農(nóng)作物秸稈的綜合利用與可持續(xù)發(fā)展探析

劉松青

摘 要 在我國的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)作物秸稈普遍用作牲畜的飼料或者直接用于燃料，因為使用量有限，所以大量被棄用，導(dǎo)致資源浪費。農(nóng)作物秸稈是具有極大利用價值的生物質(zhì)資源。中國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈數(shù)量多、種類豐富，綜合利用潛力巨大?；诖?，針對農(nóng)作物秸稈的綜合利用與可持續(xù)發(fā)展展開研究。

關(guān)鍵詞 農(nóng)作物；秸稈；綜合利用；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號：S38 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.09.048

農(nóng)作物秸稈是可再生的資源，作為生物質(zhì)資源，不僅熱值高，而且利用過程中不會對環(huán)境造成嚴重的污染。長期以來，農(nóng)作物秸稈主要被用于牲畜飼料，作為燃料使用。隨著農(nóng)村生活質(zhì)量的提高，農(nóng)村的生產(chǎn)方式發(fā)生改變，加之農(nóng)村環(huán)境的影響，使得秸稈的收集、利用都受到限制，特別是秸稈的運輸不方便，使得秸稈的利用成本提高。對秸稈的處理中，多被廢棄或者在田間焚燒，不僅秸稈資源被浪費，而且還污染了環(huán)境，土壤的抗旱保濕能力也會遭到破壞。將農(nóng)作物秸稈作為可利用資源并向著商品化方向發(fā)展，不僅可以緩解農(nóng)村各種能源供應(yīng)不足的問題，而且還可以改善農(nóng)村的生活條件，對推進農(nóng)村資源的循環(huán)利用，經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展非常有利。

1 農(nóng)作物秸稈資源的能源化利用

農(nóng)作物在生長中進行光合作用，近50%的產(chǎn)物貯存在秸稈中，秸稈中的養(yǎng)分包括氫、碳、氧等，而氮和硫的含量較低。所以，秸稈的發(fā)熱量較高，為標準煤的50%，同時釋放的有害氣體非常少，所以農(nóng)業(yè)資源的能源化利用中，秸稈的質(zhì)量非常好，還可以緩解不可再生能源的供應(yīng)壓力。

1.1 直接用于燃燒供熱

農(nóng)作物秸稈資源直接用于燃燒供熱可以采用兩種方式：1）傳統(tǒng)方式，如中國的農(nóng)村長期以來使用秸稈作為燃料直接使用，可以滿足日常的能源需求，做飯、取暖都可以直接使用；2）現(xiàn)代方式，即將秸稈與煤混合處理為新型的燃料，釋放的能量大，消耗的資料少，秸稈的利用效率提高[1]。

將秸稈與煤混合后形成的燃料可以用于發(fā)電，燃煤的使用量大大下降，生物質(zhì)能夠被充分利用，溫室氣體的排放量會大大降低，降低了環(huán)境污染指數(shù)。

從研究的角度而言，燃料的能量中，當生物質(zhì)占有1/5，秸稈的質(zhì)量比例不足1/3時，發(fā)電廠的基礎(chǔ)裝置就不需要改變，可以充分利用起來使用這種混合的燃料發(fā)電。所以，采用這種混合燃料發(fā)電不僅效率高，而且成本低，風險也會相應(yīng)地降低。生物質(zhì)能源得到循環(huán)利用，避免資源浪費，秸稈的收集壓力以及存儲壓力得到緩解，農(nóng)民的經(jīng)濟收入也會提高，由此改善了農(nóng)民的生活質(zhì)量。

1.2 氣化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)能源

農(nóng)作物秸稈資源氣化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)能源，是將原有的固態(tài)原料經(jīng)過技術(shù)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)能源，這種能源的清潔度高，不會對環(huán)境造成污染。農(nóng)作物秸稈資源氣化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)能源主要采用兩種氣化方法，即熱解氣化方法、秸稈沼氣的方法。

熱解氣化方法，就是將秸稈粉碎之后，進行干燥處理，之后對原料進行熱解，經(jīng)過燃燒環(huán)節(jié)和還原環(huán)節(jié)，就可以有秸稈燃氣生成。整個的處理過程都是在缺氧環(huán)境中進行，所生成的物質(zhì)中包括氫氣、一氧化碳和甲烷，沒有煙氣，也沒有有害物質(zhì)，不會對周圍的環(huán)境造成污染[2]。

秸稈燃氣生成之后，還要經(jīng)過凈化處理，除塵、冷卻之后，進行壓縮成型，之后存儲起來。農(nóng)村要使用這種原料，就可以儲氣罐的形式，或者通過地下管網(wǎng)輸送到指定的用戶作為燃料。農(nóng)作物秸稈資源氣化處理后，燃燒效率為30%～40%，所釋放的能量要高出秸稈直接燃燒的2倍，而且價格低廉，使用方便，不會污染環(huán)境。

1.3 液化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橐夯茉?/p>

農(nóng)作物秸稈資源液化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橐夯茉?，會使生物質(zhì)的使用效率提高，資源得到合理利用。農(nóng)作物秸稈資源液化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橐夯茉粗兴捎玫姆椒òɑ瘜W(xué)處理方法、物理處理方法和生物處理方法[3]。

在合適的溫度環(huán)境下施加一定的壓力，配合使用催化劑，加入一定劑量的溶解劑，就可以秸稈的高分子結(jié)構(gòu)在化學(xué)反應(yīng)下分解，秸稈中所含的纖維素、木質(zhì)素都可以用這種方式裂解，成為諸如可燃性油、醇類得到化合物都可以分解出來，這樣就可以轉(zhuǎn)化為液體燃料。

生物質(zhì)液化技術(shù)的應(yīng)用中，要考慮到反應(yīng)條件，不同反應(yīng)條件的產(chǎn)物也會有所差別。生物質(zhì)液化技術(shù)的應(yīng)用中，可以使用高壓的方法直接液化處理，也可以采用裂解的方法進行液化處理。農(nóng)作物秸稈資源氣化處理后轉(zhuǎn)變的液化能源可以替代化石燃料，使得能源得到合理配置，而且污染物的排放量會有所降低。

2 農(nóng)作物秸稈資源的肥料化利用

農(nóng)作物秸稈作為肥料資源，其所含有的養(yǎng)分極高。將秸稈進行肥料化處理后還田，可以補充農(nóng)作物使用的養(yǎng)料，實現(xiàn)土壤中的養(yǎng)分平衡，提高土壤有的機質(zhì)含量，由此使得土壤的團粒結(jié)構(gòu)得到改善[4]。田地的化肥使用量有所降低，農(nóng)作物的產(chǎn)量增加，而農(nóng)作物的生產(chǎn)潛力有所增加。將秸稈作為肥料資源還田，可以采用三種還田方法，即直接還田、間接還田、腐熟還田。

2.1 直接還田

農(nóng)作物秸稈資源的直接還田，就是使用秸稈粉碎設(shè)備粉碎秸稈之后直接灑在田間，耕翻之后進行掩埋。秸稈混合到土壤中逐漸腐爛，對土壤可以起到蓄水保墑的作用，地表積溫的效果增強，土壤的肥力也會有所增強[5]。這種秸稈還田方法非常簡單，不僅效率高，而且能源消耗少。秸稈還田可以避免對坡地養(yǎng)分流失起到補充的作用，提高土壤中鐵、氮、錳、鋅等物質(zhì)的含量，隨著土壤中酶的活性有所提高，土壤的各種生態(tài)條件得到協(xié)調(diào)，為生物創(chuàng)造良好的條件。

2.2 間接還田

北方地區(qū)的冬季環(huán)境溫度較低，在寒冷干燥的氣候環(huán)境下，秸稈的分解速度慢，沒有分解的秸稈或者分解不夠充分，就會對農(nóng)業(yè)耕種產(chǎn)生不良影響。將秸稈養(yǎng)畜后進行發(fā)酵處理，飼喂牲畜，用于沼氣生成，之后將糞便和沼渣用于田地中，秸稈得以綜合利用。土壤結(jié)構(gòu)因此得到改善，農(nóng)作物的產(chǎn)量有所提高[6]。

目前，普遍使用秸稈燒灰之后還田的方法，雖然操作簡單，但會污染環(huán)境，而且還會存在安全隱患，需要杜絕這種方法，選用實施方便、清潔且成本較低的方法。

2.3 腐熟還田

農(nóng)作物秸稈資源的腐熟還田，就是將秸稈使用粉碎機粉碎之后，將一定比例的生物菌劑以及氮肥混合其中，灑水后堆壓處理，秸稈中含有高分子粗纖維，在高溫環(huán)境下漚制后，就會從纖維素酶中分解出糖醇，這種糖醇是小分子的[7]。農(nóng)作物秸稈經(jīng)過腐熟之后，其中的雜草種子、病原菌以及寄生蟲卵都會被殺滅，成為有機熟肥。采用農(nóng)作物秸稈資源的腐熟還田，通常腐熟的時間為15 d左右，分解的速度非?？?，肥效穩(wěn)定，有助于提高農(nóng)作物生長質(zhì)量。

3 結(jié)語

農(nóng)作物秸稈的應(yīng)用價值不斷地被開發(fā)出來，使用范圍得以擴大。目前，對秸稈的綜合利用成為重要的研究開發(fā)領(lǐng)域，發(fā)展?jié)摿κ志薮?。農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，充分利用起來不僅可以做到農(nóng)業(yè)資源的循環(huán)利用，而且還降低了農(nóng)村的環(huán)境污染程度。但是，由于中國的相關(guān)技術(shù)不夠成熟，開發(fā)能力有限，使得秸稈主要用于農(nóng)業(yè)肥料和牲畜的飼料，沒有在肥料和能源開發(fā)上有更快的發(fā)展。中國正在走節(jié)約型發(fā)展道路，著力于生物質(zhì)能開發(fā)并產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，這就需要從中國目前的農(nóng)村發(fā)展情況出發(fā)，積極開發(fā)秸稈利用技術(shù)，以推進農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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（責任編輯：趙中正）