秸稈利用與現(xiàn)狀

霧霾來源之一秸稈的綜合利用現(xiàn)狀摘要：我國是秸稈產(chǎn)量大國，合理利用秸稈資源對于保護環(huán)境、緩解能源危機、促進社會發(fā)展具有重要意義。本文介紹了我國秸稈綜合利用的幾種方式，以及各種利用方式存在的優(yōu)缺點，為我國秸稈資源的合理利用提供了一些參考。關(guān)鍵詞：作物秸稈；綜合利用；利用方式引言秸稈是農(nóng)作物子實收獲后剩余的莖稈和殘留的葉片。我國是產(chǎn)秸稈大國，秸稈種類有近30種。秸稈中隱藏著巨大的資源，作物吸收的養(yǎng)分有將近一半會留在秸稈中。高利偉等[1]研究表明2006年中國作物秸稈資源數(shù)量超過7.6億t，其中蘊含的氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分資源數(shù)量分別達到776萬t、249萬t、1342萬t。但是一直以來人們都沒能充分合理的利用它，大量的秸稈被丟棄、焚燒，不僅浪費資源還造成環(huán)境污染。近年來隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境條件的日益惡化，秸稈資源的綜合利用成為人們?nèi)找骊P(guān)注的話題。我國各類農(nóng)作物秸稈資源的綜合利用方式，可歸納為4個方面：肥料、飼料、燃料、其它。1秸稈還田1.1秸稈還田的方式一般來說，秸稈還田的方式主要有以下幾種：1.1.1秸稈機械化還田農(nóng)作物秸稈機械化還田技術(shù)就是利用秸稈粉碎機將摘穗后的小麥、水稻、玉米、大豆、油菜、高粱等農(nóng)作物秸稈就地粉碎，均勻地拋灑在地表，隨即耕翻入土，使之腐爛分解，達到大面積培肥地力的一項農(nóng)機化適用技術(shù)。1.1.2堆漚還田堆漚還田就是指將農(nóng)作物的秸稈制成堆肥或者是漚肥等，等待農(nóng)作物的秸稈發(fā)酵到一定的程度以后，再將其施入土壤之中。1.1.3過腹還田過腹還田，顧名思義，就是指借助于牛、馬、豬或者羊等這些常見的家畜作為特殊的“中介”，將小麥、玉米、水稻秸稈等進行簡單如切割之類的處理之后，作為飼料喂給家畜，然后將這些家畜的糞便施入種有農(nóng)作物的土壤之中。這種方式最大的優(yōu)點優(yōu)點就是省時、簡單，而且也是目前發(fā)現(xiàn)的最為科學和最具生態(tài)性的秸稈還田方式。1.2秸稈還田的優(yōu)缺點秸稈還田具有一定的優(yōu)勢，但是如果在實際應(yīng)用中不注意的話，效果可能不明顯，甚至會對農(nóng)作物造成不良影響。1.2.1對土壤肥力的影響3.1秸稈直接燃燒。我國農(nóng)村長期以來利用秸稈做生活燃料。直接燃燒具有經(jīng)濟方便、成本低廉、易于推廣的特點，可以為中小型企業(yè)、政府機關(guān)、巾小學校等提供生產(chǎn)、生活熱水和用于冬季供暖。秸稈還可以替代部分煤來發(fā)電。3.2秸稈氣化。秸稈氣化是在氣化爐內(nèi)完成的。秸稈是由碳、氫、氧等元素組成，其中含有一定量的水分。當秸稈被燃燒后，隨著溫度的升高，燃燒產(chǎn)生的氣體通過還原區(qū)赤熱的炭層反應(yīng)，轉(zhuǎn)換成含CO、H2、CH4等組分的可燃氣體。秸稈氣化經(jīng)濟方便、清潔衛(wèi)生，但也存在著投入較高、燃氣熱值偏低和燃氣中氮氣和焦油含量偏高等問題。3.3秸稈發(fā)酵制沼氣。秸稈發(fā)酵制沼是多種微生物在厭氧條件下，將秸稈降解成沼氣，并產(chǎn)生副產(chǎn)沼液和沼渣的過程。沼氣含有50％—70％的甲烷，為清潔燃料。秸稈可直接投入沼氣池，也可用做牲畜飼料轉(zhuǎn)化成糞便投進沼氣池。秸稈發(fā)酵后的沼渣可以用作肥料，產(chǎn)生的沼氣無色無味且抗爆性能好。但是前期需要先修筑沼氣池，并且常常后期的維護也跟不上。3.4秸稈固化成型及炭化。將秸稈粉碎后，送入成型機械中，在外力作用下，壓縮成塊狀、棒狀或顆粒狀等需要的形狀，即可直接用作燃料直接燃燒。也可再利用炭化爐將其進一步加工處理便成為具有一定機械強度的“生物煤”秸稈成型燃料。秸稈固化成型燃料比重大、熱值高，可替代部分煤炭。同時其硫含量低、灰分小且可再生，是一種清潔能源。其還具有體積小便于儲存和運輸，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。但其缺點也很明顯，生產(chǎn)設(shè)備價格高，配件使用壽命短，缺少專用高效戶用爐具等。3.5秸稈液化。秸稈液化是指通過物理、化學或生物學方法，使秸稈中的木質(zhì)素、纖維素等轉(zhuǎn)化為醇類、可燃性油或其他化工原料。根據(jù)生物質(zhì)液化方式的不同，主要分為直接液化、高溫高壓液化、微波液化3種形式。直接液化是指在中低溫、高壓并有催化劑參與情況下，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的熱化學反應(yīng)過程，通常有還原性氣體參與反應(yīng)。根據(jù)液化目的不同，可將直接液化細分為兩大類:一類是反應(yīng)產(chǎn)物保留植物纖維原料的大分子結(jié)構(gòu)，主要目的是制備天然高分子材料;另一類是破壞原料的大分子結(jié)構(gòu)，將植物纖維原料轉(zhuǎn)化成小分子后再加以利用，如生產(chǎn)乙醇等。高溫高壓液化是指在高壓下發(fā)生熱化學反應(yīng)的過程，典型的液化工藝是在較高的壓力和溫度以及在催化劑存在下進行的。此方式需要消耗大量的能量，同時對設(shè)備耐壓要求較高，目前研究較多的主要有秸稈制柴油等技術(shù)。微波液化是指利用微波輻射使小分子極性物質(zhì)產(chǎn)生物理效應(yīng)，從而加速反應(yīng)、改變反應(yīng)機理或啟通新的反應(yīng)通道的一項技術(shù)。秸稈液化優(yōu)點明顯，但缺點也同樣顯著。目前國內(nèi)外對秸稈液化機理和數(shù)學模型的研究還很欠缺，秸稈預(yù)處理技術(shù)有待發(fā)展，高效催化劑的篩選方面有待提高，液化產(chǎn)物的分離、提純技術(shù)有待發(fā)展。4其它應(yīng)用秸稈除被用作肥料、飼料、燃料之外，還有很多其它用途，如用作工業(yè)原料、用作基料、用作生產(chǎn)和建筑材料等。4.1工業(yè)原料。秸稈用作工業(yè)原料，主要利用了如下幾個原理。利用微生物分解秸稈中的纖維素等大分子物質(zhì)，并轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)再加以利用，如生產(chǎn)乙醇、丁二酸等物質(zhì)；還可以利用微生物分解秸稈但保留秸稈中的大分子結(jié)構(gòu)，如利用麥稈制聚氨酯多元醇和利用玉米秸稈制備高吸水樹脂等；也可以直接利用秸稈中的纖維素等結(jié)構(gòu)物質(zhì)，如造紙等。4.2用作基料。將秸稈粉碎并添加其它原料可以作為部分微生物的營養(yǎng)基質(zhì)。目前生產(chǎn)中最常見的是栽培食用菌。除此之外，秸稈還可以作為其它一些微生物的基料，王月明[10]等利用玉米秸稈制備飼用乳酸菌培養(yǎng)基。4.3生產(chǎn)和建筑材料。人類使用農(nóng)業(yè)秸稈纖維建造房屋至少有上百年的歷史，近年來隨著人們環(huán)保意識的不斷加強，秸稈作為生產(chǎn)和建筑材料應(yīng)用再次被重視。傳統(tǒng)的秸稈利用，一般作為墻體和屋面的建筑材料。現(xiàn)在對秸稈的利用方式更加多樣，周定國[11]報道了關(guān)于稻秸人造板的一些問題，鄭鳳山[12]等進行了關(guān)于玉米秸稈制造刨花板的實驗研究。這些秸稈人造板具有無醛環(huán)保的，但是也存在成本高、價格高的缺點。，可以制造無醛家具、建筑和室內(nèi)裝飾。陳海濤[13]等研究了秸稈纖維地膜覆蓋栽培作物性能，發(fā)現(xiàn)秸稈纖維地膜覆蓋栽培哈椒的植株高度和產(chǎn)量顯著高于裸地，與傳統(tǒng)塑料地膜無顯著差異。李霞[14]等總結(jié)了秸稈綠色環(huán)保餐具與傳統(tǒng)的一次性餐具的比較優(yōu)勢。無論是秸稈纖維地膜還是秸稈綠色環(huán)保餐具，都具有無毒無害、綠色環(huán)保、易被環(huán)境降解的優(yōu)點，可減少生產(chǎn)和生活中白色污染的產(chǎn)生。結(jié)語中國是世界第一秸稈大國，由于人們的認識不足和秸稈綜合利用成本高等原因，我國的秸稈表現(xiàn)為過剩，造成秸稈的焚燒污染環(huán)境和資源浪費的現(xiàn)象。近年來隨著人們對秸稈資源關(guān)注度的日益提高，我國的秸稈資源綜合利用工作開始全面展開。隨著工作的深入，我們一定會做到既有效利用資源，又保護好環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的雙豐收。參考文獻[1]高利偉，馬林，張衛(wèi)峰，等，中國作物秸稈養(yǎng)分資源數(shù)量估算及其利用狀況[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2009，25(7)：173-178.[2]李繼福，魯劍巍，任濤，等，稻田不同供鉀能力條件下秸稈還田替代鉀肥效果[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2014，47(2)：292-302.[3]張靜，溫曉霞，廖允成，等，不同玉米秸稈還田量對土壤肥力及冬小麥產(chǎn)量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報.[4]陳冬林，易鎮(zhèn)邪，周文新，等，不同土壤耕作方式下秸稈還田量對晚稻土壤養(yǎng)分與微生物的影響[J].環(huán)境科學學報.[5]李傳友，楊立國，熊波，等，秸稈還田方式對農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)及冬小麥產(chǎn)量的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報.[6]張鵬，賈志寬，王維，等，秸稈還田對寧南半干旱地區(qū)土壤團聚體特征的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2012，45(8)：1513-1520.[7]田慎重，王瑜，李娜，等，耕作方式和秸稈還田對華北地區(qū)農(nóng)田土壤水穩(wěn)性團聚體分布及穩(wěn)定性的影響[J].生態(tài)學報，2013，33(22)：7116-7124.[8]楊濱娟，黃國勤，錢海燕，等，秸稈還田配施化肥對土壤溫度、根際微生物及酶活性的影響[J].土壤學報，2014，51(1)：150-157.[9]張立霞，屠焰，李艷玲，等，不同微生物菌株及其組合處理對玉米秸稈瘤胃降解率的影響[J].動物營養(yǎng)學報2014，26(8).[10]王月明，劉宇峰，張正海，等，玉米秸稈制備飼用乳酸菌培養(yǎng)基的研究[J].安