秸秆原料综合利用的研究进展

2015-06-24 14:23帅正彬姚雅韦郭江洪
四川农业科技 2015年12期
关键词:纤维素秸秆利用

陈 璐,帅正彬, 姚雅韦,杨 斌, 郭江洪

(1.西南大学农学与生物科技学院,重庆 北碚 400700; 2.成都市农林科学院园艺研究所,四川 温江 611130;3.四川大学锦江学院经济学院,四川 彭山 620800)

秸秆原料综合利用的研究进展

陈 璐1,帅正彬2, 姚雅韦3,杨 斌2, 郭江洪2

(1.西南大学农学与生物科技学院,重庆 北碚 400700; 2.成都市农林科学院园艺研究所,四川 温江 611130;3.四川大学锦江学院经济学院,四川 彭山 620800)

秸秆是一种可以综合利用的重要生物资源。近年来,农作物秸秆综合利用的问题日益突出,研究意义更加深远。本文主要介绍了有关秸秆综合利用的最新进展及多方面应用,分析焚烧秸秆的原因及危害和秸秆在利用过程中存在的问题,并提出秸秆综合利用的建议。

秸秆焚烧;秸秆还田;利用途径

农作物秸秆是籽实收获后剩下的作物残留物, 包括禾谷类、豆类、薯类、油料类、麻类, 以及棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物的秸秆。我国是一个农业大国,我国每年生产秸秆达6~7亿t,利用率为65%左右[1],主要用作燃料。

近年来,由于新农村建设加快,秸秆的燃料功能逐渐被煤气、天然气所代替[1、2];农民错误认为秸秆焚烧后的秸秆残渣留在地里,可作为肥料, 增加土壤中的无机肥含量,节约化肥投入量[3]。由于农村劳动力缺乏,收集秸秆的产出低等原因,在广大农村,农民普遍直接将秸秆露天焚烧。

焚烧秸秆产生多方面危害,一是严重污染环境。焚烧时浓烟滚滚,灰尘悬浮,产生的CO、CO2、SO2有害气体会流散到大气中加剧温室效应,破坏臭氧层,并形成酸雨和“黑雨”,严重地污染空气环境,浪费大量的生物资源[4、5]。二是造成新的安全隐患。秸秆露天焚烧导致火灾事故频频发生;在机场、公路附近焚烧秸秆产生的浓烟会蔽日遮天,有时机场能见度低于400m[2],严重影响机场航班正常起飞和降落;还会使汽车司机看不清方向,增加了交通事故的发生率。三是影响作物生长。秸秆焚烧过程中, 营养成分流失,留下钾元素,造成土壤板结,减少土壤持水力;焚烧时产生的高温杀死根际微生物,从而对下茬作物根系生长非常不利[5]。

据研究,作物秸秆是可以综合利用的重要生物资源,除含大量的碳素外,还含有氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅和各种微量元素,以及富含纤维素、半纤维素、蛋白质等有机物质[6], 近年来,秸秆的综合利用成为了一个炙手可热的问题。就此,本文综述了其作为肥料、饲料、生活燃料及工副业生产的原料利用的最新技术研究进展,为从根本上解决焚烧秸秆问题,推进农业可持续发展提供指导。

1 秸秆综合利用技术

1.1 肥料化利用

1.1.1 秸秆还田技术 秸秆还田是把秸秆(麦秸、玉米秸和水稻秸秆等)直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法,是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施,也是现在秸秆综合利用的主要途径。 秸秆还田可分为以下4类[7-9 ]:

1.1.1.1 秸秆粉碎翻压还田 把作物收获后的秸秆通过机械化粉碎,耕地,直接翻压在土壤里。实践证明,机械化粉碎秸秆还田是秸秆综合利用的主要技术措施和手段。

1.1.1.2 秸秆覆盖还田 将秸秆粉碎后直接覆盖在地表,随着时间的延长,秸秆逐渐腐解于土壤中。这样可以减少土壤水分的蒸发,调节土壤温度,有效缓解气温激变对作物生长的伤害。腐烂后还可增加土壤有机质,补充N、P、K和微量元素。

1.1.1.3 堆沤还田 将秸秆制成堆肥、沤肥等,发酵后施入土壤,可提供多种营养元素并改良土壤理化性状,尤其对改良砂土、粘土和盐渍土有较好效果。

1.1.1.4 过腹还田 把秸秆作为饲料,经禽畜消化吸收后变粪和尿,施入土壤,培肥地力。秸秆被动物吸收的营养部分会有效地转化为肉、奶等,供人们食用,提高了利用率,这种方式最科学,具有生态性,最应该提倡推广。

秸秆还田时应避免水分损失,以免导致其不易腐解,故各类秸秆收割后最好立即耕翻入土。使用无病健壮的植物秸秆还田,数量要适中,施用要均匀,可以适量深施速效氮肥,以调节适宜的碳氮比。在水田水浆管理上采取“干湿交替、浅水勤灌”的方法,并适时搁田,改善土壤通气性。若还田方式不当,会导致土壤病菌增加,作物病害加重及出现缺苗、僵苗等不良现象。因此,必须采取合理的秸秆还田措施,才能起到良好的还田效果[12]。

秸秆还田后不但会使土壤中的有机质及N、P、K含量增加,还可以使土壤坚实度降低、结构疏松, 增加了土壤的通透性和持水性, 使微生物活动和作物根际透气性得以改善, 从而为作物增产创造条件。据杨帆等人[10]研究结果显示,我国南方城市秸秆还田2年后,有机质含量平均增加80%,土壤容重整体下降2.69%,全氮含量平均增加4.45%,全钾、速效钾和缓效钾分别增加3.48%、8.42%和4.20%,全磷和速效磷平均增加3.68%和6.21%;秸秆还田第1年( 2007年) 和第2年( 2008年)分别实际增产551kg/hm2和692kg/hm2。李成芳等人[11]的研究表明,秸秆还田还可以显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,提高了土壤固碳量,从而有效地降低了温室气体增排的温室效应,为减缓全球变暖作出贡献。

1.1.2 用作食用菌栽培基质 我国食用菌产业近年来取得了长足的发展, 是仅次于粮、棉、油、果、菜的第6大农产品。栽培食用菌的主要基料为棉籽,由于资源的有限性,价格越来越高,生产食用菌的利润变低。农作物秸秆中因含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素,利用农作物秸秆栽培食用菌,能大大降低其生产成本[13]。我国在利用秸秆栽培食用菌的研究居于世界领先水平,目前研究最多的是农作物秸秆在双孢蘑菇(Agaricusbisporus) 、平菇(Pleurotusostreatus) 、香菇(Lentinusedodes) 和杏鲍菇(Pleurotuseryngii) 等生产上的应用[14]。

秸秆栽培食用菌工艺相对比较简单,首先是选料、粉碎( 压扁)、配料,其次是灭菌( 发酵)、 接种,再次是生产过程中温度、湿度、通风、光线、pH值等的控制和管理。其流程是: 配料—灭菌(发酵)—接种—发菌—发菌管理—采收—恢复期管理。利用秸秆栽培食用菌,因栽培品种、原料、地域差异等,在实际生产中,各地因地制宜出现了多种多样的食用菌栽培模式[15]。

利用秸秆栽培食用菌,不仅能增加培养基生产原料的来源,而且生产食用菌后的菌糠仍含有大量菌类多糖、蛋白质、氨基酸和Fe、Cu、Zn、Mg等微量元素以及嘌呤、维生素等生长因子,经加工处理后又可作为绿色有机肥再作用到农田,或加工生产节粮型饲料用于鱼、禽畜喂养,或经过配方调整继续作为原料栽培其他品种食用菌,进行高度的循环利用[14]。为遵循循环农业生产的“减量化、再利用、再循环”的特点,实现“低开采、高利用、低排放、再利用”的目标,产生了“秸秆—食用菌—有机肥”、“秸秆—食用菌—畜禽—有机肥”、“畜禽—沼气—食用菌—秸秆—食用菌—菌糠种菇”等多种循环模式。这些模式的出现使农业生态系统稳步迈向良性循环发展,使菌糠利用模式日益成熟并多样化[16]。

1.2 饲料化利用

我国现年牛存栏1.4亿头,羊存栏2.7亿头,每年约需粗饲料1.6亿t,加上草原沙化、碱化、退化严重,充分利用大量的秸秆资源开发新型饲料,也为我国节粮型畜牧业的发展开辟了一条新的有效途径[17]。秸秆是纤维性饲料,如小麦的秸秆,其干物质中约80%是细胞壁成分,其中纤维素36%、半纤维素25%,木质素18%[18],其营养价值只相当于干草的1/2, 或谷物的1/4,消化率和适口性都差。秸秆饲料化利用主要指通过利用青贮、微贮、揉搓丝化、压块等处理方式,把秸秆转化为优质饲料,提高其蛋白质含量、消化率和适口性,现有技术主要是通过物理、化学和生物加工等处理方法。

1.2.1 物理加工 秸秆物理加工方法主要包括切短和粉碎、浸泡、蒸煮、制成颗粒、机械分离、平衡添加、电离辐射、蒸气加压、水解和热喷处理等。切短、粉碎和浸泡处理法不能真正提高粗纤维消化率,仅可增加适口性和采食量。而蒸汽加压和热喷处理不仅可以提高秸秆的适口性和采食量,同时消化率和营养价值也有显著提高,但这些处理方式需要的设备配置较高,成本较贵。而关于电离辐射则褒贬不一,据德国报道,粗饲料经电离辐射后,生物学价值及干物质消化率均有提高;然而,Mcmanus 等人采用电离辐射处理麦草和稻草,则证明降低了消化率和营养价值,认为这种处理对瘤胃微生物的活动有不良影响[19]。

1.2.2 复合化学加工 秸秆的化学加工方法主要包括了碱化、酸化、氧化和氨化4种处理方式。

1.2.2.1 秸秆碱化 秸秆碱化就是利用石灰水和氢氧化钠等碱性物质对秸秆进行处理,借助于碱性物质,使秸秆饲料纤维内部的氢键结合变弱,酯键或醚键被破坏,纤维素分子膨胀,溶解半纤维素和一部分木质素,以使反刍动物瘤胃液易于渗入,瘤胃微生物发挥作用,从而改善秸秆饲料适口性,提高秸秆饲料采食量和消化率。但碱化法用碱量大,需大量水冲洗,容易造成环境污染,生产中应用并不广泛[20- 21]。

1.2.2.2 秸秆酸化 秸秆酸化是用硫酸盐酸或者甲酸处理农作物秸秆,原理类似碱化处理,但效果不如碱化。

1.2.2.3 秸秆氧化 秸秆氧化是指用二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)及碱性过氧化氢(AHP)处理秸秆,氧化剂能破坏木质素分子间的共价键,溶解部分半纤维素和木质素,使纤素基质中产生较大空隙,从而增加纤维素酶和细胞壁成分的接触面积,提高饲料的消化率。这类处理方法也存在很大的问题,如SO2处理的秸秆会降低适口性,VB遭到破坏,加重家畜酸的负担,使能量代谢受到影响;O3投入量太高,效益不佳。氧化剂处理秸秆,消化率显著提高,但是成本过高,在生产中还难以推广使用[22]。

1.2.2.4 秸秆氨化 秸秆氨化[23]是秸秆饲料化利用技术的核心技术之一,在密封厌氧条件下,用尿素或氨水等溶液按一定的比例均匀喷洒秸秆,在常温下保存一定时间,使氨与秸秆发生氨解反应,破坏连接木质素与多糖之间的脂键,以提高消化率。氨化剂通常使用的是液氨、氨气及尿素,常用的处理方法有堆垛法、窖氨化法、塑料袋氨化法和炉氨化法等。虽然氨化处理对于提高秸秆的消化率不如NaOH有效,但能提高秸秆的粗蛋白质含量。据Kernan[18]等( 1977)试验,小麦秸、大麦秸和燕麦秸经5%无水氨处理后, 干物质中粗蛋白质含量分别由3.3%、3.5%和3.7% 提高到11.5、9.6和8.7%。一般认为, 氨化处理可使秸秆的含氮量提高1~2 倍,加工调制后的秸秆饲料适口性和营养价值显著提高,特别是粗蛋白质的含量会有所增加。氨化秸秆成本低,效益高,但只适用于饲喂成年反刍动物如牛、羊,不适宜饲喂单胃家畜马、骡、驴、猪等,幼龄反刍动物由于瘤胃发育不完善,也不宜饲喂,饥饿的家畜不宜大量饲喂,食多会出现中毒氨中毒现象[24]。

1.2.3 生物学处理 生物学处理法,其实质就是利用某些微生物处理秸秆饲料,主要包括青贮、微贮、菌化、酶解等,其中以青贮最为成功,应用也最广泛。

青贮是将切碎的青绿秸秆,通过微生物厌氧发酵和化学作用,在密闭无氧条件下调制成的一种适口性好、消化率高、营养丰富的饲料。青贮加工工艺流程[25]如图1所示:

图1 青贮加工工艺流程图

实践证明,秸秆生物学处理是最有效而且最有发展前景的一种处理方式。生物处理技术具有很大优势,不需要复杂的条件,不受气候条件,生产季节变化的影响,操作简单,节约化工原料、能源,还不污染环境。而且通过生物处理的秸秆,木质素和半纤维素在很大程度上发生降解,消化率、适口性和营养成分都得到了很大程度的提高,还可以长时间的保存,不易发霉腐败[26-27]。

1.3 能源化利用

1.3.1 秸秆发电 秸秆是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第4大能源。经测定,如表1所示,秸秆热值约为15000 kJ/kg ,相当于标准煤的50%。

表1 不同秸秆热值表(kJ/kg)

有关研究表明,秸秆是一种很好的清洁可再生能源,其平均含硫量只有3.8‰,而煤的平均含硫量约达1%。秸秆发电作为燃料的秸秆燃烧后所产生的CO2和SO2等有害气体,相对于以煤炭发电所产生的有害气体较少,堪称绿色发电[6-28]。

秸秆发电主要有秸秆直接燃烧发电、秸秆与煤混合燃烧发电和秸秆气化发电3种发电形式:

1.3.1.1 秸秆直接燃烧发电 直接燃烧发电是指把秸秆原料送入特定的蒸汽锅炉中生产蒸汽驱动蒸汽轮机从而带动发电机发电的过程。农作物秸秆直燃发电,不仅节能效益、环境效益显著,而且能够成为国家最大的支农产业[28-29]。

1.3.1.2 秸秆与煤混合燃烧发电 将秸秆与煤混燃烧能够有效减少SO2的排放量。Spliethoff认为当生物质与煤混烧时, 烟气中SO2的排放大大降低而被有效地吸附在颗粒物之中。Bengt和Johan等学者认为燃料中的硫元素更易与Ca、Mg等碱土金属结合以硫酸盐的形式通过汽化凝结富集在亚微米颗粒上。这些研究都表明燃烧秸秆排放SO2相对于传统能源是很少的一部分[30]。

1.3.1.3 秸秆气化发电 秸秆气化发电的方式有3种,粉碎后的秸秆进入气化炉,产生气化气。第1种作为蒸汽锅炉的燃料燃烧生产蒸汽带动蒸汽轮机发电,直接在锅炉内燃烧气化气;第2种在燃气轮机内燃烧带动发电机发电;第3种在内燃机内燃烧带动发电机发电。目前我国使用最广泛的是第3种气化发电方式,秸秆发电工程中秸秆气化炉主要有固定床气化炉和流化床气化炉两种形式[31-32]。秸秆气化发电,燃气清洁、焦油含量低,而且不存在2次污染,系统总效率高,发电后产生的秸秆灰烬中含有丰富的钾、镁、磷和钙等化学成分,可作为高效农业肥料还田利用,也可运到钢铁公司,作为防止钢花飞溅灼伤的材料[33]。

1.3.2 生产乙醇(酒精) 乙醇作为世界各国首选的生物能源,可替代石油等燃料,缓解能源危机。传统生产乙醇还是以粮食发酵为主,生产受到粮食的限制,秸秆中含有大量纤维素、半纤维素和木质素,利用秸秆生产乙醇已是大势所趋。秸秆制乙醇的流程主要包括:原料预处理、水解、发酵等。

1.3.2.1 原料预处理 是制乙醇流程中最重要的一个步骤,分离出纤维素,去除木质素。处理方法主要有粉碎法、高温分解法、蒸气爆破法、微波法、稀酸处理法、碱预处理法、湿氧化法、生物法等。粉碎法、高温分解法、蒸气爆破法和微波法等耗能高,酸碱处理会对环境造成污染,生物法生产周期长,距实现大型工业化生产还有一定距离。科技进步的同时,李阳等人[34]2009年提出了1个新型的方式——液化秸秆,研究表明在反应温度100℃,液化时间90min,催化剂98%,硫酸用量1mmol/g,绝干玉米秸秆,液比3:1(苯酚:秸秆)条件下,对秸秆进行液化,可以将纤维素最大程度地分离,使纤维素含量由原料的36.8%提高到68.8%,木素含量由19.8%降低到4.2%,大大地纯化了用于发酵制备燃料乙醇的原料,预处理效果显著,省去了传统的水解过程,反应清洁,不会对环境造成2次污染。

1.3.2.2 水解 经过预处理后,秸秆中的纤维素需进一步水解为单糖,才能被微生物发酵成乙醇。现在对纤维素的水解方法主要有酸水解和酶水解2种,利用无机酸或纤维素酶将纤维素分解为单糖[ 35]。

1.3.2.3 发酵 即将经纤维素水解后产生的单糖在酵母等微生物的代谢下生产乙醇。迄今为止科研人员已发现100多种生物包括细菌、真菌、酵母菌等能代谢五碳糖发酵生成醇。生产发酵乙醇的方法有3种:直接发酵法、水解发酵两步法和同步糖化发酵法,其中同步糖化发酵法被认为是纤维素转化最有前景的途径[35]。

1.3.3 生产沼气 秸秆沼气技术是以秸秆为发酵原料,在隔绝空气并维持一定温度、湿度、酸碱度等条件下,经过沼气细菌的发酵作用产出以含甲烷为主要成分的可燃气体。产沼气原料的不同,其产气率不同,原料产气率越高,表明其利用率越高,一般来说,富氮原料的产气速度要高于富碳原料。秸秆的C/N 比高,产气速度相对比较慢,因此在实际生产中应选加入人畜粪便或尿素之类富含N的原料,减少发酵启动时间,提高沼气产量[36]。

由于秸秆本身纤维素和木质素含量较高,不易被厌氧微生物及酶直接利用,导致产气的速度慢,生产周期较长,目前的研究主要集中在秸秆的预处理方面,使秸秆的内部结构发生变化,秸秆变柔软、疏松,以利于厌氧微生物分解利用。秸秆的预处理方法包括物理、化学、热处理和生物方法。其中生物方法主要是利用微生物对秸秆进行预处理,主要包括以乳酸菌为核心的青贮方法,以降解木质素的白腐真菌为核心的绿秸灵复合菌剂,以及利用沼液中的水解微生物对秸秆进行堆沤等,破坏木质素、半纤维素和纤维素的部分联接结构,使纤维素更容易被微生物利用产气,此类方法成本较低,设备要求不高,在实际应用广泛。最实用简便的预处理方法是秸秆堆沤法,秸秆堆沤法也分为高温堆肥法和直接法,破坏木质素、半纤维素和纤维素的部分联接结构,使纤维素更容易被微生物利用产气[36-38]。

一般1口8 m3的沼气池,需400kg秸秆、1kg秸秆发酵菌剂、15kg左右碳酸氢铵、4t左右的水,10%~15%的接种物,可持续产气8~10个月[37 ]。秸秆沼气技术打破了沼气建设对畜禽饲养的依赖性, 创立了秸秆能源化利用的新工艺,缓解了农村能源供应短缺的现状,还可应用到工业上,更找到了一条解决秸秆污染的有效方法。发酵后产生的沼渣,含有较全面的养分和丰富的有机物, 还含有对作物生长起重要作用的B、Cu、Fe、Mn、Zn等微量元素,是优质有机肥料,利用沼渣种植蘑菇、代替部分饲料养猪、养鱼、饲养蚯蚓等都取得了显著的发展[39-40]。

1.4 工业原料化利用

1.4.1 生产纤维复合材料 秸秆是纤维、半纤维和木质素含量很高的农作物残留物,纤维本身具有强度高、耐腐蚀、回弹性和耐冲击等特性,可起到支架的承载作用;半纤维素可起到减少制品在使用时的变形和在成型过程中起到有效胶粘剂等作用,起到连接作用,因此,秸秆是很好的板状材料的良好原料[41]。现在秸秆生产出的纤维复合材料主要包括有:① 制造两面光、中密度纤维板,产品表面平滑坚硬不需砂光、板芯密度不松软;②利用稻麦秸秆生产SMC轻质墙板, 无毒、无味、防火、防水、隔音、隔热、抗老化、防震、防裂、防腐蚀,造价低, 特别适用于框架结构的内隔墙条板;③麦秸均质人造板, 已成为家具生产厂选材的热点之一;④仿水曲柳玻镁平板, 具有优良的防火性能;⑤生产1次性餐具, 可在-16~100℃下使用,制造成本低于纸制餐具, 易降解 ;⑥ 制作果蔬内包装衬垫,无毒、无臭、价低、且易销毁,不污染环境[42];⑦以稻草、麦秸制作秸秆砖, 秸秆砖房不但坚固可靠,而且绿色环保[43]。

1.4.2 生产有机物产品 羧甲基纤维素(CMC)广泛应用于纺织、石油、医药等方面,其生产中所用的是纤维素,秸秆中有相当大一部分为纤维素,可以作为棉花纤维的替代原料生产CMC。玉米秸秆、稻草或麦杆含有大量的淀粉,从中提取淀粉,不仅可以作饲料,还可以酿酒、造醋、制糖和加工各种糕点食品,秸秆中的半纤维含有多缩戊糠醛还可用于制作木糖醇[42-44]。

1.4.3 生产炭化产品 秸秆可代替煤和木材作为原料生产机制炭,活性炭,麻秆炭。生产机制炭的同时,还会产生大量的副产品——焦油和粗醋液,可用于生产其他重油或作为工业原料、无公害药剂等。活性炭由于其强大的吸附性,应用领域甚广,涉足于食品、医药、化学化工以及军工矿产中,造价过高一直阻碍着活性炭的发展,如今研发出的秸秆造活性炭,更进一步扩宽了活性炭的应用,平均3t秸秆就可以生产1t活性炭(机制炭)[45]。

2 秸秆综合利用存在的问题及对策

2.1 秸秆综合利用存在的问题

2.1.1 农民认识不足 农民对秸秆的认知不足,没有了解到焚烧秸秆的危害性和秸秆的重大价值,常常为了省事,在田里直接一烧了之。

2.1.2 综合利用技术成本高,效益低 秸秆收集、运输成本太高,经济效益不显著,对农民没有吸引力,导致秸秆综合利用项目和技术推广难度大[1-6]。

2.1.3 综合利用技术还不完善 秸秆还田机具价格偏高,利用率低,缺少适宜丘陵山区的机具;还田秸秆粉碎不够细、不易腐烂,会影响下茬作物播种和出苗质量;带病、带虫秸秆未清除就还田,会提高作物病虫害发病率;秸秆利用工业化程度低,规模化利用不够发达[ 4 ]。

2.1.4 支持力度不够 包括政策制定、技术研究支持、示范推广等工作没做到位等。

2.2 秸秆综合利用的对策

2.2.1 加大政府支持力度并建立激励机制 根据各地的实际情况制定出切实可行的政策,对秸秆综合利用制定合理的目标和规划,提出保障措施和支持政策[46],对焚烧秸秆、掠夺式经营土地的行为给予法律约束,对增加有机肥投入、进行秸秆还田或有效利用的农民要给予政策鼓励或奖励。同时各级政府要因地制宜,加大推广投入力度,安排专项资金重点支持建立示范基地,对推广项目的技术、设备引进给予适度补贴[1 3]。

2.2.2 加强对农民的宣传和技术培训 加强在法制和环保方面宣传教育,强化农民对焚烧秸秆的危害性和秸秆综合利用的科学性的认识,提高其对秸秆肥料、饲料、燃料和原料价值的认识,宣传和推广新技术,建立技术服务站,为农民提供技术上帮助和指导,调动农民积极性[3-6]。

2.2.3 加强秸秆利用技术瓶颈问题的研究 有的技术还不成熟、有的还需进一步研发,如秸秆气化中的焦油问题,高效生物有机肥工业化生产设备的引进、消化吸收及国产化问题,秸秆饲料的优化配制等[ 1 ]。针对不同作物秸秆利用机械的引进、消化与优化改良,政府和研究部门应因地制宜,加大研究资金投入,扩宽研究的范围。

2.2.4 因地制宜搞好示范推广工作 从实际出发,因地制宜搞好综合利用技术的推广应用,把它产品化、工业化,实现秸秆产业化经营。如平原地区和大城市郊区, 要大力推广应用秸秆机械化粉碎还田、保护性耕作等适用技术;丘陵区与经济欠发达区,要着重推广秸秆快速腐熟还田;草食动物比较集中地区,应推广过腹还田技术,发展秸秆养畜;经济较发达地区,要推动秸秆气化、沼气和秸秆加工业的发展,开拓农民增收的新途径,推进新农村建设[ 1 ]。

3 结语

长期以来,人们一直把秸秆看作是农业的副产品,存在重粮食利用、轻秸秆利用的传统观念[47]。当今社会高度关注环境和能源,随着政府的支持力度的加大,秸秆综合利用关键技术的研究深入,秸秆的综合利用技术正从早期的直接或堆沤还田、烧火做饭取暖、加工粗饲料等向着快速腐熟堆肥、气化集中供气、优质生物煤、高蛋白饲料和易降解包装材料、有价工业原料及高附加值工艺品等方向发展。从农业生态系统能量转化的角度来分析,单纯采用某一种利用方式,秸秆能量转化率和利用率会受到限制。把其中几种方法有机地组合起来, 形成一种多层次、多途径综合利用的方式, 从而实现秸秆利用的资源化、高效化和产业化,是未来生态农业发展的必然趋势[ 4 ]。

[1]李新芸,江波.农作物秸秆综合利用现状及对策[J].湖南农机,2006(2):16-17.

[2]吴江红.秸秆焚烧的原因、危害及对策[J].农技服务,2008,25(4):103.

[3]孙登红.农作物秸秆综合利用建议[J].安徽农学通报,2014,20(17):96-97.

[4]张明明,蔡同峰.试论秸秆污染及其综合利用技术进展[J].北方环境,2010,22(4):79-81.

[5]吴志鹏,张家侠.浅谈农作物秸秆焚烧与秸秆还田[J].安徽农学通报,2008,14(9):84-85.

[6]刘丽香,吴承祯,洪伟,等.农作物秸秆综合利用的进展[J].亚 热带农业研究,2006,2(1):76-80.

[7]杨滨娟,钱海燕,黄国勤,等.秸秆还田及其研究进展[J].农学学报, 2012,2(5): 1-4.

[8]余斌,时敏.阜阳市秸秆综合利用的现状与思考[J].安徽农学通报,2014,20(21): 82.

[9]刘长跃.秸秆还田的利与弊[J].农业环境与发展,2004(5):37-38.

[10] 杨帆,李荣,崔勇,等.我国南方秸秆还田的培肥增产效应[J].中国土壤与肥耕,2011(1):10-14.

[11] 李成芳,寇志奎,张枝盛,等.秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响[J].农业环境科学学报,2011,30(11):2362-2367.

[12] 刘夫久.经济环保施肥技术——秸秆还田[J].农家致富,2006:35.

[13] 王明友,宋卫东,王教领,等.食用菌栽培基质粉碎设备的研发现状与展望[J].食药用菌,2014,22(6):352-354.

[14] 马晓龙,汪志红,吴仁峰,等.农作物秸秆栽培食用菌的研究进展(综述)[J].食用药菌,2011,19(1):23-27.

[15] 张保安,陈春景,陈书珍.农作物秸秆栽培食用菌在发展循环农业中的重要作用及技术模式[J].河北农业科学,2012,16(12):65-71.

[16] 任鹏飞,刘岩,任海霞,等.秸秆栽培食用菌基质研究进展[J].中国食用菌,2010,29(16):11-14.

[17] 杨咏梅.秸秆的综合利用与发展思路[J].中国畜牧兽医文摘,2013,29(1):212-213.

[18] 周鼎年.国外秸秆饲料化的研究进展[J].黄牛杂志,1985(3):1-12.

[19] 成广仁.全球农业和农工纤维资源及其饲料化利用现状(下)[J].国外畜牧学(草食家畜),1990(2):12-15.

[20] 王巧玉.秸秆的物理化学加工及应用[J].内蒙古石油化工,2012(1):14-15.

[21] 彭远荣.秸秆饲料碱化处理技术[J].中国畜牧兽医文摘,2012,28(3):192.

[22] 张红莲,张锐.农作物秸秆饲料处理技术研究进展[J].畜牧与饲料科学,2004(3):18-22.

[23] 陈洪发.秸秆饲料的加工方法[J].中国畜牧兽医文摘,2012,28(4):182.

[24] 张银生,郭凤花.玉米秸秆氨化技术[J].山东畜牧兽医,2013,34(1):42-43.

[25] 陈海霞,张纯铸,董德军.秸秆青贮工艺与设备的研究[J].农机化研究,2006(1):34-36.

[26] 刘海燕,邱玉朗,魏炳栋,等.秸秆生物学处理研究进展[J].中国奶牛,2012(4):22-25.

[27] 张美,李明,颜风友.秸秆生物学处理技术的研究[J].中国科技信息,2010(4):29.

[28] 张立权.浅析秸秆直接燃烧发电技术的应用前景[J].电站系统工程,2007,23(3).

[29] 刘小娜,胡克,康振兴.浅谈秸秆发电技术[J].能源环境保护,2012,26(1):12-13.

[30] 杨艳,朱庚富,王圣,等.秸秆发电环保性能研究[J].环境科学与管理,2011,36(6):139-142.

[31] 冯海鹏.秸秆气化发电——解决宁夏农村用电难的新途径之二[J].宁夏农林科技,2008(6):119-120.

[32] 张卫杰,关海滨,姜建国,等.我国秸秆发电技术的应用及前景[J].农机化研究,2009(5):10-13.

[33] 张志峰,刘丽.浅谈新能源——秸秆发电[J].科技网,2010(14):222.

[34] 李阳,孙岩峰,张玉苍,等.玉米秸秆制乙醇预处理新工艺——“液化技术”[J].食品科技,2009,34(9):123-127.

[35] 卢暄.秸秆制燃料乙醇工艺技术[J].化学工业,2011,29(7):29-33.

[36] 田伟,姜斌,袁青.如何用秸秆生产沼气[J].山东农机化,2008(6):26.

[37] 陈明波,汪玉璋,杨晓东,等.秸秆能源化利用技术综述[J].江西农业学报,2014,26(12):66-69.

[38] 张爱民,尹冰.秸秆发酵制沼气研究现状[J].农业工程技术,2009(9):18-19.

[39] 倪圣亚,臧宜萍,邓晔,等.秸秆沼气技术研究与应用展望[J].江苏农业科学,2010(3):458-459.

[40] 王钢,刘伟,王欣,等.我国沼气技术的利用现状与前景展望[J].应用能源技术,2007(12):31-33.

[41] 常兴丽.玉米秸秆工业化生产纤维素板的工艺研究[J].山东化工,2012,41(2):16-19.

[42] 樊飞,周美华.实现秸秆工业原料资源化利用[J].中国资源综合利用,2004(4):13-17.

[43] 宋伟.秸秆建筑在中国农村地区的应用推广[J].中华名居(下旬刊),2013(7):103-104.

[44] 贾洪斌.用农作物秸秆生产梭甲基纤维素钠的实验研究(I)[J].内蒙古石油化工,1997,22(1):24-25.

[45] 高慧,马友华,沈周高,等.安徽省秸秆原料炭化利用现状与发展[J].安徽农业科学,2010,38(16):8612-8613.

[46] 周扬.作物秸秆的综合利用及对策浅析[J].牡丹江大学学报,2011,20(8):115-116.

[47] 郑明亮.从农村秸秆的综合利用分析农村循环经济产业链的延展[J].商场现代化,2006(2):199.

2015-11-28

陈璐(1994-),女,本科,西南大学2012级农学专业,课题来源:四川省蔬菜创新团队——无公害蔬菜栽培技术研究与应用岗位

猜你喜欢
纤维素秸秆利用
利用min{a,b}的积分表示解决一类绝对值不等式
纤维素基多孔相变复合材料研究
纤维素气凝胶的制备与应用研究进展
解读“一号文件”:推进秸秆综合利用
推广秸秆还田 有效培肥土壤
利用一半进行移多补少
利用数的分解来思考
Roommate is necessary when far away from home
秸秆综合利用模式探索
新型环保吸声材料——菌丝体胶合秸秆