黑龍江省秸稈綜合利用技術分析

黃文明,李 馨,侯云濤,臧秀法

(黑龍江省農業機械工程科學研究院,哈爾濱 150081)

0 引言

黑龍江省農作物秸稈年均產量超過9 000萬t,從全國產量來看,河南省農作物秸稈產量位居全國第一 ,黑龍江省產量位居全國第二。秸稈資源豐富,必須因地制宜,綜合利用起來,否則將造成資源垃圾與資源浪費。

1 秸稈綜合利用必要性

1.1 是實現農業現代化的保障

我國是農業大國,黑龍江省作為農業大省,農業要發展,農業現代化是必由之路,農作物秸稈全程機械化水平越高,對于提高農業現代化的作用則越強。

1.2 是實現雙碳目標的助推器

2020年全國的秸稈綜合利用對于溫室氣體凈減排貢獻非常巨大。未來幾十年,秸稈利用的減排潛力仍然很大。秸稈“五化”利用之中,秸稈能源化利用的減排固碳貢獻潛力排第一。

1.3 是爭創國家生態市縣的重要支撐

農作物秸稈如果直接焚燒,將會造成嚴重的環境污染,影響城市、縣城的外在生態形象。燃燒產生的煙不僅帶來巨大的火災隱患,還會增加交通意外等風險,影響生態建設與文明城市申報。

1.4 是新農村建設的重要內容

新農村建設需要具有資源節約型特征,同時也要求環境友好型農業健康有序發展。禁止燃燒秸稈,將秸稈出售,帶動農戶增收,也可以帶動農村經濟發展,加速新農村建設進程,是新農村建設的重要一環。

2 秸稈綜合利用技術

2.1 秸稈肥料化利用技術

肥料化利用技術分兩類,一類是旱田秸稈還田技術,另一類是水田秸稈還田技術。

旱田秸稈還田技術主要包括4類:秸稈翻埋技術、秸稈覆蓋技術、秸稈碎混技術、秸稈聯合整地技術。

水田秸稈還田技術主要包括:秋季翻埋技術、秋季旋耕技術、春季攪漿技術等。

堅持農戶自用優先權,讓秸稈“取之于田,用之于田”是重點,可以很好地提高耕地質量,讓黑土地更好發揮作用,促進高產增產。

2.2 秸稈飼料化利用技術

肥料化本質上就是直接還田,而飼料化利用技術其實就是間接還田技術,主要包括以下幾類:秸稈揉絲技術、秸稈氨化技術、秸稈黃貯技術、秸稈膨化技術、秸稈壓塊技術和秸稈顆粒技術等。農作物秸稈資源綜合利用對于促進農民增收、環境保護、資源節約及農業經濟可持續發展意義重大[1]。

特別是在肉牛、肉羊和奶牛等食草性的畜禽養殖區,特別合適應用飼料化利用技術。可以提高牲畜的適口性,還增加了飼料保質期。

秸稈揉絲技術采用機械對秸稈進行揉絲搓加工,將秸稈加工成柔軟的絲狀物體,更有利于牲畜進食和消化吸收,是一種非常高效、技術簡單、成本低的加工方式。秸稈氨化技術利用堿性物質與秸稈內部的氫鍵產生反應,將纖維素等大分子變成小分子,有利于反芻動物消化,能使動物的進食量顯著提高,同時也能促進動物成長,使養殖戶增加經濟收入。

秸稈黃貯技術通過自然發酵將秸稈放入密閉設施中,厭氧發酵可以制成保質期更長的飼料。而且使飼料產生淡淡的酸香味道,有利于牲畜消化吸收,增加了牲畜的適口性和食欲。秸稈壓塊飼料技術顯著延長了飼料保質期,可以實現遠距離的長途運送,解決草料匱乏地區的飼喂難題。秸稈膨化飼料經過膨化技術加工后,破壞了秸稈表面堅硬部分的蠟質膜,使其內部的復雜結構得到解體軟化,有利于消化和動物吸收。另外經過高溫的熟化過程,還會因發酵產生糖化,很大程度提高了秸稈飼料的營養物質含量。

對于養殖戶來說,秸稈飼料化利用減少了購買成品飼料的消費,也可以有效節省成本,增加養殖戶收入。

2.3 秸稈能源化利用技術

主要有4種技術:秸稈打捆直燃供暖(熱)技術、秸稈固化成型技術、秸稈直燃(混燃)發電技術、秸稈熱解氣化等氣化技術。

2.3.1 秸稈打捆直燃供暖(熱)技術

用直燃鍋爐把收集打成整包后的秸稈直接燃燒,這項技術節約能耗,經濟性好,尤其環境效益非常明顯,替代了燃煤,降低了二氧化碳的排放量。該技術采用的是特制的專用鍋爐除塵和尾氣凈化設備,污染物排放量低于普通燃煤鍋爐。

2.3.2 秸稈固化成型技術

把細粒散狀的秸稈通過擠壓,使木質素增加粘接性能,形成具有一定外形、質密堅硬的塊狀或者粒狀燃料的加工過程。不僅可以為養殖場或者溫室等提供供熱燃料,而且可以為工業鍋爐和電廠提供燃料。這種新型燃料易燃性好,燃燒值比較高,方便儲存和運輸,排碳量低。

2.3.3 秸稈混燃發電技術

將秸稈和煤按一定的比例進行混合,然后進行燃燒發電。該技術不但節能減排作用非常明顯,而且能有效解決部分地區秸稈產量過剩的難題。

2.3.4 秸稈熱解氣化

指利用氣化設備,將氧氣、氫氣或者水蒸氣作為氣化劑,經過高溫作用,產生熱化學反應,把秸稈轉化成可燃性氣體。秸稈氣化爐按運行方式可以分為流化床氣化爐和固定床氣化爐兩大類。該項技術不僅可以直接發電,而且經過一定凈化技術處理后可以為工業鍋爐和住宅小區鍋爐提供燃氣。大力度推進農村能源革命,支持各地擴大秸稈固化壓塊站建設規模,能有效促進秸稈轉化利用[2]。

能源化技術模式的作用十分明顯,在一定程度解決了秸稈產量過剩的難題,還實現了減碳排放的目標,利國利民。

2.4 秸稈基料化利用技術

秸稈基料化利用技術是將秸稈作為原料生產出食用菌。主要包括秸稈栽培木腐菌類技術和秸稈栽培草腐菌類技術兩大類。

目前,秸稈基料化食用菌栽培技術成熟穩定可靠,具有明顯的資源利用收益。不但替代了木料種植木腐菌從而節約了森林木材,更保護了樹木資源,有利于形成產業化經濟收益。

2.5 秸稈原料化利用技術

秸稈原料化利用是將秸稈作為原料進行紡織,可以形成一種工藝產業。還可以利用專業機械把秸稈紡織成草簾子等,產品可用于河岸、公路和鐵路路基護坡等。為了促進草簾子快速長草,提高工程防護效果,可以在生產過程中加入植物種子和營養物質。

生產包裝材料也是秸稈原料化利用常用的一種技術。先進行秸稈預處理,再利用機械把秸稈處理加工成短纖維束,初步成型之后,再噴涂膠粘劑,將半成品加熱加壓制作成包裝材料。成本低、技術簡單、設備投資少。該技術制作成的環保材料可以降解,不污染環境。

3 秸稈綜合利用現狀

3.1 部分地區存在秸稈亂堆、亂放現象

目前整體秸稈綜合利用相對過去有很大提高。2021年黑龍江省的秸稈綜合利用率已經達到91%以上,秸稈還田率達到了66%以上,但是個別地區的秸稈雖然離田了,但是亂堆、亂放問題比較突出。需要繼續加強綜合利用的指導與實施。

3.2 農戶不夠重視秸稈的綜合利用

部分農戶認為秸稈堆放就可以了,思想上沒有認清秸稈利用的意義,也沒有認清秸稈隨意堆放存在的安全隱患。農民認識不夠,停留在表面[3]。

3.3 部分農戶不清楚如何高效利用秸稈

不了解秸稈綜合利用技術包括那些方面,僅對常規的還田技術比較了解,深層次的編織網技術、生產包裝材料技術、飼料壓塊技術不夠了解。

3.4 秸稈利用沒有因地制宜,因時制宜

秸稈利用沒有深層次的去思考采用哪一種技術比較好。盲目追風跟潮,別人做基料化,自己也跟著做基料化,其實可以把秸稈做成反芻動物飼料,節省喂養動物的飼料成本。再如針對秸稈犁耕翻埋而言,還田深度隨不同地區、不同耕地類型(水田或旱地)、不同秸稈種類而有所不同,一般不低于20 cm最為合適,但是針對旱地大規模的農機化作業要求深度在30 cm以上。另外,秸稈的綜合利用也需結合時間與經驗。青貯的飼料若采用密閉設施,如窖貯,因為設施底部和邊緣部分的青貯料特別容易霉變腐爛,利用率大約達到70%,而黃貯飼料利用率能達到近乎100%。

3.5 技術水平有待提高

部分秸稈生產企業利用秸稈生產降解膜可以制造出環保材料,但是制作成本高于市場,用戶認可度不高,銷量受影響,秸稈生產企業生存比較困難。

4 秸稈綜合利用對策

4.1 提高秸稈離田的管理

秸稈離田之后,要提高管理要求,應合理選擇秸稈垛放場地,不靠村莊、路邊,不影響交通,不靠樹林、電力設施和棚室、圈舍以防起火,不靠水源地以防發酵污染水源。秸稈離田后加強秸稈綜合利用,使之得到有效的利用。

4.2 提升農戶安全意識

秸稈離田,無論擺放在倉庫或者加工廠房中,必須注意防火安全,加強消防設施建設,有條件地區應配備消防車。另外應定期利用殺蟲劑殺蟲,注意防止蟲災。農業管理部門應加強宣傳與指導。農戶提高警惕,減少火災蟲害的發生,降低農戶的損失。

4.3 加強秸稈綜合技術指導

秸稈綜合利用之路,需要農業專家的技術指導,以及農業部門加大宣傳力度。科研專家應重視普及一些綜合利用的經驗,發現好的方法應加強推廣。做好技術支持能充分避免秸稈無處利用。同時還可以邀請此方面的專家為農民講解相關內容,使其能掌握相關技術技巧,將與秸稈綜合利用相關的技術納入補貼范圍,更好的推動秸稈還田及各領域的發展[4]。

4.4 秸稈利用應當因地制宜,因時制宜

黑龍江省農業生產地區一般是采用翻埋還田技術,但是如果年降水量達不到400 mm的地區,或有效耕作層達不到20 cm的耕地是不適合采用翻埋還田技術的,應該采用打包離田。采用合適本地實際情況的技術,結合本地的耕地類型是水田還是旱田,種植作用的作用品種等,采取不同的秸稈利用技術,才會起到更好的秸稈利用效果。做好因地制宜的同時還需重視因時制宜。例如,玉米秸稈粉碎全覆蓋免耕技術,如果在沒有深松的地塊采用該技術,一定要配合苗期采用中耕深松作業,并且除草一定要采用苗后噴灑除草。因地制宜,因時制宜,解決問題采用個性化的方案,秸稈綜合利用的效果才能更好。

4.5 提高秸稈綜合利用技術水平

技術是第一生產力,只有突破了技術瓶頸,生產效率才會提高,生產成本才會降低,推廣秸稈綜合利用技術才會更加順利。例如秸稈利用技術,制作秸稈材料的杯子替代塑料杯,秸稈杯價格比塑料杯價格貴一些,如果成本再降低一些,會更具有市場競爭力。這些都需要技術的突破,技術的創新與發展。

4.6 加快秸稈綜合利用技術標準的制定

例如,秸稈飼料化利用技術中有一項是秸稈汽爆技術,是將秸稈裝入汽爆罐內,加入高溫水氣,加壓破壞纖維素結構后,再泄壓利用剪切作用,破壞纖維素結構,提高秸稈的消化率。但是該技術需要專業人員操作,噴出后的物料高溫不能直接用皮質接觸,缺乏可以參考的主要技術標準或規范。應加快此類技術標準的制定。有標準可依,讓技術更加規范化。