河南省作物秸稈利用與分析

申江峰，何玉靜，趙彬彬，余泳昌　(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南鄭州 450002)

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河南省作物秸稈利用與分析

申江峰，何玉靜，趙彬彬，余泳昌*(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南鄭州 450002)

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，含有豐富的氮、磷、鉀等微量元素，是一種可供開(kāi)發(fā)和綜合利用的生物質(zhì)資源。作物秸稈是指籽粒收獲后殘留下的含纖維成分的作物殘留物，秸稈成分是糖類，主要以纖維素、木質(zhì)素和淀粉為主，其中C、H、O的含量比較高，可達(dá)70%～90%，同時(shí)也含有一定量的粗蛋白、粗脂肪和少量微量元素等礦物質(zhì)。我國(guó)是糧食生產(chǎn)大國(guó)，同時(shí)也是作物秸稈生產(chǎn)大國(guó)，具有豐富的秸稈資源[3]。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)科技水平的不斷發(fā)展，農(nóng)作物秸稈出現(xiàn)了大量的剩余。目前，較低的秸稈利用率以及不合理的秸稈處理方式等問(wèn)題，不僅造成了作物秸稈大量浪費(fèi)，而且對(duì)生活環(huán)境造成了重大污染。所以合理的秸稈處理方式，不僅可以豐富秸稈資源，同時(shí)對(duì)生活環(huán)境也會(huì)有重大的改變[5]。河南作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，作物秸稈品種繁多，秸稈資源也非常豐富。筆者主要對(duì)河南省不同地區(qū)、不同種類秸稈的處理方式進(jìn)行比較分析。

1研究區(qū)概況

河?xùn)|村位于河南省滎陽(yáng)市王村鎮(zhèn)，該村地貌為山地，種植作物主要以玉米為主，該作物耕地面積為13.33 hm2，秸稈處理方式為粉碎還田，只有少數(shù)的秸稈才會(huì)以家庭院落有序堆垛形式存儲(chǔ)；洛陽(yáng)市孟津縣白鶴鎮(zhèn)任莊村主要以種植花生作物為主，該地區(qū)為丘陵地帶，花生種植面積為33.33 hm2，花生秸稈存儲(chǔ)形式大多為路邊地頭堆垛；商丘市永城縣邙山鎮(zhèn)山城村以種植水稻為主，該村為平原區(qū)域，水稻種植面積為80.67 hm2，水稻秸稈主要用作飼料，秸稈存儲(chǔ)點(diǎn)及存儲(chǔ)形式為院落閑置地堆垛。

2作物秸稈處理方式

在實(shí)際生活中，作物秸稈的處理方式多種多樣，如粉碎還田、用作生物質(zhì)燃料和飼料以及秸稈能源化[1-2]。

2.1粉碎還田作物秸稈中含有豐富的微量元素，是一種重要的有機(jī)肥料來(lái)源。由于作物秸稈種類較多，故不同秸稈處理方式也有所不同。該研究主要以玉米秸稈為例，玉米秸稈最直接、最方便的處理方式是直接粉碎還田。該方法是利用玉米秸稈粉碎裝置，由動(dòng)力帶動(dòng)粉碎裝置把秸稈粉碎后均勻地拋灑在地表，之后可以對(duì)其表面進(jìn)行耕翻掩埋。粉碎還田是將作物中的營(yíng)養(yǎng)元素還給土壤，這在一定程度上，不僅緩解了土壤營(yíng)養(yǎng)成分不足，而且還可以減少化學(xué)藥物的施用量，增加土壤肥力，調(diào)節(jié)土地的結(jié)構(gòu)性能，促進(jìn)作物根系發(fā)育。據(jù)試驗(yàn)測(cè)定，玉米秸稈還田100 kg，就相當(dāng)于施用肥料500 kg。針對(duì)考察的3個(gè)區(qū)域，最多也是最簡(jiǎn)潔的處理方式就是秸稈直接粉碎還田，所以秸稈粉碎還田是一種重要的處理方式，直接還田和田間焚燒還田是目前秸稈還田最主要的處理方式[6]。

2.2用作生物質(zhì)燃料農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也是我國(guó)農(nóng)村的傳統(tǒng)燃料。但大多情況下處于低效利用狀態(tài)，也就是在柴灶上直接燃燒，其轉(zhuǎn)換率僅有10%～20%左右。而生物質(zhì)燃料是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過(guò)葉綠素的光合作用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。如今，生物質(zhì)能源也是繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大能源，方法是將松散的秸稈經(jīng)擠壓加工后形成固體燃料，這樣不僅可以提高生物質(zhì)的熱值，而且方便運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。同時(shí)，生物質(zhì)能源的應(yīng)用能夠部分代替煤等常規(guī)能源，可實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，減少氮氧化物和二氧化硫的排放。

2.3作為飼料作物秸稈可以直接充當(dāng)飼料，也可將秸稈加工后作飼料。一般情況下，秸稈未經(jīng)過(guò)加工直接喂養(yǎng)屬于劣質(zhì)飼料，由于營(yíng)養(yǎng)成份較低，所以多用于飼養(yǎng)反芻動(dòng)物。然而，秸稈通過(guò)加工后再去飼養(yǎng)，營(yíng)養(yǎng)成分比較高，也可以使不能作飼料的秸稈被利用，進(jìn)而提高適口性和消化率，可用作牛、羊的飼料。該方法是利用化學(xué)和微生物學(xué)等原理，將含有豐富纖維素和木質(zhì)素的作物秸稈降解轉(zhuǎn)化為含有維生素成分的生物蛋白飼料，目前國(guó)內(nèi)已擁有該技術(shù)[7]。

2.4秸稈能源化秸稈能源化主要包括用秸稈制沼氣和秸稈發(fā)電兩種方式，而絕大多數(shù)秸稈都可用作沼氣生產(chǎn)。沼氣的生產(chǎn)不僅干凈，而且有利于環(huán)境保護(hù)。在作物秸稈中含碳量達(dá)45%～50%，含氫量5.5%～6.2%，含氧量43%～45%。同時(shí)，秸稈是一種比較好的可再生能源，1 t秸稈的熱值相當(dāng)于0.5 t煤。在作物秸稈中含有一定的熱值，可以放熱發(fā)電，所以秸稈能源化可以緩解資源短缺問(wèn)題[4，8]。

3作物秸稈利用中存在的問(wèn)題及綜合利用措施

3.1秸稈利用中存在的問(wèn)題

3.1.1污染大氣環(huán)境。目前在農(nóng)村田地里，人們不再大量收集秸稈作為生活燃料，絕大多數(shù)秸稈是通過(guò)地表直接焚燒還田，雖說(shuō)該方法比較方便，但同時(shí)也帶來(lái)了極大的危害。地表秸稈焚燒主要是造成了大氣污染。

3.1.2秸稈利用率低。隨著城市化快速發(fā)展，農(nóng)村大量勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)勞動(dòng)力不足，再加上作物秸稈收集比較困難，而且人工運(yùn)輸和收集儲(chǔ)藏存在一定問(wèn)題，故現(xiàn)在人們不再大量收集秸稈作為生活燃料，而是直接焚燒或丟棄，導(dǎo)致秸稈利用率低。

3.1.3經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。據(jù)測(cè)算，1 kg秸稈可制氣2.2 m3；作為飼料，秸稈飼料適口性強(qiáng)；建設(shè)一座25 mW秸稈發(fā)電站，年消耗20萬(wàn)t，可代替7萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，輸出1.3億kW電，提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入。作物秸稈合理利用可減少秸稈排放，提高作物秸稈利用率，減少環(huán)境污染，增加農(nóng)民收入，提高人民生活水平。

3.2作物秸稈綜合利用措施及建議河南作物秸稈資源豐富，但目前秸稈利用問(wèn)題比較多，丟棄、焚燒現(xiàn)象非常普遍。首先，在焚燒作物秸稈時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的懲處措施，對(duì)正確利用秸稈的農(nóng)戶進(jìn)行鼓勵(lì)，以此減少秸稈焚燒帶來(lái)的危害；其次，加大作物秸稈重要性的宣傳力度，深化對(duì)秸稈資源的認(rèn)識(shí)，讓農(nóng)民體會(huì)到秸稈綜合利用的好處；最后，加快作物秸稈資源有機(jī)還田的研究，大力推廣免耕播種技術(shù)，制定相應(yīng)的秸稈還田技術(shù)規(guī)劃，避免過(guò)量還田造成的資源浪費(fèi)以及還田不當(dāng)帶來(lái)的副作用，提高秸稈綜合利用效率。因此，在秸稈綜合利用時(shí)，應(yīng)因地制宜地提高秸稈利用率，利用秸稈生產(chǎn)生物能源，以解決環(huán)境污染和彌補(bǔ)資源短缺[9]。

4結(jié)語(yǔ)

秸稈資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中數(shù)量較大的副產(chǎn)物之一，合理利用秸稈資源是循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要組成部分。推廣作物秸稈綜合利用技術(shù)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，解決農(nóng)村大量剩余勞動(dòng)力有積極的促進(jìn)作用，進(jìn)而可以推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境。

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摘要針對(duì)河南省滎陽(yáng)市王村鎮(zhèn)河?xùn)|村、洛陽(yáng)市孟津縣白鶴鎮(zhèn)任莊村和商丘市永城縣邙山鎮(zhèn)山城村3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊的作物秸稈利用情況進(jìn)行研究。根據(jù)我國(guó)作物秸稈的利用現(xiàn)狀，指出目前作物秸稈利用存在的問(wèn)題以及農(nóng)村秸稈焚燒帶來(lái)的危害，尤其是對(duì)環(huán)境的污染，并從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等方面分析了秸稈高效利用技術(shù)。最后，針對(duì)作物秸稈中存在的問(wèn)題，提出了作物秸稈綜合利用建議。

關(guān)鍵詞作物秸稈；利用現(xiàn)狀；秸稈焚燒；環(huán)境污染；河南省

Analysis of Crop Straw Utilization in Henan Province

SHEN Jiang-feng, HE Yu-jing, ZHAO Bin-bin, YU Yong-chang*(College of Mechanical and Electrical Engineering, Henan Agricultural University, Zhengzhou, Henan 450002)

AbstractThe utilization status of crop straw in Hedong Village of Wangcun Township in Xingyang City, Renzhuang Village of Baihe Township in Luoyang City and Shancheng Village of Mangshan Township in Shangqiu City was studied. According to the present situation of utilization of crop straw in China, existing problems and harms of rural straw burning were pointed out, especially for the pollution of the environment, the high efficient utilization technique of straw was analyzed from the economic benefits and social benefits, finally, some suggestions for comprehensive utilization of crop straw were put forward.

Key wordsCrop straw; Utilization status; Straw burning; Environmental pollution; Henan Province

收稿日期2015-04-29

通訊作者

作者簡(jiǎn)介申江峰(1986- )，男，河南開(kāi)封人，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械化裝備。*，教授，博士生導(dǎo)師，從事農(nóng)業(yè)電氣化及其自動(dòng)化研究。

基金項(xiàng)目河南省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目(102102210157)。

中圖分類號(hào)S 509.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2015)18-234-02