基本介紹
簡介,還田現狀,還田的增產效果,增產機理,建材,再生使用,可再生生物油,發酵飼料,氨化過程,固化成型,鹼化處理方法,燃燒危害,
簡介
中國農民對作物秸稈的利用有悠久的歷史，只是由於從前農業生產水平低、產量低，秸稈數量少，秸稈除少量用於墊圈、餵養牲畜，部分用於堆漚肥外，大部分都作燃料燒掉了。隨著農業生產的發展，中國自20世紀80年代以來，糧食產量大幅提高，秸稈數量也多，加之省柴節煤技術的推廣，燒煤和使用液化氣的普及，使農村中有大量富餘秸稈。同時科學技術的進步，農業機械化水平的提高，使秸稈的利用由原來的堆漚肥轉變為秸稈直接還田。中國的廣大科技工作者對秸稈還田進行了卓有成效的研究。秸稈還田有堆漚還田，過腹還田，直接還田等多種方式。
還田現狀
根據1995年中國公布的統計資料，糧食播種面積16.5億畝，糧食總產量4.67億噸，按粒稈比1∶1.2估算，再加上其他作物秸稈，全國年生產秸稈近6億噸，秸稈中含有大量的有機質，氮磷鉀和微量元素，據張夫道等人的統計，豆科作物秸稈含氮較多，禾本科作物秸稈含鉀較豐富，作物秸稈提供的養分約占中國有機肥總養分的13%～19%，是農業生產重要的有機肥源。從現有的秸稈產量計算，6億噸秸稈中氮磷鉀養分含量相當於400多萬噸尿素，700多萬噸過磷酸鈣，700多萬噸硫酸鉀。10年之間，秸稈還田發展迅速，1987年秸稈還田面積僅2億多畝（次），到1996年突破5億畝（次），年平均增長10%以上。全國年秸稈還田量超過一億噸，約占秸稈總量的20%。秸稈直接還田方式主要有秸稈粉碎還田，覆蓋還田和高留茬還田。目前推廣面積最大的高留茬還田，約占秸稈直接還田總面積的60%，機械粉碎翻壓和覆蓋還田分別占22%和18%。秸稈還田已經成為中國沃土工程和豐收計畫的重要內容，秸稈覆蓋已成為以山西為代表的乾旱、半乾旱地區農業增產增收的重要技術措施。
秸稈顆粒
秸稈顆粒還田的增產效果
把作物秸稈進行翻壓還田或覆蓋還田是一項有效的增產措施。”八五”期間中國農科院，西南農業大學，湖北農科院等單位進行的秸稈還田試驗結果表明，實行秸稈還田後一般都能增產10%以上，統計全國60多份材料，增產範圍在-4.8～83.4，平均增產15.7%。堅持常年秸稈還田，不但在培肥階段有明顯的增產作用，而且後效十分明顯，有持續的增產作用。
增產機理
農田生態環境即作物生長環境，它包括農田小氣候，土壤結構和水熱狀況，植物養分及其循環，雜草生長，植物病蟲害等因素。生態環境之優劣直接影響作物生長，而秸稈覆蓋及翻壓在不同程度上改善了農田生態環境。曾木祥等總結了中國秸稈還田增產機理方面的研究認為；秸稈還田的養分效應，改土效應和改善農田生態環境效應，是秸稈還田的增產機理。
麥秸
麥秸對農田生態環境的影響
⒈保墒和調控田間溫濕度
秸稈覆蓋地面，乾旱期減少了土壤水的地面蒸發量，保持了耕層蓄水量；雨季緩衝了大雨對土壤的侵蝕，減少了地面徑流，增加了耕層蓄水量。覆蓋秸稈隔離了陽光對土壤的直射，對土體與地表溫熱的交換起了調劑作用。
⒉抑制雜草
農田覆蓋秸稈有很好的抑制雜草生長的作用。秸稈覆蓋與除草劑配合，提高了除草劑的抑草效果。播麥後3天，每畝噴施750倍丁草胺乳油後蓋草，比單噴丁草胺處理，小麥生長後期每畝雜草減少12.4萬苗。
建材
秸稈是高效、長遠的輕工、紡織和建材原料，既可以部分代替磚、木等材料，還可有效保護耕地和森林資源。秸稈牆板的保溫性、裝飾性和耐久性均屬上乘，許多已開發國家已把“秸稈板”當作木板和瓷磚的替代品廣泛套用於建築行業。此外，經過技術方法處理加工秸稈還可以製造人造絲和人造棉，生產糠醛、飴糖、酒和木糖醇，加工纖維板等等。
傳統石棉瓦不僅含致癌成份，而且因使用壽命短，易腐爛污染、不美觀等缺點被禁止使用，而如今興起的彩鋼瓦使用成本高，壽命短、不隔音隔熱、易生鏽等問題難以解決。針對傳統建築材料存在的諸多難以解決的問題，生態秸稈再生彩瓦憑藉自身品質超群的優勢和得益於國家政策的支持，生態秸稈再生彩瓦、生態無機複合麥秸板產品強度高、不變形、不起殼、抗老化，可釘、可鋸、可創、可鑽、握釘力強、可加工性能好，並有其自身優良的物理性，成本低、無污染、無放射性、不含甲醛、防火、防水、極佳的環保性，廣泛的適用性，決定著無限的發展前途。國內的建築業對彩瓦的需求量急劇攀升，強勢推動了這個新興產業的迅猛發展，市場空間大，是傳統瓦、裝飾板材的換代產品。
再生使用
可再生生物油
中國科學技術大學可再生潔淨能源實驗室宣布，由朱錫鋒、郭慶祥教授等研製的一項最新科技成果可以從根本上解決這一老大難問題。他們將木屑、稻殼、玉米稈和棉花稈等多種原料進行熱解液化和再加工，可變廢為寶，將它們轉化為生物油，其中木屑產油率60%以上，秸稈產油率50%以上，生物油熱值16～18兆焦/千克。這項成果已經過中試，實現產業化已指日可待。
據介紹，中國每年僅農作物秸稈和農產品穀殼等就有7億多噸，就地焚燒不僅浪費資源，還導致嚴重的環境污染。採用這項技術，可將秸稈等生物質直接轉化為生物油，作為燃料可以直接在燃油鍋爐和工業窯爐中燃燒使用，精製提煉後可作為車用燃料使用，還可以分離提取高附加值的化學產品。
中國科大的專家們根據多年研究經驗，提出了該技術實現產業化的最佳路線：首先在原料產地將生物質規模適度地分散熱解，轉化為便於運輸和儲存的初級液體燃料——生物油，然後將各地熱解得到的生物油收集後進行再加工，這樣可從根本上解決生物質資源分散和受季節限制等大規模套用的瓶頸問題。
據介紹，熱解液化單機最佳規模為每小時處理2噸秸稈（秸稈收集半徑約為10公里），產出1噸生物油，生產成本大約為790元/噸。生物油經過簡單的品質改良後，熱值約增至為18～20MJ/kg，銷售價格假設為1000元/噸，用它替代柴油和重油，提供同樣的熱量，價格分別相當於柴油和重油現有價格的43.2%和63.1%。
發酵飼料
含有水分和糖分較多的秸稈是很好的飼料原料，尤其是玉米秸稈、小麥秸稈等。
發酵秸稈飼料要有以下步驟（以青貯為例）：
1、把握好收割時間：製作青貯的玉米秸稈既不能收割太早也不能收割過晚。收割早時秸稈水分大，糖分少，發酵效果不好；收割過晚，秸稈水分和營養流失，青貯適口性差。一般密植青刈玉米在乳熟期，豆科植物在開花初期，禾本科牧草在抽穗期，甘薯藤在霜前收割。
2、快速運輸：玉米秸稈收割後要及時運至青貯地點，以防耗時過長造成水分蒸發，細胞呼吸及物料氧化作用造成營養損失。
3、料長合適：一般將原料切成2～3厘米，以利於裝窖時踩實、壓緊、排氣，同時沉降也較均勻，養分損失少。此外，切短的植物組織能滲出大量汁液，有利於乳酸菌生長，加速青貯過程。
4、撒料裝窖：5噸青貯物料用發酵劑1公斤。將青貯飼料發酵助劑用米糠（麥麩皮或玉米粉）按1：10左右的比例稀釋，噴水，物料水分調至60～70%，備用。水分合適與否判斷辦法：手抓一把物料，見水印不滴水，落地能散開卻可。將青貯原料的水分含量調至60～70%，然後開始裝窖，隨裝隨踩，一邊裝原料，一邊撒發酵菌劑，每裝30厘米左右踩實1次，尤其是邊緣踩得越實越好，儘量1次裝滿全窖。
5、蓋草封土：裝填量需高於邊緣30厘米，以防青貯料下沉。周圍用木板等圍好，2～3天下沉後除去木板，蓋上一層切短至5～10厘米，厚度約20厘米的青草，然後蓋土踩實，蓋土的厚度為60厘米，堆成饅頭形狀，拍平表面，並在窖的周圍挖排水溝。最初幾天應注意檢查，發現蓋土裂縫及時修好。採用塑膠薄膜覆蓋法製作青貯時，其他步驟與一般青貯相同，但應注意最後覆蓋塑膠薄膜後壓土或壓上其他重物，薄膜應嚴格密封，防止漏氣。
一般青貯飼料發酵40天左右就可以飼餵了，要從上直下垂直分層取料，每次取10厘米左右，取完密封。初餵牛羊不習慣不愛吃，經過一段試餵調整，牛羊習慣後進行正常飼餵。
氨化過程
選擇地勢較高、貯取方便、便於管理的地方建池。池的大小可根據需要確定。本項目氨化池為半地下式，磚砼池。選用尿素氨化劑。將尿素按要求配成溶液，分數次噴灑在秸稈上拌勻，邊裝池邊壓實，裝滿後用薄膜覆蓋密封，再用鎮壓物壓好。
氨化飼料的品質鑑定：氨化的秸稈在飼餵牲畜之前應進行品質鑑定，一般來說，經氨化的秸稈顏色應為杏黃色（氨化的玉米秸稈為褐色），質地變軟，釋放余氨後，氣味糊香。如果氨化秸稈變為白、灰色，發黏或結塊等，說明秸稈已經霉變，不能再飼餵牲畜。如果氨化秸稈的顏色同氨化前基本一樣，雖然可以飼喂，但說明沒有氨化好。
固化成型
秸稈固化成型技術是採用稻草秸稈、麥秸稈、玉米秸稈等農業廢棄物作為原材料，通過專用設備秸稈壓塊機經過粉碎處理、壓縮處理等工藝，壓製成一種可直接燃燒的固體生物質燃料。
秸稈固化成型燃料
秸稈固化成型燃料將準備壓制的秸稈進行鍘切或揉絲，其長度50mm以下，含水率控制在10～25%範圍內，經上料輸送機將物料送入進料口，通過主軸轉動，帶動壓輥轉動，並經過壓輥的自轉，物料被強制從模型孔中成塊狀擠出，並從出料口落下，回涼後（含水率不能超過14%），裝袋包裝。
固化成型後的生物質顆粒燃料比重大、體積小，便於儲存和運輸，是優質固體燃料，其熱值可達3200-4500大卡，具有易燃、灰分少、成本低等特點，可替代木柴、原煤等燃料，廣泛套用於取暖、生活爐灶、工業鍋爐、生物質發電廠等。
秸稈壓塊燃料作為新的商品能源已在各個行業得到了大量的使用。而且因其密度高、熱值高、形狀規則、流動性好，很方便的可以實現燃燒自動控制，可以為企業節省大額的能源成本。
鹼化處理方法
火鹼溶液處理法。火鹼又叫苛性鈉，每100公斤秸稈用4~5公斤火鹼，溶解在80公斤至100公斤的水中，在常溫下放置，停8小時至10小時即可使用。也可以用火鹼溶液將粉碎的秸稈噴灑、濕潤、拌勻、堆積壓製成塊狀飼料，供長期使用。
石灰溶液處理法。每100公斤鍘碎的秸稈用1公斤~2公斤生石灰，加水200公斤~300公斤，再加入0.5公斤~1公斤食鹽，拌勻後在水泥地面上堆放24小時~36小時即可使用。
混合液處理法。將完整的秸稈鋪放成15厘米~20厘米厚一層，噴灑1.5%的火鹼和同樣濃度的生石灰混合液，使秸稈的含水量達到70%左右，壓實後再一層一層地鋪放噴灑，每100公斤秸稈噴80公斤混合液，經過7天~10天堆放即可使用。
氨水處理法。先將秸稈鍘碎，裝進窖內壓實。然後按照每100公斤秸稈澆灌12公斤25%濃度的氨水溶液，或19公斤15%的氨水溶液，窖內溫度不要低於20攝氏度，密封貯存5天后取出晾曬，待氨水氣味消失後即可使用。
燃燒危害
很多大城市明令禁止燃燒秸稈，原因是因為燃燒秸稈所生成的氣體對大氣有極大地危害。
1、增加空氣中CO2的含量，其CO2的提高比例遠遠大於燃燒普通樹木的比例。
2、增加空氣中的可吸入顆粒物，此顆粒物為白色粉末狀固體。
3、降低空氣的能見度，燃燒時秸稈生成大量的白色固體煙霧。由於固體極小，所以成粉末狀飄散，極其影響城市、高速公路、機場等地的能見度。
1998年四川雙流縣的農民燃燒秸稈，導致成都雙流機場數十個航班不能正常起降，造成很大的經濟損失。
註：如果使用節能秸稈燃氣爐，即可大大降低秸稈燃燒對空氣的危害，並且相關規定是允許用秸稈燃氣爐來燃燒秸稈的。
