秸稈的利用價值

1、第一節(jié)秸稈資源的利用價值一、秸稈資源及特性農(nóng)作物名吉稈是籽實收獲后剩下的作物殘留物，包括谷類、豆類、 薯類、油料類、麻類以及棉花、甘蔗、煙草等其它農(nóng)作物的秸稈。日 前，全世界農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量超過20億噸，是僅次于煤炭、石油和 天然氣的世界第四大能源。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)作物種植面積大， 秸稈資源非常豐富。秸稈產(chǎn)量約占作物生物產(chǎn)量的50%左右，近年來 我國糧食產(chǎn)量大幅增加，農(nóng)作物秸稈量也隨之增加。據(jù)估計，我國目 前每年生產(chǎn)農(nóng)作物秸稈約7億噸，其中稻草、玉米秸、麥秸3種秸稈 數(shù)量一般占秸稈總量的75%以上，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，經(jīng)濟(jì)作 物秸稈的比例也有所增加（見表2-1）。我國秸稈資源量大，覆

2、蓋面廣，現(xiàn)階段其用途主要集中在4個方 面：畜牧飼料；工業(yè)原料；能源物質(zhì)；肥源物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)作 物秸稈中約有35%作為農(nóng)村生活能源，25%作為牲畜飼料，還田作為 肥料只占9.81%，工業(yè)原料為7%，而廢棄和焚燒量達(dá)到了 20.7%。 秸稈燃用消耗過大，飼用、可再生能源和工業(yè)加工偏少，廢棄和焚燒 占有較大的比例是我國秸稈利用中存在的突出問題。由于秸抒缺乏有 效合理的利用途徑，大多被直接焚燒于農(nóng)田，造成資源浪費和環(huán)境污 染。秸稈還田，既可充分利用秸稈資源，減輕焚燒秸稈對生 表2-12007年中國主要作物產(chǎn)量及作物秸稈量作物種類 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/億噸 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)憊/秸稈秸稈量/億噸 所占比例 /%稻谷18

3、6.03 0.97180.45 27.56小麥109.3 1-03112.58 17,19玉米152.3 1.37208.65 31*86花生13.03 1_5219.8 3.02油菜10.57 3.0031.72 4.84芝麻0,56 0.640,36 0.05豆類17.21.7129.41 4,49薯類28.08 0 6117.13 2,62棉花7_62 3.0022.87 3 49麻類0.731.701.24 0.19甘蔗112.95 0.2528.24 4.31煙葉2,4 1.00 2*40.37總計640.77654.49 100數(shù)據(jù)來源：韓魯佳等，中國農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀。態(tài)

4、環(huán)境的負(fù)面影響，又是發(fā)展有機(jī)可持續(xù)農(nóng)業(yè)不可替代的有效途 徑。二、主要農(nóng)作物秸稈的利用途徑（一）秸稈肥料化利用秸稈肥料化利用主要包括秸稈機(jī)械粉碎還田、保護(hù)性耕作、快速 腐熟還田、堆漚還田等方式。機(jī)械化粉碎還田主要是將收獲后的農(nóng)作 物秸稈刈割或粉碎后，翻埋或覆蓋還田；保護(hù)性耕作是以保護(hù)生態(tài)環(huán) 境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)本增效為目標(biāo)，以秸稈覆蓋留茬還田、 就地覆蓋或異地覆蓋還田、免（少）耕播種施肥復(fù)式作業(yè)、輪作、病 蟲草害綜合控制等為主要內(nèi)容的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)；快速腐熟還田主要利 用微生物菌劑對農(nóng)作物嵇稈迸行發(fā)酵腐熟直接還田；堆漚還田主要是 在田間地頭挖積肥凼，將農(nóng)作物秸稈堆成垛，添加適量的家畜糞尿或

5、污泥等，調(diào)整碳氮比和水分，或者添加菌種和酶，使秸稈發(fā)酵生成有 機(jī)肥料。（二）秸稈用作畜牧飼料利用化學(xué)、微生物學(xué)原理，使富含木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的 稻稈降解轉(zhuǎn)化為含有豐富菌體蛋白、維生素等成分的生物蛋白飼料。 目前國內(nèi)巳開發(fā)出精稈青貯、微貯、氨化、鹽化、堿化等飼料轉(zhuǎn)化技 術(shù)。秸稈飼料適口性強(qiáng)，纖維降解率可達(dá)20%35%，蛋白質(zhì)含量增 加50%以上，并含有多種氨基酸，可代替40%50%的精飼料，用于 飼喂豬、牛、雞、鴨、魚等畜禽，效果十分顯著。飼喂牛、馬、羊等 大牲畜，并將其糞便還田，即為過腹還田。（三）秸稈作為工業(yè)原料秸稈作為工業(yè)原料在國內(nèi)的開發(fā)利用起步較晚，但由于其來源豐 富、價格低廉，且

6、經(jīng)濟(jì)效益顯著，目前巳成為極具潛力的發(fā)展領(lǐng)域。造紙原料采用特殊的加工工藝，使秸稈在高溫高濃度狀態(tài)下相互 擠壓摩擦，從而破壞木質(zhì)素對纖維的粘合力，以純機(jī)械方式使秸稈纖 維得以分解，經(jīng)過疏解、磨漿、篩選，最后使其成為紙漿。木材替代品經(jīng)碾磨處理后的秸稈纖維與樹脂混合物在金屬模中加 壓成型處理，可制成各種各樣的低密度纖維板材。再在其表面加壓和 化學(xué)處理，可用于制作裝飾板材和一次成型家具，具有強(qiáng)度高、耐腐 蝕、防火阻燃、美觀大方及價格低廉等特點。秸稈還可代替木材和棉 花生產(chǎn)高質(zhì)量的人造纖維漿粕，可作為化纖制品和玻璃紙生產(chǎn)的主要 原料。秸稈工藝品通過手工或草簾編織機(jī)、草繩編織機(jī)將秸稈編織成草 簾、草繩或草帽

7、等工藝品，可豐富農(nóng)產(chǎn)品市場。秸稈還可以用來制作 一次性餐具，具有用后易于回收利用、成本低等特點。（四）秸稈作為能源材料秸稈能源化利用主要包括秸稈沼氣（生物氣化）、秸稈固化成型 燃料、秸稈熱解氣化、直燃發(fā)電和秸稈干餾等方式。秸稈沼氣（生物 氣化）是指以秸稈為主要原料，經(jīng)微生物發(fā)酵作用生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥 料的技術(shù)；秸稈固化成型燃料是指在一定溫度和壓力作用下，將農(nóng)作 物秸稈壓縮為棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料，從而提高運輸和貯存 能力，改善秸稈燃燒性能，提高利用效率，擴(kuò)大應(yīng)用范圍；秸稈熱解 氣化是以農(nóng)作物秸稈、稻殼、木屑、樹枝以及農(nóng)村有機(jī)廢棄物等為原 料，在氣化爐中，缺氧的情況下進(jìn)行燃燒，通過控制燃燒過

8、程，使之 產(chǎn)生含一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w作為農(nóng)戶的生活用能;秸稈 直接燃燒發(fā)電技術(shù)是指秸稈在鍋爐中直接燃燒，釋放出來的熱量通常 用來產(chǎn)生高壓蒸汽，蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動發(fā) 電機(jī)發(fā)電；秸稈干餾是指利用限氧自熱式熱解工藝和熱解氣體回收工 藝，將秸桿在一個系統(tǒng)上同時轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭、燃?xì)?、焦油和木醋?等多種產(chǎn)品，生物質(zhì)炭和燃?xì)饪勺鳛檗r(nóng)戶或工業(yè)用戶的生產(chǎn)生活燃料，焦油和木醋酸可深加工為化工產(chǎn)品，實現(xiàn)秸稈資源的高效 利用。（五）秸稈作為食用菌栽培的基質(zhì)食用菌栽培已逐漸成為21世紀(jì)的新型農(nóng)業(yè)。秸稈經(jīng)熱蒸、消毒、 發(fā)酵、化學(xué)處理后，可用來種植姬菇、平菇等，成本低，經(jīng)濟(jì)合算。 充分利用

9、作物秸稈、籽殼篩選優(yōu)良菌種，提高轉(zhuǎn)化率和食用菌產(chǎn)量， 進(jìn)行高襠食用菌周年生產(chǎn)，是秸稈利用的有效途徑之一。目前，利用秸稈栽培食用菌品種較多，有平菇、姬菇、草菇、雞 腿菇、毛木耳等十幾個品種，而且有些品種的廢棄菌幫（袋）料可以 作為另一種食用菌的栽培基料，不僅提高了生物轉(zhuǎn)化率，延長了利用 鏈條，而且減少了對環(huán)境的污染。（六）利用秸稈加工活性炭利用桔稈為原料生產(chǎn)活性炭技術(shù)，因秸稈的軟、硬不同，可分為 兩種生產(chǎn)加工方法。（1）軟秸稈如稻草、麥秸、稻殼等，可采用高溫氣體活化法，即把軟 質(zhì)秸稈粉碎后在高壓條件下制成棒狀固體物，然后進(jìn)行炭化，破碎成 顆粒，通過轉(zhuǎn)爐與900X:左右水蒸氣進(jìn)行活化造孔，再經(jīng)過漂

10、洗、 干燥、磨粉等工藝制成活性炭。（2）硬度較強(qiáng)的秸稈如棉柴、麻稈等，可采用化學(xué)法。即把硬質(zhì)秸稈 粉碎成細(xì)小顆粒狀，篩分后烘干永分控制在25%左右。經(jīng)過氯化鋅、 磷酸、鹽酸等，配制成適合的波美度和pH值溶液浸泡48h，進(jìn)行 低溫炭化（250350X：）和高溫活化（360450D，再經(jīng)回收（把消耗 的原料析出再經(jīng)過煮、漂洗、烘干、篩分、磨粉等工藝)制成活性炭。三、秸稈是重要的有機(jī)肥資源秸稈是重要的有機(jī)肥源，是當(dāng)前我國農(nóng)田唯一可靠的潛在有機(jī)肥 源。秸稈中含有大量的氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硅等中、微量元素， 是物質(zhì)、能量和養(yǎng)分的載體，是寶貴的自然資源。秸稈還田后，具有 改善土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)形

11、狀，提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量 等作用。2007年我國主要農(nóng)作物秸稈養(yǎng)分量如表2-2所示。按2007 年我國秸稈產(chǎn)量計算，6, 54億噸秸稈中含氮、五氧化二磷、氧化鉀 量分別為：651萬噸、103萬噸和942萬噸，折合1416萬噸尿素、858 萬噸過磷酸鈣和1570萬噸氯化鉀。2007年全國秸稈中的氮磷鉀養(yǎng)分 含量約占當(dāng)年化肥施用量的一半左右。我國秸稈直接焚燒和廢棄的量 按21%計算，秸稈每年估計損失的養(yǎng)分量折合137萬噸氮、22萬噸 五氧化二磷和198萬噸氧化鉀。因此，如何合理充分利用秸稈的養(yǎng)分 資源對提高肥料利用率及保護(hù)生態(tài)環(huán)境都將具有十分重要的意義。表2-22007年我國主要農(nóng)作物秸稈養(yǎng)

12、分量秸稈種類 秸稈量/萬噸 氮(N)磷(P205)鉀(k2o)含量/%數(shù)量/萬噸含量/%數(shù)量/萬噸含量/%數(shù)量/萬噸 稻草 18045 0_91 164,21 0.13 23.46 1.89 341.05 小麥秸11258 0.65 73.12 0.18 20.23 1.05118.21玉米秸 20865 0,92 191.96，0.12 25-25 1.18 246,21花生秸1980 L8236.04 0-163 3.23 1-09 2L58油菜秸31720.8727.59 0*14 4.44-1.94 61.54豆秸 2941 1,8 52.940,46 13 531.4 41.17署蔓

13、靡17132.37140.60 0.28 4.80 3.05 52-25棉花稈22871.2428.36 0_15 3*43 1.02 23.33麻稈 1241.311.62 0_06 0.07 0.5 0;62甘蔗梢 2824 1-1 31.06 0.14 3.951.131.06、煙稈 2401.44 3.46 0.19 0.46 L854,44總計 65449651.02102.88941.46注：氮磷鉀養(yǎng)分含量來源：全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心編著.中國有機(jī)肥 料養(yǎng)分志中國農(nóng)業(yè)出版社，1999。四、秸稈還田的重要作用（一）補(bǔ)充土壤養(yǎng)分秸稈還田是補(bǔ)充和平衡土壤養(yǎng)分、改良土壤的有效法秸稈還田 是高

14、產(chǎn)田建設(shè)的基本措施之一，對于提高資源利用率,有機(jī)肥料力口 工與施用節(jié)本增效，提高耕地基礎(chǔ)地力，維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重 要意義。據(jù)研究，每畝還田玉米秸稈500kg，一年后土壤有機(jī)質(zhì)含量 相對提高0.05%0.23%，全磷含量平均提高0.03%，速效鉀【含量 增加31.2mg/kg。土壤容重下降0.030.16g/cm3，土壤？ L隙度提高 1.75%7%。連續(xù)多年秸稈還田的耕地，不僅可提高磷肥的利用率， 補(bǔ)充土壤鉀元素的不足，地力亦可提高0.51等級。秸稈還田后， 配合其它措施，平均畝增產(chǎn)幅度在15%20%。秸稈還田對鉀元素的循環(huán)利用尤其重要隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，單位面積產(chǎn)量的不斷提高，作物

15、從土壤中帶走的鉀量也隨之增加。 鉀肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用日益明顯，一些地方因為缺鉀限制了農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)的發(fā)展。我國鉀資源有限，目前我國投人農(nóng)田的肥料中，90%以上 的鉀來自有機(jī)肥，而秸稈是有機(jī)肥中含鉀量最多的，如果能把大多數(shù) 秸稈通過多種方式歸還到土壤中去，使鉀元素得到自然循環(huán)利用， 可以起到減緩?fù)寥棱浽氐拇罅刻潛p，增加作物產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量， 穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用，是解決我國鉀肥資源不足的一項重要措施。 （二）改良土壤理化與生物性狀1.秸桿還田對土壤有機(jī)質(zhì)、容重和總孔隙度的影響秸稈還田可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。稻草含有機(jī)碳42.2%,腐殖化系數(shù) 為30%，每畝施200kg稻草提供的腐殖質(zhì)為25.3k

16、g。新鮮有機(jī)質(zhì)的加 人對改善土壤結(jié)構(gòu)有重要作用。有關(guān)研究表明：秸稈還田后能夠增加 土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低土壤容重，增加土壤孔隙度。其增減的數(shù)值依 不同地區(qū)、不同耕作方式、不同秸稈還田量及秸稈還田年限有很大差 別。農(nóng)民反映秸稈還田后土壤疏松，易耕作，說明秸稈還田有良好的 改土作用。2.秸稈還田對土壤微團(tuán)聚體和結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)的影響土壤中0.25mm的微團(tuán)聚體被認(rèn)為對土壤物理性狀和營養(yǎng)條件具有 良好的作用。稻草還田有利于10.25mm團(tuán)聚體的形成（見表2-3）， 連續(xù)3年試驗后，10.25mm團(tuán)聚體由18.60%提高到32.28%，增加 了 73.5%,增加數(shù)為對照處理的1.1倍，化肥處理的7倍。而0.

17、01mm 的團(tuán)聚體則減少50%。表2-3各處理土墟微團(tuán)聚體變化單位：團(tuán)聚體處理 I0_25mm 0.250.01mmC0.01mm第一年 第三年 第一年 第三年 第一年 第三年CK20.48 29.32 22.22 25.79 20*11 16.79 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 化肥18.4218.6422.1221.0521.1615.79 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 稻草18.6032.2821.0716.9520,0210.02 HYPERLINK

18、l bookmark53 o Current Document 豬糞25.1434-8722.8318.9121.079,45注：摘自全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心秸稈還田技術(shù)。新鮮有機(jī)質(zhì)的加人對改良土壤有重要作用，據(jù)測定，稻草還田后 土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)占表土層重量比例，兩種土壤分別比對照增加 8%和8.9%，隨著土壤團(tuán)粒組成的改善，土壤三相比也相應(yīng)的改善， 氣相液相增加，固相減少，通透性改善有利于根系生長和微生物活動。秸稈還田對土壤有機(jī)質(zhì)平衡和腐殖質(zhì)組成的影響玉米秸稈還田對土壤有機(jī)質(zhì)平衡的研究表明，華北地區(qū)土壤有 機(jī)質(zhì)的年礦化量每畝為5495kg，年積累量每畝為2896kg，年礦 化量大于年積累量

19、，要想維持土壤有機(jī)質(zhì)現(xiàn)狀，必須每年補(bǔ)充54 95kg的有機(jī)碳源，若要再提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，則需補(bǔ)充更多的有 機(jī)物質(zhì)，才能提高土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量，從表2-4看出，秸稈還田 對土壤有機(jī)質(zhì)平衡有重要作用，每畝還田500kg玉米秸稈，或配合施 用化肥，土壤有機(jī)碳有盈余。秸奸不還田，020cm耕層土壤有機(jī)質(zhì) 則要虧損12.4517.6kg，約占原有機(jī)質(zhì)的0.98%1.39%。表2-4玉米秸稈還田對土壤有機(jī)質(zhì)平衡彩響 單位：kg/畝栽培類型處理土壤有機(jī)碳理論值020cm實測值年礦化量年積累量盈虧量占原含量/%盈虧量占原含量/%不施肥 58.63 27.67 -30.96 2.43 -17,60一 1,3

20、9覆膜玉米稻 95.07 96.27 +1.20 +0.09 +62,15 +4.88玉米格+NP 91.71 95.47 +3 76-f0.30 +61*95+4.78不施肥 57.58 27.65 -26.06 -2_05 -12.45 -0.98露地 玉米豬 94.11 95 72+1.61 +（）13 +54.35 +4.27玉米秸+NP 88.83 95.63 +6、80+0,53 +76,95 +6.04注：摘自全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣月辰務(wù)中心秸稈還田技術(shù)。秸稈還田不僅能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且能提高有機(jī)質(zhì)的 質(zhì)量。土壤腐殖質(zhì)化程度，常以胡敏酸與富里酸比例關(guān)系確定。國外 的研究認(rèn)為，富里酸含量標(biāo)志腐殖化作用強(qiáng)弱。稻草還田對土壤腐殖 質(zhì)組成的影響表明，腐殖酸總量和富里酸含量與秸稈還田量呈正相 關(guān)，HA/FA比值（胡敏酸與富里酸含量的比值）大小次序則相反。 單施稻