農業生產過程中,會產生大量的農作物秸稈。傳統處理方式如焚燒、堆放等,不僅會造成一定的環境污染,同時也會造成資源浪費。為實現資源的高效利用并保護種植環境,近年來,各地積極探索秸稈綜合利用的新模式、新路徑,朝著多元化、精細化、產業化方向邁進,有效地促進了農業增效、農民增收和環境保護。現立足于當地實際,淺談農作物秸稈綜合利用模式與持續創新發展前景。
一、現狀背景
地處廣西西部,右江河谷中部,由南部石山區、北部土山區、右江河谷平原三類不同區域組成。境有平原臺地、丘陵、山地三種地形,在地形地貌構成方面具有較強的代表性。田陽區處在西南出海大通道的關鍵節點,毗鄰南寧市、河池市和云南省、貴州省,具備明顯的區位優勢。參考田陽區近3年來(2021一2023年)種植水稻、玉米、甘蔗的數據,折算產生的農作物秸稈量。據統計,全區年種植水稻面積約14.6萬畝,產生干秸稈約6.05萬噸,可收集約4.6萬噸;年種植玉米面積約15.9萬畝,產生干秸稈約3.95萬噸,可收集約3.67萬噸;年種植甘蔗面積約2.8萬畝,產生干甘蔗尾約0.61萬噸,可收集約0.6萬噸。田陽區以發展傳統農業產業作為支柱產業,每年所產生的農作物秸稈數量較多,為深入貫徹落實國家關于農作物秸稈綜合利用的決策部署,田陽區堅持以問題和目標為導向,創新工作思路,強化政策扶持,同時狠抓措施落實,取得了顯著成效,走出了一條具有田陽特色的農作物秸稈綜合利用資源化、高值化新路徑。此外,全區年收儲秸稈4萬噸,年產秸稈飼料約3.5萬噸,不僅每年可向本地的牛羊養殖基地供應2萬噸飼料,還可向云南、貴州兩省銷售1.5萬噸飼料。
二、農作物秸稈綜合利用主要模式
1、農作物秸稈還田技術
秸稈還田可以提升土壤肥力、改良土壤結構,使土壤疏松,孔隙度增加,容量減輕,促進微生物活力和作物根系的發育。秸稈中含有大量的新鮮有機物料,在還田之后,經過腐解作用,可以轉化成有機質和速效養分,既改善土壤理化性狀,也可供應一定的鉀等養分,秸稈還田是促進農業可持續發展的重要舉措。據調查,百色市田陽區秸稈還田方式以機械還田、覆蓋還田兩種模式為主。
① 秸稈機械還田技術。機械化秸稈還田可以實現一次性完成秸稈粉碎、根茬粉碎等多道工序,相比于傳統的人工作業,其非常高效、便捷,不僅可以爭搶農時,還可以增強土壤肥力,能有效降低經濟成本。機械進行秸稈碎混還田時,一方面,是邊收獲邊粉碎秸稈,滅茬粉碎的長度一般小于 10cm ,利用旋耕機將秸稈旋耕進入深度 20-30cm 的土壤中。另一方面,是利用無人機噴灑腐熟劑促進秸稈快速腐熟培肥還田,經過近3年來在示范區實施已經取得較好的成效。機械化還田十分適宜低海拔、氣溫高的右江河谷平原的水田,可以實現秸稈快速腐爛培肥,該區域能夠兩季輪作,農戶一般種植\"兩造水稻\"或者\"水稻一蔬菜”“水稻一玉米”,這類水田基本沒有休耕期。
② 秸稈覆蓋還田技術。覆蓋還田是農作物秸稈還田利用和肥料化利用的最常用的手段,通過切割設備將秸稈粉碎之后拋灑到田間,隨著時間的推移會逐漸腐化,并且在長時間秸稈腐爛發酵過程中,還會轉變形成大量的氮、鐵、鋅等多種營養物質,改善土壤內部的理化條件,進一步提高土壤中的蓄水保能力,促進農作物健康生長。覆蓋還田適宜用于玉米秸稈和甘蔗尾還田作業,特別是在田陽區南部和北部山區的耕地,每季農作物收獲后,大部分的土地休耕時間長,可以使秸稈充分腐爛變肥。另外,少部分地塊需要種植第二季玉米的,也可以采取免耕直播,減少機耕費用,又可以減少水土流失,起到保護性耕作的作用。
2、農作物秸稈生物反應堆技術
秸稈生物反應堆技術,是通過加入微生物菌種、催化劑和凈化劑,使秸稈被重新分解為二氧化碳、有機質、礦物質、非金屬物質,并產生一定的熱量和大量抗病蟲的菌孢子,繼而通過一定的
農藝設施,將這些生成物提供給農作物,使農作物更好地生長發育。
3、農作物秸稈有機肥生產技術
秸稈有機肥生產技術,是利用菌種制劑和各種酶類,在秸稈持水量 65% 和 50% —70℃的溫度下劇烈活動,釋放能量的生產技術。一方面,將秸稈的纖維素分解;另一方面,形成大量菌體蛋白,為植物直接吸收或轉化為腐殖質。通過創造微生物正常繁殖的良好環境條件,促進微生物代謝進程,加速有機物料分解,聚集熱量,提高物料溫度,殺滅病原菌和寄生蟲卵,獲得優質的有機肥料。
4、農作物秸稈腐熟還田技術
秸稈腐熟還田技術,是充分利用腐熟劑中大量木質纖維素降解菌,快速降解秸稈木質纖維物質,最終在適宜的營養、溫度、濕度、通氣量和 pH 值條件下,使其在土壤中迅速腐解,轉化為有機肥料,從而改良土壤、提高土壤肥力、減少化肥使用量。同時,還降低了對環境的污染,實現了農業的可持續發展。
5、農作物秸稈飼料化利用技術
秸稈飼料化利用技術,是將農作物收獲后產生的秸稈,特別是玉米等作物的秸稈,通過科學的加工處理技術,如青貯、黃貯和膨化等,將其轉化為優質飼料,進一步用于畜禽的養殖工作。該模式不僅提升了秸稈的資源利用率,同時拓寬了飼料來源,進而形成了種養結合、循環利用的農業生態系統。
技術應用時, ① 可在作物收獲后,及時收集秸稈,進行初步處理,以確保飼料質量。之后通過青貯、黃貯或膨化等技術對秸稈進行加工處理。將新鮮秸稈進行壓實,密封存放,發酵轉化為青貯飼料,保留其營養成分;或是利用高溫高壓將秸稈進行膨化處理,改善其消化性,提升飼料的適口性和營養價值。之后將加工后的秸稈飼料飼喂畜禽,以促進其生長發育。畜禽在消化吸收飼料后,產生的糞便經過無害化處理,轉化為有機肥料。經過處理的有機肥施入農田,回饋土壤,形成良性循環。該模式將大量廢棄的秸稈有效轉化為優質飼料,解決了秸稈閑置和焚燒的問題,減少了環境污染。通過秸稈飼料化,豐富了畜禽的飼料來源,降低了飼料成本,提高了養殖效益。畜禽糞便經過處理后施入農田,能夠有效增加土壤的有機質含量,改善土壤結構,培肥地力。且通過種養結合,形成生態循環,有助于提升耕地的整體質量,促進農業可持續發展。例如,在實踐的過程中,為杜絕焚燒秸稈的現象,促進資源回收利用,推動群眾增收,田陽區當地的畜牧公司,積極開展秸稈飼料的深加工項目,通過科學的秸稈處理技術,將農作物秸稈轉化為優質飼料,不僅實現了秸稈的高效利用,還推動了當地農業和畜牧業的可持續發展。其采用了一套完整的秸稈飼料深加工流程,收儲的秸稈覆蓋了田陽區的主要經濟作物產區,包括水稻、玉米、甘蔗等作物的秸稈,對其進行粉碎處理,以便后續加工和提高飼料的適口性。在粉碎后的秸稈中添加益生菌,益生菌的添加有助于促進秸稈的發酵,提升飼料的營養價值和消化吸收率。 ② 將秸稈攪拌均勻后,進行壓包處理,以便于儲存和運輸,同時為后續的發酵過程提供適宜的環境。秸稈在包內經過一段時間的發酵,發酵后的秸稈飼料更易于被牲畜消化吸收,營養成分更加豐富。 ③ 通過深加工,為當地畜牧業提供了可靠的飼料來源,部分秸稈飼料供應給本地的山羊養殖基地,有效支持了當地的養殖業發展。通過秸稈飼料深加工,不僅實現了秸稈的高效利用,減少了資源浪費。同時,秸稈的收儲和飼料加工為當地農民提供了新的就業機會和收入來源,并有效減少了秸稈焚燒帶來的環境污染,改善了農村生態環境。
三、秸稈綜合利用發展措施
1、優化技術利用,做好技術應用的保障措施
秸稈還田是一項系統工程,需要機械化技術、腐熟技術、土壤改良技術、田間管理技術等多方面的保障。通過合理的技術應用和科學管理,可以有效提高秸稈還田的效果,促進農業生產和生態環境的可持續發展。技術應用時,合理的選擇粉碎機、除草機等,并利用秸稈粉碎機將秸稈切成細小的顆粒,便于其在土壤中快速分解,并添加專門用于秸稈腐熟的微生物菌劑,加速秸稈的分解過程。常用的菌劑包括纖維素分解菌、木質素分解菌等。在秸稈還田前,將腐熟劑均勻噴灑在秸稈上,或與秸稈混合后還田,以提高秸稈的腐熟效率。在秸稈還田后,土壤中的氮、磷、鉀等養分可能不足,需增施有機肥或化肥,確保作物的養分需求,常用的有機肥包括畜禽糞便、腐熟的堆肥、綠肥等,需合理選擇與應用。秸稈還田后,土壤微生物活性增強,需水量增加,及時灌溉以保持土壤濕潤,促進秸稈分解。并且在秸稈還田后,可能攜帶病蟲害,需加強田間監測,及時采取措施防控。防控時,應積極采用生物農藥、天敵防治等綠色防控技術,減少化學農藥的使用,保護生態環境,同時提高農作物秸稈還田的效果。
2、解決秸稈綜合利用中的技術問題
技術缺陷以及不足,會對秸稈綜合利用推廣產生一定的限制。針對該問題,還需要加大相關方面人才的培養力度,加強人才引進與建設,從人才引進、培養、考核等多個方面入手,確保技術人才以及推廣人員具備足夠的專業能力和素質。進一步加大對于秸稈綜合利用技術研發的資金投入,支持高等院校、科研機構和企業開展相關研究,攻克技術瓶頸。可以設置專門的研究項
70丨農天致富友
目,針對秸稈氣化中的焦油問題、消化吸收問題等關鍵技術難題進行深入研究,提出有效的解決方案。當前還應積極的整合現有的秸稈綜合利用技術,開發集成化、多功能化的秸稈處理設備,提高技術的綜合利用效果。并探索新型材料在秸稈綜合利用中的應用,如生物降解材料、高效催化劑等,提高技術的環保性和經濟性,并引入智能化設備和控制系統,提高秸稈綜合利用技術的自動化和智能化水平,降低操作難度和維護成本。宣傳推廣技術應用時,還應派駐技術專家深入田間地頭進行現場指導,幫助農戶解決實際操作中遇到的技術問題,確保技術應用的順利進行。并建立秸稈綜合利用技術服務平臺,提供技術咨詢、故障排除、設備維護等服務。
四、農作物秸稈綜合利用技術的發展前景
新時期,在思想意識不斷提升以及科學技術不斷完善的背景下,農作物秸稈的綜合利用技術獲得了一定的發展,但是其在發展的過程中,還存在一些不完善之處,許多技術仍然停留在粗加工階段,未來的發展過程中,精細加工技術的研究和推廣是重要的發展方向。但從整體上來看,隨著對資源高效利用意識的增強,農作物秸稈的綜合利用前景廣闊。首先,當前的大多數秸稈利用技術仍處于初級階段,缺乏精細化處理。未來的發展必須重視精細加工技術的研發,通過跨學科的合作(如生物學、營養學、動物科學等),從根本上提升秸稈利用的效率和效果。飼料處理方面的工藝,應成為一項綜合性的研究手段,針對不同種類的植物纖維以及動物的消化特性,可積極開發多樣化的飼料資源。這有助于進一步提高牲畜的飼養效率和經濟效益。隨著沼氣發酵技術的廣泛應用,沼渣和沼液的綜合利用顯得尤為重要。需要進一步開發高效的處理和利用技術,將沼渣、沼液轉化為肥料或其他高附加值產品,以實現資源的循環利用。新時期,高效生物有機肥的生產技術有待提升,在發展的過程中,還應專注于原料的多元化及其深加工技術的進步。通過優化配方和加工工藝,進一步的提高有機肥的養分含量和作用效果,為可持續農業發展提供支持。
秸稈綜合利用的效率和效果的提升,需要先進的設備作為支持。不但要加強技術的支持,還應同步加強對新型處理設備的研發和制造,促進高效、環保的秸稈加工設備的推廣和應用。不斷加大對新設備的推廣力度,進一步提高農業從業人員的操作技能,確保新設備可以被有效運用到實際生產中。對現有技術進行集成配套,形成一體化的秸稈利用技術體系,提高利用效率和效果。針對秸稈利用過程中的關鍵技術瓶頸,加大科研攻關力度,爭取在核心技術上取得突破。可以積極引進和消化國外的先進秸稈利用技術,迅速提升國內的秸稈利用水平。持續加強機械設備的自主研發能力,形成適合我國國情的秸稈利用設備體系,推動秸稈利用的機械化、自動化和智能化。
當前,隨著相關部門政策的鼓勵以及市場需求的增長,秸稈的再利用已成為產業發展的重點領域。這需要深入挖掘其市場發展潛力,尋求與其他相關行業的協同發展,提升整個產業鏈的附加值。由于國家提出的節能減排和可持續發展方針政策,未來的秸稈綜合利用必須順應這些政策,推進作物秸稈無害化處理,并在政策的保護和引導下迅速發展。自相關文件提出“鼓勵各地加大農作物秸稈綜合利用\"以來,秸稈的綜合利用問題逐步進入公眾視野,實現了能源化、原料化、肥料化和飼料化的新發展格局。但是,在資源化利用的進程中,技術和成本問題依然是核心的制約因素。未來,在技術的不斷創新、市場機制的完善及政策的支持下,作物秸稈的無害化處理和資源化利用將迎來新的發展機遇,為農業的可持續發展和生態環境的保護做出積極貢獻。
綜上所述,農業發展進程中,農作物秸稈綜合利用是實現農業綠色發展、循環發展、可持續發展的重要工作內容。新時期,各地區在農作物秸稈綜合利用方面取得了顯著成效,探索出了符合自身地區農業生產實際的成功模式,為農業廢棄物資源化利用起到了積極的促進作用。發展過程中,應清晰意識到農作物秸桿綜合利用仍處于起步階段,面臨著多方挑戰。發展過程中,還需從多方面出發,推動模式更好的發展和運用,提高綜合利用效果,實現經濟效益、社會效益和生態效益的協調統一。未來,農作物秸稈綜合利用必將面對更加廣闊的發展空間和機遇。相信在各方共同努力下,必將進一步提高農作物秸稈綜合利用的質量和效果,更好地發揮其作用,將其打造成為鄉村振興的新動能、綠色發展的新引擎起到積極的促進作用。
(作者單位:533600農業農村局農業生態與資源保護站)