秸秆利用与现状

雾霾来源之一秸秆的综合利用现状摘要：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的几种方式，以及各种利用方式存在的优缺点，为我国秸秆资源的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的茎秆和残留的叶片。我国是产秸秆大国，秸秆种类有近30种。秸秆中隐藏着巨大的资源，作物吸收的养分有将近一半会留在秸秆中。高利伟等[1]研究表明2006年中国作物秸秆资源数量超过7.6亿t，其中蕴含的氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）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充分合理的利用它，大量的秸秆被丢弃、焚烧，不仅浪费资源还造成环境污染。近年来随着化石能源的日益枯竭和环境条件的日益恶化，秸秆资源的综合利用成为人们日益关注的话题。我国各类农作物秸秆资源的综合利用方式，可归纳为4个方面：肥料、饲料、燃料、其它。1秸秆还田1.1秸秆还田的方式一般来说，秸秆还田的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的小麦、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的一项农机化适用技术。1.1.2堆沤还田堆沤还田就是指将农作物的秸秆制成堆肥或者是沤肥等，等待农作物的秸秆发酵到一定的程度以后，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的家畜作为特殊的“中介”，将小麦、玉米、水稻秸秆等进行简单如切割之类的处理之后，作为饲料喂给家畜，然后将这些家畜的粪便施入种有农作物的土壤之中。这种方式最大的优点优点就是省时、简单，而且也是目前发现的最为科学和最具生态性的秸秆还田方式。1.2秸秆还田的优缺点秸秆还田具有一定的优势，但是如果在实际应用中不注意的话，效果可能不明显，甚至会对农作物造成不良影响。1.2.1对土壤肥力的影响3.1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、易于推广的特点，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。3.2秸秆气化。秸秆气化是在气化炉内完成的。秸秆是由碳、氢、氧等元素组成，其中含有一定量的水分。当秸秆被燃烧后，随着温度的升高，燃烧产生的气体通过还原区赤热的炭层反应，转换成含CO、H2、CH4等组分的可燃气体。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。3.3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的过程。沼气含有50％—70％的甲烷，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。秸秆发酵后的沼渣可以用作肥料，产生的沼气无色无味且抗爆性能好。但是前期需要先修筑沼气池，并且常常后期的维护也跟不上。3.4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，压缩成块状、棒状或颗粒状等需要的形状，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的“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。3.5秸秆液化。秸秆液化是指通过物理、化学或生物学方法，使秸秆中的木质素、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的不同，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、高压并有催化剂参与情况下，将生物质转化为液体的热化学反应过程，通常有还原性气体参与反应。根据液化目的不同，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的大分子结构，主要目的是制备天然高分子材料;另一类是破坏原料的大分子结构，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的过程，典型的液化工艺是在较高的压力和温度以及在催化剂存在下进行的。此方式需要消耗大量的能量，同时对设备耐压要求较高，目前研究较多的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的反应通道的一项技术。秸秆液化优点明显，但缺点也同样显著。目前国内外对秸秆液化机理和数学模型的研究还很欠缺，秸秆预处理技术有待发展，高效催化剂的筛选方面有待提高，液化产物的分离、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的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的大分子结构，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的纤维素等结构物质，如造纸等。4.2用作基料。将秸秆粉碎并添加其它原料可以作为部分微生物的营养基质。目前生产中最常见的是栽培食用菌。除此之外，秸秆还可以作为其它一些微生物的基料，王月明[10]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的历史，近年来随着人们环保意识的不断加强，秸秆作为生产和建筑材料应用再次被重视。传统的秸秆利用，一般作为墙体和屋面的建筑材料。现在对秸秆的利用方式更加多样，周定国[11]报道了关于稻秸人造板的一些问题，郑凤山[12]等进行了关于玉米秸秆制造刨花板的实验研究。这些秸秆人造板具有无醛环保的，但是也存在成本高、价格高的缺点。，可以制造无醛家具、建筑和室内装饰。陈海涛[13]等研究了秸秆纤维地膜覆盖栽培作物性能，发现秸秆纤维地膜覆盖栽培哈椒的植株高度和产量显著高于裸地，与传统塑料地膜无显著差异。李霞[14]等总结了秸秆绿色环保餐具与传统的一次性餐具的比较优势。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、易被环境降解的优点，可减少生产和生活中白色污染的产生。结语中国是世界第一秸秆大国，由于人们的认识不足和秸秆综合利用成本高等原因，我国的秸秆表现为过剩，造成秸秆的焚烧污染环境和资源浪费的现象。近年来随着人们对秸秆资源关注度的日益提高，我国的秸秆资源综合利用工作开始全面展开。随着工作的深入，我们一定会做到既有效利用资源，又保护好环境，实现经济和环境的双丰收。参考文献[1]高利伟，马林，张卫峰，等，中国作物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的影响[J].植物营养与肥料学报.[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与微生物的影响[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的影响[J].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的影响[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布及稳定性的影响[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的影响[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的影响[J].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的研究[J].安