秸秆除了机械化还田,还有这些用途!

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  秸秆除了机械化还田,还有这些用途!

眼下正是“三秋”作业的关键时期,各地的秋收、秋耕、秋种工作正如火如荼地开展。而每年这个时候,各地政府相关部门还有一项特殊任务,即秸秆禁烧工作。除了加大监督检查处罚力度外,一些地方甚至还贴出了令人惊悚的标语。

确实,禁止烧秸秆是减少资源浪费、减少大气污染最有效的措施。但尽管如此,我国每年还是有大量的秸秆被遗弃或就地焚烧。究其原因,主要还是秸秆的处理方面,农民没有找到普遍认可和接受的综合利用方式,他们认为最简单便捷的处理方式就是“一烧了之”。

那么,我国每年到底能产生多少农作物秸秆?又有哪些利用方式呢?未来有怎样的发展趋势?小编今天就带大家梳理一下。

据农业农村部2015年对全国农作物秸秆资源的调查,我国农作物秸秆理论资源量达到10.4亿t,可收集资源量达到9亿t。全国主要农作物秸秆综合利用量7.2亿t,综合利用率达80%。

从秸秆的“五化”利用途径来看,其中肥料化利用量3.9亿t,占可收集资源量的43.3%;饲料化利用量1.7亿t,占18.9%;基料化利用0.4亿t,占4.4%;原料化利用0.2亿t,占2.2%;能源化利用1.0亿t,占11.1%。剩余1.8亿t秸秆被遗弃或焚烧,约占资源总量的20%。

按理说,80%的综合利用率已经算是比较高的了,为什么秸秆依然是“令人头疼”的问题,各种处理方式又存在哪些问题呢?

肥料化利用

秸秆含有丰富的有机质,以及农作物生长所需的多种营养元素,是一种重要的有机肥原料,其肥料化利用是改良土壤结构及提高土壤肥力的有效措施。

目前,秸秆肥料化措施主要包括秸秆直接还田及间接还田。

秸秆直接还田就是在作物收获后,将秸秆机械化切碎后耕翻入土。该技术虽然有很多优势,如提高土壤团聚体和水分含量,调节土壤温度,增强土壤酶活性等。但推广初期农民也不是很认可,因为在实施的过程中,不可避免地出现了一些负面作用,土壤微生物与作物生长“争氮”;秸秆分解速度慢,不利于后季作物生根;增加作物病虫草害;增加CO2排放,加剧温室效应等。

秸秆间接还田技术包括快速腐熟还田、堆沤还田、过腹还田、菇渣还田和制成有机复合肥等方式,具有培肥、蓄水、调温以及减少环境污染等作用。相比于直接还田,秸秆间接还田效果更好,但存在秸秆处理量大、收储困难、周期长和成本高等缺点。

饲料化利用

农作物秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等非淀粉类大分子物质,是草食性家畜重要的粗饲料来源。研究发现,1 t普通秸秆的营养价值与0.25 t粮食的营养价值相当。秸秆制作成饲料可大幅度提高牛、羊肉及其奶制品的产量和质量,减少饲料用粮,解决人畜争粮矛盾。

但是,秸秆中的蛋白质、维生素含量很低,导致其适口性差、消化率低、营养价值低,直接饲喂效果不佳,需要对其进行适当的饲料化加工处理。

目前秸秆饲料化常用方法主要有物理法、化学法和生物法。

物理法设备能耗高,生产的饲料适口性、消化率、营养价值较低。化学法虽可在一定程度上提高秸秆消化率,但存在成本高、易污染等问题。生物法主要采用微生物或酶处理秸秆,使秸秆中的大分子物质降解转化为低分子的单糖或低聚糖,最终加工成富含菌体蛋白、维生素等成分的生物蛋白饲料。

微生物法具有显著提高秸秆饲料适口性和营养价值及绿色无污染、低能耗等优点,被认为是最具应用潜力和发展前景的秸秆饲料化方法。

基料化利用

农作物秸秆富含食用菌生长需要的碳源,因此可将秸秆用机械粉碎后作为基料栽培食用菌。

目前,我国已能够利用小麦、水稻、玉米等农作物秸秆来生产如平菇、鸡腿菇、杏鲍菇等多种食用菌,但依然面临着单产低、品质差、产业效益不高的问题。

而秸秆基质优化是提高秸秆降解转化效率、提高食用菌产量的基本保障,秸秆基质化研究主要包括配方优化和工艺优化两大方面。前者包括合理的主辅料搭配、碳氮比、料液比等,是提高转化效率的基础;后者模式较多,如一次发酵、二次发酵、三次发酵等,但各种模式都有优缺点。

目前我国关于温度、微生物、碳氮比和木质素等关键参数对食用菌生长的影响研究仍十分薄弱,应注重各秸秆基质化关键参数及基础规律的研究,同时分析对比各种工艺模式,探讨各参数与降解转化、产量的关系。

原料化利用

农作物秸秆的工业原料化利用在我国起步较晚,但由于秸秆资源量丰富、价格低廉,其工业原料化被认为是极具潜力的利用途径。

秸秆工业原料化方式包括造纸、制作工艺品,生产一次性餐具、人造棉、醋酸纤维素和木糖醇等,但这些方面的应用由于技术不成熟、成本高、污染严重等,尚未得到大规模的推广。

目前秸秆工业原料化的主要方式集中于生产人造板,将经切割、粉碎、碾磨处理或未经处理的秸秆与胶粘剂混合物经过挤压、平压或模压加工成各种各样的纤维板材,再经一定的化学处理制成装饰板材、墙板、一次成型家具、包装材料等。秸秆人造板的开发,对于缓解国内木材供应不足和需求趋紧的矛盾,保护森林资源、生态环境具有重要的意义。

然而,秸秆人造板材产业化过程中仍存在一些问题。一方面,采用传统办法进行秸秆破碎和纤维分离,得率低,形态差,影响产品的物理学性能。另一方面,采用传统的脲醛树脂或酚醛树脂难以得到满意的胶合度,尤其是内结合强度。

能源化利用

秸秆是一种比较好的清洁可再生能源,研究显示,每2 t秸秆的热值相当于1 t标准煤,而平均含硫量只有0.38%,远低于煤1%的平均含硫量,具有显著的能源效益和环境效益。

秸秆能源化不仅可以提高能源利用效率,而且生产的能源可替代化石燃料的消耗,使能源的配置更为合理,并减少CO2等有害气体排放,还可缓解农村地区能源供应短缺的状况,提高农民生活质量。

目前秸秆能源化的主要方式包括沼气化、热解气化、焚烧发电、制成固化和液化燃料等,但每种方式都还存在一些问题。

比如秸秆沼气化的产气率仍不理想;秸秆热解气化存在燃气热值低、焦油量多、热能利用效率低和经济效益差的问题;秸秆焚烧发电技术成本高于燃煤发电,且不完全燃烧的秸秆还可能造成空气污染;秸秆加工固体燃料和乙醇技术尚处于实验室研究阶段,仍不成熟。

综合利用

为了实现秸秆的资源化利用和农业可持续发展,防止秸秆焚烧,我国从20世纪90年代初就出台了一系列扶持政策措施。

秸秆作为宝贵的物质资源,不是单一的某一种处理模式就能解决所有问题的,应该采用综合利用措施进行系列化开发、产业化经营。

秸秆综合利用的最佳途径是在秸秆资源化利用过程中延长产业链,利用产业内容各要素间的共生耦合与协同作用形成相对完善、闭合的产业网络,建立闭路循环工艺,实现秸秆资源循环利用,即秸秆资源作为原料投入到某一生产过程,该生产过程的废料或副产品经过转化再进入下一个生产过程,最终的废料返回农田,从而产生新的秸秆资源。整个综合利用过程最大程度地实现了秸秆中物质和能量的资源化,并减少废弃物向环境的直接排放。

但不管哪种处理模式,秸秆的直接还田或离田,都离不开机械化作业,这对农机行业来说是潜力巨大的市场!

标签:利用   资源

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