目前农业秸杆的利用方式主要的哪些?并简述其利用原理。
1 引言
“十一五”期间,要把我国各个城市建设成为富强文明的现代化城市,就要坚持以充分合理利用自然资源,保护和改善生态环境为重点,促进我国城市生态环境的良性循环及经济、社会的持续、健康发展。我国秸秆资源十分丰富,据统计,全国年产各类农作物秸秆达5.7亿吨,其数量相当于北方草原打草量的50多倍,其中90%被焚烧。每年“三夏”和“三秋”时节,我国城郊农民在田间焚烧秸杆的现象相当突出,不仅浪费了秸杆资源、污染了环境,其形成的持续烟雾还严重干扰了运输秩序,造成飞机不能正常起降,高速公路被迫关闭,同时也给防火安全工作带来很大隐患,给人民生产生活带来很大影响。
秸杆是巨大的污染源,同时也是巨大的资源,经济的发展不能以牺牲生态平衡为代价,不能只顾眼前利益,不看今后发展,要走可持续发展之路。对秸杆的综合利用近年来已日益受到各级政府的关注,国家环保总局根据《环境保护法》和《大气污染防治法》,还专门出台了《秸杆焚烧和综合利用管理办法》,围绕其综合利用进行技术创新,开发其利用的有效途径,这是符合农业可持续发展和农村可再生资源利用的战略方向,具有十分重要的意义。这一问题,已经引起了各级领导的高度重视,各级政府采取了一系列禁止焚烧秸杆的措施,如成立“禁烧工作队”进行巡查、罚款等,收到了一定的效果。但从长远看,如果每年都采取这些只堵不疏的措施,光治标不治本,而且会浪费大量的人力、物力、财力。因此,建议政府本着“标本兼治、综合利用”的原则,采取行政引导、技术扶持和资金投入相结合的措施,大力提倡和推进秸杆的综合利用。
2 切实加强组织领导,建立健全推进秸杆综合利用的有效机制
要做好秸杆综合利用工作,关键是加强组织领导,建立有效的推广机制。建议农业、农机、科技等部门密切配合,分工协作,共同抓好这项工作。一是加强政策引导,逐步实现秸杆综合利用由行政强制性向群众主动性的转变;二是从长计议,加大资金投入;三是充分发挥农技推广部门的主力军作用,加强技术指导服务,开展技术示范和推广工作。
3 依靠科技,加大秸杆综合利用的力度
秸杆综合利用开展较好的石家庄、徐州等市的经验表明,要有效解决秸杆综合利用问题,只有依靠科学技术,走商品化、产业化开发之路。目前,可大力提倡和推广的技术比较成熟的秸杆利用方式主要有:秸杆做饲料,尤其是秸杆压缩饲料,容量大、体积小,不仅适口性好,而且可长期保存和长途运输,便于商品化和出口创汇;秸杆做燃料,即在有条件的村镇建立秸杆气化站,以秸杆做原料,在缺氧状态下进行受控制的高温热解反应,使植物纤维素、木质素分解成一氧化碳、氢气、甲烷等小分子可燃气体,用过滤装置去除可燃气体中的灰份、焦油等杂质后,由供气系统送入农户家中,使农民像城里人一样用气做饭、取暖、洗澡,提高农民的生活质量;秸杆做基料,即利用秸杆为基料生产食用菌,短期内增加农民收入;秸杆做建筑原料,指用秸杆作主料,生产“五防”(防重压、防变形、防潮湿、防燃、防虫蛀)轻体建筑材料,用作隔断墙,成本低、效果好。此外,还可探索开发以秸杆为原料的一次性卫生筷、快餐盒等利用方式。
2003年,农业部把实施重点地区农作物秸秆机械化还田利用作为2003年为农民办的11件实事之一。在北京、天津、石家庄、郑州、西安、济南、成都、南京、上海、重庆10个大城市郊区,北京首都机场、天津机场、西安咸阳机场、成都双流机场、南京禄口机场五个重点机场周边,京珠(北京—郑州段)、沪宁、济青、西宝、成渝五条高速公路沿线建设50个农作物秸秆机械化还田区,并推广秸秆机械化还田0.67万km2。2003年,全国机械化秸秆还田面积达15万km2,比上年增加0.179万km2,青贮秸秆1.4亿t,氨化秸秆5 650万t,建设秸秆气化集中供气工程488处。其中,10个重点省(市)秸秆机械化还田利用面积达到9.30万km2,占10省(市)种植面积的31%,比上年底增加3.24万km2;秸秆综合利用面积达到14.5万km2,占10省(市)种植面积的48%。
4 秸杆综合利用的主要方法
4.1 秸杆还田
在我国目前的经济和技术条件下,还田做肥料仍是秸杆消化的主要渠道,其方式主要有直接机械粉碎还田、果园深埋培肥、地面覆盖保墒肥地、生物菌沤制有机肥等。实验表明,连续三年秸杆还田,可增加土壤有机质0.204个百分点,从而弥补磷钾肥投入不足,提高耕地质量。因此,我国一方面要充分利用广播、报纸、电视等宣传媒体开展形式多样的宣传活动,大造声势,把秸杆还田的好处讲深讲透,让农民群众认识到这是一件利国利己的好事;另一方面,要做好秸杆还田的技术培训和普及工作,培养技术骨干,让农民正确掌握基本技术要领,为秸杆还田工作的顺利开展打好基础。
利用秸杆还田机械将秸杆粉碎埋入田中,增加了地壤的有机质,改善了地壤结构,节约了化肥,提高了产量。约能提高粮食产量10%~15%,节约投资3 050元,每亩增加经济收入40~60元。但一是因为秸杆还田机价格较高,农机作业时向农民收取了一定费用,增加了农民负担;二是耕地用的小型拖拉机及秸杆还田机质量不过关,土壤深翻不够,影响播种质量,致使农民热情不高,进行秸杆还田者甚少。建议有关部门一是对购买秸杆还田机和大型拖拉机者补助1 000~5 000元,提高其购买积极性;二是对秸杆还田者给予一定奖励(如种子、农药)减轻其负担。
4.2 秸杆饲料
利用微生物对秸杆进行发酵,生产动物饲料。
4.2.1 青贮饲料
将收获后的秸秆切碎后装入青贮窖内,隔绝空气,经微生物发酵作用制成饲料,其有效地保存了青绿植物的营养成份,含水量达70%,适口性好,消化率高,但贮藏技术要求高。在养羊、养牛较集中的地区,如黄洞、北阳等山区或牛场,建立青贮窖或青贮塔,发展青贮饲料,大规模养羊养牛,发展山区经济。
4.2.2 微生物饲料
利用光合细菌、放线线菌、酵母菌、乳酸菌、曲霉菌等菌群,对秸秆进行发酵,将其中的纤维素、淀粉、蛋白质等复杂的大分子有机物,降解为动物易消化吸收的单糖、双糖和氨基酸等小分子物质,利于动物采食,增加营养,刺激吸收。建一个1万t工厂需投资30~50万元,当年可收回投资。
4.2.3 颗粒饲料
秸秆主要由植物的细胞壁组成,易消化部分少,钙、磷等元素含量低,牛、羊采食量小,消化率低。采用上海等地的颗粒饲料机械,将秸杆粉碎后,加入其他营养成份,制成颗粒饲料,利于牛羊育肥。
4.3 秸杆气化
秸杆在缺氧状态下加热反应,可生产一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体,1kg秸秆气化后可产生2m3可燃气,美化了生活环境,提高了生活质量。
4.3.1 气化站
投资30~40万元的气化站,可供300户左右农户用气成本为0.07元/m3,售价0.1元,除家庭生活用气外,还可在村里利用余热建浴池,提高经济效益,解决农村“洗澡难”问题。气化站投资较大,虽然省、市科技部门补助部分资金,但仍有一定缺口,可由集体经济较好的行政村建设。
4.3.2 气化炉
我国农民技师吴忠研制出的家用气化炉,每台造价600元左右,每公斤秸秆可产气2m3,适用于家庭,操作简单、安全系数高,改进后可在部分农户试用。
4.4 秸秆建材
将秸秆粉碎后和助剂、稀料混合,注模成形,生产各种高密度和中密度板材,也可直接生产出复合地板、家俱、厨房用具及带工艺性的浮雕门柱等模压制品,用这些材料生产出的产品具有阻燃、防潮、隔音、不变形、不开裂、强度高的优点。四川大学又开发出秸秆/塑料复合材料,产品性能更优,成为“绿色材料”的代表。此类项目投资约100~300万元。目前我国已有企业表示愿意投资生产,应给予政策和资金扶持。
另外,秸秆还可生产可降解快餐盒、新闻纸和减压包装材料,也可用于食用菌生产等方面。如利用得当,可形成秸秆—饲料—养殖、秸秆—肥料—种植、秸秆—气化—能源、秸秆—纸浆—纸产品、秸秆—板材—建筑装饰、秸秆—食用菌等多个产业链,初步消灭“秸秆污染”。
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