农作物秸秆的综合利用

浅谈农作物秸秆的综合利用

化学与环境科学学院 2007级环境科学班 丽荣 200613201

指导老师 乌云教授

摘要：本文从我国的能源资源利用现状入手，综述了生物质能的典型代表-----农作物秸秆的利用现状，及其利用意义和目前国内外的发展趋势，对其今后的发展研究提出了自己的意见和建议。

关键词：农作物秸秆 生物质能 综合利用 利用意义 发展趋势

随着国民经济的发展，环境问题也日趋凸显。环境污染，生态破坏，资源耗竭，能源短缺等等都是当今人类迫在眉睫的问题。而且从污染区域来看，不仅是城市或者是经济发达地区，在偏远的农村地区环境问题也开始被发现。本文我将介绍当今农村环境问题之一的农作物秸秆利用状况，以及其意义、发展趋向，对其今后的发展提出了自己的建议。

1 我国能源资源利用现状

我国是仅次于美国的第二大能源消耗国，农作物秸秆是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。我国的能源和资源的利用现状有以下几个特点：①能源需求巨大、能源资源的浪费现象严重；②经济增长仍以消耗大量资源为代价；③高耗能产业不断上马使转变经济增长方式很难取得实效；④能源资源浪费跟不科学、不合理的生产生活方式密不可分等[1]。

随着社会经济的发展以及人们观念的改变，在利用和开发寻找新能源方面亚发生了很大的

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变化。比如生物质能的被发现和利用，广受欢迎，也有非常大的发展空间。生物质能是指植物通过光合作用吸收并以化学能形式储存下来的太阳能[2]。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源。生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾等几类。生物质具体的种类很多，植物类中最主要的有农作物（秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等）、树木、杂草等。非植物类中主要有动物粪便、尸体、生物垃圾中的有机成分等[3]。然而农作物秸秆的利用作为生物质能利用的典型代表在以农业为主的农村地区是一个新兴的能源与资源，不仅有效利用了之前被视为垃圾的一些物质对环保有很大的帮助，而且还帮助农村及偏远地区找到了新的廉价的能源和资源。这符合我国的新农村建设及循环经济建设。

2 农作物秸秆的综合利用

2.1 秸秆还田 一是翻压还田和覆盖还田。将秸秆直接撒施或粉碎后撒施于地表，再翻压土中，可以较快提高土壤有机质含量，对培肥土壤、提高作物产量发挥重要作用。二是堆腐还田。将粉碎的秸秆加入人粪尿，堆积成堆，然后封泥，有机物在微生物作用下逐步矿质化和腐殖化，形成优质肥料。堆腐还田能提高土壤有机质含量，促进速效养分的释放，提高土壤含水量和农作物产量，具有作用最好、效果最快的特点。缺点是沤制时间较长，一般需3 个月以上。三是过腹还田。通过秸秆过腹还田，秸秆和其他饲料通过牲畜消化后变成粪便，成为优质的有机肥料。

2.2 生产饲料 我国秸秆在饲料利用方面主要为氨化、青贮、制块等。青贮是利用乳酸菌发酵作用，对青绿秸秆无杂菌密封贮藏，使其能长期保持青绿多汁的营养特性，提高了消化率。秸秆微贮技术主要是针对含水量低的麦秸、稻草、高粱秸等不宜青贮的秸秆。其中氨化处理是应用最广泛的方法。一般来说，氨化秸秆的消化率可提高20 %左右，粗蛋白含量可提高1～115 倍。秸秆经氨化处理后质地松软，具有糊香味，牲畜爱吃。另外，氨化后能改善秸秆的营养价

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值[4]。

2.3 秸秆育菇 秸秆经热蒸、消毒、发酵、化学处理后，可用来种植姬菇、平菇等，成本低，经济合算。木屑栽培菇产量高、质量好，但消耗量巨大，难以满足菇生产增长的需求；以原材料玉米芯、玉米秆、稻草等替代木屑，对食用菌可持续发展具有重大的现实意义。目前我国对香菇其他代料栽培方式有一定的研究，其中利用野草和农作物秸秆栽培香菇取得了一定的成效。

2.4 生产沼气 秸秆所产生的沼液是极好的有机肥，不仅作物产量高，而且庄稼不生病虫害。最好的方法是将作物秸秆饲料化处理后，饲喂家畜，将秸秆过腹转化的排泄物(粪、尿) 和剩余草渣等装入沼气池发酵制沼气。这样既可以生产出肉、奶等高级食品，又可生产出清洁能源，还可生产出无公害、高品质的有机肥。

2.5 秸秆发电 在目前能源紧张的情况下，秸秆发电不仅每年可以消化掉废置的秸秆，而且还可获得良好的经济效益、生态效益和社会效益。目前我国已经在部分地区进行了发电应用，同时，一批新型秸秆发电厂正在投资兴建中。

2.6 生产绿色建材 利用秸秆生产建材有多种方式:一是用秸秆为填充料，与其它原料混合，机械加工成可供建筑安装的板材。特点是轻质、高强度，适应各种气候变化。二是以秸秆为基料，以硅酸盐水溶液和水玻璃作粘结剂，按需要添加淀粉或有机纤维素成型助剂，可生产出具有良好隔热隔音性能的轻质、高强度建筑板材。三是用秸秆做配料，经模压工艺成型，制成的建筑板材具有轻质、低导热性、防静电、阻燃、抗菌的功能。四是将短切秸秆浸泡在砌砂溶液中处理，晾干再在氢氧化钙浮液中处理，晾干，可作保温隔热、隔音、防火的轻质夹芯复合墙板。五是用秸秆屑与亚粘土配料生产出超轻质建筑砖[5]。

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2.7 功能性产品和原料 秸秆中分离出的半纤维素在半纤维素酶作用下转化为低聚木糖，制取淀粉，能应用于生产功能性食品、生产饲料、酿酒、酿醋、乙醇燃料等等。

3 农作物秸秆利用的意义

3.1 消除日益严重的环境污染 农作物秸秆是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。目前，全世界农作物秸秆年产量超过20 亿t 。我国作为农业大国，秸秆资源非常丰富，而且逐年递增，列世界之首。我国每年产生的秸秆相当于300 多万t 氮肥、700 多万t 钾肥、70 多万t 磷肥，这相当于全国每年化肥用量的1/ 4。合理利用秸秆，有利于工业、农业和农村经济的合理发展，否则直接焚烧秸秆，不仅释放的大量气体严重污染环境、杀灭土壤微生物，而且造成能源资源的重大浪费[6]。所以农作物秸秆的利用不仅可以的得到廉价的资源及能源，还可以为环保事业做出贡献。

3.2 保持和提高耕地土壤质量 我国用占世界10 %的耕地面积养活占世界22 %的人口，并保持地力不衰，在某种意义上应归功于有机肥料的施用。实现农业废弃物的肥料化利用，生产有机肥料可以补充土壤养分，并提高土壤中微量元素的有效性。增加有机肥的施用比例，一方面可减少或缓解化肥用量，另一方面可提高和保持土壤地力，促进农业的可持续发展。

3.3 解决农村的能源短缺和保护生态环境 我国农村人口占全国总人口的70 %以上，生物质一直是农村的主要能源之一，农村生活用能源仍有57 %依靠薪柴和秸秆。薪柴消费量超过合理采伐量的15 %，导致大面积森林植被破坏，水土流失加剧和生态平衡破坏。农村的生物质能利用大多以直接燃烧为主，不仅热效率低(低于10% )，而且大量烟尘和余灰的排放使人们的居住和生活环境日益恶化，损伤了农民的身体健康。采用生物质能转化技术可使热效率提高35% ～40%，节约资源，改善农民的居住环境，提高生活水平[7]。

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3.4 符合我国可持续发展和建设新年农村的宗旨 农作物秸秆的利用不仅能解决我国农村的一些环境问题，更符合我国建设社会主义新农村的事业，它遵循了循环经济的规律，符合可持续发展的基本要求，也为节能减排事业起到重要作用。

4 国内外发展趋势

4.1 循环经济理念正在催生“废弃物”为新的产业 废弃物产生于一、二、三产业，但不依属于任何产业。资源的最优化配置和废弃物的循环利用是循环经济技术体系的核心。农业废弃物的资源化作为农村循环经济的重要组成，将会成为农业与农村持续发展的基础乃至农村小康社会建设的重要环节。农业废弃物的资源化从一项污染治理和环境保护技术和策略提升为循环农业和循环经济的高度。这直接关系到农业的可持续发展和农村小康社会的建设。废弃物循环利用- 循环农业- 循环经济是废弃物产业发展的方向与目标。

4.2 生态农业的实践指明了变“废”为“宝”的途径 农业废弃物造成的污染主要是在“生产者-消费者- 分解者”组成的生态链上，分解环节形成瓶颈，不能形成良性的物质循环和能量流动，过量堆积而造成污染。我国自20世纪40年代初开展的生态农业，按生态学和生态工程学的原理，把农业废弃物的资源化技术作为一种接口技术构建出了包括“猪- 沼- 果”、“四位一体”在内的许多生态农业工程模式，促进了区域环境质量的提高和经济的发展[8]。实践证明，农业废弃物的资源化技术只有与生态农业模式结合才能起到事半功倍的功能。农业废弃物资源化的发展趋势之一就是提升或研发新的农业废弃物生态技术，按生态循环原理和循环经济的要求，和其他技术一道优化组装成新的生态农业工程和区域发展模式，并按不同的区域和生态类型建立相应的示范基地，在确保资源的可持续利用、保持生态平衡和改善环境质量的同时，全面促进农村的经济与社会发展。

4.3 废弃物资源化产品向多元化、材料化和高值化方向发展 我国农业有机废弃物的产生量

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大，分散在广大农村、不易贮运，处理加工利用技术层面低，目前仍然是以农用为主。预计近5～10年农业废弃物肥料化、饲料化和燃料化仍然是主要发展方向。但必须用新的技术和经营理念，克服利用价值低、生产的肥料和饲料等产品质量差、商品价值低的症结。农业废弃物综合利用的问题，是世界各国普遍需要解决的大课题。特别是随着自然资源日趋短缺和废弃物数量剧增，农业废弃物越来越受到人们的重视，在市场经济和产业化经营的今天，“老三样”(还田、青贮、堆肥)已经不适应发展的需要。以高值化产品开发为目标，对农业废弃物资源综合利用是其发展趋势之一。利用农业废弃物开发新型的生物材料、生化产品及替代石化产品和紧缺资源替代物的研究日益受到重视，极大地拓展了农业废弃物的资源化领域[9]。

4.4 生物质能源综合开发是未来废弃物资源化的热点 生物质能源作为一种清洁的、可再生能源已经受到全球的重视。农业废弃物与煤共燃发电技术，生物质气化替代常规燃料技术，生物质液化替代石油技术正成为常用技术而发展迅速。源于中国的沼气发酵技术在国外快速发展。英国现有45座大型沼气工程，沼气发酵完全可以实现: ①农场废弃物处理; ②生产可再生能源; ③利用其营养成份;④改良土壤等功能。瑞典在2000年前后的2年内建造了5座大型沼气发酵装置，前期每年处理3万～8万t农业废弃物，发酵后料液作为土壤肥料。在丹麦， 2000年之前已经建造了19座集中沼气场和18座农场沼气装置，每年处理农业废弃物在1万～16万t。美国的沼气研究与应用工作走了一条与欧洲类似的道路，美国国会2112修正案要求农业设立以大学为基础的研究、推广和教育项目，促进农业部、能源部和当地大学之间在生物质和生物质能方面的合作。在美国农村推进生物质能技术、产品和经济的发展。目的是保障国际能源安全、保护环境和农业生产、促进农村经济发展。因此，以能源为导向的沼气发展战略已经成为世界上许多国家的共识。发展以能源开发为主的有机生物质综合开发必将成为废弃物资源化的热点[10]。

5 建议及意见

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5.1 秸秆综合利用技术推广力度不够 从全国范围来看，秸秆综合利用技术示范推广力度还远远不够，综合利用科技含量较低。其中重要原因就是秸秆利用的一些关键性技术难题尚未突破。秸秆综合利用技术的经济效益不高，推广难度大，要提高秸秆综合利用对农民的吸引力，当务之急就是加强秸秆综合利用的技术创新。 5.2 监督、管理和综合利用的协调统一有待加强 农作物秸秆的综合利用是一项复杂的社会系统工程，涉及的部门多、学科多、层次多，需要科研、推广和管理各相关部门之间密切配合，采取经济、行政等各种手段以“堵”和“疏”相结合的方法加以落实。环保部门要格执法，加强秸秆禁烧的监督检查和焚烧期间大气环境监测，并将大气环境质量变化和禁烧存在的问题及时向反馈。农业、农机、科技等部门要联合起来，进一步加大推广目前熟的秸秆综合利用技术的力度，帮助农民改变耕地方式，加快农机改造步伐，提高秸秆综合利率。 5.3 没有形成大规模产业化经营的格局 在秸秆资源的综合利用方面，目前河北省石家庄市已经基本形成拥有秸秆—饲料—养殖;秸秆—菌肥—种植;秸秆—纸浆—纸产品;秸秆—板材—建筑材料;秸秆—食用菌等产业链的整体格局[11]。但是，这种将秸秆资源的综合利用作为产业来发展的认识在我国很多地方并没有得到深入普及，以企业化管理来经营秸秆种菇场、秸秆气化站、秸秆生物制肥厂等的进展也不大。秸秆的综合利用是农业生产中的一个重要环节，各级和农业主管部门应引导农民以科技为依托、市场为导向，探讨新的运行机制，把利用秸秆资源产出各种副产品的单独过程加 “环”组“链”，逐步实现贮、养、加、销各环节的有机衔接，走产业化经营的道路，把资源优势转化为市场优势。

6 结语

新型循环经济必须依靠科技手段来提高社会经济活动的生态效率，实现经济、社会和环境的有效统一。因此，虽然我国在实施过程中存在这样或那样的问题，大无疑已经在通向循环经济的道路上迈出了坚实的一步。在全球越来越重视环境问题，积极实施可持续发展战略的形势下，积极探求对农业废弃物再利用的有效解决方案成首选。我国秸秆数量多，分布广，是一种

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巨大的社会资源，且人多地少，人均自然资源占有量低，因此，走生态农业发展道路是必然选择。经过近年来的工作积累，我国在秸秆资源的治理和综合利用上取得了相当的成效和较丰富的经验。但由于一些问题的制约，秸秆资源综合利用的潜力尚未得到充分发挥。随着各级以及社会各界对发展生态农业的认识的加深和措施的加强，相信在相关行业的共同努力下，我国一定能够做到既有效利用资源，又很好保护环境，形成生态和经济的良性循环，实现农业可持续发展，走循环经济的道路。

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[11]孙明湖,闪红光.农作物秸秆综合作用的战略思考[J].农业环境与发展学报,2002,(2)，27-28.

The Comprehensive Utilization

of Crop Straw Discuss

Chemistry and Environment Science College of Inner Mongolia Normal University

Environmental Science Grade 2007 Lirong 200613201

Instructor Advisor Wuyun Professor

Abstract：In this article from the start of the utilization of energy resources， summarizes the typical biomass—utilization of crop straw， meaning and use of domestic and international trends. Proposed future development of their own comments and suggestions.

Keywords：Straw Biomass Utilization Using significance Trends

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