農(nóng)作物秸稈的沼氣開發(fā)利用

朱永國 劉潤秋 劉艷榮

（1.吉林省榆樹市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)與農(nóng)村能源管理站，吉林榆樹 130400；2.吉林省榆樹市大嶺鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林榆樹 130400；3.吉林省榆樹市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，吉林榆樹 130400）

榆樹市位于吉林省中北部，地處松嫩平原，地勢平坦，土壤肥沃，轄區(qū)內(nèi)有松花江、卡岔河、拉林河3大水系，近年糧食作物播種面積在37.33萬hm2以上，糧食總產(chǎn)量穩(wěn)定在32.5億kg，是吉林省著名的產(chǎn)糧大市，也是全國重點(diǎn)商品糧基地縣（市），素有“松遼平原第一糧倉”的美譽(yù)，以種植玉米、水稻、大豆等農(nóng)作物為主，每年秋收季節(jié)都會產(chǎn)生約400萬t秸稈。以往，當(dāng)?shù)亟斩捇臼亲鳛槿剂嫌糜谵r(nóng)戶做飯、取暖，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)戶基本不需要再以秸稈燃料來取暖，因此采取了直接焚燒的方式，對周邊環(huán)境造成了直接污染，同時也造成了資源浪費(fèi)。如何更快更好地開發(fā)利用秸稈成為榆林市亟待解決的問題[1-3]。

1 榆樹市秸稈綜合利用現(xiàn)狀

一直以來，榆樹市對秸稈綜合利用工作都比較重視，積極貫徹執(zhí)行省委省政府文件精神，大力推進(jìn)秸稈五化利用，近些年來更是加大了對秸稈五化利用在資金和政策方面的支持，秸稈綜合利用取得了較快發(fā)展。近年來，榆林市利用豐富的秸稈資源，采取有效措施，因地制宜開展“五化”利用，同時主動探索政府、合作社、農(nóng)戶三方利益聯(lián)結(jié)機(jī)制，重點(diǎn)推廣了秸稈全覆蓋保護(hù)性耕作模式和水田秸稈全量還田模式，同時積極鼓勵秸稈成型燃料代煤模式好人種養(yǎng)結(jié)合秸稈利用”模式，初步形成了“五化”利用產(chǎn)業(yè)格局。

（1）秸稈全覆蓋保護(hù)性耕作模式。此模式是在保護(hù)性耕作的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，采取寬窄行平作、均勻行平作、等行距壟作等方式，實現(xiàn)了秸稈全量還田、深松、免耕播種、精細(xì)施藥等農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

（2）水田秸稈全量還田模式。此模式是通過自主研發(fā)的水田多功能整地機(jī)作業(yè)，實現(xiàn)水田高留茬秸稈粉碎、深埋全量還田，集成水田秸稈還田、翻地、耙地、打漿、平地作業(yè)環(huán)節(jié)于一體，作業(yè)成本低，病蟲害輕。

（3）秸稈成型燃料代煤模式。農(nóng)村、企事業(yè)單位、糧食烘干、集中供暖等方面，采取秸稈顆粒、燃料塊、直燃等方式實施秸稈代煤項目。重點(diǎn)試驗示范為企事業(yè)單位小型燃煤鍋爐和糧食烘干塔熱風(fēng)爐改造。

（4）種養(yǎng)結(jié)合秸稈利用模式。利用秸稈制作青黃儲飼料飼喂奶牛、肉牛，牛糞和秸稈混拌進(jìn)行堆漚發(fā)酵，實施有機(jī)肥還田，形成玉米種植、秸稈飼料飼喂、糞便+秸稈堆漚還田的生態(tài)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈條[4]。

目前，榆樹市秸稈收儲運(yùn)經(jīng)營主體、“五化”利用企業(yè)（合作社）已達(dá)100余家，建立秸稈收儲點(diǎn)及秸稈原料供應(yīng)基地80多個，全市秸稈利用量達(dá)到了280萬t，秸稈綜合利用率達(dá)81.16%。

榆林市在秸稈禁燒工作上進(jìn)行了一些探索和嘗試，取得了一定成效，但因榆林市為農(nóng)業(yè)大市，每年秸稈產(chǎn)量較大，開發(fā)秸稈利用新途徑現(xiàn)得尤為必要。研究表明，1 t干的玉米秸稈可產(chǎn)290 m3沼氣，1 t濕的玉米秸稈可產(chǎn)246 m3沼氣。因此，如果能將秸稈有效處理并進(jìn)行資源或能源化利用，既能有效避免二次污染，同時還能緩解能源短缺問題。

2 榆樹市開發(fā)秸稈沼氣的意義

2.1 節(jié)約能源沼氣主要是通過農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等有機(jī)廢料厭氧發(fā)酵產(chǎn)生，主要成分是甲烷、硫化氫以及二氧化碳等，無色，有一定的毒性，是一種優(yōu)質(zhì)高效的氣體燃料，可以用來燒火、做飯、照明等。另外，沼氣燃燒后產(chǎn)生的是水和二氧化碳，對空氣沒有污染。同時，沼氣發(fā)酵后的殘渣也可以用來殺滅病菌、蟲卵，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2.2 促進(jìn)農(nóng)業(yè)增收

2.2.1 促進(jìn)農(nóng)業(yè)增收 農(nóng)民在播種前把農(nóng)作物種子放在沼液中浸泡后再播種，不僅能夠提升種子的發(fā)芽率，同時還能夠增強(qiáng)秧苗抗逆能力。相關(guān)實驗表明，沼液浸種對玉米大小斑病有較強(qiáng)的抑制作用、一般可促進(jìn)玉米增產(chǎn)5%～7%。

2.2.2 提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì) 對農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等進(jìn)行開發(fā)處理，除了能夠產(chǎn)生直接利用的沼氣以外，所產(chǎn)生的沼液和沼渣還是優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。相關(guān)研究表明，使用沼液澆灌出來的蔬菜，葉片肥厚、不易生蟲；使用沼渣、沼液替代化肥、農(nóng)藥，可減少普通農(nóng)作物種植20%以上的化肥用量，可不用再施用其他化肥、農(nóng)藥，所產(chǎn)農(nóng)作物口感好、營養(yǎng)價值高、產(chǎn)品品質(zhì)明顯提升。把沼液沼渣施用到大田，既可以減少化肥農(nóng)藥的使用量，也能減少病蟲害發(fā)生，稻米品質(zhì)可得到較大程度提高。研究表明，常施沼液，作物生長健壯，葉片厚度和果實重量顯著增加，品質(zhì)顯著提高[5]。

2.3 環(huán)保清潔長期以來，榆林市農(nóng)作物秸稈除了被就地焚燒外，其余多數(shù)堆積在田間或農(nóng)村房屋周邊，不僅影響環(huán)境整潔，也存在一定的安全隱患（柴垛距離房屋較近，存在火災(zāi)隱患）。秸稈燃燒會造成嚴(yán)重的霧霾，產(chǎn)生大量有毒有害氣體，危害人體健康，且極易引發(fā)火災(zāi)。燃燒時短期內(nèi)產(chǎn)生的大量煙霧也會影響視線，造成交通事故。此外，秸稈焚燒后還會破壞土壤物理性狀，加重土壤板結(jié)。而開發(fā)利用秸稈產(chǎn)沼氣，不僅能解決農(nóng)村污染源治理問題，還能變廢為寶，在提供生物質(zhì)能源的同時生產(chǎn)有機(jī)肥，促進(jìn)土壤改良、黑土地保護(hù)。

3 榆樹市秸稈沼氣的開發(fā)利用

榆林市是全國第一產(chǎn)糧大縣（市），面對巨大的秸稈年產(chǎn)量，曾有過關(guān)于利用農(nóng)作物秸稈及畜禽廢棄物產(chǎn)沼氣的嘗試，也曾建立過沼氣池，試圖將秸稈和畜禽糞便通過沼氣發(fā)酵處理，但因冬季氣溫過低，秸稈中缺少氨磷，不利于微生物的生長，發(fā)酵不完全，一定程度上限制了秸稈沼氣的利用。吉林省德惠市雋氏農(nóng)牧科技發(fā)展有限公司通過多年研究摸索，目前已經(jīng)成功研制出一整套沼氣發(fā)酵新技術(shù)。利用該技術(shù)，可以將大量秸稈和畜禽糞便進(jìn)行沼氣發(fā)酵，即使在冬季也能正常產(chǎn)氣，源源不斷地為村民提供生物質(zhì)天然氣，在提供生物質(zhì)能源的同時還能生產(chǎn)有機(jī)肥，對改良土壤、保護(hù)黑土地效果顯著。這使得榆林市冬季秸稈產(chǎn)沼氣成為可能，將會極大地促進(jìn)榆林市農(nóng)村家居溫暖清潔化和村容整潔，進(jìn)一步提高農(nóng)民生活質(zhì)量。

秸稈產(chǎn)沼氣是近年才興起的一種能源開發(fā)方式，對此，農(nóng)戶還存在認(rèn)識不足的情況。農(nóng)業(yè)部門應(yīng)該利用各種機(jī)會、途徑（下到田間地頭、扶貧下鄉(xiāng)等），向農(nóng)戶講解秸稈綜合利用的前景以及秸稈沼氣的各種好處，讓農(nóng)民逐漸認(rèn)識到開發(fā)利用秸稈的重要性和可行性。同時，要選擇示范村，示范戶帶動，讓農(nóng)戶看到效果，促進(jìn)秸稈沼氣技術(shù)普及。

4 結(jié)語

綜上所述，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中數(shù)量最大的副產(chǎn)品——農(nóng)作物秸稈，循環(huán)利用、變廢為寶，可保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，且在利用秸稈沼氣的同時還能為肥料生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖、食用菌培養(yǎng)、能源制造、加工業(yè)等提供大量的廉價原料，帶動農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革，促進(jìn)農(nóng)民生活質(zhì)量提高和城鄉(xiāng)環(huán)境改善。榆林市秸稈產(chǎn)生量較大，每年有大量秸稈被廢棄或露天焚燒，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，已成為急需解決的重大環(huán)境問題和民生問題。因此，榆林市需立足本地實際，認(rèn)真貫徹執(zhí)行《吉林省秸稈綜合利用三年行動方案（2019-2021年）》，建立協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制，落實省市各項支持政策，逐步完善統(tǒng)計體系，并積極探尋秸稈綜合利用的多種有效途徑，有序促進(jìn)秸稈綜合利用的產(chǎn)業(yè)化、商品化，提高秸稈綜合利用率。