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  • 秸秆

    秸秆,古称藁,又称禾秆草,是指水稻、小麦、玉米等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分,其中水稻的秸秆常被称为稻草、稻藁,小麦的秸秆则称为麦秆。在工业化以前,农民对秸秆的利用五花八门,非常丰富。比如在中国南方,人们将稻秆晒干储藏,可用作柴火,编织座垫、床垫、扫帚等家用品,铺垫牲圈、喂养牲畜,堆沤肥还田,甚至用于制作简易房屋的屋顶等,很少被直接浪费掉。中国近二十年来由于煤、电、天然气的普及、各种工业制品的丰富,农村对秸秆的需求减少,大量秸秆的处理成为了一个严重的社会问题,虽然法律禁止,但很多地方农民仍然直接在田地里燃烧秸秆,引发空气污染、火灾、飞机无法正常起降等后果。燃烧稻草造成污染的问题也在台湾发生,总是引发民怨,环保署指出,在收割时立即就地掩埋稻草不但没有空气污染,也是更好的施肥方式。

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    秸秆还田的适宜有效条件/秸秆 编辑

    秸秆秸秆

    由于中国人均占有耕地少,复种指数高,倒茬间隔时间短,加之秸秆碳氮比高,不易腐烂。所以秸秆还田常因翻压量过大,土壤水分不适,施氮肥不够,翻压质量不好等原因,出现妨碍耕作,影响出苗,烧苗,病虫害增加等现象,有的甚至造成减产。为了克服秸秆还田的盲目性,提高效益,推动秸秆还田发展。中国农科院土肥所等单位研究了中国华北、西南、长江中游、浙江三熟制种植区,江苏水旱轮作区的秸秆还田的适宜有效条件,使秸秆还田各项技术具体化、数量化、综合起来有如下7个方面。

    秸秆还田方式及其适应性

    秸秆直接还田目前主要有三种方式,即机械粉碎翻压还田,复盖还田和高留茬还田。

    华北地区除高寒山区,绝大部分地区可采用秸秆直接粉碎翻压还田。水热条件好,土地平坦,机械化程度高的地区更加适宜。

    西南地区和长江中游地区的研究表明,水田宜于翻压,旱作地宜于复盖。

    浙江三熟制地区,将早稻草翻压还入晚稻田是该地的主要方式。

    秸秆还田量及还田周期

    还田秸秆数量基于这样考虑:还田的秸秆量能够维持和逐步提高土壤有机质含量。从生产实际出发,一般以本田秸秆还田。

    华北地区的试验表明每亩翻压200~400公斤麦秸(风干量)都有较好的增产效果。可以补偿土壤有机质的损耗,并且可逐年提高土壤有机质含量。

    对华北地区玉米秸秆还田量的研究表明,翻压还田以300公斤为宜,一般不超过400公斤,整株复盖以500~700公斤为宜。玉米每亩秸秆产量(除去上部作饲料部分)一般在280~400公斤,采用本田秸秆还田,一年还田一季,就可以逐年增加土壤有机质含量。

    西南地区每亩有300~450公斤稻草产出,亩施300公斤(风干重)稻草即可得到满意的增产效果。所以冬水田翻压稻草或冬作物上复盖都以每亩还田量300~400公斤为宜,高留茬还田量在200~300公斤之间。再生稻产量不高,其稻草可全部还田。

    长江中游地区,在水稻、小麦和棉花三种作物上,无论是翻压或复盖都以每亩200公斤最经济有效。为了保持土壤有机质平衡,规定了土壤有机质保持目标。砂质田为2.2%~3.5%,粘质稻田为2.5%~3.0%,冲积性砂土为1.2%。按照上述秸秆还田量,每年还田一季秸秆即能达到土壤有机质保持目标,并有所增加。浙江地区整草免耕还田稻草量约占本田稻草量的1/3~1/2,约相当于160~240公斤,碎草翻埋还田每亩约200公斤,晚稻草还冬作田,麦田免耕盖草约150~300公斤,冬绿肥田盖草约100~200公斤。江苏稻麦轮作区,秸秆复盖还田量多在100~300公斤之间,黄泥土最高产量的还田量为173公斤,淮北稻麦二季最适年还田量为241公斤。

    总的看来水稻、小麦秸秆的适宜还田量(风干重)以200~300公斤/亩为宜。玉米秸秆在300~400公斤/亩为宜。一年一作地块和肥力高的地块还田量可适当高些,在水田和肥力低的地块还田量可低些。每年每亩地一次还田200~300公斤秸秆,可使土壤有机质含量不会下降,并逐年有所提高。

    适宜的翻压复盖时间

    华北地区麦秸直接翻压还田,一般在6月上中旬进行,麦收后随即将麦秸切碎,均匀撒开,施肥翻耕整地播种,在玉米行间盖麦秸和高留茬灭茬还田要突出一个早字。一般在6月下旬至7月上、中旬进行。

    华北地区玉米秸秆翻压还田时间应越早越好,最理想是玉米上部还有2~3片绿叶时及时翻压还田,此时大致在9月下旬至10月上旬。复盖还田亦多在玉米收获后,将玉米秸秆顺垅割倒或压倒。

    长江中游地区麦田盖草从播种到4叶期均可,但以播种后复盖和分蘖初期(冬至)盖草较好。在棉花上盖草适宜时间为6月中、下旬,延至7月随时间推移,复盖效果明显下降。在双季稻区采用早稻草原位直接还田,收割后即可实行。在西南地区冬水田稻草还田,8月中下旬水稻收割时将稻草撒铺于田面或留高茬40厘米~50厘米及时耕翻入土。再生稻则全部稻草稻桩还田泡水过冬,第二年春耕翻压。麦田免耕盖草和油菜田免耕盖草播后即可实行。江苏稻麦轮作区,稻田免耕或耕翻种麦的田块,施足基肥,播后喷施除草剂即可盖草。麦草复盖还田,可在麦收后耕地,施肥灌浅水施面肥后盖草。浙江三熟制稻田,早稻脱粒后即可将稻草撒匀翻埋还田。麦田免耕复盖从播种至四叶期均可,以播后复盖最为普遍,冬绿肥田盖草晚稻收割后即可进行。

    翻压深度和粉碎程度

    农业机械是制约秸秆还田的重要因素,翻压和粉碎都离不开农业机具。华北地区麦秸不同翻压深度的试验表明,翻压深度大于20厘米,或将秸秆耙匀于20厘米耕层中,对玉米苗期的生长影响不大,翻压深度小于20厘米,则对苗期生长不利。从粉碎程度上看小于10厘米较好。玉米秸粉碎翻压还田粉碎程度多在10厘米~15厘米,翻压深度在20厘米~25厘米。目前玉米秸整株翻压和整株复盖已引起人们的关注,特别适于在一年一熟的地区实行。南方稻草翻压还田主要用早稻草还晚稻田,稻草切一刀或二刀约15厘米~20厘米。据调查大中型拖拉机配上各种型号的犁翻压深度可达18厘米~42厘米,多数在22厘米~27厘米,切碎机可把秸秆切碎0~100毫米,完全可以满足北方小麦、玉米秸秆还田的需要。南方用脱切机或旋耕机与12马力手扶拖拉机配套把稻草压入田中。

    合理配施氮磷肥

    作物秸秆的碳氮比值较大,一般在60~100∶1。微生物在分解作物秸秆时,需要吸收一定的氮营养自身,造成与作物争氮影响苗期生长,加之中国土壤普遍缺氮,磷钾也较缺乏,所以秸秆还田时一定要补充氮素,适量施用磷钾肥。秸秆还田可与各地的平衡施肥相结合。

    调控土壤水分

    合适的土壤水分含量是影响秸秆分解的重要因素。华北地区秸秆还田把土壤水分调控在20%左右最有利秸秆的分解。南方水田翻压秸秆要注意淹水还原状态下产生甲烷、硫化氢等有害气体。在未改造好的下湿田、冷浸田、烂泥田和低洼渍涝田、不要进行秸秆翻压还田。在一般稻草翻压还田的田块,水分管理要浅灌、勤灌适时烤田,在分蘖初期及盛期各耘田一次,以便增加土壤通透性,排除稻草腐解过程中产生的有害气体。南方旱作物上,秸秆还田也要注意调节水分,经常保持土壤湿润。

    防治病虫害和杂草

    秸秆还田,特别是秸秆复盖为病虫害提供了栖息和越冬场所,尽量减少复盖秸秆病穗的残存和越冬基数,是减少病虫害传播的有效方法。因此凡有上述病虫害严重发生的秸秆都不能进行还田。南方水稻秸秆凡有纹枯病、稻瘟病、白叶枯病等病害的稻草不宜还田,有三化螟发生的田块,稻桩应深压入土中。

    杂草是农业生产的大敌。它与作物争水、肥和光能,侵占地上部和地下部空间,影响作物光合作用,降低作物产量和品质,杂草还是病虫害的中间寄主。华北地区6~9月份是高温多雨季节,杂草生长很快,及时防除杂草十分重要。及早在玉米行间复盖麦秸能有效抑制杂草生长,如果与使用除草剂相结合,除草效果就会更好。南方麦田除草剂应在播后苗前喷施,每亩用100克60%丁草胺乳油兑水75公斤,土面喷雾,趁墒复盖秸秆。

    增产机理/秸秆 编辑

    麦秸麦秸

    农田生态环境即作物生长环境,它包括农田小气候,土壤结构和水热状况,植物养分及其循环,杂草生长,植物病虫害等因素。生态环境之优劣直接影响作物生长,而秸秆复盖及翻压

    在不同程度上改善了农田生态环境。曾木祥等总结了中国秸秆还田增产机理方面的研究认为;秸秆还田的养分效应,改土效应和改善农田生态环境效应,是秸秆还田的增产机理。

    对农田生态环境的影响

    ⒈保墒和调控田间温湿度

    秸秆复盖地面,干旱期减少了土壤水的地面蒸发量,保持了耕层蓄水量;雨季缓冲了大雨对土壤的侵蚀,减少了地面径流,增加了耕层蓄水量。复盖秸秆隔离了阳光对土壤的直射,对土体与地表温热的交换起了调剂作用。

    ⒉抑制杂草

    农田复盖秸秆有很好的抑制杂草生长的作用。秸秆复盖与除草剂配合,提高了除草剂的抑草效果。播麦后3天,每亩喷施750倍丁草胺乳油后盖草,比单喷丁草胺处理,小麦生长后期每亩杂草减少12.4万苗。

    秸秆建材/秸秆 编辑

    秸秆是高效、长远的轻工、纺织和建材原料,既可以部分代替砖、木等材料,还可有效保护耕地和森林资源。秸秆墙板的保温性、装饰性和耐久性均属上乘,许多发达国家已把“秸秆板”当作木板和瓷砖的替代品广泛应用于建筑行业。此外,经过技术方法处理加工秸秆还可以制造人造丝和人造棉,生产糠醛、饴糖、酒和木糖醇,加工纤维板等等。

    传统石棉瓦不仅含致癌成份,而且因使用寿命短,易腐烂污染、不美观等缺点被禁止使用,而近年来兴起的彩钢瓦使用成本高,寿命短、不隔音隔热、易生锈等问题难以解决。针对传统建筑材料存在的诸多难以解决的问题,生态秸秆再生彩瓦凭借自身品质超群的优势和得益于国家政策的支持,生态秸秆再生彩瓦、生态无机复合麦秸板产品强度高、不变形、不起壳、抗老化,可钉、可锯、可创、可钻、握钉力强、可加工性能好,并有其自身优良的物理性,成本低、无污染、无放射性、不含甲醛、防火、防水、极佳的环保性,广泛的适用性,决定着无限的发展前途。国内的建筑业对彩瓦的需求量急剧攀升,强势推动了这个新兴产业的迅猛发展,市场空间大,是传统瓦、装饰板材的换代产品。

    再生使用/秸秆 编辑

    可再生生物油

    中国科学技术大学可再生洁净能源实验室宣布,由朱锡锋、郭庆祥教授等研制的一项最新科技成果可以从根本上解决这一老大难问题。他们将木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种原料进行热解液化和再加工,可变废为宝,将它们转化为生物油,其中木屑产油率60%以上,秸秆产油率50%以上,生物油热值16~18兆焦/千克。这项成果已经过中试,实现产业化已指日可待。

    据介绍,中国每年仅农作物秸秆和农产品谷壳等就有7亿多吨,就地焚烧不仅浪费资源,还导致严重的环境污染。采用这项技术,可将秸秆等生物质直接转化为生物油,作为燃料可以直接在燃油锅炉和工业窑炉中燃烧使用,精制提炼后可作为车用燃料使用,还可以分离提取高附加值的化学产品。

    中国科大的专家们根据多年研究经验,提出了该技术实现产业化的最佳路线:首先在原料产地将生物质规模适度地分散热解,转化为便于运输和储存的初级液体燃料——生物油,然后将各地热解得到的生物油收集后进行再加工,这样可从根本上解决生物质资源分散和受季节限制等大规模应用的瓶颈问题。

    据介绍,热解液化单机最佳规模为每小时处理2吨秸秆(秸秆收集半径约为10公里),产出1吨生物油,生产成本大约为790元/吨。生物油经过简单的品质改良后,热值约增至为18~20MJ/kg,销售价格假设为1000元/吨,用它替代柴油和重油,提供同样的热量,价格分别相当于柴油和重油现有价格的43.2%和63.1%。

    发酵饲料

    含有水分和糖分较多的秸秆是很好的饲料原料,尤其是玉米秸秆、小麦秸秆等。

    发酵秸秆饲料要有以下步骤(以青贮为例):

    1、把握好收割时间:制作青贮的玉米秸秆既不能收割太早也不能收割过晚。收割早时秸秆水分大,糖分少,发酵效果不好;收割过晚,秸秆水分和营养流失,青贮适口性差。一般密植青刈玉米在乳熟期,豆科植物在开花初期,禾本科牧草在抽穗期,甘薯藤在霜前收割。

    2、快速运输:玉米秸秆收割后要及时运至青贮地点,以防耗时过长造成水分蒸发,细胞呼吸及物料氧化作用造成营养损失。

    3、料长合适:一般将原料切成2~3厘米,以利于装窖时踩实、压紧、排气,同时沉降也较均匀,养分损失少。此外,切短的植物组织能渗出大量汁液,有利于乳酸菌生长,加速青贮过程。

    4、撒料装窖:5吨青贮物料用金宝贝发酵剂1公斤。将金宝贝青贮饲料发酵助剂用米糠(麦麸皮或玉米粉)按1:10左右的比例稀释,喷水,物料水分调至60~70%,备用。水分合适与否判断办法:手抓一把物料,见水印不滴水,落地能散开却可。将青贮原料的水分含量调至60~70%,然后开始装窖,随装随踩,一边装原料,一边撒发酵菌剂,每装30厘米左右踩实1次,尤其是边缘踩得越实越好,尽量1次装满全窖。

    5、盖草封土:装填量需高于边缘30厘米,以防青贮料下沉。周围用木板等围好,2~3天下沉后除去木板,盖上一层切短至5~10厘米,厚度约20厘米的青草,然后盖土踩实,盖土的厚度为60厘米,堆成馒头形状,拍平表面,并在窖的周围挖排水沟。最初几天应注意检查,发现盖土裂缝及时修好。采用塑料薄膜复盖法制作青贮时,其他步骤与一般青贮相同,但应注意最后复盖塑料薄膜后压土或压上其他重物,薄膜应严格密封,防止漏气。

    一般青贮饲料发酵40天左右就可以饲喂了,要从上直下垂直分层取料,每次取10厘米左右,取完密封。初喂牛羊不习惯不爱吃,经过一段试喂调整,牛羊习惯后进行正常饲喂。

    秸秆秸秆

    氨化过程/秸秆 编辑

    选择地势较高、贮取方便、便于管理的地方建池。池的大小可根据需要确定。本项目氨化池为半地下式,砖砼池。选用尿素氨化剂。将尿素按要求配成溶液,分数次喷洒在秸秆上拌匀,边装池边压实,装满后用薄膜复盖密封,再用镇压物压好。

    氨化饲料的品质鉴定:氨化的秸秆在饲喂牲畜之前应进行品质鉴定,一般来说,经氨化的秸秆颜色应为杏黄色(氨化的玉米秸秆为褐色),质地变软,释放余氨后,气味糊香。如果氨化秸秆变为白、灰色,发黏或结块等,说明秸秆已经霉变,不能再饲喂牲畜。如果氨化秸秆的颜色同氨化前基本一样,虽然可以饲喂,但说明没有氨化好。

    固化成型/秸秆 编辑

    秸秆固化成型燃料秸秆固化成型燃料

    秸秆固化成型技术是采用稻草秸秆、麦秸秆、玉米秸秆等农业废弃物作为原材料,通过专用设备秸秆压块机经过粉碎处理、压缩处理等工艺,压制成一种可直接燃烧的固体生物质燃料。

    将准备压制的秸秆进行铡切或揉丝,其长度50mm以下,含水率控制在10~25%范围内,经上料输送机将物料送入进料口,通过主轴转动,带动压辊转动,并经过压辊的自转,物料被强制从模型孔中成块状挤出,并从出料口落下,回凉后(含水率不能超过14%),装袋包装。

    固化成型后的生物质颗粒燃料比重大、体积小,便于储存和运输,是优质固体燃料,其热值可达3200-4500大卡,具有易燃、灰分少、成本低等特点,可替代木柴、原煤等燃料,广泛应用于取暖、生活炉灶、工业锅炉、生物质发电厂等。

    秸秆压块燃料作为新的商品能源已在各个行业得到了大量的使用。而且因其密度高、热值高、形状规则、流动性好,很方便的可以实现燃烧自动控制,可以为企业节省大额的能源成本。

    碱化处理方法/秸秆 编辑

    火碱溶液处理法。火碱又叫苛性钠,每100公斤秸秆用4~5公斤火碱,溶解在80公斤至100公斤的水中,在常温下放置,停8小时至10小时即可使用。也可以用火碱溶液将粉碎的秸秆喷洒、湿润、拌匀、堆积压制成块状饲料,供长期使用。

    石灰溶液处理法。每100公斤铡碎的秸秆用1公斤~2公斤生石灰,加水200公斤~300公斤,再加入0.5公斤~1公斤食盐,拌匀后在水泥地面上堆放24小时~36小时即可使用。

    混合液处理法。将完整的秸秆铺放成15厘米~20厘米厚一层,喷洒1.5%的火碱和同样浓度的生石灰混合液,使秸秆的含水量达到70%左右,压实后再一层一层地铺放喷洒,每100公斤秸秆喷80公斤混合液,经过7天~10天堆放即可使用。

    氨水处理法。先将秸秆铡碎,装进窖内压实。然后按照每100公斤秸秆浇灌12公斤25%浓度的氨水溶液,或19公斤15%的氨水溶液,窖内温度不要低于20摄氏度,密封贮存5天后取出晾晒,待氨水气味消失后即可使用。

    燃烧危害/秸秆 编辑

    很多大城市明令禁止燃烧秸秆,原因是因为燃烧秸秆所生成的气体对大气有极大地危害。

    1、增加空气中CO2的含量,其CO2的提高比例远远大于燃烧普通树木的比例。

    2、增加空气中的可吸入颗粒物,此颗粒物为白色粉末状固体。

    3、降低空气的能见度,燃烧时秸秆生成大量的白色固体烟雾。由于固体极小,所以成粉末状飘散,极其影响城市、高速公路、机场等地的能见度。

    1998年四川双流县的农民燃烧秸秆,导致成都双流机场数十个航班不能正常起降,造成很大的经济损失。

    注:如果使用节能秸秆燃气炉,即可大大降低秸秆燃烧对空气的危害,并且相关规定是允许用秸秆燃气炉来燃烧秸秆的。

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    扩展阅读
    1http://www.china-straw.com/中国秸秆网

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