遼寧省秸稈綜合利用技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：秸稈用則利、棄則廢，秸稈焚燒不僅浪費(fèi)資源而且會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染與社會(huì)危害等問(wèn)題。目前，遼寧省玉米秸稈資源每年約2 610萬(wàn)t，數(shù)量龐大，但與其相關(guān)的玉米秸稈綜合利用技術(shù)內(nèi)容卻亟待完善。從秸稈肥料化、飼料化和燃料化三方面開(kāi)展研究，以期為遼寧省秸稈的綜合利用推廣提供新思路。

關(guān)鍵詞：秸稈綜合利用；秸稈肥料化；秸稈飼料化；秸稈燃料化

中圖分類號(hào)：S38" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1674-1161（2024）02-0064-03

農(nóng)作物秸稈是籽實(shí)收獲后留下的含纖維成分很高的作物殘留物。我國(guó)的秸稈資源非常豐富，主要分布在東北、華北、華東及西北地區(qū)，每年秸稈產(chǎn)生量約10億t[1-2]。遼寧省作為全國(guó)13個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)之一，作物總面積約429萬(wàn)hm2，每年秸稈產(chǎn)生量約3 200 萬(wàn)t，可回收的秸稈資源約2 720萬(wàn)t，其中玉米秸稈資源約2 610萬(wàn)t，可回收的玉米秸稈資源約 2 220 萬(wàn)t，占全省農(nóng)作物秸稈總量的70.0%。

遼寧省秸稈綜合利用率已經(jīng)達(dá)到90%以上，但每年仍有大量秸稈被丟棄或焚燒，被丟棄的秸稈會(huì)成為火災(zāi)隱患，而秸稈焚燒則會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，且空氣中的有毒有害氣體不僅會(huì)危害身體健康，還易引發(fā)火災(zāi)、交通事故，進(jìn)而嚴(yán)重影響人們生活。秸稈利用是否合理不僅會(huì)影響農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還會(huì)影響生態(tài)環(huán)境和資源保護(hù)，甚至?xí)撛谟绊懭祟惤】岛蜕鐣?huì)穩(wěn)定。自秸稈綜合利用技術(shù)試驗(yàn)示范推廣以來(lái)，相關(guān)的科技院所、農(nóng)機(jī)推廣部門及農(nóng)機(jī)企業(yè)雖然進(jìn)行了一些技術(shù)模式的研究及相關(guān)機(jī)具的研發(fā)，但從整體的示范推廣效果來(lái)看，由于諸多因素影響，在有些地區(qū)的示范效果并不理想。為進(jìn)一步提高秸稈資源利用率，從秸稈肥料化、飼料化和燃料化三方面開(kāi)展研究，以期為遼寧省秸稈的綜合利用推廣提供新的思路。

1 秸稈綜合利用的主要技術(shù)方式

1.1 秸稈肥料化技術(shù)

秸稈肥料化技術(shù)是指將農(nóng)作物秸稈通過(guò)一定的方法轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料的技術(shù)，其能夠提高土壤肥力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。秸稈肥料化技術(shù)有多種方式，包括秸稈直接還田、堆漚還田、覆蓋還田、腐熟還田、保護(hù)性耕作等。秸稈肥料化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收、環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

秸稈肥料化技術(shù)的發(fā)展前景是非常廣闊的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生的秸稈中約有50%可以用于肥料化利用。秸稈肥料化技術(shù)可以有效解決秸稈處理難題，有利于減少環(huán)境污染、提高土壤肥力、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)。隨著我國(guó)秸稈肥料化技術(shù)的不斷進(jìn)步和推廣，未來(lái)秸稈資源的綜合利用能力將顯著提升，秸稈新能源、飼料、工業(yè)原料、食用菌等利用方式將不斷拓展，而秸稈廢棄和焚燒等低效的利用方式將逐漸減少。

秸稈肥料化技術(shù)的操作規(guī)程和技術(shù)要點(diǎn)主要包括以下幾種方式：

1） 秸稈機(jī)械粉碎深翻還田技術(shù)。該技術(shù)是指用秸稈切碎機(jī)將秸稈粉碎成10～15 cm長(zhǎng)的碎片，再將其均勻地散布在地表，然后用翻耕機(jī)將秸稈深翻入土，使秸稈與土壤充分混合，這將有利于加快秸稈的分解和轉(zhuǎn)化。該技術(shù)的操作規(guī)程是：在收獲后的第一時(shí)間進(jìn)行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈應(yīng)盡快深翻入土，深度一般為20～30 cm，每667 m2施入秸稈量一般為1 500～2 000 kg。該技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)是：選擇適合當(dāng)?shù)赝寥篮妥魑锏那兴闄C(jī)和翻耕機(jī)，同時(shí)控制好粉碎和深翻的速度和質(zhì)量，期間保持土壤適度濕潤(rùn)，以避免過(guò)干或過(guò)濕而影響分解效果。

2） 秸稈機(jī)械粉碎旋耕混埋還田技術(shù)。該技術(shù)是指用旋耕機(jī)將粉碎后的秸稈與表層土壤混合埋入10～15 cm的深度，使秸稈與土壤之間形成一層有機(jī)質(zhì)層，進(jìn)而為后茬作物提供養(yǎng)分。該技術(shù)的操作規(guī)程是：在收獲后的第一時(shí)間進(jìn)行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈應(yīng)盡快旋耕混埋，每667 m2施入秸稈量一般為1 500～2 000 kg。該技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)是：選擇適合當(dāng)?shù)赝寥篮妥魑锏那兴闄C(jī)和旋耕機(jī)，同時(shí)控制好旋耕深度和寬度，期間保持土壤適度濕潤(rùn)，以避免過(guò)干或過(guò)濕影響而分解效果。

3） 秸稈覆蓋還田保護(hù)性耕作技術(shù)。該技術(shù)是指將整株或粉碎后的秸稈均勻地覆蓋在地表上以形成一層保護(hù)層，這有利于減少水分蒸發(fā)、防止雜草生長(zhǎng)和土壤侵蝕，之后利用免耕播種機(jī)在覆蓋層上直接播種下茬作物。該技術(shù)的操作規(guī)程是：在收獲后的第一時(shí)間進(jìn)行整株或粉碎覆蓋，覆蓋厚度一般為5～10 cm，每667 m2施入秸稈量一般為2 000～3 000 kg。該技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)是：選擇適合當(dāng)?shù)赝寥篮妥魑锏那兴闄C(jī)和免耕播種機(jī)，同時(shí)控制好覆蓋厚度和均勻度，期間保持覆蓋層的完整性，以避免風(fēng)吹雨打而造成損失。

4） 秸稈快速腐熟還田技術(shù)。該技術(shù)是指將粉碎后的秸稈與其他有機(jī)物料（如畜禽糞便、綠肥、堆肥等）按一定比例混合，再添加快速腐熟劑（如微生物菌劑、酶制劑等），之后將其放在地表或坑池中堆放發(fā)酵，產(chǎn)生高溫（55～65 ℃）持續(xù)10 d以上即可達(dá)到無(wú)害化滅菌處理的目的，待上述操作完成后再施入耕地中。該技術(shù)的操作規(guī)程是：在收獲后的第一時(shí)間進(jìn)行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈與其他有機(jī)物料按碳氮比25～30∶1的比例混合，添加快速腐熟劑5～10 kg/t，保持物料水分在50%～60%，堆放高度在1.5～2 m，每隔3～5 d翻堆一次，10～15 d后即可成熟。該技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)是：選擇適合當(dāng)?shù)赝寥篮妥魑锏那兴闄C(jī)和快速腐熟劑，同時(shí)控制好物料的碳氮比、水分和溫度，期間保持堆體通風(fēng)透氣，以避免過(guò)酸或過(guò)堿而影響分解效果。

5） 秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)。該技術(shù)是指將粉碎后的秸稈與其他有機(jī)物料（如畜禽糞便、綠肥、堆肥等）按一定比例混合，再添加生物反應(yīng)劑（如微生物菌劑、酶制劑等），之后放在密閉的反應(yīng)器中進(jìn)行厭氧發(fā)酵，直至產(chǎn)生沼氣和沼渣。該技術(shù)的操作規(guī)程是：在收獲后的第一時(shí)間進(jìn)行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈與其他有機(jī)物料按碳氮比20～25：1的比例混合，添加生物反應(yīng)劑5～10 kg/t，保持物料水分在60%～70%，將物料裝入反應(yīng)器中，控制反應(yīng)溫度在35～40 ℃，反應(yīng)時(shí)間為30～40 d。該技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)是：選擇適合當(dāng)?shù)赝寥篮妥魑锏那兴闄C(jī)和生物反應(yīng)劑，同時(shí)控制好物料的碳氮比、水分和溫度，期間保持反應(yīng)器密閉無(wú)泄漏，以避免過(guò)酸或過(guò)堿而影響發(fā)酵效果。

6） 秸稈顆粒掩埋還田技術(shù)。該技術(shù)是一種將秸稈制成顆粒后，掩埋在土地中還田的處理方式。這種方式可以有效減少秸稈對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還有利于提高土地肥力。該技術(shù)的操作規(guī)程如下：在秸稈收割后，將秸稈收集起來(lái)進(jìn)行初步處理，如清理雜質(zhì)、破碎等，然后將處理后的秸稈通過(guò)顆粒機(jī)制成顆粒，顆粒大小一般為1～5 cm，再將制成的秸稈顆粒掩埋在土地中，掩埋深度一般為10～20 cm，掩埋后要及時(shí)覆蓋土壤，以使秸稈顆粒逐漸分解，并釋放出養(yǎng)分以用于提高土地肥力。該技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)是：秸稈顆粒的尺寸、掩埋的時(shí)間和深度要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，在避免對(duì)土地造成負(fù)面影響的同時(shí)，還需要注意環(huán)保問(wèn)題，避免對(duì)土地和水源造成污染。

1.2 秸稈飼料化技術(shù)

秸稈飼料化技術(shù)是將秸稈等農(nóng)作物剩余物通過(guò)處理和加工，將其轉(zhuǎn)化為畜禽飼料的技術(shù)。這種技術(shù)對(duì)于解決農(nóng)業(yè)廢棄物、提高農(nóng)作物綜合利用率、增加農(nóng)民收入及保護(hù)環(huán)境等方面都具有重要意義。

秸稈飼料化技術(shù)主要包括以下幾種：

1） 物理處理技術(shù)：利用機(jī)械力或熱能對(duì)秸稈進(jìn)行粉碎、切割、壓縮、蒸汽爆破、膨化等處理，以此來(lái)降低秸稈的體積密度、增加其體表面積。這一技術(shù)能夠破壞木質(zhì)素的包裹結(jié)構(gòu)，有利于提高秸稈的可消化性和適口性。物理處理技術(shù)操作簡(jiǎn)單、污染小，但處理效果有限，不能增加秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且設(shè)備和能耗成本較高。

2） 化學(xué)處理技術(shù)：利用酸、堿、氧化劑等化學(xué)試劑對(duì)秸稈進(jìn)行水解、氧化、脫木質(zhì)素等反應(yīng)，以此來(lái)降低秸稈的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量，提高其粗蛋白含量和可溶性糖含量，改善其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和可消化性?；瘜W(xué)處理技術(shù)的效果顯著，但操作復(fù)雜、污染大，且試劑回收及中和處理難度大、成本高。

3） 生物處理技術(shù)：利用微生物（如真菌、細(xì)菌等）或酶制劑對(duì)秸稈進(jìn)行發(fā)酵或酶解，以此來(lái)分解或轉(zhuǎn)化秸稈中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等成分，增加其粗蛋白含量和氨基酸含量，降低其堿不溶性氮含量和木質(zhì)素含量，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和可消化性。生物處理技術(shù)不僅能破壞木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)，還能增加飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且操作簡(jiǎn)單、污染小，但反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、條件控制嚴(yán)格，同時(shí)易受環(huán)境因素的影響。

秸稈飼料化技術(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的資源條件、市場(chǎng)需求、經(jīng)濟(jì)效益等因素進(jìn)行綜合考慮。一般來(lái)說(shuō)，水稻、小麥等稻谷類作物的秸稈適宜采用生物處理技術(shù)；玉米、高粱等玉米類作物的秸稈適宜采用物理處理技術(shù)；棉花、油菜等油籽類作物的秸稈適宜采用化學(xué)處理技術(shù)。此外，為達(dá)到更好的飼料化效果，還可以采用多種處理技術(shù)相結(jié)合的方式。

1.3 秸稈燃料化技術(shù)

秸稈燃料化技術(shù)是指將農(nóng)作物秸稈經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)、生物等處理方法，將其轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的可燃燃料，以用于取暖、發(fā)電、制氫等。秸稈燃料化技術(shù)可以有效替代和節(jié)約化石能源，既能減少溫室氣體和大氣污染物的排放、提高農(nóng)村清潔能源的供給，又能增加農(nóng)民收入。

秸稈燃料化技術(shù)主要包括以下幾種：

1） 秸稈固化成型技術(shù)：利用機(jī)械力或添加劑將粉碎后的秸稈擠壓成質(zhì)地致密、形狀規(guī)則的棒狀、塊狀或粒狀燃料，如秸稈顆粒、秸稈餅、秸稈棒等。固化成型的燃料具有體積小、密度大、易儲(chǔ)存和運(yùn)輸、適口性好、灰分低等特點(diǎn)，可用于家庭取暖、工業(yè)鍋爐等場(chǎng)合。

2） 秸稈發(fā)電技術(shù)：利用秸稈直接或間接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，如秸稈直接燃燒發(fā)電、秸稈氣化發(fā)電、秸稈沼氣發(fā)電等。秸稈發(fā)電技術(shù)具有資源利用率高、環(huán)境效益好、可實(shí)現(xiàn)分布式供電等特點(diǎn)，可用于農(nóng)村地區(qū)或工業(yè)園區(qū)的電力供應(yīng)。

3） 秸稈沼氣（生物天然氣）技術(shù)：利用微生物（如甲烷菌）在厭氧條件下對(duì)水浸泡過(guò)的秸稈進(jìn)行發(fā)酵，使其產(chǎn)生含有甲烷的可燃?xì)怏w，如沼氣或生物天然氣。沼氣（生物天然氣）技術(shù)具有能源轉(zhuǎn)化效率高、副產(chǎn)物可作為有機(jī)肥料等特點(diǎn)，可用于家庭炊事、取暖、發(fā)電等場(chǎng)合。

4） 秸稈熱解（干餾）技術(shù)：在高溫（300～800 ℃）和缺氧的條件下對(duì)干燥的秸稈進(jìn)行快速加熱，使其產(chǎn)生固態(tài)（生物質(zhì)碳）、液態(tài)（生物質(zhì)油）和氣態(tài)（生物質(zhì)氣）3種產(chǎn)品。熱解（干餾）技術(shù)具有產(chǎn)品多樣性高、附加值高等特點(diǎn)，可用于制備液體汽油、柴油等清潔能源和化學(xué)品。

秸稈燃料化技術(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的資源條件、市場(chǎng)需求、經(jīng)濟(jì)效益等因素進(jìn)行綜合考慮。一般來(lái)說(shuō)，水稻、小麥等稻谷類作物的秸稈適宜采用固化成型技術(shù)；玉米、高粱等玉米類作物的秸稈適宜采用發(fā)電技術(shù)；棉花、油菜等油籽類作物的秸稈適宜采用沼氣（生物天然氣）技術(shù)；甘蔗、玉米秸稈等含糖類作物的秸稈適宜采用熱解（干餾）技術(shù)。此外，為達(dá)到更好的能源利用效果，還可以采用多種技術(shù)相結(jié)合的方式。

2 秸稈綜合利用的前景

秸稈的綜合利用具有廣闊的前景，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 能源利用

秸稈作為生物質(zhì)能源的重要來(lái)源，通過(guò)燃燒、發(fā)酵和氣化等技術(shù)可轉(zhuǎn)化為熱能、電能和生物燃料。秸稈能源利用可以替代傳統(tǒng)的化石燃料，既能減少對(duì)環(huán)境的污染，又能降低能源依賴度。

2.2 農(nóng)用肥料

秸稈經(jīng)過(guò)深度處理后，可以轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，用于補(bǔ)充農(nóng)田養(yǎng)分，這有助于提高土壤質(zhì)量、增加農(nóng)作物產(chǎn)量、降低農(nóng)業(yè)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 動(dòng)物飼料

經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理，秸稈可以作為畜禽飼料的補(bǔ)充物，為其提供纖維、能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這有助于節(jié)約飼料資源、提高畜禽飼養(yǎng)效益[3]，同時(shí)也可減少飼料業(yè)對(duì)進(jìn)口原料的依賴。

2.4 化工原料

秸稈中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等成分可以提取出來(lái)，用于生產(chǎn)紙漿、纖維板、生物塑料等化工產(chǎn)品，這不僅能減少對(duì)化石資源的依賴，還有助于推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉敏，金磊磊，鄭思偉.國(guó)內(nèi)農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)研究進(jìn)展[J].綠色科技，2024，26（6）：174-180+185.

[2] 周紅梅.秸稈生物質(zhì)綜合利用的現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)村實(shí)用技術(shù)，2024（4）：5-6.

[3] 叢國(guó)政.秸稈綜合利用技術(shù)及機(jī)械設(shè)備發(fā)展情況分析[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2023（12）：64-66.

Research on Application of Straw Comprehensive Utilization Technology in Liaoning Province

LIU Gang1，2

（1.Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China；2.Key Laboratory of Remanufacture and Innovation of Agricultural Machinery and Equipment in Liaoning Province， Shenyang 110161， China）

Abstract：" Straw will benefit when used and waste when discarded. Straw burning not only wastes resources but also causes serious environmental pollution and social harm. At present， the corn straw resources in Liaoning province are about 26.1 million tons， which is a huge amount， but the relevant technical content of comprehensive utilization of corn straw needs to be improved. The research was carried out from the three aspects of straw fertilizer， feed and fuel， so as to provide a new idea for the comprehensive utilization and popularization of straw in Liaoning province.

Key words：" "comprehensive utilization of straw; straw fertilizer; straw feed; straw fuel