山西秸稈高值化循環(huán)利用技術(shù)及其發(fā)展前景,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)論文

山西秸稈高值化循環(huán)利用技術(shù)及其發(fā)展前景,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)論文摘要：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，秸稈產(chǎn)量逐年增加。由于科技轉(zhuǎn)化力度不夠、秸稈處置技術(shù)落后等因素，常造成秸稈大量丟棄和燃燒。本文介紹了山西省秸稈資源利用現(xiàn)在狀況，提出了秸稈高值化循環(huán)利用對策，包括綜合利用技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，優(yōu)先發(fā)展秸稈肥料化、基質(zhì)化、燃料化利用，擴(kuò)大秸稈產(chǎn)品的應(yīng)用范圍等，使其在農(nóng)業(yè)、林業(yè)及環(huán)境治理方面發(fā)揮其優(yōu)勢，同時(shí)對秸稈技術(shù)發(fā)展前景進(jìn)行了瞻望，通過創(chuàng)新秸稈綜合利用新方式方法、新技術(shù)、新思路、新形式、新機(jī)制，變廢為寶等，提高廢棄農(nóng)作物秸稈附加值，推動(dòng)秸稈產(chǎn)業(yè)化。本文關(guān)鍵詞語：秸稈;高值化;綜合利用;現(xiàn)在狀況;對策;山西省;秸稈是成熟作物莖葉的總稱，含有多種營養(yǎng)成分和有機(jī)物質(zhì)，是大自然中天然存在的可再生資源[1,2,3]。我們國家每年秸稈產(chǎn)量達(dá)數(shù)億噸，且以每年1200萬t的速度遞增。當(dāng)前，科技轉(zhuǎn)化力度不夠、勞動(dòng)力缺乏、秸稈處置技術(shù)落后等造成秸稈的利用方式僅限于還田、燃燒或纖維板生產(chǎn)等，不僅造成資源浪費(fèi)，還造成環(huán)境污染[4]。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國每年點(diǎn)火燃燒的秸稈占總量的30%以上，造成極大的浪費(fèi)及空氣污染[5,6]。1、山西省秸稈資源利用現(xiàn)在狀況19782021年山西省秸稈儲(chǔ)量從814萬t增加到1475萬t，增長幅度達(dá)81.20%[7]，但山西省秸稈整體加工利用水平較落后，利用方式和途徑還比擬單一。據(jù)調(diào)查研究，山西省點(diǎn)火燃燒和扔棄亂擺亂堆的秸稈占總體秸稈的27.2%，很大部分被用來直接還田或喂養(yǎng)家畜，僅有1.8%左右的秸稈用于附加值較高的清潔綠色能源項(xiàng)目上[8,9]。由于山西省在秸稈循環(huán)加工利用方面觀念落后、技術(shù)創(chuàng)新水平低，使相對應(yīng)的秸稈綜合利用技術(shù)沒有能充分發(fā)展與轉(zhuǎn)化，因此秸稈的產(chǎn)業(yè)化利用程度較低[10]。2、秸稈高值化循環(huán)利用對策2.1、秸稈育苗容器利用采用容器育苗是現(xiàn)今全世界的一項(xiàng)先進(jìn)育苗技術(shù)，隨著人們生態(tài)保衛(wèi)意識(shí)的加強(qiáng)，人們追求生態(tài)環(huán)境的改善，容器育苗技術(shù)向生態(tài)環(huán)保、構(gòu)造合理、操作方便、成本降低、利于根系生長等方向發(fā)展，容器材質(zhì)則傾向于價(jià)格低廉的可降解和可再生資源，如農(nóng)業(yè)秸稈資源[11,12,13]。秸稈育苗容器技術(shù)是一項(xiàng)采用特殊工藝及制作流程將回收的秸稈制作成秸稈育苗容器的技術(shù)。其主要功能是培育各種農(nóng)業(yè)、林業(yè)苗木，培育可缽苗一體栽植的林業(yè)護(hù)根苗，主要用于困難地造林綠化，如沙漠造林、荒山植樹、破損山體修復(fù)等；培育大棚蔬菜等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的嫁接苗，如西瓜、黃瓜、番茄等[14]；培育玉米、瓜類早播苗，縮短生育期，提早上市[15]。這些秸稈育苗容器培育的護(hù)根苗具有加強(qiáng)抗性、提高移栽成活率的特性。秸稈育苗容器深埋入土壤中，秸稈纖維在土壤中可吸水膨脹，具有增加土壤孔隙和提高土壤保水能力的效果。同時(shí)，由于根系、土壤微生物和土壤水的共同作用，進(jìn)行有機(jī)物質(zhì)礦化和殖質(zhì)化，構(gòu)成腐殖質(zhì)，增加土壤有機(jī)碳含量[16]。鑒于秸稈育苗容器的可分解特點(diǎn)，隨著設(shè)備更新和生產(chǎn)工藝的不斷改良，容器質(zhì)量會(huì)不斷提高，價(jià)格會(huì)越來越低。將來，其在農(nóng)林育苗方面取代劣質(zhì)塑料容器將成為一種可能。同時(shí)，秸稈育苗容器作為一種新型育苗器具，要將其商品化，就要根據(jù)社會(huì)發(fā)展對秸稈育苗容器的商品要求不斷更新、換代和進(jìn)行產(chǎn)品升級。要通過產(chǎn)品類型的多樣性和產(chǎn)品配方及缽體內(nèi)含物可添加性的更新來適應(yīng)農(nóng)業(yè)耕作改制、林業(yè)逆境種植、抗性提升、提高成活率的產(chǎn)業(yè)要求；要通過創(chuàng)新不斷提升產(chǎn)品的市場競爭力，擴(kuò)大秸稈育苗容器的應(yīng)用范圍及價(jià)值，使其在農(nóng)業(yè)、林業(yè)以及環(huán)境治理等方面發(fā)揮優(yōu)勢[17]。2.2、秸稈肥料化利用干旱問題不僅制約著農(nóng)、林、牧業(yè)的持續(xù)發(fā)展，而且嚴(yán)重影響著人類的生存環(huán)境。怎樣提高雨水利用效率是世界旱區(qū)研究的一個(gè)熱門問題[18]。以農(nóng)作物大量廢棄秸稈為主要原料，添加保水劑〔聚丙烯酰胺〕和其他輔料，采用生物與化學(xué)方式方法相結(jié)合，通過生物發(fā)酵、化學(xué)交聯(lián)和物理改性等技術(shù)方式方法，研制出可伴隨土壤干濕交替本身膨脹收縮的秸稈型可膨縮土壤改進(jìn)劑〔土壤擴(kuò)蓄增容顆粒有機(jī)肥ZL201810073846.7)[19]。該產(chǎn)品可在土壤中反復(fù)膨脹收縮，能夠增加土壤孔隙度和團(tuán)粒構(gòu)造、改善土壤通氣性、降低土壤容重以及有效地保蓄降雨，對提高植物育苗成活率、促進(jìn)植物抗逆生長與水分的高效利用具有積極的作用[20]。依托秸稈有機(jī)肥造粒機(jī)可實(shí)現(xiàn)商品有機(jī)肥制作，更利于肥料機(jī)械化施用，提高肥料利用率。秸稈肥料化產(chǎn)品的研制創(chuàng)新了不同種類秸稈添加高分子材料、肥料等構(gòu)成秸稈型可膨縮丸粒的改性處理及成型技術(shù)和在困難立地條件下秸稈型可膨縮丸粒的使用方式方法，基本構(gòu)成包括秸稈纖維改性技術(shù)、挖方生土層植樹深打孔基質(zhì)填充擴(kuò)蓄熟化栽植保活快長技術(shù)和同步壟溝種肥精播種植技術(shù)等的一整套農(nóng)業(yè)技術(shù)新方式方法，構(gòu)成一套完好的改進(jìn)土壤構(gòu)造、保蓄土壤水分、提高降水資源高效利用效率的農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化技術(shù)體系。2.3、秸稈燃料化利用生活能源是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾镔|(zhì)基礎(chǔ)之一。隨著人口快速增長和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，開發(fā)挖掘經(jīng)濟(jì)、豐富、清潔、便利、天然的能源已成為世界性能源發(fā)展的戰(zhàn)略目的。捉住山西能源革命綜合改革試點(diǎn)契機(jī)，針對北方冬季取暖需求，推廣秸稈打捆直燃集中供暖形式；以農(nóng)村廢棄的果枝、作物秸稈為主要燃料，開發(fā)研究高效的家用秸稈燃燒炊暖兩用節(jié)能爐，以向用戶供給炊事〔取替煤氣罐〕、冬季取暖〔取替煤〕為主要目的，推廣秸稈生物質(zhì)能清潔取暖爐具，尋找秸稈能源利用的新形式，改變農(nóng)村以煤為燃料的炊事方式，拓寬農(nóng)作物秸稈綜合利用空間[21]。家用秸稈燃燒炊暖兩用節(jié)能爐是面對寓居在鄉(xiāng)村和小城鎮(zhèn)農(nóng)民使用的新型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。該爐以農(nóng)作物秸稈為燃料，將一切可燃的廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃的氣體，產(chǎn)生的熱量可用來取暖、做飯、燒水，爐體由水泥發(fā)泡模塊組裝而成，構(gòu)成多個(gè)爐腔，能夠一爐多用；內(nèi)部設(shè)置了電打火器和提溫消煙裝置，這2個(gè)裝置構(gòu)造簡單、使用方便，能夠縮短點(diǎn)燃時(shí)間，爐膛增溫加快，促進(jìn)煙氣中可燃?xì)怏w的裂解和燃燒，消除最初的煙霧量，防止熱能散發(fā)；改傳統(tǒng)的下風(fēng)口供氧為上風(fēng)口供氧，使氧氣與火苗的接觸面增加，有利于抽風(fēng)量和進(jìn)風(fēng)量的控制，使燃料充分燃燒。對于農(nóng)民來講，這是一項(xiàng)繼沼氣技術(shù)后最值得推廣的技術(shù)。該技術(shù)在農(nóng)村的應(yīng)用前景極其廣闊，在改變農(nóng)村傳統(tǒng)炊事習(xí)慣、減少農(nóng)民開支、提高農(nóng)民生活質(zhì)量等方面具有較大的推廣價(jià)值[22]。3、秸稈高值化循環(huán)利用技術(shù)發(fā)展前景秸稈高值化循環(huán)利用技術(shù)以秸稈綜合利用為前提，以多方共贏的新型秸稈收、儲(chǔ)、運(yùn)體系為前提，利用技術(shù)創(chuàng)新，重點(diǎn)攻破秸稈綜合利用技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)，打造秸稈高值化綜合利用集成技術(shù)，挖掘秸稈資源開發(fā)利用潛力，將自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)技術(shù)與當(dāng)前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域普遍認(rèn)可的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)和管理技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)新秸稈還田和綠色節(jié)能方式，發(fā)展特色、優(yōu)質(zhì)、安全、高效的當(dāng)代農(nóng)業(yè)[23,24]。通過創(chuàng)新秸稈綜合利用新方式方法、新技術(shù)、新思路、新形式、新機(jī)制，變廢為寶，提高廢棄農(nóng)作物秸稈附加值，推動(dòng)秸稈產(chǎn)業(yè)化。鑒于秸稈為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，用秸稈加工的產(chǎn)品，多數(shù)還是為農(nóng)林園藝業(yè)服務(wù)，效益低、周轉(zhuǎn)慢。因而，建議國家應(yīng)針對秸稈收購和加工企業(yè)進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁Y金投入，強(qiáng)化政策資金導(dǎo)向作用，推動(dòng)地方落實(shí)財(cái)政投入、稅收優(yōu)惠、金融信貸、用地、用電、運(yùn)輸綠色通道等優(yōu)惠政策措施，吸引社會(huì)資本投入，整合涉農(nóng)資金，加大秸稈還田、收儲(chǔ)運(yùn)、加工利用等方面的傾斜支持力度，進(jìn)一步提高秸稈資源化利用水平[10]。以下為參考文獻(xiàn)[1]呂中旺，王建，孫鵬，等.秸稈主產(chǎn)區(qū)三大作物秸稈飼用品質(zhì)分析與評價(jià)[J].草業(yè)科學(xué)，2021,35(8):2021-2021.[2]霍麗麗，趙立欣，孟海波，等.中國農(nóng)作物秸稈綜合利用潛力研究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