沼气肥biogas manure

各类作物秸秆、山青、湖草等植物性有机物与人畜粪尿等在沼气池内严格的嫌气条件下，经甲烷细菌等嫌气微生物发酵制取沼气的残留物，又称沼气发酵肥。英文又称biogaswast fertilizer。
主要成分 沼气肥主要由沼气渣和沼气水肥两部分组成。沼气作为能源利用后，沼气池中剩余的固体残渣部分，称为沼气渣肥；液体部分，称为沼气水肥。前者约占总肥量的13%（湿重）。沼气发酵肥是由嫌气微生物缓慢分解的过程，故有机质消耗量低，氮、磷、钾等养分损失少(其氮回收率可达95%，钾在90%以上)，养分含量高，但随原材料种类、配料比例和加水量的不同而有差异。一般沼气肥的主要养分含量见表1。据日本和上海市农业科学院报道，沼气渣肥和沼气水肥中还含有丰富的维生素B12，每克渣肥维生素B₁₂含量约为6.3～30微克，水肥每毫升含量为150～200毫微克，并含有赤霉素、吲哚乙酸等激素。

表1 沼气肥几种主要养分含量(%)

种 类	沼气渣肥（固体部分）	沼气水肥（液体部分）
有机质 腐殖酸	30～50 10～22	— —
全氮(N) 速效氮 全磷(P2O5) 全钾(K2O)	0.8～1.5 0.2～0.43 0.4～0.6 0.6～1.2	0.03～0.08 0.03～0.07 0.02～0.06 0.05～0.1

发酵技术 沼气发酵是各种有机物料在隔绝空气的沼气池中，在一定的温度、湿度条件下，经嫌气微生物发酵分解而产生沼气的过程。其发酵分解过程是十分复杂的。通常分为两个阶段：第一阶段称为不产甲烷阶段。包括液化和产酸两个过程，即由不产甲烷的微生物群将发酵原料中的纤维素、蛋白质和脂肪等转化为各种有机酸、醇、二氧化碳及氢气等产物。在这个阶段中，主要的产物是乙酸，乙酸是甲烷形成的重要中间产物。第二阶段称为产甲烷(CH4)阶段。是由专性嫌气细菌群（甲烷菌）把产酸过程中形成的小分子化合物通过还原作用，最终形成甲烷和二氧化碳。反应过程如下：

沼气是一种无色无味的可燃性混合气体，其主要成分是甲烷，约占气体总量的50%～70%；其次是CO₂、H₂、O₂、CO和H₂S等气体。一般沼气发酵分解过程中，产气多，出肥率高；产气少，出肥率低且肥质差。
发酵条件 ❶合理建池。沼气池是进行沼气发酵的场所，应严格密闭，不漏水、不漏气，保证沼气微生物繁殖活动的嫌气条件。中国农村常把沼气池与猪圈、厕所连通，形成三通沼气池，既保证发酵材料的来源，促使产气稳定，又可改善环境卫生；
❷接种沼气细菌。特别是初次投料，需进行人工接种沼气细菌，如产气好的老沼气的粪渣、老粪池的池渣、常年阴沟污泥等均可用作沼气菌种；
❸适宜的配料。配料既要满足微生物活动所需要的养分和能源，又要满足产气对碳水化合物的需要量。沼气的产量与原材料的C/N比有关，一般按碳∶氮=20～30∶1将各种原材料进行搭配，并结合进料的的干物质含量进行计算；一般一个10立方米的沼气池中，秸秆、青草、人畜粪尿各占15%即可；
❹温度。甲烷细菌的繁殖活动温度以30～37℃时，发酵速度最快，低于5℃时，发酵几乎停止；
❺水分。沼气池中的最适水、料比与季节有关，夏、秋、冬季的适宜比例分别为90∶10,92∶8和85∶15左右；
❻酸碱度。甲烷细菌繁殖的最佳pH值为6.7～7.6，低于6.5或高于8.5几乎停止繁殖。由于发酵过程中往往会累积大量的有机酸，因此配料时须加原材料干重0.1%～0.2%的石灰或草木灰调节pH值。
沼气池的结构 制取沼气的厌气发酵密闭装置在中国称为沼气池，印度称为戈巴装置，有的国家称为发酵罐、厌氧消化器，还有的叫沼气发生器等。沼气池一般由进料管、发酵间、出料间、活动盖、导气管等部分组成。见下图。

加料方法 为促进沼气发酵，先把原材料如秸秆、植物茎秆等切成30～40厘米长，然后按比例配好，并预先在池外堆积几天后再入池。入池时的第一次投料约占池体容积的90%，沼气使用过程中应经常添加新材料保持产气稳定。常见几种发酵材料的产气量和持续时间（可供取肥时间的参考）见表2。

表2 几种发酵材料的产沼气量和产气持续时间

原料 (100kg)	产沼气量 (m3)	沼气中甲烷含量 (%)	产沼气持续时间 (d)
猪粪 牛粪 马粪 人粪 玉米秆 谷壳 青草 杂树叶	30 28 31 21 25 23 29 16～22	65 39 60 50 53 62 70 59	60 90 90 30 90 90 60 65

施用技术 沼气渣肥和沼气水肥应分开施用。沼气渣肥的质量比一般堆、沤肥好，但仍属迟效性有机肥料，宜作基肥。在水田施用可直接撒施，在旱地施用，施后应覆土10～12厘米，以防氮损失。由于刚出池的沼气渣肥含有还原性有害物质，不宜立即施用，应再加草皮土、磷矿粉等，混合均匀，在地表堆腐数日后再作基肥施用。其配料比例为：渣肥100份，草皮土等100份，磷矿粉10份。也可将沼气渣肥加入适量的尿素和干细土压成颗粒状肥料作基肥施用。沼气水肥宜作追肥，可直接洒喷，即直接施入土内，立即结合翻耕，也可将澄清无沉渣的肥水喷施作追肥，还可采取浇根和随灌溉水施用。沼气肥水每公顷用24 000～37 500千克，一般玉米、棉花的增产幅度为9%～26.4%；沼气渣肥每公顷用量15 000～22 500千克，当季水稻、玉米等的增产约10%左右。沼气肥与化肥配合施用，肥效更为显著。
沼气渣肥亦可制作腐殖酸类肥料施用。此外，沼气渣肥也可用作饲料，喂养家畜和鱼类。
注意事项 由于沼气发酵是在密闭的嫌气条件下进行的，池中空气充满以甲烷为主的易燃气体和少量的二氧化碳和剧毒的磷化三氢(H₃P)气体，因此在沼气发酵中的换料取肥及在沼气、沼气肥的使用上均应严格注意安全操作，搞好防毒、防渗漏及防沼气池破裂等工作。换料取肥前，沼气池要通入新鲜空气。最好要做小动物安全试验，把鸡或兔子用篮子吊入池内半小时，动物反应正常后，人才可进入池中取沼气渣肥，否则有窒息的危险。

沼气肥marsh gas manure,biogas manure

由沼气发酵后的残留物（肥水和残渣）组成的有机肥料。作物秸秆、豆荚、人畜粪尿和水在绝对嫌气条件下经多种嫌气性异养型微生物作用而酵解，酵解产物再经产甲烷细菌作用产生沼气用作燃料后残留在沼气池中的残渣和发酵液是优质有机肥。由于配料的种类、比例和加水量不同，养分含量各异（见表）。沼气发酵池内需保持一定的温度、水分、酸碱度及适当搅拌。沼气发酵能杀灭人畜粪尿中的某些病原菌和寄生虫卵，有利于环境卫生。因发酵池内含有少量氨、硫化氢和剧毒的磷化氢(PH₃)，起肥时应注意安全操作，避免人畜中毒。

沼气肥的养分含量

养 分	发 酵 液		残 渣
	平均	变幅	平均	变幅
全氮(%) 碱解氮(mg/kg)	0.086 —	0.062～0.11 —	0.75 655	0.28～1.22 430～880
速效磷(mg/kg) 速效钾(mg/kg)	55 750	20～90 400～1100	175 0.25(%)	50～300 0.17～0.34(%)

沼气肥

有机物制取沼气后的残留物。分沼气水肥和沼气渣肥2大类。沼气发酵过程中N、P、K回收率较高，如N回收率约95%,K回收率约90%。

沼气肥organic fertilizer of methane-gener-ating pit

系沼气池发酵后的有形成分。由于沼气为密闭生成，因此内条件均衡、有机物发酵完全、肥质优良，有些成分不能蒸发散失，有机质可达30～50%，含氨可达20%，腐殖酸10～20%，磷与钾等亦较多，为优良的农家肥，除肥料充足外，还能改良土壤结构与疏松土地。