從五料化角度淺談玉米秸稈綜合利用

樊暢

摘要：中國作為農(nóng)業(yè)大國，具有十分富足的農(nóng)作物秸稈資源。每年因農(nóng)業(yè)種植所產(chǎn)秸稈資源可達9億多t，玉米秸稈在其中占據(jù)較大份額。伴隨經(jīng)濟發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)，人們以天然氣、煤炭、電力等資源代替秸稈燃燒取暖做飯，致使秸稈過剩，被丟置田間焚燒。在資源浪費的同時，嚴重污染了環(huán)境，甚至引發(fā)火災(zāi)。十九大在提出實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的同時，表明要堅持節(jié)約資源與保護環(huán)境。使得我國更加重視農(nóng)作物秸稈資源的綜合利用。本文從五料化的角度概述了玉米秸稈綜合利用的方式方法，并對國內(nèi)外玉米五料化的發(fā)展情況進行介紹。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈;秸稈綜合利用;五料化

為了實現(xiàn)農(nóng)作物秸稈的合理利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，多年來，我國連續(xù)發(fā)布了多項關(guān)于嚴禁秸稈焚燒和棄置行為的政策;在黨的十九大報告中更是提出：要實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。堅持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展，按照產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生活富裕的總要求，建立健全城鄉(xiāng)融合發(fā)展體制機制和政策體系，加快推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。這有力的促進了五料化玉米秸稈綜合利用的發(fā)展，間接的推進了秸稈禁燒和大氣污染防治的工作進程。

1 發(fā)展玉米秸稈綜合利用的重要性和必要性

中國作為世界公認的農(nóng)業(yè)大國，每年秸稈產(chǎn)量高達9億t，占據(jù)世界秸稈資源總量的25%～35%，玉米秸稈的產(chǎn)量更是占據(jù)了較大份額。比如遼寧省，作為年產(chǎn)量最大的玉米秸稈，其年產(chǎn)量約占秸稈總產(chǎn)量的75.45%。

秸稈資源獨特的生物性資源性質(zhì)使其具有更廣闊的利用空間，對于玉米秸稈來說更是如此。與會帶來最終產(chǎn)量同小麥秸稈、水稻秸稈等量的小麥、水稻等農(nóng)作物不同，玉米秸稈的產(chǎn)量要遠遠高于玉米本身產(chǎn)量。因此，較之其他秸稈資源，玉米秸稈具有更加明顯的資源優(yōu)勢。目前，五料化被廣泛用在玉米秸稈的綜合利用上，分別是肥料化利用、飼料化利用、能源化利用、基料化利用和原料化利用。

2 玉米秸稈的五料化利用

2.1 玉米秸稈的肥料化利用

玉米等農(nóng)作物的秸稈中蘊藏著大量無機物和有機物養(yǎng)分，如氮、磷、纖維素，和木質(zhì)素等，可通過物理手段或生物手段處理后被當(dāng)成肥料施回田間地頭，在做到合理利用玉米秸稈資源的同時，也將土地進行了肥力培育。

在對玉米秸稈進行肥料化處理的進程中，人們通常采取秸稈還田的技術(shù)。分為間接、直接兩種還田方式。其中，在間接還田方式的處理上可能需要生物及微生物的共同參與，它主要包括過腹還田、堆漚還田，和焚燒還田三種;而粉碎直接還田、整稈直接還田，和覆蓋直接還田等則全都同屬于直接還田范疇，一般通過物理方式進行操作。

2.2 玉米秸稈的飼料化利用

作為一種可進行反復(fù)使用的生物性資源——玉米秸稈，硅酸鹽、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素、半纖維素以及纖維素等主要成分共同決定了深藏其中的利用價值。在所有成分中，木質(zhì)素同半纖維素一樣占據(jù)了15%的份額，而纖維素所占份額的比例高達35%。雖然木質(zhì)素僅占據(jù)玉米秸稈成分15%的份額，但是由于它在植物細胞壁中與纖維素骨架相互緊密結(jié)合、且很難降解的特點，致使它變成了在優(yōu)化玉米秸稈資源合理飼料化利用發(fā)展進程中，首先要解決的客觀因素。

出于單胃動物只能簡單酵解玉米秸稈，不能對其進行直接吸收，所以，玉米物秸稈多應(yīng)用在牛、羊等反芻動物的日常喂養(yǎng)中。為了使其易于進行攝取食用和消化吸收，需其進行加工處理，主要通過以下方法：生物法、化學(xué)法、物理法、和綜合法。

2.2.1 玉米秸稈的生物法處理

生物法就是通過借助一些特殊的微生物如放線菌、霉菌和真菌等，以及它們所分泌的生物酶如纖維素酶等活性物質(zhì)，實現(xiàn)降解玉米秸稈中木質(zhì)素、纖維素等物質(zhì)的目的，從而將玉米秸稈處理成畜禽動物容易攝取吸收的秸稈飼料的方法。使用生物法處理玉米秸稈在做到合理運用玉米秸稈資源的同時，也做到了綠色環(huán)保、易于人員操作，收到了廣大農(nóng)戶認可采納和追捧。生物法處理玉米秸稈主要有青貯、微貯及復(fù)合酶菌發(fā)酵等三種方式。

2.2.2 玉米秸稈的化學(xué)法處理

主要有氨化、氧化劑和酸堿等三種處理方式對畜禽飼料用的玉米秸稈進行合理利用。具體內(nèi)容如下表1所示。

2.2.3 玉米秸稈的物理法處理

追尋物理法處理玉米秸稈的根本內(nèi)涵，就是利用物理手段將玉米秸稈等農(nóng)副產(chǎn)品切割或粉碎加工成條狀或者絲狀的碎塊碎渣。一方面減小玉米秸稈的體積便于牛、羊等反芻動物攝取食用，另一方面，可以增加其接觸畜禽腸胃中消化液的面積，使得玉米秸稈碎渣能在反芻動物的瘤胃中更好被微生物降解發(fā)酵，從而能夠使玉米秸稈被消化吸收得更加徹底。

近年來，人們常使用熱噴、膨化、高壓蒸汽等方法對玉米秸稈進行處理。

2.2.4 玉米秸稈的綜合處理

在實際應(yīng)用中，人們?yōu)榱耸固嵘衩捉斩挼睦眯?，使其肥料化能夠處理得更加完善，通常會采取綜合法。顧名思義，就是在對玉米秸稈進行肥料化處理過程中采取兩種或者兩種以上的處理方法。如劉黎陽等在處理玉米秸稈方面，就運用了物理法與化學(xué)法相結(jié)合的方式共同處理，在使用瞬間彈射蒸汽爆破玉米秸稈的同時，對玉米秸稈加以氨水、酸堿或者是有機溶劑法進行處理。使得得到的玉米秸蓬松且不完整，在一定程度上有效減少了半纖維素的含量。

2.3 玉米秸稈的能源化利用

在世界煤、石油、天然氣等燃料資源日漸匱乏的當(dāng)下，生物質(zhì)能源的開發(fā)利用逐漸被提上日程。玉米秸稈作為一種主要的作物副產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用在秸稈能源化開發(fā)上。

2.3.1 玉米秸稈能源化的技術(shù)

玉米秸稈作為一種含碳資源，可以通過固化成型、沼氣發(fā)酵、熱解氣化、液化、和發(fā)電等多種技術(shù)來實現(xiàn)制取燃料的目的。具體含義如表2所示。

2.4 玉米秸稈的基料化利用

玉米秸稈的基料化處理，主要是利用物理或化學(xué)手段把玉米秸稈加工成能夠給生物生長提供使用條件和營養(yǎng)物質(zhì)的有機固體物料。在多個方面都有應(yīng)用，如微生物制劑的吸附物料、畜禽飼養(yǎng)中的墊料、食用菌的栽培、植物的育苗與栽培、和逆境環(huán)境條件下保水、保肥等五個方面。

玉米秸稈中富含大量的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，十分適合食用菌的栽培使用。目前，我國對于玉米秸稈基料化的研究仍比較少，大多集中于利用玉米秸稈制作食用菌生產(chǎn)栽培基質(zhì)的層面上。在操作上首先是選擇材料、對材料進行粉碎或者是壓扁處理、配置物料，然后殺滅雜菌、接育菌種，最后調(diào)控溫度、濕度、氧氣、陽光、酸堿度等條件。

在我國常使用玉米秸稈做為菌種基料來栽培雙孢蘑菇，使得生產(chǎn)純收益達到22.5萬元/hm2;同時生產(chǎn)下來食用菌量與消耗玉米秸稈量基本持平，得到的菌渣還可作為有機肥料。這對玉米秸稈基料化的發(fā)展壯大有著深遠的影響，該項技術(shù)操作簡單，方便易行，適合在菌農(nóng)間流傳推廣，使人們獲得收益。

3 結(jié)論

我國在玉米秸稈的綜合利用“五料化”方面上的發(fā)展尚不成熟，農(nóng)村焚燒處理多余秸稈的現(xiàn)象仍很常見。其主要原因于秸稈離田后的綜合利用還無法形成完整一套的產(chǎn)業(yè)鏈、效益鏈，和利益鏈，在各個環(huán)節(jié)中的利益無法均衡且實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

因此，我們在探尋玉米等農(nóng)作物秸稈合理的綜合應(yīng)用和發(fā)展“五料化”的利用途徑時，應(yīng)針對現(xiàn)存不完善之處加大政策支持鼓勵、資金扶持幫助和推廣普及專業(yè)知識，如在玉米秸稈還田處理中，國家應(yīng)加大相關(guān)農(nóng)用專業(yè)機械工具的研發(fā)攻關(guān)，實施征收農(nóng)作物秸稈等富民惠民措施，鼓勵支持秸稈綜合應(yīng)用方面工廠產(chǎn)業(yè)的開發(fā)。

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