（生态学专业论文）沼液农田消解利用技术及其土壤环境效应研究.pdf

1 。_ 。_ d i s s e r t a t i o nf o rma s t e r r e s e a r c ho nt h eu s eo ff a r m l a n d d i s p o s a lt e c h n o l o g yb yb i o g a s s l u r r ya n ds o i le n v i r o n m e n t a l c a n d i d a t e ：w a n gy u e x i a e f f e c t s s u p e r v i s o r ：p r o f f uj i a n r o n g p r o f j i a n gl i n a d i s c i p l i n e ：e c o l o g y c o l l e g eo fc h e m i s t r y & l i f es c i e n c e ， z h e j i a n gn o r m a lu n i v e r s i t y , j i n h u a3 2 1 0 0 4 ，z h e j i a n g i n s t i t u t eo f e n v i r o n m e n t ，r e s o u r c e ，s o i la n df e r t i l i z e r , z h a j i a n ga c a d e m yo fa g r i c u l t u r a l s c i e n c e s ，h a n g z h o u 3 1 0 0 2 1 ，z h e j i a n g m a y ，2 0 10 谢忱 本研究受 浙江省重大科技专项( 优先主 题) 社会发展项目( 2 0 0 8 c1 3 0 4 9 ) 资助 1h i sw o r kw a s s u p p o r t e db y s o c i a l d e v e l o p m e n t p r o j e c t s f r o m g r a n d s c i e n c ea n dt e c h n o l o g ys p e c i a lp r o j e c t s ( p r i o r i t yt h e m e ) o fz h e j i a n g p r o v i n c e ( n o 2 0 0 8 c1 3 0 4 9 ) 沼液农田消解利用技术及其土壤环境效应研究 摘要 沼气工程是我国处理养殖粪尿废弃物的主要技术之一，对畜牧养殖废弃物的 降污减排做出了重要贡献。但沼气工程产生的大量沼液c o d ( 化学需氧量) 、 b o d ( 生化需氧量) 、s s ( 悬浮物) 依然较高，总氮、氨氮、总磷含量下降很少，仍 然没能达到养殖污染物排放的图家标准。大部分沼液没有有效利用，又没有经济、 成熟的后续处理技术，沼液直接排放成了水体富营养化的主要污染源之一，已成 为农、l 址面源污染控制的t 要瓶颈之一。 本论文采用田问试验、翁栽试验及土柱模拟试验相结合，研究沼液浇灌蔬菜 地消解、沼液休f 寸季农田灌溉消解对作物生长、产量、品质及安全性的影响，探 讨沼液不同消解利用方式对土壤肥力及微生物区系的影响，评价沼液上壤消解利 用的环境效应，以期为沼液农田消解利用技术的推广和应用提供理论依据。取得 的初步结果如f ： 1 、沼液以蔬菜地浇灌的方式消解，蔬菜作物增产显著。青菜施用沼液全部 或部分替代化肥氮，产量比全化肥( c f ) 增加o 7 2 0 7 ，沼液的最大消解量 可达3 0 0 t h m 2 ；大棚辣椒施用与化肥等氮量的沼液，产量不及化肥处理，施用2 3 倍化肥氮量的沼液辣椒产量与全化肥接近，一季辣椒全生育期土壤对沼液的最大 消解量可达到13 5 0 t h m 2 。 2 、施用沼液增加青菜、辣椒等作物对养分的吸收，增加植株及可食部分氮、 磷、钾含量；施用沼液可在一定程度上提高蔬菜维生素c 的含量，改善蔬菜品 质；即使是在大量施用沼液，施氮量相当于化肥氮2 3 倍的情况下，也未造成青 菜、辣椒等蔬菜可食部分硝酸盐的积累；施用沼液后，辣椒果实中c u 和a s 含 量略有增加的趋势，其中c u 含量提高了4 2 和8 5 ，可能与沼液中该元素含 量较高有关，西兰花菜中c u 、p b 、c r 、h g 的含量比施用化肥有所提高，但均未 超过国家无公害蔬菜质量标准的限量：休闲季沼液灌溉农田，水稻种植后稻谷中 有害重金属的含量无明显增加。 摘要 3 、沼液以蔬菜地浇灌的形式消解，能有效提高l ：壤有机质、速效氮、磷、 钾的含量，其效果随着沼液用鞋的提高而提高，但人量施用沼液后使土壤e c 值 增加明显，带来次生盐渍化的风险；土柱模拟试验表明，沼液在休闲季灌溉农田， 不仪可以利用冬季休闲农田消解沼液，同时完全可以满足下季水稻生长对氮磷钾 的需求，休闲季沼液灌溉的方式特别是灌溉间隔期对提高耕层土壤肥力的效果有 很大的影响。 4 、大棚辣椒种植季施用沼液，提高上壤中细菌、真菌、放线菌三大微生物 的种群数量，从微生物多样性指数( s h a n n o n 、s i m p s o n 和p i e l o u 指数) 的分析来看， 施用沼液处理的土壤中微生物优势度、丰富度及均一度上都优于全化肥处理。 5 、与使用化肥相比，施用等氮量的沼液可降低对浅层地下水铵态氮和硝态 氮的污染；施用沼液，地下水中含磷量略有增加，但水体仍然符合农田灌溉水质 要求，可以利用农田消解沼液；施用沼液会使土壤氨挥发气态损失增加，其挥发 进入人气的量低于空气质量国家标准。 6 、实验显示，无论是沼液施用于蔬菜地，或是在休闲季灌溉农田，土壤中 p b 、c d 、c r 、a s 、h g 等重金属含量有可能出现增加趋势，但施用一季不会导致 重金属含量超过国家土壤环境质量标准的限量范围。沼液农田消解利用的适宜用 量及施用周期，有待长期定位研究；沼液浇灌使土壤各层次的c u 、z n 含量增加， 由于c u 、z n 为作物必须元素，在本试验用量范围内沼液农田消解可不必考虑 c u 、z n 积累的风险。 7 、从充分利用土壤最大限度地消解沼液，同时又能避免因过高的沼液用量 可能导致的土壤径流及渗漏水中污染物浓度增加、土壤重金属积累等风险，本试 验推荐大田作物一季安全消解沼液最大用量为9 0 0 t h m 2 ，计减排n 5 3 0 6 k g h m 2 ， p 2 0 5 3 7 8 k g h m 2 、k 2 03 11 4 k g h m 2 、c o d 9 0 0k g h m 2 。 关键词：沼液；农田消解；产量；品质；肥力；环境 u r e s e a r c ho nt h eu s eo ff a r m l a n dd i s p o s a l t e c h n o l o g yb yb 1 0 g a ss l u r r ya n d s o i l e n v i r o n m e n t a le f f e c t s a bs t r a c t b i o g a sp r o j e c ti so n eo ft h em a i nt e c h n o l o g yf o rc h i n a sh a n d l i n gw i t hw a s t e s o fa n i m a lh u s b a n d r y , w h i c h sm a d ea ni m p o r t a n tc o n t r i b u t i o nt ot h ed e c o n t a m i n a t i o n o fw a s t e so fa n i m a l h u s b a n d r yb r e e d i n g b i o g a ss l u r r yi sal i q u i df r o m d e c o m p o s i t i o no fm e t h a n ef e r m e n t a t i o ni nb i o g a sp r o j e c tt e c h n o l o g y , r i c hi nc o d ( c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ) ，b o d ( b i o c h e m i c a l o x y g e nd e m a n d ) a n ds s ( s u s p e n d e ds u b s t a n c e ) ，r i c hi nn u t r i e n ts u c ha st o t a ln i t r o g e n ，a m m o n i an i t r o g e na n d t o t a lp h o s p h o r u s ，w h i c hs t i l lc a n tr e a c hb r e e d i n ge m i s s i o ns t a n d a r d so ft h e s t a t e m o s t b i o g a ss l u r r yh a sn oe f f e c t i v eu s e ，w i t h o u te c o n o m ya n d s u b s e q u e n t p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y , b i o g a sd i r e c td i s c h a r g eh a sb e c o m eo n eo ft h em a i nw a t e r e u t r o p h i c a t i o ns o u r c e s ，a n do n eo ft h em a j o rb o t t l e n e c kt oa g r i c u l t u r a ln o n p o i n t s o u r c ep o l l u t i o nc o n t r 0 1 i no r d e rt os o l v et h e d i f f i c u l t yo fb i o g a ss l u r r yd i s p o s a l ，i nt h i sp a p e r , c o m b i n i n gw i t hf i e l de x p e r i m e n t ，t h ep o te x p e r i m e n ta n ds o i lc o l u m ns i m u l m i o n e x p e r i m e n t ，w es t u d yt h ee f f e c to nc r o pg r o w t h ，y i e l d ，q u a l i t ya n ds a f e t yw i t hb i o g a s s l u r r y sf a r m l a n dd i s p o s a lo nv e g e t a b l el a n da n dl e i s u r es e a s o nf a r ml a n d ，e x p l o r e t h ee f f e c to ft h ed i f f e r e n tb i o g a ss l u r r yd i s p o s a lw a yo ns o i lf e r t i l i t ya n dm i c r o b i a l f l o r a ，a n dm a k et h ee v a l u a t i o no nt h ee n v i r o n m e n t a le f f e c to fs o i ld i s p o s a l t h e s ea r e a 1 1f o rp r o v i d i n gt h e o r yb a s i sf o rp o p u l a r i z a t i o na n d a p p l i c a t i o no fb i o g a sf a r m l a n d d i s p o s a lt e c h n o l o g y p r e l i m i n a r yr e s u l t sw e r es h o w na sf o l l o w s ： 1 ，v e g e t a b l e sc r o py i e l di n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yw i t ht h eb i o g a s w a t e r i n g d i s p o s a l o nv e g e t a b l el a n d c a b b a g ey i e l dt r e a t e dw i t h b i o g a ss l u r r y a n dt h e c h e m i c a lf e r t i l i z e rh a si n c r e a s e dt o 0 7 0 旷2 0 7 ，c o m p a r e dw i t ht h ec h e m i c a l i i i ab s t r a c t f e r t i l i z e r ，a n dt h em o s tb i o g a ss l u r r ya m o u n tt h a tc a nb ed i s p o s e du pt o3 0 0 t h m 2 ； p e p e ry i e l dt r e a t e dw i t hb i o g a ss l u r r ya n dt h ec h e m i c a lf e r t i l i z e rh a sl e s st h a nt h a t t r e a t e dw i t ht h ec h e m i c a lf e r t i l i z e r , a n dp e p e ry i e l dt r e a t e dw i t h2 - 3t i m ea m o u n to f t h eb i o g a ss l u r r ya n dt h ec h e m i c a lf e r t i l i z e rh a se q u a ly i e l dt ot h a tt r e a t e dw i t ht h e c h e m i c a lf e r t i l i z e r ，a n di t sm o s tb i o g a ss l u r r ya m o u n tt h a tc a nb ed i s p o s e du pt o 13 5 0 t h m 2 2 ，b i o g a ss l u r r yt r e a t m e n tc a ni n c r e a s et h ea b s o r p t i o no fn u t r i e n t si nc a b b a g e ， p e p e r , i n c r e a s en i t r o g e n ，p h o s p h o r u sa n dp o t a s s i u mc o n t e n t si np l a n ta n de d i b l ep a r t ， a n ds i g n i f i c a n t l yi n c r e a s et h ev i t a m i ncc o n t e n to fv e g e t a b l e s ；e v e ni n l o t so f a p p l i c a t i o no fb i o g a ss l u r r y , t h ee q u i v a l e n t o fn i t r o g e ni s2 - 3t i m e so ft h e t h e c h e m i c a lf e r t i l i z e r s ，a l s oc a u s e dn on i t r a t ea c c u m u l a t i o ni nv e g e t a b l e s ；a f t e rb i o g a s s l u r r ya p p l i c a t i o n ，c uc o n t e n ta n da sc o n t e n ti np e p e ri n c r e a s es l i g h t l y , t h ec u c o n t e n ti np e p e rh a si n c r e a s eb y4 2 a n d8 5 t h a nt h a to fc h e m i c a lf e r t i l i z a t i o n a p p l i c a t i o n c u 、p b 、c r 、h gc o n t e n ti nb r o c c o l i i nt r e a t e dw i t hb i o g a ss l u r r ya r e h i g h e rt h a nt h a tt r e a t e dw i t hc h e m i c a lf e r t i l i z a t i o n ，w h i c ha r ea l lb e l o wn a t i o n a l s t a n d a r d s ；w i t ht h er i c ep l a n t i n gf a r m l a n d sb i o g a ss l u r r yi r r i g a t i o ni nl e i s u r es e a s o n ， t h eh a r m f u lh e a v ym e t a lc o n t e n to ff i c eh a sn os i g n i f i c a n ti n c r e a s e 3 ，b i o g a ss l u r r yw i t hw a t e r i n gi nv e g e t a b l ef a r m l a n dd i s p o s a lc a ni n c r e a s et h e c o n t e n to fo r g a n i cm a t t e r , a v a i l a b l en i t r o g e n ( n ) ，p h o s p h o r u sa n dp o t a s s i u m ，r i c hi n h u m i ca c i da n ds oo n t h em o r et h eb i o g a ss l u r r ya m o u n ti s ，t h em o r et h ee f f e c t i s a f t e rt h el o t so fb i o g a ss l u r r ya p p l i c a t i o ni nv e g e t a b l el a n d ，t h eb i o g a ss l u r r y b r i n g si n c r e a s e dr i s ko fs e c o n d a r ys a l i n i z a t i o nw i t ht h es o i le l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y ( e c ) i n c r e a s i n g ；t h es o i l c o l u m n ss i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t ，b i o g a ss l u r r y i r r i g a t i o ni nl e i s u r ef a r ms e a s o nc a nm a k eu s eo ft h el e i s u r ef a r ml a n di nw i n t e rt o d i s p o s e ，b u ta l s oc o m p l e t e l ym e e tr i c eg r o w t h sd e m a n do fn p k f o rn e x ts e a s o n ， i r r i g a t i n gf i e l d ，t h em e t h o do fb i o g a ss l u r r yd i s p o s a l ，e s p e c i a l l yi t si n t e r v a li r r i g a t i o n h a sa g r e a te f f e c to nt h ef a n n i n gs o i lf e r t i l i t y 4 ，t h eq u a n t i t yo fm i c r o o r g a n i s m ( b a c t e r i a ，f u n g ia n da c t i n o m y c e t e s ) i n b i o g a ss l u r r yt r e a t m e n ti s m u c hm o r et h a nt h a ti nc h e m i c a lf e r t i l i z e r st r e a t m e n t f r o mt h er e s u l t so fm i c r o b i a ld i v e r s i t yi n d e x ( s h a n n o n ，s i m p s o na n dp i e l o u si n d e x ) ， i v a b s t r a c t t h ed e g r e eo fd o m i n a n c e ，r i c h n e s s ，a n de v e n n e s so fs o i l m i c r o o r g a n i s mi nt h e t r e a t m e n to fb i o g a ss l u r r ya p p l i c a t i o na r eb e t t e rt h a nt h a ti nt h ec h e m i c a lf e r t i l i z e r t r e a t m e n t 5 ，c o m p a r e dw i t ht h ew h o l ef e r t i l i z e rt r e a t m e n t ，a p p l i c a t i o no fe q u a ln i t r o g e n b i o g a ss l u r r yt r e a t m e n tc a ng r e a t l yr e d u c et h en i t r a t ei ns h a l l o wg r o u n d w a t e r ； p h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o ni ns h a l l o wg r o u n d w a t e ri n c r e a s es i g h t l yc o m p a r e dw i t h w h o l ef e r t i l i z e rt r e a t m e n t ，a n dt h ei n c r e m e n to ft h ea m o u n ti ss m a l la n dw i t h i nt h e f r a m e w o r ko fw a t e rq u a l i t yn a t i o n a ls t a n d a r d s ，w h i c hs h o w st h ef e a s i b i l i t yo f b i o g a s f a r m l a n dd i s p o s a l ；f u r t h e r m o r e ，v o l a t i l i z e da m m o n i ai n c r e a s e sw i t ht h e 锄o u n to f b i o g a ss l u r r ya p p l i c a t i o n ，a n dt h ev o l u m ei n t ot h ea t m o s p h e r ei sb e l o wn a t i o n a l s t a n d a r df o ra i rq u a l i t y 6 ，e x p e r i m e n t ss h o wt h a t ，b i o g a ss l u r r yd i s p o s a lw h e t h e ro nv e g e t a b l e s ，o ri n l e i s u r ef a r mi r r i g a t i o ns e a s o n ，h a sa ni n c r e a s et r e n do fp ba n dc d ，c r ，a s ，h g c o n t e n t si ns o i l ，j u s tas e a s o no fb i o g a ss l u r r yd i s p o s a lo ns o i lw i l ln o tl e a dh e a v y m e t a lc o n t e n tt o s u r p a s st h e n a t i o n a ls t a n d a r do fs o i le n v i r o n m e n t a lq u a l i t yo f l i m i t e dr a n g e ，i t sal o n gt e r mt or e s e a c hf o r a p p r o p r i a t eb i o g a ss l u r r yd i s p o s a l a m o u n ta n dd i s p o s a lc y c l e ；i r r i g a t i o nd i s p o s a lo fb i o g a ss l u r r yc a l li n c r e a s et h ec u a n dz nc o n t e n ti n e v e r yl e v e lo fs o i l ，a se s s e n t i a le l e m e n t sf o rc r o p s ，i nt h i s e x p e r i m e n t ，w ec a nu s et h eb i o g a ss l u r r yf o rf a r m l a n dd i s p o s a lw i t h o u tc o n s i d e r i n g t h er i s ko ft h ea c c u m u l a t i o no f c u ，z nc o n t e n t 7 ，c o n s i d e r e dt h ef u l lu s eo ft h es o i lw i t ht h em a x i m u mb i o g a ss l u r r yf a r m l a n d d i s p o s a l ，a n da v o i do fs u c har i s kt h a tb i o g a ss l u r r yd i s p o s a la m o u n tm a yl e a dt o p o l l u t a n t sc o n c e n t r a t i o ni n c r e a s i n gi ns o i lr u n o f fa n dl e a k a g e ，h e a v ym e t a l ，t h e r e c o m m e n d e ds a f ea p p l i c a t i o no fd i s p o s a lb i o g a ss l u r r yv o l u m ei s 9 0 0 t h r n 2 ，w h i c h e q u a l st ot h er e d u c t i o no fe m i s s i o nn5 3 0 6 k g h m 2 ，p 2 0 53 7 8 k g h m 2 ，k 2 0 311 4 k g h m 2 ，c o d9 0 0k g h m 2 k e y w o r d s ：b i o g a ss l u r r y ；f a r m l a n dd i s p o s a l ；y i e l d ；q u a l i t y ；f e r t i l i t y ； e n v i r o n m e n t v v i 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v i i 第一章文献综述1 1 1 我困沼气- i ：程发展现状1 1 1 1 我国农业面临的问题2 1 1 1 1 农业资源短缺2 1 1 1 2 工农、i k 生产的污染严重2 1 1 1 3 生态环境破坏加剧3 1 1 2 沼气工程对农业生态的作用3 1 1 2 1 保护牛态资源，缓减农业资源紧缺的压力3 1 1 2 2 控制农村环境卫生4 1 2 沼液综合利用研究4 1 2 1 沼液的主要成分及性质4 1 2 2 沼液在农业种植业中的应用6 1 2 3 沼液在养殖业中的应用9 1 2 4 沼液利用的前景及存在的问题1 0 1 3 立项依据、研究内容及技术路线1 2 1 3 1 立项依据1 2 1 3 2 主要研究内容1 3 1 3 3 研究技术路线1 4 第二章沼液对作物生长、农产品产量和品质的影响研究1 5 2 1 材料与方法1 5 2 1 1 青菜试验l5 2 1 1 1 试验材料15 2 1 1 2 试验设计1 6 2 1 2 辣椒试验1 6 2 1 2 1 试验材料1 6 2 1 2 2 试验设计1 6 2 1 3 西兰花菜试验l7 2 1 3 1 试验材料1 7 2 1 3 2 试验设计”1 7 2 1 4 沼液水田休闲季灌溉试验( 水稻土柱模拟) 1 8 2 1 4 1 试验材料1 8 2 1 4 2 试验设计18 2 1 5 分析测试项目19 v i i 日爿之 2 1 6 数据分析1 9 2 2 结果与讨论1 9 2 2 1 沼液的组成成分分析1 9 2 2 2 沼液对农j - 品产量的影响2 0 2 2 2 1 沼液对青菜产量的影响2 0 2 2 2 2 沼液对辣椒产量的影响”2 l 2 2 2 3 沼液休闲季灌溉对水稻产量的影响2 l 2 2 3 沼液对作物氮、磷、钾养分含量的影响2 2 2 2 4 沼液施用对农产品品质的影响2 3 2 2 4 1 沼液施用对青菜品质的影响”2 3 2 2 4 2 沼液施用对辣椒品质的影响2 4 2 2 5 沼液施用对农产品重金属含黾的影响2 5 2 2 5 1 沼液施用对辣椒重金属含量的影响“2 5 2 2 5 2 沼液施用对西兰花重会属含量的影响”2 5 2 2 5 3 沼液休闲季灌溉对水稻重金属含量的影响一2 6 2 3 小结2 6 第三章沼液施用对土壤理化性状及微生物区系的影响2 7 3 1 材料与方法2 7 3 1 1 青菜、辣椒田间试验2 7 3 1 2 沼液休闲季灌溉试验2 7 3 1 3 沼液施用对上壤微生物区系影响试验2 7 3 1 4 分析测试项目2 8 3 1 5 数据分析2 8 3 2 结果与讨论2 8 3 2 1 沼液大田直接施用对土壤肥力的影响2 8 3 - 2 2 休闲季沼液灌溉对农田七壤肥力的影响( 土柱模拟试验) 3 0 3 2 2 1 休闲季沼液灌溉后农田土壤肥力变化“3 0 3 2 2 2 水稻种植后上壤肥力变化31 3 2 3 沼液施用对土壤微生物区系的影响一3 3 3 2 3 1 沼液施用对上壤可培养的微牛物数量的影响“3 4 3 2 3 2 沼液施用对土壤微生物多样性的影响”3 4 3 3 小结3 5 第四章沼液农田消解的环境效应3 6 4 1 材料与方法3 6 4 1 1沼液施用对浅层地下水的影响试验“3 6 4 1 2 沼液施用对土壤重金属的影响3 6 4 1 3 沼液施用对氨挥发的影响3 7 4 1 4 分析测试项目3 7 4 1 5 数据分析3 7 4 2 结果与讨论3 7 4 2 1 沼液施用对浅层地下水的影响3 8 4 2 2 沼液施用对土壤重金属的影响“4 0 4 2 2 1 沼液蔬菜地浇灌对土壤重金属的影响4 0 v i i i 录 4 2 2 2 沼液休闲零农 h 灌溉对土壤重会属的影响4 3 4 2 3 沼液施用过程巾的氨挥发4 8 4 3 小结4 9 全文总结5 0 参考文献5 3 附录5 8 攻读学位期间获得学术成果5 9 致i 射6 0 浙江师范大学学位论文独创性卢明6 l 学位论文使用授权声明6 1 i x 第一章文献综述 1 1我国沼气工程发展现状 随着世界经济全球化发展进程的加快，能源危机与环境问题也随着而来。对 于地球不町再生能源，如煤、石油、天然气等化石能源的压力也r 渐加剧，环境 问题日益突出，随之而来的能源供应国际化所面临的地域政治控制威胁等也在加 剧。我国是正处于经济发展快速增长阶段，正处于工业化建设中期，是世界能源 消费的第二大国，对于能源的需求压力更足加大。各国都在积极探索新的能源途 径，以求解决小可能生能源不断减少和环境恶化的压力。 沼气工程随着发展壮大。沼气是各种有机物质，在隔绝空气( 还原条件) 及 适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用产生的种可燃烧气体。沼气 最早是由意大利物理学家a l e s s a n d r ov o l t a1 7 7 6 年于沼泽地发现的，随后在世界 各地有零星的运用。我国也是最早利用沼液的国家之一，如2 0 世纪3 0 年代前后 在湖南湘潭县和浙江舟山普陀【j j 出现了我国最早沼气池之一。我国沼气产业开始 于2 0 世纪3 0 年代前后，1 9 2 9 年在汕头开设了我国第一个沼气商号中国天然气 瓦斯灯行【l j ，随后开始在其他1 3 个省份建立分行，修建沼气池，到7 0 年代我国 又一次兴起了发展沼气的热潮，但是由于技术上的局限性和理论研究的困难，未 能深入，直到8 0 年代在政府大力扶持下，才对沼气发酵的技术原理和应用进行 大量的研究，并通过国际间的交流合作，使得对沼气发酵工业的微生物原理有了 深刻的理解，并在沼液工艺研究方面基本达到了世界领先水平，如我国于1 9 8 0 年首次分离甲烷八叠球菌成功【2 1 。 近年来，随着沼气工艺技术的不断成熟和发展，沼气的建设和发展也越来越 受到各级政府重视。我国是农业大国，沼气的主要利用方面就在农业废弃物的沼 气利用上，据农业部统计：目前全国农村户用沼气已达3 0 5 0 万，且各类农业废 弃物处理沼气工程3 9 6 万处。据测算，3 0 5 0 万户用沼气和养殖场沼气工程年生 产沼气约1 2 2 亿立方米，生产沼肥( 沼渣、沼液) 约3 8 5 亿吨，使用沼气相当 于替代了1 8 5 0 万吨标准煤，减排二氧化碳4 5 0 0 多万吨，替代薪材相当于1 1 亿 第章文献综述 亩林地的年蓄积量，每年呵为农户直接增收竹支1 5 0 亿元。i 司时中央r2 0 0 8 年 底至2 0 0 9 年年初新增农村沼气投资8 0 亿已，带动地方和群众( 企业) 自筹1 7 5 亿元，安排户用沼气约3 6 0 力户、大中型沼气工程1 6 0 0 多处、沼气服务网点6 万处，有效拉动了农村内需，实现二：氧化碳的减排7 2 9 万吨。另外农业鄙于2 0 0 7 年度发布的全国农村沼气工程建设规j e l j ( 2 0 0 6 - - - 2 0 1 0 年) 提出，“十一五”期i 日j ， 困家将加快建设农村户用沼气、规模化养殖厂大中型沼气二 程和农村沼气服务体 系，新建农村户用沼气2 3 0 0 万户，规模化养殖厂大中型沼气工程4 0 0 0 处。据规 划，至2 0 1 0 年，我闼将有4 0 0 0 万农户使用户用沼气，达到适宜农户的3 0 左右； 全国规模化养殖场大中型沼气工程总数达到4 7 0 0 处左右，达到适宜备禽养殖场 总数的3 9 左右，且大中型沼气工程重点建设在规模化养殖场和养殖小区。这不 仅对完成联合围气候变化框架公约缔约方第1 3 次会议要求的减排任务有利， 而且对我国自身的生态建设与环境保护较有利，同时也使得广大农民受益，使农 村的面貌得到更大的改观。 我国是农业大国，农业发展仍是我们国家发展的重点任务之一，任务依然艰 巨。不仅要持续增产，保证食物安全，保证农民收入稳定，也要为国民经济发展 提供原材料。 1 1 1 我国农业面临的问题 近些年来，我国农业在取得一定成就的同时，也存在着资源短缺、环境污染 和生态破坏的问题。 1 1 1 1 农业资源短缺 众所周知，我国农业资源在世界上是相当紧缺的，水资源人均为世界的1 4 ， 森林资源人均占世界的1 4 ，土地资源人均为世界的2 5 ，加上人口众多，土壤利 用过度而致地力下降。 1 1 1 2 农业生产的污染严重 据国外有关专家统计，在不使用化学农药的情况下，由农作物的病虫草害所 造成的损失约为农产品总产值的3 0 左右，另外由于土地资源有限，人口众多等 2 3 5 6 万甲方公里，占国土面积的近3 8 ，而每年流失的土壤总量达5 0 多