農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)

摘要：該文綜述了農(nóng)作物秸稈的利用的成因和綜合利用技術(shù)的進展，包括肥料轉(zhuǎn)化技術(shù)、飼料轉(zhuǎn)化技術(shù)、能源技術(shù)等。農(nóng)作物秸稈的綜合利用就是對可再生資源的利用可以有效解決農(nóng)村肥料、飼料以及能源的短缺問題，為農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供保障，是生態(tài)環(huán)境保護最有效的方法。

關(guān)鍵詞：秸稈；可再生資源；綜合利用

孫金華. 農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（26）：33.

一、農(nóng)作物秸稈利用結(jié)構(gòu)原理

秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。纖維素是一種葡聚糖，它構(gòu)成秸稈基本結(jié)構(gòu)，在植物體中半纖維還可以與纖維素、木質(zhì)素、果膠質(zhì)、蛋白質(zhì)等很多高分子成分相關(guān)聯(lián)形成穩(wěn)定而復(fù)雜的植物半纖維素類成分，在植物體內(nèi)起到支架和骨干的作用，還可以起到儲存碳水化合物的作用。木質(zhì)結(jié)構(gòu)單元是松柏醇、香豆醇和芥子酸等化合物，木質(zhì)素機械程度很高，有天然塑料之稱，在秸稈中木質(zhì)素能與纖維素、半纖維素、碳水化合物等分子相結(jié)合形成更復(fù)雜的高級結(jié)構(gòu)，給予細胞壁化學(xué)和生物學(xué)的抵抗力，并使植物具有機械力。木質(zhì)素不易化學(xué)降解，濃硫酸、鹽酸不能使它分解，但強堿溶液可以使它分解。纖維素是細胞壁的主要成分，在纖維素的周圍充填著半纖維素和木質(zhì)素阻礙了纖維素分子的直接接觸。

二、農(nóng)作物秸稈利用技術(shù)

1、秸稈肥料化技術(shù)

據(jù)測定秸稈的稈、葉、根中含有大量的氮、磷、鉀有機原料，分析得出每100 kg鮮秸稈中含氮0.48 kg、磷0.38 kg、鉀1.67 kg，相當于2.4 kg的氮肥、3.8 kg的磷肥、3.4 kg的鉀肥。

秸稈還田常見為機械化以及覆蓋、堆漚兩種技術(shù)，在秸稈肥料轉(zhuǎn)化中起到關(guān)鍵作用。作物秸稈本身養(yǎng)分不均衡，含量偏低且不易腐熟，因此需要添加一些有機肥料，比如畜禽糞便、生活垃圾、污水處理廠產(chǎn)生的污泥等物料，加快秸稈腐熟，實現(xiàn)肥料化生產(chǎn)。此外，還需要適當添加一些專用的菌劑，增加肥效。秸稈用量要依據(jù)其他物料的養(yǎng)分含量改善發(fā)酵物料的碳氮比和含水量，從而利于接種菌劑發(fā)揮作用。

2、秸稈飼料化技術(shù)

作物秸稈通常主要用來充當反芻動物的粗飼料。其主要由纖維素等組成，導(dǎo)致適口性以及消化轉(zhuǎn)化率大大降低，且礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)含量也偏低，直接影響秸稈的利用，增加環(huán)境污染。因此，通過推廣秸稈飼料化，不僅可以有效節(jié)省糧食的消耗，同時減少對環(huán)境造成的污染，還可以確保畜牧業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展。

（1）秸稈氨化處理

據(jù)莫放研究表明麥秸氨化粗蛋白質(zhì)可由3.6%增加到11.6%，于物質(zhì)體內(nèi)消化率提高24.14%，粗纖維體內(nèi)消化率提高43.77%，有機物體內(nèi)消化率提高29.4%，粗蛋白質(zhì)消化率提高35.3%，作物秸稈經(jīng)氨化處理后DM采食量可提高25%左右。

（2）秸稈微貯

指在秸稈進行發(fā)酵前，適量添加一定量的微生物添加劑，通過這些微生物對秸稈進行分解，軟化秸稈，將其中的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等有機碳水化合物轉(zhuǎn)化為糖類，最終經(jīng)過發(fā)酵，轉(zhuǎn)化成乳酸和其他一些揮發(fā)性脂肪酸，提高瘤胃微生物對秸稈的利用率。微貯后蛋白質(zhì)含3.85%，粗脂肪2.43%，無氮浸出物2.19%，灰分5.99%，水分51.92%，可提高消化率24%-43%，有機物消化率29%，并能夠調(diào)節(jié)動物的腸胃功能，使其達到平衡，但也只適于反芻動物[1]。

3、秸稈能源化技術(shù)

秸稈生物氣化技術(shù)又稱秸稈沼氣技術(shù)，是指以秸稈為主要原料經(jīng)微生物厭氧發(fā)酵作用生產(chǎn)可燃氣體—沼氣的秸稈處理利用技術(shù)。該技術(shù)處理秸稈，除了生產(chǎn)農(nóng)村急需的高品質(zhì)清潔能源，還能生產(chǎn)有機肥料。

（1）秸稈熱解氣化

是將秸稈轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過程。秸稈氣化反應(yīng)器中氧氣不足時部分燃燒以提供氣化吸熱反應(yīng)所需的熱量，使秸稈在700-850℃左右的氣溫度下發(fā)生熱解氣化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為含氫氣、一氧化碳和低分子烴類的可燃氣體，可以直接作為鍋爐燃燒供熱。

（2）生物質(zhì)固化成型燃料技術(shù)

是在一定溫度和壓力作用下，將各類分散的沒有一定形狀的農(nóng)林生物經(jīng)收集、干燥、粉碎等預(yù)處理后，利用特殊的生物固化成型設(shè)備擠壓成密度較大的棒狀或顆粒狀等成型燃料，從而提高其運輸和貯存能力，改善秸燃燒性能，提高利用效率，擴大應(yīng)用范圍。

（3）農(nóng)作物秸稈直接燃燒發(fā)電

生物質(zhì)燃燒發(fā)電（包括城市固體廢物發(fā)電）技術(shù)類似燃煤技術(shù)，就是對農(nóng)作物秸稈進行打捆、運輸、燃燒產(chǎn)生的蒸汽通過汽輪機或蒸汽機系統(tǒng)驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，基本達到成熟階段，且風(fēng)險小，已進入商業(yè)化階段。

4、農(nóng)作物秸稈的其它應(yīng)用技術(shù)

秸稈還可以用于造紙、生產(chǎn)可降解的包裝材料以及制作人造板等。利用秸稈制漿，不僅成本較低，且制成的紙平滑、易施膠，且安全無毒、無臭、衛(wèi)生、質(zhì)輕、通氣性好、容易降解等特點[2]。

三、存在的問題與展望

目前，全國對秸稈的綜合利用仍不夠成熟，大多數(shù)是以粗加工為主，缺乏對秸稈精細加工技術(shù)的研究與推廣。由于不同動物消化特點不相同，再加上植物纖維的差異，因此秸稈飼料需要區(qū)分多個種類。此外，秸稈綜合利用加工設(shè)備以粗放型生產(chǎn)方式為主，其自動化程度精細加工程度有待提高。

參考文獻

[1] 莫 放. 化學(xué)處理對秸稈秕殼的瘤胃有機物降解率的影響[J]. 中國畜牧雜志，2001（6）：3-5.

[2] 江海波，素元萍，余 康. 中國農(nóng)作物秸稈資源分布利用與開發(fā)策略[J]. 國土與自然資源研究，2008（2）92-93.endprint