農作物秸稈的綜合利用與可持續發展探析

劉松青

摘 要 在我國的農業領域，農作物秸稈普遍用作牲畜的飼料或者直接用于燃料，因為使用量有限，所以大量被棄用，導致資源浪費。農作物秸稈是具有極大利用價值的生物質資源。中國是農業大國，秸稈數量多、種類豐富，綜合利用潛力巨大。基于此，針對農作物秸稈的綜合利用與可持續發展展開研究。

關鍵詞 農作物；秸稈；綜合利用；可持續發展

中圖分類號：S38 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.09.048

農作物秸稈是可再生的資源，作為生物質資源，不僅熱值高，而且利用過程中不會對環境造成嚴重的污染。長期以來，農作物秸稈主要被用于牲畜飼料，作為燃料使用。隨著農村生活質量的提高，農村的生產方式發生改變，加之農村環境的影響，使得秸稈的收集、利用都受到限制，特別是秸稈的運輸不方便，使得秸稈的利用成本提高。對秸稈的處理中，多被廢棄或者在田間焚燒，不僅秸稈資源被浪費，而且還污染了環境，土壤的抗旱保濕能力也會遭到破壞。將農作物秸稈作為可利用資源并向著商品化方向發展，不僅可以緩解農村各種能源供應不足的問題，而且還可以改善農村的生活條件，對推進農村資源的循環利用，經濟的可持續發展非常有利。

1 農作物秸稈資源的能源化利用

農作物在生長中進行光合作用，近50%的產物貯存在秸稈中，秸稈中的養分包括氫、碳、氧等，而氮和硫的含量較低。所以，秸稈的發熱量較高，為標準煤的50%，同時釋放的有害氣體非常少，所以農業資源的能源化利用中，秸稈的質量非常好，還可以緩解不可再生能源的供應壓力。

1.1 直接用于燃燒供熱

農作物秸稈資源直接用于燃燒供熱可以采用兩種方式：1）傳統方式，如中國的農村長期以來使用秸稈作為燃料直接使用，可以滿足日常的能源需求，做飯、取暖都可以直接使用；2）現代方式，即將秸稈與煤混合處理為新型的燃料，釋放的能量大，消耗的資料少，秸稈的利用效率提高[1]。

將秸稈與煤混合后形成的燃料可以用于發電，燃煤的使用量大大下降，生物質能夠被充分利用，溫室氣體的排放量會大大降低，降低了環境污染指數。

從研究的角度而言，燃料的能量中，當生物質占有1/5，秸稈的質量比例不足1/3時，發電廠的基礎裝置就不需要改變，可以充分利用起來使用這種混合的燃料發電。所以，采用這種混合燃料發電不僅效率高，而且成本低，風險也會相應地降低。生物質能源得到循環利用，避免資源浪費，秸稈的收集壓力以及存儲壓力得到緩解，農民的經濟收入也會提高，由此改善了農民的生活質量。

1.2 氣化處理后轉變為氣態能源

農作物秸稈資源氣化處理后轉變為氣態能源，是將原有的固態原料經過技術處理后轉變為氣態能源，這種能源的清潔度高，不會對環境造成污染。農作物秸稈資源氣化處理后轉變為氣態能源主要采用兩種氣化方法，即熱解氣化方法、秸稈沼氣的方法。

熱解氣化方法，就是將秸稈粉碎之后，進行干燥處理，之后對原料進行熱解，經過燃燒環節和還原環節，就可以有秸稈燃氣生成。整個的處理過程都是在缺氧環境中進行，所生成的物質中包括氫氣、一氧化碳和甲烷，沒有煙氣，也沒有有害物質，不會對周圍的環境造成污染[2]。

秸稈燃氣生成之后，還要經過凈化處理，除塵、冷卻之后，進行壓縮成型，之后存儲起來。農村要使用這種原料，就可以儲氣罐的形式，或者通過地下管網輸送到指定的用戶作為燃料。農作物秸稈資源氣化處理后，燃燒效率為30%～40%，所釋放的能量要高出秸稈直接燃燒的2倍，而且價格低廉，使用方便，不會污染環境。

1.3 液化處理后轉變為液化能源

農作物秸稈資源液化處理后轉變為液化能源，會使生物質的使用效率提高，資源得到合理利用。農作物秸稈資源液化處理后轉變為液化能源中所采用的方法包括化學處理方法、物理處理方法和生物處理方法[3]。

在合適的溫度環境下施加一定的壓力，配合使用催化劑，加入一定劑量的溶解劑，就可以秸稈的高分子結構在化學反應下分解，秸稈中所含的纖維素、木質素都可以用這種方式裂解，成為諸如可燃性油、醇類得到化合物都可以分解出來，這樣就可以轉化為液體燃料。

生物質液化技術的應用中，要考慮到反應條件，不同反應條件的產物也會有所差別。生物質液化技術的應用中，可以使用高壓的方法直接液化處理，也可以采用裂解的方法進行液化處理。農作物秸稈資源氣化處理后轉變的液化能源可以替代化石燃料，使得能源得到合理配置，而且污染物的排放量會有所降低。

2 農作物秸稈資源的肥料化利用

農作物秸稈作為肥料資源，其所含有的養分極高。將秸稈進行肥料化處理后還田，可以補充農作物使用的養料，實現土壤中的養分平衡，提高土壤有的機質含量，由此使得土壤的團粒結構得到改善[4]。田地的化肥使用量有所降低，農作物的產量增加，而農作物的生產潛力有所增加。將秸稈作為肥料資源還田，可以采用三種還田方法，即直接還田、間接還田、腐熟還田。

2.1 直接還田

農作物秸稈資源的直接還田，就是使用秸稈粉碎設備粉碎秸稈之后直接灑在田間，耕翻之后進行掩埋。秸稈混合到土壤中逐漸腐爛，對土壤可以起到蓄水保墑的作用，地表積溫的效果增強，土壤的肥力也會有所增強[5]。這種秸稈還田方法非常簡單，不僅效率高，而且能源消耗少。秸稈還田可以避免對坡地養分流失起到補充的作用，提高土壤中鐵、氮、錳、鋅等物質的含量，隨著土壤中酶的活性有所提高，土壤的各種生態條件得到協調，為生物創造良好的條件。

2.2 間接還田

北方地區的冬季環境溫度較低，在寒冷干燥的氣候環境下，秸稈的分解速度慢，沒有分解的秸稈或者分解不夠充分，就會對農業耕種產生不良影響。將秸稈養畜后進行發酵處理，飼喂牲畜，用于沼氣生成，之后將糞便和沼渣用于田地中，秸稈得以綜合利用。土壤結構因此得到改善，農作物的產量有所提高[6]。

目前，普遍使用秸稈燒灰之后還田的方法，雖然操作簡單，但會污染環境，而且還會存在安全隱患，需要杜絕這種方法，選用實施方便、清潔且成本較低的方法。

2.3 腐熟還田

農作物秸稈資源的腐熟還田，就是將秸稈使用粉碎機粉碎之后，將一定比例的生物菌劑以及氮肥混合其中，灑水后堆壓處理，秸稈中含有高分子粗纖維，在高溫環境下漚制后，就會從纖維素酶中分解出糖醇，這種糖醇是小分子的[7]。農作物秸稈經過腐熟之后，其中的雜草種子、病原菌以及寄生蟲卵都會被殺滅，成為有機熟肥。采用農作物秸稈資源的腐熟還田，通常腐熟的時間為15 d左右，分解的速度非常快，肥效穩定，有助于提高農作物生長質量。

3 結語

農作物秸稈的應用價值不斷地被開發出來，使用范圍得以擴大。目前，對秸稈的綜合利用成為重要的研究開發領域，發展潛力十分巨大。農作物秸稈是農業副產品，充分利用起來不僅可以做到農業資源的循環利用，而且還降低了農村的環境污染程度。但是，由于中國的相關技術不夠成熟，開發能力有限，使得秸稈主要用于農業肥料和牲畜的飼料，沒有在肥料和能源開發上有更快的發展。中國正在走節約型發展道路，著力于生物質能開發并產業化方向發展，這就需要從中國目前的農村發展情況出發，積極開發秸稈利用技術，以推進農村經濟可持續發展。

參考文獻：

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[6] 胡傳琪，冮潔，陳靜慧，等.以秸稈為基料富鋅栽培滑菇的纖維素酶和漆酶的變化規律[J].食品與發酵工業，2015（4）：121-124.

[7] 李麗霞，紀文義，陳海濤，等.大豆秸稈纖維制造可降解地膜工藝參數優化[J].農業工程學報，2013，29（14）：220-226.

（責任編輯：趙中正）