气作为一种可再生的清洁能源，不仅可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品化石能源。

发展农村沼气工程，不仅对优化广大农村地区的生产生活的能源消费结构积极有利，而且对增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重大的现实意义。

“猪—沼—果”生态果园模式不仅是一种循环经济，同时也是一种可获得重要能源，并集合扩大肥源、发展种植业、保护山林植被、治理水土流失、改善卫生环境等功能为一体的新型生态种植模式。

该模式的建设不仅可以方便农民的生活，还可以改善生态环境。

以沼气为纽带开展综合利用，加快农业生产和农村生活的结构调整，可以提高农产品的质量和效益，增加农民收人，使农民尽快脱贫致富。

由于我国能源矛盾日益突出，且能源对外依存度过大，严重威胁了国家的稳定发展和国防安全，而解决我国能源矛盾的根本出路只能是建设节约型社会。

我国农村能源利用效率低下，能源浪费严重。

沼气产业实现了农业生产和农民生活的循环发展，极大地节约了农村能源。

发展农村沼气、果园、养殖业为一体的产业，是解决我国农村能源问题和建设节约型新农村的一种有效途径。

2 相关概念2.1 沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生的一种可燃性气体[1]。

2.2 生态果园是在生态学和系统学原理指导下，通过植物、动物和微生物种群结构的科学配置，以及园区光、热、水、土、养分和大气资源等的合理利用而建立的一种以果树产业为主导、生态合理、经济高效、环境优美、能量流动和物质循环通畅的一种能够可持续发展的果园生产体系[2]。

2.3 以沼气为纽带的生态果园模式原理设计依据生态学、经济学、能量学原理，以农户土地资源为基础，以沼气为纽带，以太阳能为动力，以牧促沼，以沼促果，果牧结合，建立起生物种群互惠共生、食物链结构健全、能量流和物质流良性循环的生态果园系统,，充分发挥果园内的动植物及光、热、气、水、土等环境因素的作用，从而实现无公害果园的产业化和农业的可持续发展。

2.4 主要组成要件主要包括沼气池、畜禽舍和果园。

2.5 典型模式这种类型的生态农业模式有很多，各地也因地自宜的发展出不同的生态农业模式。

其中较为典型的有北方“中部地区生态果园”模式，南方“猪—沼—果”模式，西北“五配套”模式等。

本文主要以南方的“猪—沼—果”模式例介绍以沼气为纽带的生态果园模式的特点。

2.6 模式组成沼气池起着联结养殖与果树、生活用能的纽带作用，处于核心地位。

畜禽养殖承担着为沼气发酵提供原料的功能。

沼气池起着为果园的生产提供沼肥和沼液的功能。

沼液可以用于大棚内的植物的叶面肥和杀虫剂，还可以用来喂猪。

沼渣可以用来作为果园的有机肥，也可以用来作为蘑菇种植的基质。

产生的沼气不仅可以用作生产生活用能，还能作为果品的保鲜剂。

图1“猪-沼-果”组成示意图3 优点3.1 利用沼气的纽带作用，将养猪、果树种有机联结起来，以形成的农业生态系统，实现了物资及能量在系统内的合理流动，从而最大限度的降低了农业生产对系统外的物质需求，即降低了对农药、化肥等农业基本生产资料的需求。

3.2在保证模式基本建设内容沼气池、果园、猪舍的前提下，可根据使用者的具体情况对模式建设内容进行丰富，如可增加沼渣种蘑菇等内容[3]。

3.3 沼液是一种优质液态肥料，含有各种氨基酸、维生素、蛋白质、生长素、糖类等营养物质，养分高，做为果树根外施肥肥效显著，并对果树病虫害有防治作用。

沼渣是优质固体肥料，养分丰富、全面，不仅能满足作物对各种养分的需求，还可以改良土壤。

沼液、沼渣的综合利用加上果园种草，不仅解决了果园有机肥肥源紧缺的问题，而且可使果树树体健壮，病虫害减少，从而提高果品产量，提升果品质量。

3.4“猪、沼、果”三位一体农业循环经济模式的形成，延长了农业循环经济的产业链，形成了“猪多肥多、肥多果多、果多钱多、钱多猪多”的互补良性循环，提高了种植业和养殖业的综合效益，开辟了农民新的经济收入途径，有力推动了社会主义新农村建设。

4“猪—沼—果”模式的效率“猪—沼—果”模式作为一种生态农业模式，是以生产沼气为核心，延长食物链和生产链，使一种生物的废弃物成为另一种生物的养料或生产原料，实现物质循环利用，能量高度集聚。

4.1 能量利用，还有少量的氢、氧和沼气的主要成分是甲烷，约占60%~65%，其次为CO2硫化氢等。

甲烷是一种理想的气体燃料，无色无味，与适量空气混合后即可燃烧。

每1m3沼气的发热量约为20800~23600J，能产生相当于0.7Kg无烟煤提供的和水，不污染空气，不危害人和生物的生长发育。

热量。

沼气燃烧后的产物是CO21Kg含水分75%的猪粪可产生沼气0.056m3，牛粪约为猪粪的一半。

一个8m3的沼气池产生的沼气供家庭烧饭用，一年可节省薪柴草1.5t，折合1000kg标准煤或100KW·h的电能。

4.2 营养物质的分解沼液与沼渣中含有丰富的氮、磷、钾、钠、钙营养元素。

一个沼气池年产沼肥17000Kg左右，相当于尿素钙镁磷肥670~860Kg，硫酸钾70~100Kg。

沼肥是易为作物直接吸收的营养物质，施用后可以大大减少养分的流失[4]。

图2 沼肥和人畜粪尿营养成分比较（单位：%）4.3“猪—沼—果”模式传统种养模式本质上是生态系统中“生产者（农作物）—消费者（人和动物）—分解者（微生物）”的物质能量转化过程，人畜粪便直接或堆沤发酵后作肥料施用，由于微生物密度较小，分解成作物可直接吸收的物质过程缓慢，时间较长，相当一部分营养物质随着降水或灌溉流失掉了。

据统计，用传统的堆沤发酵处理人畜粪便后施用，氮、磷分别损失50%和30%左右。

图3 传统种养模式“猪—沼—果”模式在传统种养方式的转化循环中嵌入沼气池，在池内放进产沼气菌群，人畜粪便进入沼气池以后，在缺氧环境和一定温度、湿度和酸碱度条件下，这些菌群逐步地将粪便中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等有机物分解。

沼气池将一系列复杂的生化反应过程集聚在一起，加快了反应速率，提高了分解效率。

产生的沼气用于家庭烧饭照明，使传统种养模式中散失掉的生物质能得到充分的利用。

沼液中含有丰富的氮、磷、钾、钠、钙营养元素，基本上可以直接被作物吸收；沼渣中除了沼液中所含的营养物质外，还有腐殖酸、沼气菌等，大部分可直接被作物吸收，仅少量残余的有机质还要经土壤中的微生物分解，比传统施肥方式所流失的养分要小得多，氮、磷分别仅损失5%和2%左右[5]。

图4 “猪-沼-果”生态果园模式5“猪—沼—果”模式建设内容设计基本的原则“猪—沼—果”生态模式量比要适当：养多少猪合适，要根据果园面积、果树品种和不同生长期的用肥量而确定；建多大的沼气池，则应根据养猪的数量进行推算。

“猪—沼—果”生态模式的建设主要包括猪舍、沼气池和果园3 部分，每个部分都是模式系统循环利用不可缺少的设施。

在模式设计时, 应做到沼气池与猪舍、厕所的三结合。

三结合的布置可根据图5 进行选择。

图5 常用三结合沼气池布置示意图1-沼气池；2-厕所；3-猪舍5.1 猪舍在供水和道路能够到达的前提下，一定要尽可能把猪舍建在果园的最高位置，且居于全园的中线位置上，这样才能确保沼液自流灌溉面积的最大化，易于与外界隔离，又便于通风、透光。

猪舍地址选择在不积水、向阳的缓坡，使猪舍阳光充足，地势高燥，利于冬季保温。

同时, 还需要有充足水量，水质良好，便于取用和进行卫生防疫的水源，土质结实和渗水性强的砂质壤土处建场。

猪舍的朝向关系到猪舍的通风、采光和排污效果，要根据当地主导风向和太阳辐射情况确定。

猪舍之间的距离，应以能满足光照、通风、卫生防疫和防火要求为原则，不要过大，也不宜过小，一般南向的猪舍间距离，可为猪舍屋檐高的3 倍，其他类型的猪舍应为屋檐高的3～5 倍。

5.2 果园园地的选择要考虑果树生长对气候、土壤、地形地貌和水源等要求。

从气候角度考虑, 应选择温度、湿度、降水、光照等条件适宜的地方；从对土质的要求考虑，应选择土层深厚、质地疏松、肥沃、保水保肥力强和排水良好的轻质砂壤土为好；在地形方面，没有过多的限制，平地、浅丘、深丘、山地、沙滩地和水库、湖泊周围及河流两旁隙地，但要注意避开“冷湖”和“风口”，以免造成冻害。

在红壤丘陵地或山地建园，应选择的坡度在25°以下的缓坡或坡地，在坡向上，应尽量选择坐北朝南、西、北、东三面环山、南面开口、冷空气能自行排出的地形；在河滩地、平地建园，则要求地下水位低于1 米以上，否则会影响果树的生长。

考虑到果园取水的方便性，园地应选择离水源近、取水灌溉方便的地方。

园地建设前,，应根据因地制宜、先进实用的原则，进行合理规划，以提高土地利用率，防止水土流失，方便果园管理[6]。

5.3 沼气池建沼气池时，在便于使用沼气、进料和输送沼液的前提下，应尽量把沼气池建在靠近猪舍处。

一是猪舍内地下建池，地面上建猪圈和厕所。

猪圈实用面积，应以养猪头数来确定，最小以养猪4 头为限。

猪圈地面向下水道倾斜3—5 度，下水道向沼气池料口倾斜，落差不得少于0.2 米，以便在冲洗猪圈时，猪粪能通畅地经过进料口流入主池。

二是舍外建池。

该法应考虑舍内排污和沼液流向等因素，以能自流，不堵塞，进料、排液方便为准则。

管道的安装应辟开人畜活动路线和电线，在终端连接沼气灶和沼气灯的前方，要选择远离电线、电器而又好操作管理的墙上安装气压表和开关[7]。

6 结语本文以“猪—沼—果”生态农业模式为例，简单的介绍了以沼气为纽带的生态果园模式的特点。

该模式提升了农村传统经济发展模式的组织结构，使物质得到循环使用，资源节约、废弃物资源化，能量能够梯级利用。

发展生态果园模式应遵循客观规律+按照循环经济的目标和原则，用系统工程的理论、方法，因势利导地构造科学的、层次更高的组织结构和运行机制，实现最大的经济效益、更少的资源消耗、更低的环境污染。

“猪—沼—果”模式的推广得以不断地用科技创新为动力。

不断优化沼气池的结构，规范化设计和标准化施工，解决了由于地下水位高，沼气池渗水漏气、冬季产气不足等问题。