秸稈可行性報告2010

1、秸稈生物處理技術(shù)研究與開發(fā)可行性研究報告一、研究的立項依據(jù)1. 國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢及存在問題農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中一項重要的生物資源，是當今世界上僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源；我國秸稈資源十分豐富，年產(chǎn)量7億多t居世界之首，青島市秸稈年產(chǎn)量700萬t，其中小麥秸稈140萬t，玉米秸稈400500萬t；據(jù)統(tǒng)計，農(nóng)業(yè)投入要素的50%左右轉(zhuǎn)化為農(nóng)作物秸稈，秸稈資源的浪費實質(zhì)上是耕地、水資源和農(nóng)業(yè)投入品的浪費；秸稈中含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，如其有機碳平均含量40%以上，碳、氮、磷和鉀平均含量分別為44.22%、0.62%、0.25%和1.44%，還含有鈣、鎂、鐵、硫、硅等中微元素，

2、這些都是農(nóng)作物生長所必須的營養(yǎng)元素，所以其資源化利用潛力巨大；秸稈綜合利用一直是我國政府和科技部門倡導的一項重要舉措，綜觀國內(nèi)外秸稈綜合利用的措施，主要以“四料”為主，一是飼料，包括青貯、微貯、氨化等措施，為牛、羊等食草家畜提供飼料；二是肥料，包括秸稈直接還田、秸稈發(fā)酵處理后還田等措施；三是燃料，包括直接燃燒、建沼氣池、秸稈氣化等措施；四是工業(yè)原料，包括造紙、新建材原料等，但受當前研究技術(shù)的限制，“四料”的秸稈利用量僅占秸稈總量的30%40%左右。近幾年隨著機械化水平的提高，農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移，役用家畜數(shù)量在減少，秸稈作為飼料的比例在減少，機械化秸稈還田的數(shù)量在增加，秸稈直接還田有改良土壤、增加

3、土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分等功效，但也顯露出一些不足，例如還田時要求土壤水分較高，易出現(xiàn)缺苗、黃苗、死苗等現(xiàn)象，秸稈直接還田的效果主要在后效，對當季作物的效果不明顯。其它秸稈利用措施中沼氣所需秸稈量有限，需與人畜糞便結(jié)合。工業(yè)原料用秸稈受工業(yè)工藝技術(shù)影響用量也不大。同時受人力資源緊張、機械化程度低、養(yǎng)殖業(yè)不發(fā)達及農(nóng)產(chǎn)品價格偏低等各因素影響，秸稈還田利用率仍較低，在沒有研究探索出經(jīng)濟合理的秸稈處理方法的情況下，各地焚燒秸稈現(xiàn)象仍屢禁不止，焚燒秸稈嚴重破壞了地表土壤結(jié)構(gòu)，燒死了土壤中大量有益微生物，使地表土壤水分大量蒸發(fā)，破壞了土壤的抗旱保濕能力，使作物產(chǎn)量降低品質(zhì)下降；其次是污染環(huán)境引發(fā)火災，甚至導致機場

4、高速路被迫關(guān)閉，造成交通事故；特別是麥秸燃燒污染空氣，亂堆亂放污染水體，影響村容村貌，給社會造成較大的損失，所以亟待需要探求一種新的秸稈利用技術(shù)。另外，多年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為提高作物產(chǎn)量，尤其是保護地栽培為提高果蔬產(chǎn)量過量施用化肥和農(nóng)藥，忽視有機肥的施用，造成土壤酸化板結(jié)耕性不良，土壤有機質(zhì)下降地下水硝酸鹽超標，農(nóng)藥殘留嚴重超標等一系列生態(tài)環(huán)境問題，給當前百姓急需的綠色食品和有機食品的生產(chǎn)發(fā)展帶來極大障礙，為克服這一障礙順應(yīng)百姓日益增強的食品安全和保健意識，急需研制和廣泛推廣農(nóng)作物秸稈生物處理技術(shù)，本技術(shù)的應(yīng)用能夠盡快實現(xiàn)資源循環(huán)利用、生態(tài)改良、環(huán)境保護，農(nóng)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無公害的目的。2.本研究特色、

5、創(chuàng)新性及立題依據(jù)本研究利用有益微生物將農(nóng)作物秸稈進行安全循環(huán)處理并綜合利用，將克服保護地土壤連作障礙和生產(chǎn)綠色安全食品等工作有機結(jié)合，具有創(chuàng)新性，是一舉多得的先進技術(shù)。秸稈綜合利用是新農(nóng)村建設(shè)的需要，能解決保護地土壤連作障礙困擾種植戶的難題。讓廣大市民吃上綠色安全食品是政府義不容辭的責任，青島要建設(shè)食品最安全城市需要在各個工作環(huán)節(jié)把關(guān)，重要的是在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上杜絕一切有害生產(chǎn)資料的應(yīng)用。本技術(shù)單位面積的秸稈用量大，一般40005000公斤/畝，最高可達6000公斤/畝，能充分利用農(nóng)戶閑置廢棄的秸稈。該研究以葉片主被動吸收理論和秸稈礦質(zhì)元素循環(huán)再利用理論兩大創(chuàng)新理論為基礎(chǔ)。采用生物工程技術(shù)，利用菌種

6、和防病疫苗將作物秸稈快速轉(zhuǎn)化為作物所需要的二氧化碳，熱量，生防抗病孢子，有機質(zhì)，礦質(zhì)元素等，當季就可獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、無公害農(nóng)產(chǎn)品。投入產(chǎn)出比為1：1014，一是解決了秸稈利用難題，實現(xiàn)資源多層次高效利用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入良性循環(huán)。二是實現(xiàn)兩減三增（減少化肥、農(nóng)藥用量，增加作物產(chǎn)量、質(zhì)量、效益）。三是最高可生產(chǎn)有機食品，在完全不用化肥，少用生物農(nóng)藥情況下，生產(chǎn)高質(zhì)量的有機食品，提高農(nóng)產(chǎn)品核心競爭力，提高人民生活質(zhì)量。作物的生長和產(chǎn)量的形成是靠CO2、水和礦質(zhì)元素在光的作用下，合成光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化而成的。大氣和保護地中CO2的濃度僅在330ml/L左右，難以滿足作物生長發(fā)育的需要。本項

7、技術(shù)是將作物秸稈加入一定量的微生物菌種，在有氧情況下產(chǎn)生CO2、抗病孢子、熱和礦質(zhì)元素，能充分供給作物生長需要的CO2和礦質(zhì)營養(yǎng)，能改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和理化性狀、提高土壤本身調(diào)節(jié)水肥氣熱的能力和土壤的生物活性、改善優(yōu)化土壤生態(tài)環(huán)境，從而達到增強作物抗病蟲害能力和提高產(chǎn)量改善品質(zhì)并增加效益的目的。二、研究內(nèi)容和預期成果1.課題的研究內(nèi)容和重點解決的關(guān)鍵問題1）研究保護地在不施用化肥和減半施化肥情況下的最佳秸稈用量及菌種秸稈比。研究秸稈生物處理內(nèi)外置不同方式對蔬菜、果樹產(chǎn)量品質(zhì)和效益的影響。2）研究秸稈生物處理技術(shù)對保護地大氣CO2濃度、土壤大氣溫度、根結(jié)線蟲、促進作物早熟延長生育期方面的影響。研究

8、本技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，探索本項技術(shù)的優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)機理。3）研究秸稈生物處理技術(shù)對克服土壤連作障礙，如對土壤鹽化、酸化等土壤理化性狀及土壤有機質(zhì)、土壤微生物數(shù)量及微生物碳、氮量的影響，以及對作物根系生長量的影響。4）研究秸稈生物處理過程中機械化配套技術(shù)，解決用工多投入高的難題，從而更利于大面積推廣。5）研究秸稈生物處理后的土壤水分狀況、確定適宜的澆水量和澆水時期。提高水分的利用率。6）在研究的基礎(chǔ)上制定青島市秸稈生物處理技術(shù)操作規(guī)程。2.預期成果和提供方式、推廣應(yīng)用預測1）建立秸稈生物處理技術(shù)示范基地3處，計劃利用秸稈1萬噸，在蔬菜、果樹等高效作物上示范應(yīng)用2000畝以上，制定秸稈生物處理技術(shù)操

9、作規(guī)程1套。該項技術(shù)操作規(guī)程的實施，有助于社會主義新農(nóng)村的發(fā)展建設(shè)，符合青島市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求。具有很高的經(jīng)濟效益及很好的生態(tài)效益和社會效益。2）預計使保護地蔬菜、果樹增產(chǎn)30%左右，使部分農(nóng)產(chǎn)品達到綠色食品或有機農(nóng)產(chǎn)品的要求，土壤有機質(zhì)、鹽分、土壤養(yǎng)分狀況有所改善，使農(nóng)產(chǎn)品的粗蛋白、Vc、氨基酸含量有所提升，硝酸鹽含量有所下降，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，為人類的生活提供安全產(chǎn)品。3）預計使保護地大棚每667m2增收40006000元，增加農(nóng)民收入。4）按期進行成果鑒定，申請發(fā)明專利1項。發(fā)表學術(shù)論文35篇。三、研究方法和技術(shù)路線1. 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線1）采取邊試驗邊示范邊推

10、廣的技術(shù)路線。青島農(nóng)大進行微生物菌種的引進、篩選、培養(yǎng)及土壤樣品的微生物檢測工作，在青島市農(nóng)科院和青島市蔬菜科技示范園設(shè)立試驗點，設(shè)計不同處理，研究秸稈生物處理的技術(shù)參數(shù)，為大面積推廣提供理論支撐。2）與農(nóng)戶相結(jié)合。在秸稈產(chǎn)量較高且有保護地栽培的區(qū)域內(nèi)，選擇種植多年的保護地大棚，進行示范和推廣，組織農(nóng)民參觀交流，采用科技戶示范帶動戰(zhàn)略。3）廣泛利用各種媒體宣傳，利用電視、報紙、現(xiàn)場會、講座等多種形式宣傳，加快推廣步伐。技術(shù)路線框圖：建立秸稈生物處理技術(shù)操作規(guī)程并示范以及大面積推廣、成果鑒定有益菌種引進篩選與培養(yǎng)、秸稈與菌種用量比較試驗秸稈外置處理秸稈內(nèi)置處理大田蔬菜、果樹發(fā)酵秸稈試驗土壤養(yǎng)分調(diào)

11、控，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，增產(chǎn)提質(zhì)增效試驗保護地蔬菜、果樹發(fā)酵秸稈試驗秸稈生物處理與循環(huán)利用試驗基地建設(shè)2. 其可行性、可靠性論證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的是生產(chǎn)出更多優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品供人類享用。作物的生長是依靠光、熱、CO2、水、礦質(zhì)元素等由葉片合成有機物。本研究利用秸稈生物處理技術(shù)，充分利用秸稈中的有機碳，使其分解產(chǎn)生CO2，與其同時產(chǎn)生抗病孢子，秸稈分解后產(chǎn)生一定量的有機質(zhì)和礦質(zhì)元素，提高土壤微生物活性及數(shù)量改善了土壤生態(tài)環(huán)境，從而滿足了作物生長的必要條件，增產(chǎn)效果顯著。由于在作物生長過程中，少施或不施化學肥料，所以生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)大幅度提高，達到或接近有機農(nóng)業(yè)的要求。本項技術(shù)投資少，見效快，單位面積秸稈用

12、量大，一般667 m2至少40005000kg甚至達6000kg，能充分利用農(nóng)戶閑置廢棄的秸稈，使焚燒和亂堆放秸稈產(chǎn)生的危害降到最低，技術(shù)簡單易行，而且每家每戶都可采用。已在平度、萊西、膠州進行了示范與推廣，深受農(nóng)民歡迎。如果采用連片種植，可以形成有機栽培基地，為人類提供優(yōu)質(zhì)安全的農(nóng)產(chǎn)品，為我市建設(shè)全國食品最安全城市做出應(yīng)有貢獻。四、研究工作的總體安排及年度進展在青島的膠州、膠南、平度、萊西、即墨五市全面布置試驗戶和示范基地，在青島蔬菜科技示范園和青島農(nóng)科院布置不同處理試驗，研究生物處理的技術(shù)參數(shù)。2010年，布置試驗20處，分別在保護地蔬菜、果樹，安排不同秸稈用量和不同菌種用量試驗，研究各種

13、蔬菜、果樹的最佳秸稈用量。研究本技術(shù)適宜的菌種、秸稈比，適宜的水分、溫度和pH值等環(huán)境條件。研究秸稈生物處理技術(shù)對蔬菜、果樹產(chǎn)量的影響，同時邊試驗邊推廣，推廣面積500畝。2011年，繼續(xù)試驗示范，在試驗基礎(chǔ)上大面積示范與推廣，推廣面積2000畝。研究秸稈生物處理技術(shù)對大棚CO2濃度、土壤及大氣溫度、促進早熟和延長生育期、品質(zhì)及效益的影響。研究本項技術(shù)對土壤有機質(zhì)、礦質(zhì)元素、土壤鹽分、pH值等理化性狀及土壤微生物生態(tài)環(huán)境的影響，匯總試驗數(shù)據(jù)，進行課題鑒定，爭取發(fā)表論文35篇。五、實現(xiàn)預期目標已具備的條件1現(xiàn)有研究工作基礎(chǔ)在青島農(nóng)科院院長基金的資助下，已進行了三年的系統(tǒng)研究，在保護地和大田黃瓜、

14、番茄、西瓜、甜瓜、櫻桃、杏、茭瓜、草莓等作物上進行了大量試驗，試驗表明：一般使用本技術(shù)后，蔬菜、果樹產(chǎn)量提高30%左右，農(nóng)產(chǎn)品的Vc、粗蛋白、氨基酸含量大幅度提高，硝酸鹽含量大幅度下降，土壤微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分含量明顯增加，土壤肥力提高、生態(tài)環(huán)境得以改善，深受農(nóng)民的歡迎，特別是在多年種植的大棚內(nèi)可有效解決土壤連作障礙導致大棚移址的難題。2現(xiàn)有儀器設(shè)備主持單位有青島農(nóng)科院中心實驗室，有液相、氣相色譜儀，ICP全譜直讀光譜儀，等外分光光度計，原子熒光光譜儀，原子吸收分光光度計和光合測定系統(tǒng)等先進分析測試設(shè)備40多臺套，是山東省技術(shù)監(jiān)督局認證的檢測機構(gòu)，國家認證委首批有機產(chǎn)品檢驗機構(gòu)，農(nóng)業(yè)部“第一批

15、無公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)各案”單位。項目合作單位擁有省級重點學科、省級重點實驗室，青島市重點實驗室。與研究相關(guān)的儀器主要有：液相色譜儀、氣相色譜儀、離子色譜儀、原子吸收光譜儀、近紅外、熒光、紫外可見分光光度計、TOC/TN分析儀、微生物超凈試驗臺與先進儀器、時域反射儀、氨基酸自動分析儀、凱氏定氮儀、連續(xù)流動分析儀、落地式高速冷凍離心機等等。先后在我省的一些主要農(nóng)業(yè)耕作區(qū)與地方合作建有綜合試驗基地。主持承擔了國家科技攻關(guān)、“863”、“973”、國家自然科學基金、國家糧食豐產(chǎn)工程、山東省科技重大創(chuàng)新等各級各類科研課題。完全有能力承擔本項目的分析化驗和監(jiān)測任務(wù)。六、本研究已具備的技術(shù)力量1.

16、申請人近三年所取得的成就課題組在大田和保護地秸稈生物反應(yīng)和綜合利用技術(shù)取得了一些成果。本課題組負責人近三年來在青島市農(nóng)科院院長基金的資助下主持完成了“秸稈生物處理技術(shù)研究與開發(fā)”項目的研究工作,取得了較好的效果；做為第二位研究人員參與完成的“有機蔬菜生產(chǎn)品種篩選及肥料應(yīng)用技術(shù)研究”項目，已于2008年獲得青島市科技進步二等獎，在本項目中承擔了試驗方案的全面具體實施及有機肥料的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究工作并撰寫了相關(guān)部分的研究報告；做為第四位研究人員參與完成的“多抗型雙價轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種選育及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”項目，已于2007年通過鑒定，達國內(nèi)領(lǐng)先水平，在本項目中連續(xù)三年承擔了棉花高產(chǎn)栽培田間試驗施肥技術(shù)

17、研究工作，并撰寫了相關(guān)部分的研究報告；發(fā)表學術(shù)論文20余篇。課題組成員有著多年土壤改良、施用有機肥對土壤環(huán)境的影響、秸稈生物處理技術(shù)的研究與推廣經(jīng)驗，為大量快速轉(zhuǎn)化利用秸稈資源，解決環(huán)境污染，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，全方位提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益提供了有利保障。發(fā)表學術(shù)論文：1、李祥云，宋朝玉，王瑞英，高峻嶺（通訊作者）朱培生.不同畜禽糞肥及不同用量對大蔥生長的影響中國土壤與肥料2006.62、李祥云，高峻嶺，王佩圣，趙征宇.溴甲烷土壤消毒對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響北方園藝2006.33、李祥云，宋朝玉，王瑞英，王圣健，李振青，張繼余（通訊作者）青島市發(fā)展有機農(nóng)業(yè)之我見安徽農(nóng)學通報2007.224、李祥

18、云，宋朝玉，王瑞英，王圣健，高峻嶺（通訊作者）朱培生.畜禽糞肥不同用量對青花菜生長和土壤肥力的影響山東農(nóng)業(yè)科學2008.35、李祥云，宋朝玉，王瑞英，王圣健，高峻嶺（通訊作者）氮磷鉀不同配比對棉花生物學形狀和產(chǎn)量的影響山東農(nóng)業(yè)科學2009.46、WANG Miao-Ran,HU Liang-Bing WANG Wei-Hua.,LIU Shu-Tang, LI Min ,LIU Run-Jing.Influenceoflong-termfixedfertilizationondiversityofarbuscularmycorrhizalfungi,Pedosphere, 2009.09 SC

19、I 1.8177、秦韌，揚團結(jié)，劉樹堂*（通訊作者），王萬志，韓曉日.長期定位施肥對無石灰性潮土酶活性的影響.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2007,15(1):33-36 8、李曰鵬，張金恒，韓超，劉樹堂（通訊作者）.水稻田間開頂式SO2熏氣裝置，農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2008，27（4）：1649-16529、曹培順,揚萬花,劉樹堂*（通訊作者）,王曉君.長期定位施肥對冬小麥部分生化指標的影響.青島農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2007,24(2):108-112 10、李京濤,姜雯,張玉梅,劉樹堂,林棋*. 長期定位施肥對冬小麥后期根系衰老和產(chǎn)量的影響.華北農(nóng)學報,2007,22(5):138-14111、萬菲菲,林琪,劉樹堂,等.長期定位施肥對冬小麥光合性狀及產(chǎn)量的影響. 青島農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2008，25(3): 203-20612、李舉華,林榮芳,劉兆麗,王建林,劉樹堂（通訊作者）. 長期定位施肥對冬小麥葉面積指數(shù)及群體受光態(tài)勢的影響.華北農(nóng)學報，2008，23(3):209-21213、張敬敏,李文香,桑茂鵬,劉樹堂*（通訊作者）.長期定位施肥對非石灰性潮土磷素吸附與解吸的影響. 山東農(nóng)業(yè)科學，2008,（3）：79-8214、高樹濤,李文香,鐘希杰,劉樹堂*（通訊作者）,殷