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  • 秸秆

    秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中,秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等,是一种具有多用途的可再生的生物资源,秸秆也是一种粗饲料。特点是粗纤维含量高(30%-40%),并含有木质素等。木质素纤维素虽不能为猪、鸡所利用,但却能被反刍动物牛、羊等牲畜吸收和利用。

    编辑摘要

    目录

    简介/秸秆 编辑

    中国农民对作物秸秆的利用有悠久的历史,只是由于从前农业生产水平低、产量低,秸秆数量少,秸秆除少量用于垫圈、喂养牲畜,部分用于堆沤肥外,大部分都作燃料烧掉了。随着农业生产的发展,中国自20世纪80年代以来,粮食产量大幅提高,秸秆数量也多,加之省柴节煤技术的推广,烧煤和使用液化气的普及,使农村中有大量富余秸秆。同时科学技术的进步,农业机械化水平的提高,使秸秆的利用由原来的堆沤肥转变为秸秆直接还田。中国的广大科技工作者对秸秆还田进行了卓有成效的研究。秸秆还田有堆沤还田,过腹还田,直接还田等多种方式。  

    还田现状

    秸秆颗粒 秸秆颗粒

    根据1995年中国公布的统计资料,粮食播种面积16.5亿亩,粮食总产量4.67亿吨,按粒秆比1∶1.2估算,再加上其他作物秸秆,全国年生产秸秆近6亿吨,秸秆中含有大量的有机质,氮磷钾和微量元素,据张夫道等人的统计,豆科作物秸秆含氮较多,禾本科作物秸秆含钾较丰富,作物秸秆提供的养分约占中国有机肥总养分的13%~19%,是农业生产重要的有机肥源。从现有的秸秆产量计算,6亿吨秸秆中氮磷钾养分含量相当于400多万吨尿素,700多万吨过磷酸钙,700多万吨硫酸钾。10年之间,秸秆还田发展迅速,1987年秸秆还田面积仅2亿多亩(次),到1996年突破5亿亩(次),年平均增长10%以上。全国年秸秆还田量超过一亿吨,约占秸秆总量的20%。秸秆直接还田方式主要有秸秆粉碎还田,覆盖还田和高留茬还田。目前推广面积最大的高留茬还田,约占秸秆直接还田总面积的60%,机械粉碎翻压和覆盖还田分别占22%和18%。秸秆还田已经成为中国沃土工程和丰收计划的重要内容,秸秆覆盖已成为以山西为代表的干旱、半干旱地区农业增产增收的重要技术措施。

    还田的增产效果

    把作物秸秆进行翻压还田或覆盖还田是一项有效的增产措施。”八五”期间中国农科院,西南农业大学,湖北农科院等单位进行的秸秆还田试验结果表明,实行秸秆还田后一般都能增产10%以上,统计全国60多份材料,增产范围在-4.8~83.4,平均增产15.7%。坚持常年秸秆还田,不但在培肥阶段有明显的增产作用,而且后效十分明显,有持续的增产作用。

    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,而秸秆覆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

    秸秆覆盖地面,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。覆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

    农田覆盖秸秆有很好的抑制杂草生长的作用。秸秆覆盖与除草剂配合,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。

    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,而如今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吨青贮物料用发酵剂1公斤。将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。采用塑料薄膜覆盖法制作青贮时,其他步骤与一般青贮相同,但应注意最后覆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,装满后用薄膜覆盖密封,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CO的含量,其CO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。

    相关文献

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

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