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1、雾霾来源之一秸秆综合利用现状摘要：我国是秸秆产量大国，合理利用秸秆资源对于保护环境、缓解能源 危机、促进社会发展具有重要意义。本文介绍了我国秸秆综合利用儿种方 式，以及各种利用方式存在优缺点，为我国秸秆资源合理利用提供了一些 参考。关键词：作物秸秆；综合利用；利用方式引言秸秆是农作物子实收获后剩余茎秆和残留叶片。我国是产秸秆大国， 秸秆种类有近30种。秸秆中隐藏着巨大资源，作物吸收养分有将近一半 会留在秸秆中。高利伟等研究表明2006年中国作物秸秆资源数量超过 7.6亿3其中蕴含氮（N）、磷（巴。5）、钾（K2）养分资源数量分别达到 776万t、249万t、1342万t。但是一直以来人们都没能
2、充分合理利用它， 大量秸秆被丢弃、焚烧，不仅浪费资源还造成环境污染。近年来随着化石 能源日益枯竭和环境条件口益恶化，秸秆资源综合利用成为人们日益关注 话题。我国各类农作物秸秆资源综合利用方式，可归纳为4个方面：肥料、 饲料、燃料、其它。1秸秆还田1. 1秸秆还田方式一般来说，秸秆还田方式主要有以下几种：1.1.1秸秆机械化还田农作物秸秆机械化还田技术就是利用秸秆粉碎机将摘穗后小麦、水 稻、玉米、大豆、油菜、高粱等农作物秸秆就地粉碎，均匀地抛洒在地表, 随即耕翻入土，使之腐烂分解，达到大面积培肥地力一项农机化适用技术。 1. 1.2堆讴还田堆讴还田就是指将农作物秸秆制成堆肥或者是讴肥等，等待农作
3、物秸 秆发酵到一定程度以后，再将其施入土壤之中。1.1 . 3过腹还田过腹还田，顾名思义，就是指借助于牛、马、猪或者羊等这些常见家 畜作为特殊“中介”，将小麦、玉米、水稻秸秆等进行简单如切割之类处 理之后，作为饲料喂给家畜，然后将这些家畜粪便施入种有农作物土壤 之中。这种方式最大优点优点就是省时、简单，而且也是目前发现最为科 学和最具生态性秸秆还田方式。1.2 秸秆还田优缺点秸秆还田具有一定优势，但是如果在实际应用中不注意话，效果可能 不明显，甚至会对农作物造成不良影响。1. 2. 1对土壤肥力影响秸秆中含有氮、磷、钾、镁、钙及硫等元素，这些正是农作物生长所 必需营养元素。李继福等研究表明，短
4、期秸秆还田条件下，高钾和中钾 土壤田块，秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用。张静等 研究表明，玉米秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失。陈冬林 等研究表明，秸秆还田显著提高土壤有效磷和速效钾含量,对土壤碱解氮 含量提高体现在水稻生育后期。秸秆还田不均匀，易引发由秸秆转化来微 生物及农作物之间争夺养分现象，应及时补充施加相应肥料。秸秆直接还 田时候，一定要适当补充施加氮肥和磷肥，以保证农作物幼苗健康成长。1. 2. 2对土壤结构影响秸秆还田可以增加土壤孔隙度，改良土壤结构。同时可形成地面覆盖, 具有抑制土壤水分蒸发，储存降水和提高地温作用。李传友等研究表明, 粉碎并氨化秸秆施入土
5、壤后，能显著降低耕层土壤体积质量，增加土壤 孔隙度，但对耕层以下土壤体积质量及孔隙度改善效果不明显。张鹏等 研究表明，在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤团聚体含量具有明显 作用。田慎重二等研究表明，免耕秸秆还田措施能显著提高土壤水稳性团 聚体比例和稳定性。秸秆翻压或者压碎还田以后，就会导致土壤松弛，土 壤孔隙大小不均匀，尤其以大孔隙居多。土壤孔隙增大往往会导致种子及 土壤间接触减少，从而在很大程度上会影响到种子发芽及生长，尤其会对 农作物根系生长产生影响，严重话会出现吊根现象。1.2. 3对土壤中微生物影响。秸秆中含有大量能源物质，还田后生物激增，土壤生物活性强度提高, 接触酶活性可增加47
6、%o随着微生物繁殖力增强，生物固氮增加，碱性降 低，促进了土壤酸碱平衡，养分结构趋于合理。杨滨娟等研究表明，秸 秆还田配施化肥各处理能够增加根际土壤总细菌、放线菌、真菌、氨氧化 细菌、好气性自生固氮菌、亚硝酸细菌、磷细菌和好气性纤维素分解菌 数量。秸秆还田后，由于秸秆本身吸水和微生物分解吸水，会降低土壤含 水量，因此要做好秸秆还田后水分补充工作。由于秸秆还田会在一定程度 上增加土壤微生物活性，这种活性增加不仅会对农作物生长发挥积极效 用，同时也会大大加快除草剂等在土壤中降解速度，最终导致除草剂有效 期大大缩短。秸秆直接还田，秸秆中携带虫卵、菌体、杂草种子等就会留 在土壤里，导致杂草和病虫害发生
7、。2秸秆作饲料秸秆中粗纤维含量高，粗蛋白、粗脂肪、糖类含量低，直接饲喂期消 化率低且营养价值差。一般在饲喂动物前要进行一定处理，一般处理方式 主要分为物理法、化学法和生物法。2. 1物理法秸秆物理处理主要是通过机械、水、热等作用，使饲料变碎、变柔软, 便于家畜咀嚼和采食，同时清除其中混杂泥土、沙、石等物质。目前常用 物理方法主要有切碎及粉碎、浸泡、蒸煮、碾青等。随着农业机械化程度 增加，近年来利用机械压粒（压块）和热喷处理在秸秆上应用越来越多。 还看到一些利用辐射来处理秸秆报道。然而，利用物理方法将秸秆颗粒减 小，加快了秸秆在动物肠胃通道内通过速度，以致动物肠胃没有足够时 间去收秸秆中养分，造
8、成秸秆中养分白白流失。因此，要在秸秆颗粒大 小及其通过动物肠胃速度之间寻求平衡，以使秸秆中营养物质被动物高 效吸收利用。而利用机械处理秸秆又会增加投入，在小型养殖户中不适用。2. 2化学法秸秆化学处理主要包括碱化处理、氨化处理等。2. 2. 1秸秆碱化处理碱化处理主要是利用碱性化合物处理秸秆，打开纤维素、半纤维素及木 质素之间对碱不稳定酯键，溶解半纤维素和一部分木质素，使纤维素膨胀, 从而使瘤胃液易于渗入。这样处理，可以提高秸秆适口性，增加家畜采食 量，同时也提高了秸秆消化率和含水量。常用碱化剂有：熟石灰、KOH、NaOH、NaHCOs等。湿法碱处理需要大量 水冲洗，会造成养分流失。干法碱处理
9、更易应用于实践，但处理秸秆中钠 离子含量高，家畜饮水量大，且排除粪尿中含有大量钠离子会污染环境。2. 2. 2秸秆氨化处理氨化可提高秸秆消化率、营养价值和适口性。常用氨化剂有：氨水、 液态氨、尿素、硫酸镂、碳酸氢钱等。由于氨有毒，饲喂前应充分挥发，以 免产生毒害作用。但挥发氨会造成氨损失和一定环境污染。2. 3生物法生物处理是利用乳酸菌、酵母菌等有益微生物和酶，在适宜条件下, 分解秸秆中难于被家畜消化吸收部分，增加菌体蛋白、维生素及其它对家 畜有益物质，并软化秸秆，改善味道，提高适口性。张立霞等研究表明, 用合理微生物组合处理玉米秸秆可以有效提高其利用率。秸秆生物处理法 主要包括青贮、酶解和微
10、生物分解等。青贮除了具有上诉优点外，还可以 解决饲料作物和牧草季节性生产及全年稳定供应矛盾，在生产中已经得到 广泛应用。3秸秆能源化农作物秸秆纤维中碳占绝大部分，主要粮食作物小麦、玉米等秸秆含 碳量约占 40 %以上。秸秆中碳使秸秆具有燃料价值，目前对秸秆这一 特性应用主要集中在如下方面。2.1 秸秆直接燃烧。我国农村长期以来利用秸秆做生活燃料。直接燃烧具有经济方便、成 本低廉、易于推广特点，可以为中小型企业、政府机关、巾小学校等提供 生产、生活热水和用于冬季供暖。秸秆还可以替代部分煤来发电。2.2 秸秆气化。秸秆气化是在气化炉内完成。秸秆是由碳、氢、氧等元素组成，其中 含有一定量水分。当秸秆
11、被燃烧后，随着温度升高，燃烧产生气体通过还 原区赤热炭层反应，转换成含C0、压、CM等组分可燃气体。秸秆气化经济 方便、清洁卫生，但也存在着投入较高、燃气热值偏低和燃气中氮气和焦 油含量偏高等问题。2.3 秸秆发酵制沼气。秸秆发酵制沼是多种微生物在厌氧条件下，将秸秆降解成沼气，并产 生副产沼液和沼渣过程。沼气含有50%70%甲烷，为清洁燃料。秸秆可 直接投入沼气池，也可用做牲畜饲料转化成粪便投进沼气池。秸秆发酵后 沼渣可以用作肥料，产生沼气无色无味且抗爆性能好。但是前期需要先修 筑沼气池，并且常常后期维护也跟不上。2.4 秸秆固化成型及炭化。将秸秆粉碎后，送入成型机械中，在外力作用下，压缩成块
12、状、棒状 或颗粒状等需要形状，即可直接用作燃料直接燃烧。也可再利用炭化炉将 其进一步加工处理便成为具有一定机械强度“生物煤”秸秆成型燃料。秸秆固化成型燃料比重大、热值高，可替代部分煤炭。同时其硫含量 低、灰分小且可再生，是一种清洁能源。其还具有体积小便于储存和运输, 应用范围广等优点。但其缺点也很明显，生产设备价格高，配件使用寿命 短，缺少专用高效户用炉具等。2.5 秸秆液化。秸秆液化是指通过物理、化学或生物学方法，使秸秆中木质素、纤维 素等转化为醇类、可燃性油或其他化工原料。根据生物质液化方式不同， 主要分为直接液化、高温高压液化、微波液化3种形式。直接液化是指在中低温、高压并有催化剂参及情
13、况下，将生物质转化 为液体热化学反应过程，通常有还原性气体参及反应。根据液化目不同， 可将直接液化细分为两大类：一类是反应产物保留植物纤维原料大分子 结构，主要目是制备天然高分子材料；另一类是破坏原料大分子结构，将 植物纤维原料转化成小分子后再加以利用，如生产乙醇等。高温高压液化是指在高压下发生热化学反应过程，典型液化工艺是在 较高压力和温度以及在催化剂存在下进行。此方式需要消耗大量能量，同 时对设备耐压要求较高，目前研究较多主要有秸秆制柴油等技术。微波液化是指利用微波辐射使小分子极性物质产生物理效应，从而加 速反应、改变反应机理或启通新反应通道一项技术。秸秆液化优点明显，但缺点也同样显著。目
14、前国内外对秸秆液化机理 和数学模型研究还很欠缺，秸秆预处理技术有待发展，高效催化剂筛选方 面有待提高，液化产物分离、提纯技术有待发展。4其它应用秸秆除被用作肥料、饲料、燃料之外，还有很多其它用途，如用作工 业原料、用作基料、用作生产和建筑材料等。4. 1工业原料。秸秆用作工业原料，主要利用了如下几个原理。利用微生物分解秸秆 中纤维素等大分子物质，并转化成小分子物质再加以利用，如生产乙醇、 丁二酸等物质；还可以利用微生物分解秸秆但保留秸秆中大分子结构，如 利用麦秆制聚氨酯多元醇和利用玉米秸秆制备高吸水树脂等；也可以直接 利用秸秆中纤维素等结构物质，如造纸等。4. 2用作基料。将秸秆粉碎并添加其它
15、原料可以作为部分微生物营养基质。目前生产 中最常见是栽培食用菌。除此之外，秸秆还可以作为其它一些微生物基料, 王月明的等利用玉米秸秆制备饲用乳酸菌培养基。4. 3生产和建筑材料。人类使用农业秸秆纤维建造房屋至少有上百年历史，近年来随着人们环保意识不断加强，秸秆作为生产和建筑材料应用再次被重视。传统秸秆 利用，一般作为墙体和屋面建筑材料。现在对秸秆利用方式更加多样，周 定国小:报道了关于稻秸人造板一些问题，郑凤山g等进行了关于玉米秸秆 制造刨花板实验研究。这些秸秆人造板具有无醛环保，但是也存在成本高、 价格高缺点。，可以制造无醛家具、建筑和室内装饰。陈海涛等研究了 秸秆纤维地膜覆盖栽培作物性能，
16、发现秸秆纤维地膜覆盖栽培哈椒植株高 度和产量显著高于裸地，及传统塑料地膜无显著差异。李霞M等总结了秸 秆绿色环保餐具及传统一次性餐具比较优势。无论是秸秆纤维地膜还是秸 秆绿色环保餐具，都具有无毒无害、绿色环保、易被环境降解优点，可减 少生产和生活中白色污染产生。结语中国是世界第一秸秆大国，由于人们认识不足和秸秆综合利用成本高 等原因，我国秸秆表现为过剩，造成秸秆焚烧污染环境和资源浪费现象。 近年来随着人们对秸秆资源关注度日益提高，我国秸秆资源综合利用工作 开始全面展开。随着工作深入，我们一定会做到既有效利用资源，又保护 好环境，实现经济和环境双丰收。参考文献1高利伟，马林，张卫峰，等，中国作物
17、秸秆养分资源数量估算及其利用状况J.农业工程学报，2009, 25 (7)： 173-178.2李继福，鲁剑巍，任 涛，等，稻田不同供钾能力条件下秸秆还 田替代钾肥效果J.中国农业科学，2014, 47 (2)： 292-302.3张 静，温晓霞，廖允成，等，不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及 冬小麦产量影响J.植物营养及肥料学报.4陈冬林，易镇邪，周文新，等，不同土壤耕作方式下秸秆还田量 对晚稻土壤养分及微生物影响J.环境科学学报.5李传友，杨立国，熊 波，等，秸秆还田方式对农田土壤结构及 冬小麦产量影响JL中国生态农业学报.6张 鹏，贾志宽，王 维，等，秸秆还田对宁南半干旱地区土壤 团聚体特征
18、影响J.中国农业科学,2012, 45 (8) ： 1513-1520.7田慎重，王瑜，李 娜，等，耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分市及稳定性影响J.生态学报，2013, 33(22)： 7116-7124.8杨滨娟，黄国勤，钱海燕，等，秸秆还田配施化肥对土壤温度、 根际微生物及酶活性影响J. 土壤学报，2014, 51 (1)： 150-157.9张立霞，屠 焰，李艳玲，等，不同微生物菌株及其组合处理对 玉米秸秆瘤胃降解率影响JL动物营养学报2014, 26 (8).10王月明，刘宇峰，张正海，等，玉米秸秆制备饲用乳酸菌培养基 研究J.安徽农业科学，2015, 23.11周定国，关于稻秸秆人造板儿个问题J.林产工业，2008, 35 (1)： 3-6.12郑凤山，李月芬，丁占来，玉米秸秆制造刨花板实验研究J.人 造板通讯，2002, 12： 9-10.13陈海涛，张颖，陈泓睿，等，秸秆纤维地膜覆盖栽培哈椒试验研究JL东北农业大学学报，2014, 45 (11)： 1-6.