農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)是由諸多單項技術(shù)組成且相對獨立的新型實用技術(shù),比較成熟或正在發(fā)展的技術(shù)主要有:秸稈粉碎還田及用作育菇培料,轉(zhuǎn)化為家畜飼料,秸稈氣化及發(fā)電,制造建材及工業(yè)用途,農(nóng)作物秸稈也可以經(jīng)過秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制成生物質(zhì)成型燃料,生物質(zhì)成型燃料又被稱為“秸稈煤”,“秸稈煤”是未來替代煤等化石能源最佳的選擇。
1、秸稈粉碎還田及用作育菇培料
1.1粉碎翻壓覆蓋直接還田
它是以機械的方式將田間的農(nóng)作物秸稈直接粉碎并拋撒于地表,隨即耕翻人士,使之腐爛分解。據(jù)農(nóng)技人員連續(xù)6年跟蹤試驗測定有機質(zhì)含量增加2倍,速效氮增加3倍;土壤團粒結(jié)構(gòu)改善,保水、透氣,吸水能力提高:地溫提高1~2℃。該技術(shù)的實施不僅能增加土壤有機質(zhì)含量,降低土壤容量,防止土地板結(jié),而且能減少秸稈的養(yǎng)分和水分的自然損失,有利于蓄水保墑,減少資源浪費,凈化周圍環(huán)境。同時,能提高工效,減輕勞動強度,爭搶農(nóng)時,提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量,增加農(nóng)民收入。一般情況下連續(xù)3年以上,可使小麥增產(chǎn)7%~8%,玉米增產(chǎn)5%~6%。這種還田方式通常有兩種,一種是以拖拉機為動力懸掛聯(lián)合收獲機械:另一種是聯(lián)合收割機在收獲果實的同時將秸稈切碎直接還田。
1.2粉碎堆積腐化還田
將粉碎的秸稈加入人糞尿,堆積成堆,然后封泥,有機物在微生物作用下逐步礦質(zhì)化和腐殖化,腐熟,形成優(yōu)質(zhì)肥料。堆腐還田能提高土壤有機質(zhì)含量,促進速效養(yǎng)分的釋放,提高土壤含水量和農(nóng)作物產(chǎn)量,具有作用最好、效果最快的特點。堆腐還田的缺點是漚制時間較長,一般需3個月以上。三是過腹還田。利用秸稈中的營養(yǎng)成分作為動物飼料,再以其排出的糞尿回歸田地。
1.3秸稈育菇
以玉米稈、稻草等秸稈,經(jīng)熱蒸、消毒,發(fā)酵、化學(xué)處理后,可用作種植平菇、草菇、風(fēng)尾菇等的培料,能大大降低生產(chǎn)成本。
2、秸稈處理后作家畜飼料
麥秸、稻草及玉米秸稈是產(chǎn)量最大的農(nóng)作物廢棄物,利用這些秸稈轉(zhuǎn)化為飼料具有廣闊前途。隨著草原場退化嚴重,放畜量超載嚴重,用秸稈飼料搭配精飼料的圈養(yǎng)方式迅速擴展。秸稈在飼料利用方面主要為青貯、氨化、制塊和制粒、微生物處理等。
2.1青貯處理
就是將飽含液汁的表綠牧草飼料、秸稈等經(jīng)過加工并添加一定比例的添加劑,壓實后密封貯存,經(jīng)過一段時間的乳酸發(fā)酵后,轉(zhuǎn)化成含有豐富蛋白質(zhì)維生素及適口性好的飼料。這種方法能長期保持青綠多汁的營養(yǎng)特性,養(yǎng)分損失少。一般調(diào)制干草養(yǎng)分損失達20%~30%.而青貯一般損失僅8%~10%,胡蘿卜素損失極小,并可長期貯存,消化率高、適口性好,占地空間少。
2.2氨化處理
此方法應(yīng)用最廣泛,有堆垛法、氨化池法、氨化爐法等。一般來說,氮化秸稈的消化率可提高20%左右.粗蛋白含量也可提高1~1.5倍。秸稈經(jīng)氨化處理后質(zhì)地變得松軟,具有糊香味,牲畜愛吃,采食速度、采食量提高,且能改善秸稈的營養(yǎng)價值。
2.3微貯及冷壓處理
主要是針對含水量低的麥秸、稻草以及半黃或黃干玉米秸、高梁秸等不宜青貯的秸稈。微生物發(fā)酵貯存技術(shù)是利用微生物發(fā)酵的原理.使農(nóng)作物秸稈在微貯過程中,將大量的木質(zhì)纖維類物質(zhì)降解為易發(fā)酵糖類,并轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸、二氧化碳等,成為牛、羊等家畜的飼料。它比氨化飼料成本低。而塊狀秸稈飼料就是利用冷壓技術(shù)將粉碎的秸稈擠壓成小塊,水分少、體積小,可保留飼料的纖維,又便于儲存和運輸,使之商品化。加工的飼料塊有炒香味,牛羊喜歡吃。
3秸稈氣化及發(fā)電
3.1秸稈氣化作生活燃料
秸稈氣化集中供氣技術(shù)是一種生物質(zhì)熱解氣化技術(shù),是將玉米秸稈、小麥秸稈等生物質(zhì)原料粉碎后在氣化反應(yīng)爐中半通過熱解反應(yīng)或高溫裂解,變成以一氧化碳和氫氣為主的可燃氣體。秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)由生物質(zhì)氣化站,燃氣輸配管網(wǎng)和用戶室內(nèi)設(shè)施三部分組成。氣化站主要設(shè)備由固定床下喂入式生物質(zhì)氣化器、燃氣凈化器、貯存器、貯存柜、風(fēng)機和給料機構(gòu)成;燃氣輸配管網(wǎng)由聚丙烯或聚乙稀塑料連接而成:用戶室內(nèi)配有活性炭濾清器、燃氣流量表和低熱值燃氣爐。秸稈氣化集中供氣技術(shù)的設(shè)備簡單,操作方便,價格低廉,能減少或防止秸稈污染,改善生活環(huán)境,提高農(nóng)民生活質(zhì)量。這項工程適于秸稈資源豐富、農(nóng)民生活水平較高的農(nóng)村地區(qū),以自然村為單位進行推廣。以山東省能源研究所研制生產(chǎn)的低熱值生物質(zhì)氣化裝置為例,1 kg秸稈一般可以生產(chǎn)2m3混合可燃氣體,其熱值為5 MJ/m3左右,農(nóng)民每戶每天需用氣2~3m3左右,若按燃氣價格0.22元/m3計算,每月用氣費用為13.2~19.8元,每戶每年約需用1t秸稈原料,通過秸稈氣化技術(shù)可消化當(dāng)?shù)赜衩捉斩捒偭康?/3。沼氣的運用不僅為農(nóng)民生活帶來了方便,而且增加了農(nóng)民收入。
3.2秸稈發(fā)電
在目前能源緊張的情況下,秸稈發(fā)電不僅每年可以消化掉廢置的秸稈,而且還可獲得可觀的經(jīng)濟效益、良好的生態(tài)效益和社會效益。丹麥?zhǔn)鞘澜缟鲜紫仁褂媒斩挵l(fā)電的國家,首都哥本哈根的阿維多發(fā)電廠建于20世紀90年代,被譽為全球效率最高、最環(huán)保的熱電聯(lián)供電廠之一。阿維多電廠每年燃燒15萬t秸稈,可滿足幾十萬用戶的供熱和用電需求。使用秸稈發(fā)電,電廠降低了原料的成本,百姓享受了便宜的電價,環(huán)境受到保護,新能源得以開發(fā),同時還使農(nóng)民增加了收入,F(xiàn)在我國已在部分地區(qū)進行發(fā)電應(yīng)用,同時一批新型秸稈發(fā)電廠正在投資興建中。
4、制造建材及工農(nóng)業(yè)用料
4.1制造建材
不同作物秸稈的重量與品質(zhì)也不同,可將不同的秸稈加工成各種墻體材料、保溫材料等人造板材,可替代大量木材。我國年產(chǎn)小麥1.3億t.麥秸年產(chǎn)量在1.5億t位以上。如果每年取麥秸總量的0.5%生產(chǎn)板材,可替代150萬m3原木。麥秸墻體保溫材密度為0.2—0.25 g/cm3,導(dǎo)熱系數(shù)與聚氨脂泡沫、巖棉相似,但其成本僅為它們的1/4~1/3。棉桿可代替木材制造纖維板、中密度板、保溫板等。我國年產(chǎn)棉稈3000萬t.棉稈的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與木材相似,可代替木材制造纖維、中密度板、保溫板。1t棉稈可代替0.4m3木材,如果利用棉稈總量的1%,一年就可代替14萬m3木材。
4.2其它工農(nóng)業(yè)應(yīng)用
以秸稈為主要原料可加工餐盒、包裝紙,并可提取淀粉、制作酒精及加工苯纖維地膜等。將秸稈固化后做燃料,解決秸稈質(zhì)地松散,不易儲運及熱效率低的問題?梢怨袒砂魻、塊狀、顆粒狀等成型燃料。秸稈經(jīng)裂解、冷卻得到液體產(chǎn)品,不但可以做燃料,還可以進一步提取化工原料。秸稈反應(yīng)堆的應(yīng)用成為秸稈利用的新亮點。秸稈反應(yīng)堆是把秸稈鋪制一定厚度,保證足夠的氧氣,放上菌種在一定的溫度、水分、pH下可以產(chǎn)生二氧化碳,放出熱量,生成礦質(zhì)元素和抗病孢子,大量補充植物所需二氧化碳的虧缺,讓其光合作用大大增強,進而獲得高產(chǎn),優(yōu)質(zhì)、無公害農(nóng)產(chǎn)品的工藝設(shè)施技術(shù)。其技術(shù)特點是以秸稈替代化肥,以植物疫苗替代農(nóng)藥,通過一定的設(shè)施工藝,實施資源利用、生態(tài)改良、環(huán)境保護及無公害的有機栽培。秸稈中分離出的半纖維素在半纖維素酶作用下轉(zhuǎn)化為低聚木糖,制取淀粉,能用于生產(chǎn)功能性食品,傲飼料,釀酒、釀醋等。
5、結(jié)語
農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)在發(fā)達國家得到廣泛推廣。美國將秸稈用作飼料、手工制品等,有的地方還用來蓋房。日本約68%的稻秸稈翻人土層中還田,10.5%秸稈作為粗飼料養(yǎng)牛,7.05%秸稈做混合肥料。我國對秸稈的綜合利用尚處于初始階段,需要加大科研力度,加強農(nóng)作物秸稈綜合利用的推廣工作,促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。