【摘要】：我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量大、分布廣、種類多，特別是近幾年，我國(guó)農(nóng)業(yè)連年豐收，秸稈產(chǎn)量逐年增多。據(jù)農(nóng)業(yè)部調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)秸稈產(chǎn)量約為7億噸，其中玉米秸稈2.73億噸。在我國(guó)很多地方，大部分玉米秸稈不能被有效利用，而是被農(nóng)戶用作燃料，或者直接在大田進(jìn)行了焚燒處理。秸稈就地焚燒，不僅造成資源浪費(fèi)，，而且污染環(huán)境，影響交通安全，甚至引發(fā)火災(zāi)、交通事故等重大安全事故。因此，如何高效利玉米秸稈成為一個(gè)迫在眉睫的課題，合理利用玉米秸稈，不僅能帶動(dòng)農(nóng)民增收，而且符合新農(nóng)村建設(shè)的要求，具有良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。玉米秸稈含有30%以上的碳水化合物、2%～4%的蛋白質(zhì)和0.5%～1%的脂肪，是沼氣生產(chǎn)中一種良好的發(fā)酵原料，并在實(shí)踐中得到了應(yīng)用。由于玉米秸稈中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素含量高，難以降解，導(dǎo)致發(fā)酵啟動(dòng)慢，產(chǎn)氣效率低。經(jīng)過(guò)不同的預(yù)處理雖然可以從一定程度上解決這些問(wèn)題，但是許多預(yù)處理方法可操作性差，在實(shí)際生產(chǎn)中不易得到推廣。 本研究主要探索了玉米秸稈不同部位（葉片、葉鞘、莖皮、莖髓和玉米芯）的發(fā)酵產(chǎn)沼氣潛力；通過(guò)對(duì)干玉米秸稈和青貯秸稈進(jìn)行不同的預(yù)處理，探索其發(fā)酵產(chǎn)沼氣特性；從中選擇產(chǎn)氣更優(yōu)的青貯秸稈進(jìn)行更深入的試驗(yàn)研究，以更好地提高玉米秸稈的利用率。 本研究主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： （1）玉米秸稈不同部位的產(chǎn)氣特性研究。試驗(yàn)結(jié)果表明玉米芯的產(chǎn)氣效果最優(yōu)，其總產(chǎn)氣量為33480ml、TS產(chǎn)氣量為279.0ml/g、日均產(chǎn)氣量為608.72ml、平均甲烷含量為49.42%；葉片的總產(chǎn)氣量為31030ml、TS產(chǎn)氣量為258.6ml/g、日均產(chǎn)氣量為564.2ml、平均甲烷含量為55.65%；葉鞘的總產(chǎn)氣量為33020ml、TS產(chǎn)氣量為275.2ml/g、日均產(chǎn)氣量為600.4ml、平均甲烷含量為47.44%；莖皮的總產(chǎn)氣量為30785ml、TS產(chǎn)氣量為256.5ml/g、日均產(chǎn)氣量為559.7ml、平均甲烷含量為50.65%；莖髓的總產(chǎn)氣量為26620ml、TS產(chǎn)氣量為221.8ml/g、日均產(chǎn)氣量為484.0ml、平均甲烷含量為53.68%。 （2）對(duì)青貯秸稈和干玉米秸稈進(jìn)行不預(yù)處理、NaOH溶液預(yù)處理和沼液浸泡預(yù)處理，然后進(jìn)行厭氧發(fā)酵，探索其產(chǎn)氣特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是用NaOH溶液、沼液對(duì)其浸泡進(jìn)行預(yù)處理，還是不進(jìn)行任何預(yù)處理，青貯秸稈的產(chǎn)氣特性均要優(yōu)于干玉米秸稈。試驗(yàn)結(jié)果表明：不進(jìn)行預(yù)處理的試驗(yàn)組，干玉米秸稈厭氧發(fā)酵的總產(chǎn)氣量52169ml、TS產(chǎn)氣量434.7ml/g、日均產(chǎn)氣量948.5ml、平均甲烷含量38.69%；青貯秸稈的總產(chǎn)氣量57190ml、TS產(chǎn)氣量476.6ml/g、日均產(chǎn)氣量1039.8ml、平均甲烷含量42.57%。用NaOH溶液進(jìn)行預(yù)處理的試驗(yàn)組，干玉米秸稈厭氧發(fā)酵的總產(chǎn)氣量61056ml、TS產(chǎn)氣量508.8ml/g、日均產(chǎn)氣量1110.1ml、平均甲烷含量45.00%；青貯秸稈的總產(chǎn)氣量64445ml、TS產(chǎn)氣量537.0ml/g、日均產(chǎn)氣量1171.7ml、平均甲烷含量47.82%。用沼液浸泡進(jìn)行預(yù)處理的試驗(yàn)組，干玉米秸稈厭氧發(fā)酵的總產(chǎn)氣量57990ml、TS產(chǎn)氣量483.3ml/g、日均產(chǎn)氣量1054.4ml、平均甲烷含量44.51%；青貯秸稈的總產(chǎn)氣量64785ml、TS產(chǎn)氣量539.9ml/g、日均產(chǎn)氣量1177.9ml、平均甲烷含量48.83%。 （3）青貯秸稈厭氧發(fā)酵工藝優(yōu)化研究。分別選取料液濃度為6%、8%、10%，碳氮比為20、25、30，接種物濃度20%、30%、40%，對(duì)青貯秸稈厭氧發(fā)酵進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，結(jié)果表明：各因素對(duì)青貯秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量影響大小的主次關(guān)系為：料液TS濃度→接種量→碳氮比。從總產(chǎn)氣量和平均甲烷含量?jī)蓚�(gè)指標(biāo)來(lái)看，對(duì)因素B和因素C的選擇是相同的，都以B_2、C_3為最佳，對(duì)總產(chǎn)氣量和平均甲烷含量這兩個(gè)指標(biāo)綜合考慮，TS濃度取A_3水平為好。因此通過(guò)綜合分析，得出較好的試驗(yàn)方案是：A_3B_2C_3，即TS濃度為10%、碳氮比為25、接種量為40%是最佳發(fā)酵工藝。
【圖文】：

經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的秸稈變成了沼液沼渣，營(yíng)養(yǎng)成分也得到了大大提高，還高土壤肥力。秸稈直接還田雖然其 N、P、K 的還田率高（100%）（高祥照等 存在著許多弊端，如直接還田后秸稈不能及時(shí)腐爛，使播種后的種子不能充，影響種子的發(fā)芽率，造成出苗不齊；秸稈上附著的病菌和蟲(chóng)卵在土壤中會(huì)造成病蟲(chóng)害。

技術(shù)路線
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：S216.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2641920