淺析農作物秸稈的化學成份與綜合開發利用

[摘 要]基于全球低碳環保背景下的農作物秸稈焚燒，既是環保領域的一道新課題，也是化學工作者亟待破解的科研瓶頸。生態、環保管理視角下的秸稈焚燒污染問題，從應用化學的視角觀之，或許恰是一個潛值巨大、頗具前景的科研市場，惟其著眼瓶頸、科學引領、綜合謀劃，才能在應用化學史上平添農作物秸稈綜合開發、變廢為寶的新篇章。

[關鍵詞]農作物秸稈；化學成份；綜合；開發利用

人教版高中化學（2）第四章“化學與自然資源的開發利用”，從綠色化學的視角論述了工農業生產和人類生活所造成的環境污染，向全社會化學工作者提出了“尋找源頭、治理環境污染”的使命與任務。緣此，作為一名高中化學老師，現就農作物秸稈的化學成份與綜合開發利用，坦陳如下。

一、秸稈焚燒的成因及危害

1.秸稈焚燒的危害

隨著生活水平的提高、科技的進步，許多農民用上了液化氣、電磁爐，秸稈的燃料作用減弱。于是，秋收后將農作物秸稈一把火燒掉，便成為各地的普遍現象。殊不知，秸稈焚燒會產生大量煙霧，且濃煙中含有二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物，不僅嚴重污染了空氣，還對人們的呼吸系統產生傷害。

2.秸稈焚燒的成因

盡管秸稈焚燒對大氣環境、交通運行、消防安全帶來危害，但農民也有其無奈：①農作物收獲完畢，就要著手下來年的播種，續存秸稈會影響種子發芽，降低出苗率，產量上不去。②秸稈不再是做飯的唯一燃料，也無堆存的必要。③外出打工的家庭，沒時間把秸稈從地里弄出來，賣給養殖大戶才幾分錢一斤，甚至不要錢也沒人要。④有的農民誤認為焚燒后的秸稈有利于土壤結構的松軟，富含鉀肥的草木灰肥料，能殺死病蟲、肥沃土地。⑤隨著退耕還林的深化，野外放牧受到限制，并要支付為數不菲的牧區費。因此，農民不再積極養牛、養羊，也不再以秸稈為主料，故而秸稈的飼料功能大為降低。⑥農作物秸稈綜合開發利用滯后，遠無被農民認知與接受的好舉措。

二、常見秸稈的化學成份及綜合開發利用

1.稻秸的化學成份及開發利用

我國年產稻秸17218.4萬噸，稻草中稻稈的木質素含量低于一般禾本科植物，但其草葉、草節、草穗的木質素含量很高。稻草的木質素屬于愈瘡木基—紫丁香基木質素類，基本結構單元為愈瘡木基和紫丁香基，含有少量的對羥苯基。紫丁香基與愈瘡木基之間的比例為0.5～1.0。木質素含量較低，木質素中含有7%～12%的酯基，其中對香豆酸和阿魏酸是酯基化合物的主要組成。木質素中含碳量達60%～66%，含氫5%～6.5%。木質素含碳量高，含氫量低，分子量低，降低了木質素的化學穩定性。稻草可制造包裝紙、普通文化用紙、草紙板等，以及種植食用菌、編織稻草繩等。

2.麥秸的化學成份及開發利用

我國年產麥秸1億噸左右，麥秸主要化學成分是纖維素、半纖維素和木質素。麥秸節間纖維素含量最高，麥秸半纖維素中聚戊糖含量相當于闊葉樹材的最高值。麥秸的次要成分中的灰分含量遠高于木材，麥秸的熱水抽提物含量也較高，約為10%～23%，其中果膠質僅為10%左右，大部分為淀粉等低聚糖。莖稈可供編織與造紙，我國80%以上的造紙原料為非木材原料，其中麥秸是主要的原料。以麥秸為原料，配用少量無毒、無害的膠粘劑，經切割、磨碎等工序制成的麥桔人造板，具有質輕、堅固耐用、防蛀、抗水、無毒等特點，廣泛用于家具、建筑裝修、吊頂及復合地板等。

3.棉稈的化學成份及開發利用

我國每年約產棉稈4000萬噸，莖稈由里到外分為表皮層、厚角細胞組織、韌皮部、形成層、木質部和髓。棉纖維和棉緘化學成份主要是纖維素，并含少量的果膠質、脂肪與蠟，極少的灰分，棉纖維經脫脂后，幾乎是純纖維素組成。每年有85%的棉稈作為燃料消耗，如用其中 1/3，可制板材約1400萬噸。近年國內外都在研究棉桿制板技術，并建立了棉稈刨花板生產線。棉桿皮即棉花莖桿的韌皮用于制繩、織麻袋、造紙、造船填縫等；棉稈芯制成漿后可與長纖維漿料配合抄紙；全棉稈是很好的造紙和人造板的原料；低酚棉秸稈可作草食家畜的飼料。

4.高粱桔的化學成份及開發利用

我國高粱年產600萬噸左右，高粱秸的木質素屬于愈瘡木基—紫丁香基木質素類，基本結構單元為愈瘡木基和紫丁香基，含有少量的對羥苯基，木質素的含量約為17%～23%。紫丁香基與愈瘡木基之間的比例為0.5～1.0。木質素中含有7%～12%的酯基，其中對香豆酸和阿魏酸是酯基化合物的主要組成。高梁秸提取物含量較高，含有較多的可溶性糖、淀粉和少量蛋白質，高梁秸是制取纖維素、造紙，及工業化學品的良好原料。

5.玉米秸的化學成份及開發利用

我國每年約產2.2億噸玉米秸，占農作物秸稈總量的30%。玉米秸及其根茬進入土壤后，能分解出對土壤有效的多種微量元素，如鋅、錳、鐵、銅等；同時有機酸降低了土壤的PH值，促進了鋅、錳、鐵、銅的溶解，增加了微量元素含量。玉米秸的主要成分是纖維素、半纖維素、木質素、粗蛋白、脂肪和水等。其中，多戊糖為17%～26%，纖維素為20%～30%，木質素為19%～23%。玉米秸在未成熟和成熟期均有一定的營養價值。玉米秸資源豐富，莖桿可用于釀酒、生產人造板和造紙，但是目前玉米秸除了極少一部分被用作牛羊等畜類飼料外，大部分未能合理應用。

三、結語

農作物秸稈焚燒，絕非一村幾屯的小事，也不是一紙文件或幾句口號就能夠根除的，而是一個成因復雜的階段性環保攻堅課題。欲成功破解此難題，固然離不開必要的禁限，但如何科學地綜合開發利用這些農作物秸稈，尤其應用化學的介入與破解，無疑是治本之策。

參考文獻：

[1]鄭鳳山，何磊.我國麥/稻秸稈板工業的發展與思考[J].木材工業，2006（06）.

[2]沈文星，周定國.秸稈人造板的產業化問題[J].林業科學，2007（03）.

[3]張燕.我國農作物秸稈板產業化發展的動因及模式研究[D].南京林業大學，2011.

作者簡介：周克英（1966—），女，吉林市人，大專學歷，研究方向：高中化學教學 。