（特种经济动物饲养专业论文）稻秸秆和桑皮提取非织造纤维材料的方法研究.pdf

摘要 我国有丰富的秸秆资源，年产量可达7 亿多吨，居世界之首。其中玉米秸秆占3 6 7 ，稻草秸秆占2 7 5 ，小麦秸秆占1 5 2 ，经计算，从这2 亿多吨的稻秸秆中就可提 取稻秸秆纤维达1 亿来吨。每年被伐的桑条资源同样惊人，2 0 0 6 年我国桑蚕茧产量达 7 3 8 万吨，占世界的7 0 以上，生丝产量9 3 万吨，生丝出口量占世界的7 5 ，主导着 国际市场形势。据推算，每年产出7 4 万吨蚕茧需要大约1 0 0 0 万亩桑田来支撑。而每年 要对桑树进行夏伐与冬整，据估算一亩桑田因此剪下来的桑条就有4 吨，其中桑皮重 占桑条约1 7 ，桑皮纤维重占桑皮约3 0 ，这样每亩废桑条可生产桑皮纤维约2 0 0 千 克，总产量可达2 0 0 万吨左右，约是我国0 6 年桑蚕茧产量的3 倍。由此可以看出开发利 用稻秸秆纤维和桑皮纤维有着相当大的空间。本论文研究探讨了从农业废弃物稻 秸秆和桑皮中提取非织造纤维材料的方法。 提取稻秸秆纤维运用了化学和物理学相结合的手段。在一定的温度和时间下，低 浓度碱能水解稻秸秆的纤维细胞间的木质素，使粘结纤维细胞的多糖物质等松动脱 落，并使之纤维细胞分离成纤维状，加之均匀搅拌给了纤维细胞的离散动力，也弥补 了低浓度n a + 的作用效果。低浓度n a + 又不充分作用于所有的木质素和多糖物质，例 如非酚型c c 一芳基醚键、酚型p 一芳基醚键的木质素就很难被低浓度碱溶液水解，这 样就使一部分的木质素及多糖物质仍然连接在纤维细胞与纤维细胞之间，从而使纤维 长度达到厘米级单位。由此得出的试验结论为：稻秸秆与n a o h 质量配比为1 ：0 6 ； 稻秸秆与溶液的固液比( g ：m 1 ) 为1 ：3 0 ；温度设置为9 0 ；搅拌转子的转速为7 2 0 r m i n ， 在加热的同时均匀搅拌；作用时间1 2 0m i n 后得到的试验结果最为理想：提取的稻秸 秆纤维平均长1 0 3 m m ，宽1 9 3 b t m ；纤维的纤维素含量为7 4 8 5 ；灰分含量为2 2 1 1 成纤率为2 5 8 8 ；纤维束未离散率为0 5 。 提取桑皮纤维方法如下：通过不同水质在有氧、无氧、室内、室外条件下分别浸 泡桑皮，微生物发酵和水体生物蚀取后从而使桑条表皮和韧皮部自然分离，进而韧皮 部桑皮纤维离散成单根纤维，为提取桑皮纤维用于非织造材料提供了廉价、快捷、纯 天然的提取方法。并且对浸泡期间的气温、湿度、水温、p h 值的变化以及水体中生 物的生长情况、桑皮纤维离散状况等做了详细的观察记录；对提取后桑皮纤维的各成 分含量进行了测量和分析；对成纤后非织造布湿法成网的可行性进行了预测。结果表 明：实测气温2 5 - 3 2 ，桑皮在室内有氧条件下用池塘水或自来水浸泡发酵2 0 到2 5 天纤维束成单纤率最佳，提取的桑皮纤维平均长2 3 2 m m ，宽1 8 9 岫1 ，纤维的纤维素 含量为7 3 9 2 ，回潮率7 6 3 ，苯醇提取物2 4 2 。 本研究对不同的农业废弃物使用了不同的方法提取纤维用于非织造材料，提出的 两种纤维在特点、性质、成分、状态上有一定的差异，稻草纤维较桑皮纤维硬、短， 但纤维素含量与桑皮纤维相近。通过扫描电镜图可直观地看到，所提取的稻秸秆纤维 和桑皮纤维在外表结构上很接近。通过与棉纤维电镜图比较，我们发现三个纤维在外 表结构都很接近，表面的细丝状螺旋形皱纹是纤维的最外层初生层，也是纤维素 纤维的特征之一。通过红外光谱进一步分析得出，稻秸秆纤维、桑皮纤维、棉纤维在 微观结构、成分都十分接近，从而推断三者都是纤维素纤维。由于纤维所含有的主要 基团基本相同，因此波谱图的大体形状相近，各化学键振动造成的吸收峰的波谱带相 差不大，所不同的是各基团含量的多少对红外光的吸收强度有所差异。我们可以根据 提取的两纤维的各自特性可进行混纺，扬长避短，为不同的要求制出不同规格的产品。 关键字：稻秸秆，桑皮，纤维，提取 a b s t r a c t c h i n ah a st h er i c h e s ts t r a wr e s o u r c e si nt h ew o r l d , w i t ht h ea n n u a lo u t p u ta m o u n t i n g t om o r et h a n7 0 0m i l l i o nt o n s a m o n gw h i c hc o ms t r a w sa c c o u n tf o r3 6 7 。r i c es t r a w s a c c o u n tf o r2 7 5 a n dw h e a ts t r a w sa c c o u n tf o r15 2 a sc a l c u l a t e d t h ea m o u n to fr i c e s t r a we x t r a c t e df r o m2 0 0m i l l i o nt o n so fr i c es t r a w sc a nr e a c h10 0m i l l i o nt o n s t 1 1 e n u m b e ro ft h em u l b e r r yb r a n c h e st h a ta r ec u td o w ni sa l s oa s t o n i s h i n g i n2 0 0 6 ，t h eo u t p u t o fm u l b e r r ys i l k w o r mc o c o o ni no u t c o u n t r ya m o u n t st o7 3 8 ，0 0 0t o n s a c c o u n t i n gf o r7 0 o ft h a to ft h ew o r l d a n dt h eo u t p u to ft h er a ws i l ki s9 3 ，0 0 0t o n s ，a m o n gw h i c ht h ee x p o r t v o l u m eo c c u p i e st h el e a d i l l gp o s i t i o ni nt h ew o r l df o ri ta c c o u n t sf o rm o r et h a n7 0 o f 也a t o ft h ew o r l d a c c o r d i n gt oc a l c u l a t i o n , 7 4 0 ，0 0 0t o n so fs i l k w o r mc o c o o np e ry e a rn e e d s a b o u t10m i l l i o nm uo fm u l b e r r yf i e l d s i no r d e rt om a i n t a i nt h em u l b e r r y 缸e e sa n dt h es o i l n u t r i e n t ，t h em u l b e r r yt r e e sn e e dt ob ec u td o w ni ns u m m e ra n dt r i m m e di nw i n t e r i ti s e s t i m a t e dt h a ta b o u t4t o n so fm u l b e r r yb r a n c h e sw i l lb ec u td o w ni nt h em u l b e r r yf i e l dp e r m u a b o u t17 o fm u l b e r r yb r a n c h e sa r e 也em u l b e r r yc o r t i c e sa n da b o u t3 0 a r e m u l b e r r yc o r t e xf i b e r s t h u st h ew a s t em u l b e r r yb r a n c h e sp e rm sc a np r o d u c ea b o u t2 0 0 k i l o g r a m so ft h em u l b e r r yf i b e r sa n dt h et o t a ly i e l dc a na m o u n tt oa b o u t2m i l l i o nt o n s ， w h i c hi sa b o u t3t i m e sa sm u c ha st h a to f2 0 0 6 f r o mt h i s 。w ec a nf m dt h a tt h e r ei sb i g s p a c ef o rt h ee x p l o i t a t i o no fr i c es t r a w 丘b e r sa n dm u l b e r r yc o r t e xf i b e r s a n dt h i st h e s i s r e s e a r c h e sa n dd i s c u s s e st h em e t h o d so fe x t r a c t i n gn o n w o v e nf i b e rm a t e r i a lf r o m a g r i c u l t u r a lw a s t em a t e r i al 1 j c es t r a w sa n dm u l b e r r yc o r t i c e s 硼1 ee x t r a c t i o no fr i c es t r a wf i b e r sc o m b i n e sc h e m i c a lm e t h o d sw i t hp h y s i c a lm e t h o d s u n d e rc e r t a i nt e m p e r a t u r ea n dt i m e t h ea l k a l io fl o wd e n s i t yw i l ld i s s o l v et h el i g n i no ft h e f i b e rc e l l so fr i c es t r a w s m a k et h ep o l y s a c c h a r i d es u b s t a n c e st h a ts t i c kt ot h ef i b e rc e l l s l o o s ea n df 砒lo f fa n dm a k ef i b e rc e l l ss p l i ti n t ot h r e a d s a n dt h ee v e ns t i r sp r o v i d et h e f o r c eo fd i s p e r s i o nf o rt h ef i b e rc e l l sa n ds t r e n g t h e nt h ee f f e c to fn a 十o fl o wd e n s i t y n a - o f l o wd e n s i t yc a nn o td i s s o l v ea l lt h el i g n i na n dp o l y s a c c h a r i d es u b s t a n c e s f o ri n s t a n c e n g n i no ft h en o n - h y d r o x y b e n z e n et y p eo f 铲- a 刚a e t h e rb o n da n dn g n i no ft h e h y d r o x y b e n z e n et y p eo fp _ a 删a e t h e rb o n da r ev e r yd i f f i c u l tt ob ed i s s o l v e db ys o l u t i o n o fl o wd e n s i t y s op a r t so fl i 擎f i na n d p o l y s a c c h a r i d es u b s t a n c e ss t i l ls t i c kt ot h ef i b e rc e l l s ， t h u sm a k i n gt h ef i b e rl e n g t hc a nb em e a s u r e db yt h eu n i to fc e n t i m e t e r t h ec o n c l u s i o n s a r es h o w na st h ef o l l o w i n g ：t h em a s sr a t i oo fr i c es t r a wt on a o hi s 1t o0 6 ：t h er a t i oo f r i c es t r a wt os o l u t i o n ( g ：m 1 ) i s1t o3 0 ；t h et e m p e r a t u r ei ss e tu n d e r9 0 。c ；t h er o t a t i o n a l s p e e do ft h er o t o ri s7 2 0 r m i na n di se v e n l ys t i r r e dw h e nh e a t e da n dt h eo p t i m u mr e s u l to f t h ee x p e r i m e n tc a nb er e a c h e da f t e r1 2 0m i n u t e s ：t h ea v e r a g el e n g t ho fr i c es t r a wf i b e r si s 10 3 m ma n dt h ea v e r a g ew i d t hi s19 3 1 上m ；t h ec e l l u l o s ec o n t e n to f 丘b e r si s7 4 8 5 t h e c o n t e n to fa s hi s2 21 ，t h er a t i oo ff i b r i l l a t i n gi s2 5 8 8 a n dt h er a t i oo ft h et o wt h a ti s n o td i s p e r s e di s0 5 t l l ee x t r a c t i o no fm u l b e r r yf i b e ri ss u c ham e t h o d ：t h em u l b e r r yc o r t e xi sd i p p e di n u n d e ro p e nw i d e ，a i r p r o o f , i n d o o ra n do u t d o o rc i r c u m s t a n c e sw i t hd i f f e r e n tw a t e r a f t e r f e r m e n t a t i o n , t h ec u t i c l ea n dp h l o e mo fm u l b e r r yc o r t i c e ss e p a r a t ef r o me a c ho t h e r a n d t h e nm u l b e r r yf i b e r so fp h l o e md i s p e r s ei n t of i b e rs i n g l e sw h i c hp r o v i d eac h e a p ，f a s t ， n a t u r a le x t r a c t i o nw a yf o rm u l b e r r yf i b e r st ob eu s e df o ra g r i c u l t u r es o i l f i l me x t r a c t e d f r o mn o n w o v e nf a b r i c s d u r i n gf e r m e n t a t i o n ，a i rt e m p e r a t u r e ，h u m i d i t y , w a t e rt e m p e r a t u r e ， p h ，t h eg r o w t ho fo r g a n i s m si nw a t e ra n dc h a n g e so fm u l b e r r yc o r t e xf i b e r sa r ea l l r e c o r d e di nd e t a i l 1 1 1 ec o m p o s i t i o na n dc o n t e n to fm u l b e r r yc o r t i c e sa f t e re x t r a c t i o na r e t e s t e da n dd i s c u s s e da n dt h ef e a s i b i l i t yo fw e t 1 a i dn o n w o v e nf a b r i co ff i b e ra f t e r f i b r i l l a t i n gi sp r e d i c t e d 1 1 l et h e s i s ，b a s e do nt h ee x p e r i m e n td r a w st h ec o n c l u s i o nt h a t m u l b e r r yc o r t i c e s ，w h e nd i p p e di np o n dw a t e ro rr u n n i n gw a t e ri n d o o r su n d e ro p e nw i d e c i r c u m s t a n c ef o r2 0o r2 5d a y sw i l lr e a c ht h eo p t i m a lf i b e rs i n g l er a t i o t h et e m p e r a t u r eo f t h ee x p e r i m e n ti sb e t w e e n2 5 ca n d3 2 c 耶1 ea v e r a g el e n g t ho fm u l b e r r yc o r t e xf i b e r s t h a ti se x t r a c t e di s2 3 2 m ma n dt h ew i d t hi s18 9 p r o ；t h ec o n t e n to fc e l l u l o s eo ft h e 丘b e r si s 7 3 9 2 ：t h er e g a i ni s7 6 3 a n dt h ee x t r a c t i o no fb e n z e n ea l c o h o li s2 4 2 t l l i st h e s i sa d o p t sd i f f e r e n tm e t h o d st oe x t r a c tf i b e r sf r o md i f f e r e n ta g r i c u l t u r a lw a s t e f o rn o n w o v e nm a t e r i a l ，n l et w ok i n d so ff i b e r se x t r a c t e dh a v es o m ed i f f e r e n c e si n c h a r a c t e r i s t i c s ，q u a l i t y , c o m p o s i t i o na n ds t a t e c o m p o s e dw i t hm u l b e r r yc o r t e xf i b e r s ，r i c e s t r a wf i b e r sa r es t r o n ga n ds h o r t 1 1 1 ec e l l u l o s ec o n t e n to fr i c es t r a wf i b e r s h o w e v e r , i s s i m i l a rt ot h a to ft h em u l b e r r yc o r t i c e s f r o mt h ep i c t u r eo fs c a n n i n ge l e c t r o n i cm i r r o r , w e c a l ld i r e c t l yf r e dt h a tr i c es t r a wf i b e r sa n dt h em u l b e r r yc o r t i c e s a r es i m i l a ri ns u r f a c e s t r u c t u r e a n di fw ec o m p a r et h ep i c t u r e so ft r i c es t r a wf i b e r sa n dt h em u l b e r r yc o r t e x f i b e r sw i t ht h ep i c t u r eo fs c a n n i n ge l e c t r o n i cm i r r o ro fc o t t o nf i b e r s ，w ew i l lf i n dt h et h r e e k i n d so ff i b e r sa r ea l ls i m i l a ri ns u r f a c es t r u c t u r e 耶1 en e w b o r nl a y e r , w i t hs p i r a l s h a p e d w r i n k l e so nt h es u r f a c e i st h eo u t e r m o s tl a y e ro ft h ef i b e r sa n di so n eo ft h ec h a r a c t e r i s t i e s o fc e l l u l o s ef i b e r s b yf u r t h e ra n a l y z i n gt h ei n f r a r e ds p c c t n m a ，t h ec o n c l u s i o ni sd r a w nt h a t d e es t r a wf i b e r s ，t h em u l b e r r yc o r t e xf i b e r sa n dc o t t o nf i b e r s ，a l l v e r ys i m i l a ri n m i c r o s t r u c t u r ea n dc o m p o s i t i o n , a r ec e l l u l o s ef i b e r s n em a i ng r o u p sc o n t a i n e di nt h e f i b e r sa r ea b o u tt h es a m e ，s ot h eg e n e r a ls h a p e so ft h es p e c t r u mp i c t u r ea r ec l o s ea n dt h e s p e c t r u mb a n d so fa b s o r p t i o nc r e s tc r e a t e db yt h ev i b r a t i o no fe a c hc h e m i c a lb o n dh a v en o s h a r pd i f f e r e n c e s 1 1 1 ed i f f e r e n c el i e si nt h ef a c tt h a tt h ea m o u n t so ft h ec o n t e n to fe a c h g r o u pi n f l u e n c et h ei n t e n s i t yo fa b s o r p t i o no fi n f r a r e d 田地t w ok i n d so ff i b e r sc a nb e b l e n d e d a c c o r d i n gt o t h e i rc h a r a c t e r i s t i c s w ec a nm a x i m i z ef a v o r a b l ef a c t o r sa n d n 血i n l j z eu n f a v o r a b l eo n e st op r o d u c ep r o d u c t so fd i f f e r e n ts t a n d a r d sf o rd i f f e r e n t r e q u i r e m e n t s k e yw o r d s ： r i c es t r a w s m u l b e r r yc o r t e x f i b e re x t r a c t i v 独创性声明 本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽 农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名： 签字日期：多咖g 年易月l 多日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件， 允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，收录到中国学位论文全文数据 库，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，向社 学位论文作者毕业后去向：二堑整主 工作单位：兰楚瞧盖 电话： 压6 i 嘭 通信地址：邮编：! 一髦竺 o n蕊剖一坜 熊 灿魁 豫风 弭盛 晦用 埔 材 ；暖 丝 犏 1 文献综述 1 1 稻秸秆纤维和桑皮纡维开发的目的 民以食为天，无论社会发展到何种文明的阶段，都离不开吃，要吃就得需要农业 生产，有农业生产就会产生农业废弃资源，那么农作物秸秆资源油然而生。 在农业丰收，秸秆产量增多的露时，随羞农村经济的发展和农民生活水平的不断 提高，我国农村传统将秸秆主要用于燃烧、建筑材料和粗饲料的使用量骤减。这一“增” 一“减”，导致秸秆越积越多，年复一年，竟成大公害。焚烧秸秆现象日益严重，造 成资源浪费、环境污染、影响航空、工业生产、危害人民健康等一系列问题。 我国每年仅农作物的生产量就达7 亿吨，预计n 2 0 1 0 年会增加到8 亿吨。目前秸秆 大约1 4 5 亿吨用作畜牧饲料，0 9 1 亿吨用作还田肥料，0 1 4 亿吨用作工业原料，2 8 亿 吨用作农民传统的生活燃料，剩余的几乎全被废弃和焚烧掉，非常可惜。我国的秸秆 产量丰富，每年废弃的秸秆量约有重亿吨【h 。其中玉米秸秆3 6 7 ，稻草秸秆占2 7 。5 ， 小麦秸秆占1 5 。2 ，稻秸秆就达2 亿多吨。 据报导，由于焚烧秸秆，浓雾迷漫，造成成都西南航空公司的航班停飞。据河北 报导，在焚烧秸秆的高峰期间，由于空气污染，石家庄市纺织工业蒙受巨大损失，成 品率大幅度下降，出叠纺织品也受到影响。此外，焚烧秸秆，还会造成呼吸困难、呼 吸道疾病和眼科疾病发病率上升的严重危害。由于焚烧秸秆，殃及林木，关中灌区有 十几万棵树被烧毁。 另外桑条作为每年桑树夏剪冬饯废弃资源，也是栽桑养蚕的副产品。我国的桑树 栽培有着悠久的历史，自从人类开始养蚕以来，对桑树的培植的主要星的一直是为了 获取桑叶进行养蚕。而对桑树的副产品桑树的枝条利用的极少。一般都是作为干柴烧 掉，而作为多年生的木本植物，它具有生长快、枝条产量高、对士壤适应性强、好种 植、易管理、经济效益高等优点。 据估算一亩桑酲剪下来的桑条有4 吨，经试验桑树皮占桑条约1 7 ，桑皮纤维占 桑皮约3 0 ，这样每亩的废桑条可生产桑皮纤维约2 0 0 千克，总产量可达2 0 0 万吨左右， 由此可以看出开发利用桑皮纤维具有相当大的空间。 这些已经足够让我们开始重视对农监废弃资源的综合利用进行更大的开发研究， 如何将这些农业资源变废为宝，也就是本文研究的重要匿的之一。本文的研究旨在对 稻秸秆纤维、桑树韧皮进一步地加以利用，对稻秸秆、桑树韧皮进行脱胶从而制取出 纤维用于非织造纤维材料。通过对稻秸秆进行定量化学分析找出其特性，试图探索出 一条比较好的脱胶工艺路线，然后对稻秸秆纤维的各种基本性髓及其对微观结构进行 测试研究，使之对稻秸秆纤维有个比较全面的认识和了解。而对桑树韧皮进行天然的 生物和微生物发酵后加以一定的处理达到脱胶效果，与其他的的化学脱胶有着本质的 区别，有着简单、易行、廉价等多项特点。 稻秸秆、桑皮是农业废弃品的两种类型禾本科纤维和韧皮纤维，也是自然界 非木材型植物纤维中四种类型的两种，其余两种为籽毛纤维如棉花；叶部纤维如香蕉 叶甘蔗叶等【2 】，本文采用了化学脱胶和生物脱胶两种不同的方法提取其纤维，立于不 同纤维类型采用不同提取方法达到相同的效果，用于非织造纤维材料，为农业废弃资 源的综合利用开辟的新的途径。 1 2 稻秸秆纤维和桑皮纤维开发的意义 农业废弃资源经济高效转化的研究，是一项系统工程，其中涉及分子生物学、微 生物学、化学、生态工程、生化工程、化学工程、材料学等；也是一个世界性的难题， 究其根本是因为原料结构的复杂性和缺乏高效转化手段。进一步探明“稻秸秆、桑皮 结构及其降解机制”是解决这一问题的根本前提。大量的研究证实，“原料预处理及其 组分分离体系”的完善是解决这一问题的切入点；而“分级定向转化”是实现农业废弃 资源生态产业链高值化利用的基础。根据国家的需求和该资源的特点，按照“适度规 模、高值产品、服务三农”的思路，瞄准改资源转化过程涉及到的“组分分离、分级定 向转化! 的科学前沿问题。 最常规纤维材料如棉、麻、丝、毛等不断开发新产品的同时，又有越来越多的天 然植物纤维被人们加以开发利用，如竹纤维、菠萝纤维、椰壳纤维、月桃纤维、香蕉 纤维、大豆纤维、棉秆皮纤维等【3 】， 4 1 ，【5 】它们在纺织和生产加工过程中对环境无污染， 且废弃后能在环境中自然降解，因此符合新世纪环保纺织品的发展趋势。随着人们对 环保意思的日益增强和对功能性整理织物要求的提高，开发新型生态纺织品将具有高 附加值和高效益，有着良好的发展前途和广阔的应用前景。虽然有些纤维还不可以进 行工业化地生产用于纺织加工，但是通过这些研究可以看出人们对不断地进行新型的 天然纤维开发的兴趣，也足以见到天然纤维所受人们的重视。 我国长江以南基本种的都是水稻，就全世界来说主食以大米和小麦的比率是占绝 大多数的，所以每年的稻、麦秸秆资源数目巨大。另外我国丝绸之路有了2 5 0 0 年的历 史，丝绸曾是我国的经济支柱，即使是现在我国丝绸产量仍然占据着世界的头把交椅。 2 0 0 6 年我国桑蚕茧产量达7 3 8 万吨，蚕丝产量占世界的7 0 以上，生丝产量9 3 万吨， 生丝出口量占世界的7 5 ，主导着国际市场形势 0 3 。桑树品种更是种类繁多，分布广 泛。在每年采摘桑叶之后，必须进行冬整夏伐。这样即会有大量的桑树枝条的产生， 如果可以对桑条的韧皮加以开发利用，这将会给蚕桑产业带来极大的副产业经济利益 和社会效益，具有重大的意义。 对稻秸秆、桑皮纤维进行研究，也是一种新型的天然纤维的开发利用。稻秸秆、 桑皮纤维的开发利用和一些天然纤维有着相似的特点。 2 第一，在资源面临枯竭的今天有着很重要的意义 7 1 。稻秸秆是每年水稻丰收后必 然产物，桑树枝条也是桑树剪枝伐条的必然产物，对稻秸秆纤维和桑皮纤维的开发利 用与上述的几种纤维的开发利用都是对天然资源的开发利用，对一些本没有用处或是 用处不大的资源开发出新的更有价值用处，是一种变废为宝节约资源的过程。 第二，为纺织纤维家族增添了多种新型的天然纤维。对稻秸秆纤维和桑皮纤维的 开发利用就是对农作物秸秆和桑树枝条的开发利用，都是对天然植物纤维的开发利 用。通过一定的脱胶工艺从而达到纤维制取的目的，开发出非织造纤维材料。 第三，符合了对资源可持续利用的目的。开发的都是不经过重新进行纺丝的天然 纤维素纤维，易于降解减少对环境的污染，在人们日益重视环境保护的今天，具有及 其重要的意义。 第四，具有一定的经济和社会效益。这些资源都是分布在广大的农村，在开发新 型非织造纤维原料的同时，在一定程度上增加了农民的经济收入。这与国家千方百计 寻求增加农民收入途径的政策也是相一致的。 最后，稻秸秆和桑皮代表着植物纤维的两大种类型禾本科纤维和韧皮纤维。 因此研究了这两种类型就能为以后这一类别的研究就有了借鉴和积累。 总之，合理利用资源，保护环境，直接关系到国民经济的可持续发展。农业废弃 资源化技术也是一项综合性、边缘性科学技术。各地农业，农机，畜牧等部门要加强 领导，制定规章，齐抓共管，与科研部门一道研究优化有地区代表性的实用技术，通 过示范村，示范乡，示范县的建设，在一定区域内集中产生农业废弃资源综合利用的 规模效益。展望未来；中国农业废弃资源化技术的发展前景相当广阔。 1 3 稻秸秆纤维和桑皮纤维开发与利用的国外状况 稻秸秆纤维和桑皮纤维的开发利用到目前为止仍然属于一个全新的课题。在论文 开展之前查阅了大量的外文资料，没有发现国外在利用稻秸秆提取纤维，也没有对桑 树韧皮进行制取桑皮纤维的相关研究。笔者认为可能我国是个农业大国农作物秸秆产 量位居世界前列，国外人口密度相对我国较小，秸秆资源多为直接粉碎还田的，还有 的是集中起来做为电厂发电的燃料，另外国外具有传统养蚕业的国家并不是很多，在 工业化发达的西方国家更是少而又少，因而这方面的资源并没有引起人们的注意。 1 4 稻秸秆纤维和桑皮纤维开发与利用的研究背景 每年收获的秸秆除去用于造纸的2 8 0 0 万吨秸秆和作为饲料或饲料原料的2 1 3 亿 吨秸秆，造肥还田及收集损失的1 0 8 9 亿吨，可作为能源加以利用的秸秆总量为3 7 6 1 亿吨。尽管我国秸秆资源丰富，但由于人口众多，人均占量相对于发达国家较少，还 不n o 6 吨每人。我国的农村主要有水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆，其中玉米秸秆 占3 6 7 ，稻草秸秆占2 7 5 ，小麦秸秆占1 5 2 。其粮食作物秸秆占了总量的9 0 5 3 。5 0 以上的秸秆资源集中在四川、河南、山东、河北、江苏、湖南、湖北、浙江 等9 省，西北地区和其它省份秸秆资源分布量较少。稻草主要在长江以南的诸多省份， 而小麦和玉米秸秆分布在黄河与长江流域之间，以及黑龙江和吉林等省份【引。但是由 于这一可再生资源组分多、结构复杂，长期以来没有得到经济合理的开发利用。当前 的一些秸秆利用技术存在着产品质量不稳定、原料利用率低、环境污染等问题，难以 高值化利用量大、面广且具可再生性的秸秆资源。实际上，秸秆资源的高值化利用， 对于解决我国秸秆焚烧、“三农”问题和作为促进农业可持续发展的重要工业原料具有 现实意义，并对我国未来能源、材料、造纸、发酵、乃至整个化工行业的发展具有战 略性的影响。 我国各类农作物秸秆资源的合理回收加工，可归纳为“4 f ”路线：臣p f o d d e r ( 饲料) ， f u e l ( 燃料) ，f e r t i l i z e r ( j 把料) ，f e e ds t o c k ( t 业原料) ，研究人员称其为“四料”。在“四 料”转换利用中，饲料、燃料利用及其转换技术仍然是主要领域，但作为工业原料也 不容忽视，现在具有很大的发展空间。 蚕丝业是中国的传统产业，长达数千年的历史长河中，我们祖先创造并不断发展 的栽桑、养蚕、缥丝、织绸技术，为人类文明做出了卓越的贡献，我国的丝绸一直在 世界上处于垄断地位。1 9 4 9 年新中国成立时，全国桑园面积仅有1 9 8 4 万公顷，桑蚕 茧产量3 0 9 万吨。蚕丝业发展顶峰时期属2 0 世纪9 0 年代初。1 9 9 4 年我国桑蚕鲜茧产量 高达7 7 6 9 万吨，占当年世界总产1 0 0 3 7 万吨的7 7 4 ；桑蚕生丝产量达7 2 6 万吨，占 世界生丝总产量1 0 0 2 万吨的7 2 5 。最高年1 9 9 5 年全国有2 6 个省( 直辖市、自治区) 、 约1 2 0 0 个县( 市) 有养蚕业，养蚕总农户约1 8 0 0 万户，桑园总面积发展到1 1 6 7 万公顷， 发种量达2 7 5 0 万盒，桑蚕茧产量达7 5 9 8 万吨。2 0 0 0 年我国的蚕茧产量为4 0 万吨，白 厂丝产量近6 万吨，占世界总产量的8 5 ，其中：桑蚕丝出口近4 万吨，占世界丝绸出 口量的7 5 ，主导着国际市场形势。据推算出4 0 万吨年蚕茧的产出需要大约8 0 0 万亩 桑田来支撑。8 0 0 万亩桑田一年至少春、夏、秋三个季节生产桑叶，一般地区可以养 春蚕、夏蚕、早秋蚕和晚秋蚕四批蚕，在广东、广西等南方地区还可以多养几批蚕。 每一季收获之后，为了保持桑树和土地的养分都对桑树进行剪枝，即夏伐与冬整。以 一亩桑田1 0 0 0 株，一株5 7 根枝条，每根枝条0 3 5 0 5 千克计算，每亩在2 吨左右，一 年只以剪伐两次计算，一亩桑田剪下来的桑条就有4 吨，经试验叫桑树皮占桑条的 1 5 2 0 。桑皮纤维占桑皮的1 0 3 0 ，这样每亩的废桑条可生产桑皮纤维近1 0 0 千克【9 1 。 由此可以看出桑皮纤维的开发利用有一个相当大的可开发空间。 1 5 稻秸秆纤维和桑皮纤维开发与利用的国内现状 1 5 1 目前秸秆资源利用的研究方向 ( 1 ) 秸秆作燃料。一为秸秆直接燃烧取暖或做饭，二为秸秆制沼气技术。秸秆 经厌氧发酵后产生沼气，副产物是沼渣、沼肥、沼液。沼渣可用来喂养猪、鱼，沼肥 4 可作有机肥和理想的土壤改良剂，沼液可用作“广谱性生物农药”和种子浸渍液。我国 的大中型沼气工程的建设开始于上世纪5 0 年代，近年来进入了稳步和健康的发展阶 段。建成的一批类似于离阳酒精厂、杭翔浮由养殖场和上海星火养殖场的大中型沼气 工程，在厌氧消化技术、技术经济指标、工程设计及规模等方面，都达到了较高水平。 我国在大孛型滋气工程方面己掌握了几套技术先进、工艺可靠和设备配套的工程技 术，并拥有一批专业科研人员和丰富经验的工程技术队伍，以及初步规模的产业体系， 已具备了在全国大规模推广条件，但要综合考虑适合当地的自身状况。 ( 2 ) 秸秆作农村的建筑材料。即利用来盖草房，八十年代以前，在农村大都是 用泥、草混合，然后用大方砖模倒成土砖，现在大都升级到砖瓦房，草房早已销声匿 迹了。 ( 3 ) 秸秆还田作肥料【1 0 , 1 1 】。首先是农机问题，在秸秆还田中农业机械是必不可 少的，粉碎纛翻压都用到农业机械，随着秸秆还豳量的增加，我国酲前使用的普通脱 切机和旋耕机已不能满足秸秆还田的实际需要。其次就还田的秸秆数量来说，也存着 一些闼题。水稻，小麦秸秆的适宣还霉量( 风干重) 以3 0 0 0 - - 4 5 0 0 于宽每公顷为宜，玉 米秸秆以4 5 0 0 , , 6 0 0 0 千克每公顷为宜；一年一作的地块和肥力高的地块还可适当高些， 而在水田和肥力低的地块就要低一些，一般每年每公顷地一次还田3 0 4 5 0 0 千克秸 秆可使土壤有机质含量不但不会下降，还会逐年提高，但我国大部分农村还田量都还 达不到要求。再次，在还田中施入的秸秆量和还田方式应随作物及其种植地区的不同 作相应的改变。例如：在还圈的时期上，稻舀越晕越好，如若将水稻秸秆堆熟后再还 田比直接还田效果更加显著；在还田方法上，玉米、高粱等旱地作物的还田应是边还 圈边懿压，以便使高水分的秸秆迅速腐解。叁从推行种植业结构调整以来，传统作物 要向经济作物转变，而经济作物对还田技术要求极高，目前采用的粗犷的还田技术不 能满足这些要求，以致农作物秸秆大量被弃置在公路旁和河沟，或者焚烧。最后，就 是田闻管理不够到位。有许多地区将秸秆还田后便不再管理，缺乏及时和合理的措施 保证地下的秸秆充分腐解，被作物利用。为了防止微生物在分解秸秆与作物争氮，我 们还应补充配施一定量的速效氮肥，保证土壤全期的肥力；在还暖的同时，须注意农 田病虫害的防治，有病害作物的秸秆应堆肥腐熟后再施人田中，这样可防止病虫害的 蔓延瑟2 1 。 ( 4 ) 秸秆加工饲料技术【1 3 , 1 4 1 。众所周知，牛羊马驴等本是草食类动物，其饲料 来源赠板结蒂应以牧草和秸秆失主。由予因终许多畜牧业发达星家使用了肉骨粉蛋盘 质饲料长期饲喂草食家畜，从而导致了疯牛病的发生。今年2 月1 4 日国家农业部根 据国际动物卫生法典有关规定发布了中国疯牛病风险分析与评估报告中指出： 中国不存在疯牛病，也无疯牛病发生传播的基本要素。其主要依据是我国不使用也不 进口动物肉骨粉作饲料，实践证明这完全是由多年来我国推行秸秆养畜，过腹还田的 结果【1 5 】。 当前，秸秆饲料加工中应用较多的是秸秆青贮、氨化、碱化发酵双重处理、 膨化饲料、热喷( 在热喷装置中用饱和水蒸气喷秸秆) 、微生物发酵贮存及生产单细胞 蛋白技术【1 6 1 ，其中碱化发酵双重处理和热喷技术是目前较理想的技术。经报道， 秸秆经热喷后，消化率可提高到5 0 ，利用率