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1 焚烧秸秆的危害
1.1 污染空气环境,危害人体健康 焚烧秸秆时,大气中产生的二氧化硫、二氧化氮、可吸人颗粒物等,不仅污染空气环境,还严重危害人体健康。
1.2 引发火灾 这严重威胁着群众的生命财产安全。
1.3 引发交通事故,影响道路交通和航空安全 焚烧秸秆形成的烟雾,造成空气能见度下降,可见范围降低,容易引发交通事故。
1.4 破坏土壤结构,造成农田质量下降 焚烧秸秆使地面温度急剧升高,能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物,年复一年焚烧秸秆,改变土壤的物理性状,加重了土壤板结,破坏地力,直接影响农田作物的产量和质量,影响农业收益。
1.5 浪费宝贵的可再生利用资源 据测算,每吨秸秆中含有机质150kg,其养分相当于尿素6kg、过磷酸钙10kg、硫酸钾10kgo泗县每年按焚烧50万t秸秆计算,相当于损失300万kg尿素、500万kg过磷酸钙、500万kg硫酸钾。
2 焚烧秸秆的原因
2.1 缺劳力、图省事 大量劳动力外出打工,秸秆无力清运或赶时间图省事就放火焚烧了之。
2.2 留茬太高影响耕种 很多收割机留茬太高,一般达20—30cm以上,影响耕种。
2.3 秸秆综合利用率低 随着农民生活水平以及生产力水平的日益提高,消化的秸秆量也减少。其他如秸秆打捆、高温堆肥、秸秆发电、秸秆制气都费时、费力、成本高,因此,焚烧成了农民的直接选择。
2.4 农民对机械化秸秆还田认识程度低 农民种田依赖于购买化肥,有少数农民认为秸秆还田有利,但是也不如买化肥方便、省时、省力。虽然农机部门每年都大力推广秸秆粉碎还田新机具、新技术,但农民思想认识程度不到位,不愿投资购买和使用。环保意识也不到位。
3 机械化秸秆还田的方式
3.1 整秆深埋还田 即通过大型深翻犁将整秸秆翻人土中。该技术适宜1年1熟的种植地区。
3.2 反旋灭茬覆盖还田 使用反旋灭茬机将作物秸秆翻人土中,该技术适宜南方水稻种植区。
3.3 机械化秸秆粉碎还田 主要是以机械粉碎、破茬、深耕和耙压等机械化作业为主,将农作物秸秆粉碎后直接还到土壤中去,增加土壤有机质,培肥地力,提高作物产量,减少环境污染。该技术被旱作农业地区广泛采用。
4 机械化秸秆粉碎还田的优势
4.1 增加土壤有机质,增肥地力 秸秆中含有氮、磷、钾、镁、钙及硫等元素,这些正是农作物生长所必需的营养元素。
4.2 形成有机质覆盖,抗旱保墒 秸秆还田可形成地面覆盖,具有抑制土壤水分蒸发,储存降水和提高地温等诸多优点。
4.3 改善土壤环境 秸秆中含有大量的能源物质,还田后生物激增,土壤生物活性强度提高,随着微生物繁殖力的增强,生物固氮增加,碱性降低,促进了土壤的酸碱平衡,养分结构趋于合理。此外,秸秆还田可降低土壤容重,增加孔隙度,土壤通气性提高,犁耕比阻减小,土壤结构明显改善。
4.4 优化环境、防治污染 机械化秸秆还田不仅使秸秆中的有机质得到充分的利用,同时避免农民大量焚烧秸秆而造成的环境污染,有利于生态农业和环保农业的发展。因此,农作物秸秆还田技术作为沃土工程和环保农业的重要技术,是目前国家重点推广实施的农业新技术之一。
4.5 秸秆还田的社会、经济和生态效益显著 实施秸秆还田技术不仅可增加粮食产量6%~15%,而且由于逐步增加了土壤肥力,实现大面积以地养地,促进粮食产量持续增加。此外,机手可在农机作业中获得一定收入。秸秆机械化还田技术既解决了大量剩余秸秆的出路,避免了秸秆因废弃霉烂和焚烧造成大气、河流等环境污染,减少了交通事故,增加了土壤有机质含量,培肥了地力,减少化肥施用量,形成良性的生态循环,促进农业可持续发展。机械化秸秆还田技术在旱作农业区实施,增加土壤含水率,改良土壤结构,使土质疏松,提高土壤吸纳雨水的能力,减少径流损失,最大限度地保存和利用了自然降水,使旱作农业区生态环境趋于好转。
5 实施机械化秸秆粉碎还田应采取的措施
5.1 加大宣传力度,提高广大干群的认识 通过对比试验,用科学的数据,如土壤有机质含量、作物产量、经济效益对比核算,让农民看到秸秆还田好处。通过现场演示、技术培训、科技下乡等多种形式,加大新型机具宣传推介力度,引导广大群众购买新机具、更新老设备。转变农民思想观念,纠正长期单纯依赖化肥的思想,帮助他们树立环保意识,改变落后习惯,逐步建立种地养地相结合的良性循环机制。同时采用强有力的行政和法律措施,对焚烧秸秆现象进行严肃处理。
5.2 高度重高,科学规划 政府要把推广秸秆还田纳入经济发展的总体规划,把秸秆还田、培肥地力提高到发展质量效益型农业和绿色农业的高度来抓,为大力推广机械化秸秆还田技术创造良好的社会环境。
5.3 加大投入,加强示范推广力度 提高秸秆粉碎还田机具的购置补贴率、鼓励个人投资购机,有机为无机服务,组织开展跨区作业,提高机械的利用率,调动购机户的积极性。同时,由财政对机械化秸秆粉碎还田的推广示范进行作业补贴。
5.4 借鉴外地经验,实行行政推动 对现有的联合收割机强制安装秸秆切碎抛洒机,实现秸秆还田,同时加大割茬限高力度。通过双管齐下,既不影响农民下茬播种,又大大减少农民焚烧秸秆现象发生。
6 结语
【关键词】大气环境现状;秸秆焚烧危害;综合利用
一、我国大气环境现状
中国大气污染状况十分严重,主要呈现为城市大气环境中总悬浮颗粒浓度普遍超标;二氧化硫污染保持在较高水平;机动车尾气污染物排放总量迅速增加;氮氧化物污染呈加重趋势。农村环境污染也较为突出,我国的环境管理体系是建立在城市和重要点源污染防治上的,对农村污染重视不够,加上农村环境治理的发展滞后于农村现代化进程,导致其在解决农村环境问题上不仅力量薄弱而且适用性不强。
下面结合秸秆焚烧和综合利用谈谈自己的一点体会。
二、秸秆焚烧的危害
秸秆焚烧有害无利,既浪费资源又严重污染环境,同时给高速公路、铁路、航空等带来交通安全隐患,刺鼻的气味严重影响行人的身心健康。
随着农村经济的持续发展,农村生活水平的普遍提高,农民的生活方式有了很大的变化,农村劳动力的转移,能源消费结构的改善和各类替代能源的应用,农村开始出现季节性、结构性的秸秆过剩,导致违规焚烧现象屡禁不止。虽然各级政府都很重视,每年都采取很大禁烧措施,层层落实责任状,甚至动用警力分片包干看管制止,但收效甚微。
造成秸秆焚烧的原因是多方面的。一、(1)、农村利用秸秆做燃料的利用量大幅减少;(2)、是农村大量青壮年外出打工,家中多为留守老人和妇女,无力收回农作物秸秆;(3)、秸秆回收做燃料折算费用还没有一天打工挣的钱多;(4)、机械性能达不到秸秆的返田要求,较多较长的秸秆铺在地上,影响下一季常规播种。二、工业化的利用跟不上发展的需要。近年来,我国农业保持持续稳产高产,农作物秸秆总量增加,但综合利用特别是工业化的利用滞后,没有形成良性互动性产业去消化和利用产生的秸秆。三、认识上不足。表现在对秸秆综合利用的价值和意义认识不足,典型的小农意识,缺乏资源意识,循环意识,国家和企业没有从产业化的高度,把秸秆综合利用作为一个系统工程、一个新兴产业来抓。只是到了秸秆收获季节才开始抓禁烧秸秆工作,也就是重堵轻疏。四、资金投入不足。秸秆综合利用是一项短期投入大、长期见效益的工程。我国尚未形成稳定有效的投入机制,各级政府相应补贴或扶持政策滞后,秸秆经营公司、农民和生产企业没有形成良性互动,制约了秸秆综合利用项目的开发和企业的发展。以上原因,造成秸秆一烧了之。
三、怎样变废为宝,综合利用
(一)青储
我县是种植大县也是养殖大县,公司加农户养殖模式正在大力推广。秸秆的青储是肉牛、奶牛和羊很好的饲料。政府应该鼓励和政策资金倾斜大力扶持养殖企业。秸秆收集储运体系是秸秆综合利用产业化发展的前提基础,秸秆量大、分散、体积蓬松、收获季节性强,目前,收割、捡拾、打捆等配套设施缺乏,如果增加这类设备的引进,就能较好的解决秸秆的综合利用问题。
(二)秸秆还田
秸秆还田是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施。秸秆还田具有促进土壤有机质及氮、磷、钾等含量的增加;提高土壤水分的保蓄能力;改善植株性状,提高作物产量;改善土壤性状,增加团粒结构等优点。
秸秆还田增肥增产作用显著,一般可增产5%~10%,但是要达到这样的效果,并非易事。因此采取合理的秸秆还田措施,才能起到良好的还田效果。
秸秆还田一般分为堆沤还田、过腹还田、秸秆直接还田等方式。
1、堆沤还田
堆沤还田是将作物秸秆制成堆肥、沤肥等,作物秸秆发酵后施入土壤。
2、过腹还田
是用秸秆饲喂牛、马、猪、羊等牲畜后,以畜粪尿施入土壤;采取直接还田的方式比较简单,方便、快捷、省工。还田数量较多,一般采用直接还田的方式比较普遍。直接还田又分翻压还田和覆盖还田两种。翻压还田是在作物收获后,将作物秸秆在下茬作物播种或移栽前翻入土中。覆盖还田是将作物秸秆或残茬,直接铺盖于土壤表面。
3、直接还田
(1)秸秆还田的数量。无论是秸秆覆盖还田或是翻压还田,都要考虑秸秆还田的数量。如果秸秆数量过多,不利于秸秆的腐烂和矿化,甚至影响出苗或幼苗的生长,导致作物减产。过少达不到应有的目的。一般以每亩200千克为宜。
(2)配合施用氮、磷肥。新鲜的秸秆碳、氮化大,施入田地时,会出现微生物与作物争肥现象。秸秆在腐熟的过程中,会消耗土壤中的氮素等速效养分。在秸秆还田的同时,要配合施用碳酸氢铵、过磷酸钙等肥料,补充土壤中的速效养分。
(3)翻埋时期。一般在作物收获后立即翻耕入土,避免因秸秆被晒干而影响腐熟速度,旱地应边收边耕埋,水田应在插秧前15天左右施入。
(4)施入适量石灰。新鲜秸秆在腐熟过程中会产生各种有机酸,对作物根系有毒害作用。因此,在酸性和透气性差的土壤中进行秸秆还田时,应施入适量的石灰,中和产生的有机酸。施用数量以30-40千克/亩为宜,以防中毒和促进秸秆腐解。
有病的植物秸秆带有病菌,直接还田时会传染病害,可采取高温堆制,以杀灭病菌。
作物秸秆要用粉碎机粉碎或用铡草机切碎,一般长度以1-3厘米为宜,粉碎后的秸秆湿透水,秸秆的含水量在70%左右,然后混入适量的已腐熟的有机肥,拌均匀后堆成堆,上面用泥浆或塑料布盖严密封即可。
过15天左右,堆沤过程即可结束。秸秆的腐熟标志为秸秆变成褐色或黑褐色,湿时用手握之柔软有弹性,干时很脆容易破碎。腐熟堆肥料可直接施入田块。以上方法都需要增加劳动量,但对土地是直接利好,相信农民会根据实际情况考虑秸秆还田的综合利用。
(三)秸秆造纸
我县是造纸大县,玉米是我县夏季主要种植品种,经过加工处理玉米秸秆可以回收压榨成纤维做造纸原料,不仅成本低廉,而且量大易收购,也能很好解决了秸秆的综合利用问题。
总之,秸秆焚烧已经成了政府和人民关心的社会问题,到了必须解决的时候。通过技术创新、政策倾斜、制度约束构建秸秆综合利用长效机制,充分调动各方面积极性,理顺利益关系,着眼于农民得实惠,企业增效益,完善产业利益链带动产业发展,加快建立以政策为导向、企业为主体、农民广泛参与的秸秆综合利用长效机制。用好国家出台的一系列鼓励支持秸秆综合利用的文件、农机补贴政策等,制定和完善相关扶持政策,积极探索秸秆综合利用的实效。
【参考文献】
关键词:秸秆;综合化利用;亳州市
中图分类号:F32 文献标识码:A
收录日期:2015年8月26日
亳州是产粮大市,现有农耕土地1,500多万亩,占安徽省总耕地面积的1/6,主要耕种小麦、玉米、大豆等作物。2013年亳州市小麦秸秆量达325万吨,玉米秸秆140万吨,大豆秸秆50万吨,总量达475万吨。每到夏秋收获粮食的季节,亳州市便会“狼烟遍野”,秸秆焚烧屡禁不绝,造成巨大的污染和浪费。如何解决亳州市的秸秆难题,实现秸秆的资源化利用成为一个亟待解决的问题。
一、秸秆问题产生的原因
秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称,通常指小麦、水稻、玉米、大豆等农作物在收获籽实后的剩余部分。2003年之前我国农村的秸秆主要用于牲畜的草料和农民家用燃料,农民尚能自己处理、消化农田产生的秸秆,因而秸秆的利用问题尚不多见。2003年之后,秸秆焚烧问题愈发严重、屡禁不止,带来了严重的社会问题。为何会产生秸秆问题呢?
(一)农村劳动力的转移,对秸秆需求减少。由于地区经济发展水平不均衡,沿海经济的迅速发展促使大量农村人口流入了城市,追求更高的收入。农村人口的外流一方面使农村劳动力减少,收集秸秆变得困难;另一方面也导致农村地区对秸秆的消耗大大降低。在农村人口大量流入城市之前,农民大多生活在农村,平日以秸秆为生火做饭的燃料,因此秸秆能实现基本利用。此外,农村人口收入水平低下,单单种植粮食难以获得足够的收入,为增加收入,大多数农民都会选择饲养猪、牛、羊等牲畜,以牛为例,一头牛一年至少可以消耗1.5吨秸秆,2013年亳州市农耕土地为1,500多万亩,年产秸秆475万吨,平均亩产秸秆0.32吨,因此一头牛一年至少可以消耗近5亩农田产生的秸秆,一个四口之家,只要家中饲养一头牛就足以解决秸秆利用难题。由于大量农村人口外出打工,农村人口数量减少,使得对秸秆的燃料需求减少;同时,人口向外流动导致农村牲畜养殖衰落,进一步加剧了秸秆利用难题。因此,产生了秸秆焚烧、资源浪费问题。
(二)机械化收割引发秸秆处理难题。在农村,农作物收割以机械化为主,客观上加剧了秸秆利用难题。这是因为机械收割小麦后,会将麦草抛撒在田里,由于现有的收割机没有集草装置,导致麦草难以回收。同时,机械收割后麦草成条状洒落在田中,影响农作物生长,直接焚烧就成为了农民最佳的选择,使得农忙后田野狼烟四起,造成严重的环境污染;另外,据测量,多数收割机在收割小麦、玉米等农作物后留茬高度在20~30厘米左右,留茬过高,播种就困难,农民又急于抢收,由此带来了诸多的不便。播种时间紧急,农民为了抢播种保墒情,一般会选择将秸秆焚烧掉。
(三)科技转化力度不够,无法充分实现秸秆利用的推广。秸秆作为一种储量相对充足的资源,拥有着极好的前景和极大的开发潜力,但就目前的科技水平来看,秸秆的转化应用技术还不是非常成熟、成本还过高,这就导致秸秆的资源化利用进程十分缓慢。以农村应用相对较广的沼气池为例,一个秸秆沼气池的成本要上千元,致使许多有使用沼气池意愿的农民们望而却步。即使有的农民有条件建造沼气池,但是由于技术原因,沼气量也不够稳定,无法提供足够的沼气,因而在沼气池的推广应用上还存在较大的困难。此外,秸秆还可以提炼出乙醚,进而制作酒精燃料,但是由于技术相对不成熟、成本居高不下,实际投产还是需要很长时间,制约了秸秆资源综合利用的推广。
二、亳州市秸秆资源利用现状
亳州市农作物耕种面积有1,500多万亩,2012年对农作物秸秆的综合利用数量约为275万亩,综合利用率约为18%。亳州市目前的秸秆利用主要集中于生活燃料、牲畜草料、秸秆还田、秸秆发电、沼气生产等。目前,亳州市蒙城县已经投资建立了皖北第一座秸秆生物质发电厂,设计安装1组30MW纯凝式发电机组,每年可消耗秸秆20万吨,这将极大地解决蒙城县周边的秸秆利用问题。
亳州市政府在坚持以秸秆还田为主、其他综合利用方式为辅的方针下,采用对农民进行直接补贴的方法,大力推进秸秆的综合化利用,促进秸秆利用难题的解决。亳州市未来还打算大力引导农民发展养殖业,力争在2020年将本市尚未能利用的秸秆的2/3用于牲畜养殖,最终实现秸秆的资源化利用率达到80%以上。
三、秸秆资源化利用前景分析
目前秸秆的利用途径主要有四种,分别为秸秆还田、秸秆生物质发电、工业原料、生态养殖。其中,工业原料用途主要为制作秸秆“木板”、制作秸秆乙醚等,生态养殖主要为以秸秆为原料饲养牲畜、培植食用菌等。那么,秸秆的每一种用途上的利用前景到底如何呢?
(一)秸秆还田。秸秆还田主要有四种形式,分别为覆盖还田、腐熟还田、过腹还田和直接还田。所谓覆盖还田就是先将秸秆打碎,然后将其深埋入地下;腐熟还田就是先将秸秆收集起来,浇上水,然后用布等遮盖物进行遮盖,等其腐烂、发酵后再将其还田;过腹还田就是首先将秸秆喂养牲畜,然后将牲畜排出体外的粪便还田;直接还田就是将秸秆打碎后直接还入田中,使其覆盖于地表面之上,任其自然腐烂等。目前,世界上大多数国家处理秸秆的办法主要是用于还田,例如美国和日本秸秆产量的68%都是用于还田,英国秸秆的73%用于还田,加拿大秸秆的2/3用于还田。此外,秸秆还田还具有诸多其他秸秆利用途径所不具有的优点,还田不仅可以给土地增肥,减少化肥的使用,降低农业的生产成本,还可以带来增加农作物产量的效果。湖北农科院等单位进行的秸秆还田实验结果表明:实行秸秆还田能够增产10%以上。秸秆还田要求秸秆的量为1亩农田300~400千克秸秆为适宜。以亳州市为例,亳州地区农田的亩产出量约为320千克,恰好在300~400千克之间。同时,秸秆还田的成本十分低廉,平均每亩秸秆还田费用20元左右,因此秸秆还田应该是目前秸秆资源最具发展潜力的利用方式。
(二)秸秆发电。秸秆发电就是以秸秆为燃料,通过燃烧秸秆释放出热量,然后经过发电动力装置将热能转化为电能,从而实现秸秆的资源化利用。这种利用方式的优点是秸秆资源化利用的程度较高,缺点是所需投资大,回收周期长,辐射面小,效果有限。以亳州蒙城县的秸秆生物质发电厂为例,该项目重要建设1组30MW纯凝式发电机组和1个130t/h高温高压锅炉,总投资需要3亿元,回收期约为10年,每年可消耗秸秆20万吨,而亳州市每年秸秆总产量为475万吨,秸秆生物质发电厂所利用的秸秆仅为秸秆总量的4.2%,实在是杯水车薪、不值一提。而如果采用秸秆还田的利用方式,亳州市1,500万亩农耕土地,每亩秸秆还田补贴为20元,则一年的投入只需3亿元,便可以实现78%的秸秆资源的利用,因而效果十分明显。另一方面秸秆发电有着巨大的收集成本,秸秆收购的成本相对较为高昂,运输储存上都面临着不少困难。以合肥市为例,合肥市计划建造三座秸秆发电厂,到目前也仅仅建成了1座,另外两座的建设因为第一座的效益问题而处于停滞状态。显然秸秆生物质发电厂并没有达到预期中的效果。依靠发电这条途径远不足以解决秸秆利用问题。
(三)工业原料。通过对秸秆进行深加工,可以生产出建材或合成木板等,也可以通过其他途径提炼出乙醚,但是这种利用方式目前存在着不少困难。一方面是所需的科技水平较高,资金投入量较大,以一个年产15万吨秸秆木板的加工厂为例,其投入需要将近9,000万元;另一方面由于秸秆分散、体积大等原因,秸秆的收集、运输、储存上都存在着一定的困难,增加利用成本。像亳州市这样的经济不发达地区,本身的经济发展水平有限、市场需求规模偏小,企业数量和种类都偏少,基础设施不是很完善,严重制约企业的生产。因而在这种条件下推动实现秸秆的工业化利用的可能性就不是很大,即使实现其作用也是相当有限的。
(四)生态养殖。一方面是大力发展养殖业,通过饲养猪、牛、羊等牲畜,来消耗一定量的秸秆;另一方面是进行食用菌类的培植,通过把秸秆做成基料来培植菌类,然后再把菌类拿到市场上销售,从而实现秸秆的生态化利用。采用这种利用方式,秸秆的利用率最高、经济效益最大。以饲养牲畜为例,既可以直接把秸秆资源转化为肉类产品,还可以将养殖过程中牲畜排出体外的粪便用于还田增肥,即秸秆的过腹还田利用方式。但是,这种利用方式有消耗秸秆数量较少的弊端,难以从根本上解决秸秆难题。2013年合肥市秸秆用于食用菌类培植的为5,000吨左右,但是同期合肥市秸秆的产出量高达300万吨,因而依靠这种方式很难有效地解决秸秆问题。
通过对秸秆主要的四种利用途径的具体分析,我们可以看出短期内最能有效解决秸秆问题的利用方式无疑是秸秆还田,因此解决秸秆问题从某种程度上就变成如何推进秸秆还田。
四、如何推进秸秆还田
因为不同国家和地区的自然环境和农业生产方式有着较大差别,因此不同国家和地区秸秆还田的具体方式也存在差异。美国、澳大利亚等因为实行轮休的农田耕种方式,所以采用的是秸秆直接还田的利用方式;英国由于气候相对较为湿寒,加之畜牧业较为发达,所以实行的是过腹还田的秸秆利用方式;日本由于气候较为湿热,所以实行的是腐熟还田。对于亳州市而言,因为亳州气候相对温暖,土地复垦强度大,所以实行覆盖还田最为合理,即将秸秆收集打碎后,深埋入地表面以下使其自然腐化。因此,覆盖还田的关键便是普及还田过程中所需的机械,即秸秆粉碎机、秸秆捡拾打捆机等,此外还有如何调动农民秸秆还田的积极性。
(一)直接补贴,提高农民秸秆还田的积极性。对于秸秆还田的可行性,农民们可能还是心存疑惑,思想上存在着一定的抵触,因此要通过对广大农民群众的直接补贴来提高他们秸秆还田的积极性。补贴方式可以采用秸秆还田补贴的名义单独发放给农民,也可以并入现有的粮食补贴中发放给农民。通过补贴引导农民们接纳秸秆还田方式,一旦农民发现秸秆还田确实不影响农业生产并且还有众多优点,便会自发养成秸秆还田的习惯。
(二)实行农用机具补贴,促进秸秆还田的机械化,以及相关技术的研究和推广。一方面可以对购买秸秆粉碎机、秸秆捡拾打捆机的农民进行直接补贴,推动该类机械的推广使用;另一方面可以对现有机械加以改进,如强制要求作物联合收割机加装秸秆粉碎装置和秸秆回收装置,严格规定作物留茬高度等。这样不仅可以加速秸秆还田机械的推广,还能使采用机械化收割的农民相对便捷地实现秸秆还田利用。
(三)加强舆论宣传,破除农民的思想障碍。政府可以邀请相关方面的专家或学者,深入到一线农村,积极宣传秸秆还田的可行性与必要性,并指导农民秸秆还田的实际操作,以防止农民秸秆还田中的操作不当,引发作物减产,激发农民的抵触情绪。
主要参考文献:
[1]张俊侠.亳州市农作物秸秆综合资源综合化利用现状及建议[J].安徽农学通报,2008.1.4.
关键词:农机深松整地;机械化秸秆还田技术;发展
中图分类号:S233.3 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160333061
农机深松(深耕)整地和秸秆机械化粉碎深埋还田是指用不同的动力机械配套相应的机具,完成农田深松和秸秆粉碎深埋配套作业的机械化技术。机械深松对于疏松土壤,打破犁底层,改善耕层结构,提高土壤蓄水、抗旱、防涝和保肥能力。秸秆还田的目的是通过机械秸秆机械粉碎后直接翻压深埋还田,达到培肥地力促进增产,解决秸秆焚烧所造成的大气污染。2项技术的有机结合,对改变当前耕作制度,提高耕地质量,值得大力推广。
1 深松整地的优点
1.1 提高土壤的蓄水能力
对耕地实施深松后,土壤表面粗糙度增加,土质疏松,有利于雨水渗透,降低地表水流速,在一定程度上可以增加土壤蓄水。
1.2 提高肥料的利用率
土地深松后,对于提高土壤对肥料的溶解能力,可减少化肥的流失和使用量,提高肥料的利用率,降低施用化肥对河流、湖泊的农业面源污染。
1.3 消除压实的土壤
农作物从种到收不可避免的存在着如播种、除草、喷药、收获、运输等人工、机械作业造成的土壤压实,利用深松作业可以消除由于机器进地作业造成的土壤压实。
1.4 有利于农作物根系生长
土地深松后,土壤疏松,土壤通透性得到明显改善,有利于农作物根系生长。
2 机械化秸秆粉碎翻压深埋还田技术的优点
2.1 提高土壤有机质含量
提高土壤有机质含量,增加土壤养分,提高了土壤肥力,减少化肥用量,降低生产成本。秸秆中含有的氮、磷、钾等多种元素,通过机械化秸秆粉碎翻压深埋还田让农作物在生长发育过程中循环利用,使农作物秸秆这一巨大的财富得到充分利用。
2.2 改善土壤环境
在进行中低产田改造中,秸秆机械化粉碎深埋还田技术的运用毫无疑问是比较有效的一项技术。秸秆还田后,秸秆中的能源物质,通过机械粉碎、深埋、腐熟后,生物固氮增加,促进了土壤的中和反应,pH值趋于合理范围;秸秆还田可使土壤容量降低,土壤中的有机质得到提高,使土质疏松,土壤通透性提高,犁耕比例减小,土壤的理化性状和质地得到明显改善。
2.3 减轻农作物虫害
机械粉碎后的秸秆翻压深埋,对于寄生在秸秆上的害虫,由于没有了适宜的寄生环境,对减轻下茬农作物虫害有一定的作用。
3 推广措施
深松整地和秸秆粉碎深埋还田机具购置价格高、利用率低等;还田后的秸秆不易腐烂,影响下茬作物产量;有些农民认识不到位,没有长期效益观念。因此,为保证农机深松整地和秸秆粉碎深埋还田综合技术的推广应采取以下措施。
3.1 大力宣传
开展大力宣传,提高政府部门和农民对农机深松整地和秸秆粉碎深埋还田技术的认识和支持,逐步建立用地养地相结合的良性循环机制。开展示范点示范对比,以点带面,让农民自觉接受深松整地和秸秆粉碎深埋还田带来的好处。
3.2 加强领导
加强领导,创新土地经营机制,积极创造推广条件。结合农村土地流转,鼓励大户承包经营土地,实行统一的农机深松整地和秸秆粉碎深埋还田。
3.3 依法治理
建议环保部门采取有力措施,对焚烧秸秆现象依法严肃处理。为秸秆还田和深松整地营造一个良好的环境。使以往付之一炬的秸秆资源得到合理利用,既保护了环境,又避免了浪费。
3.4 建立长效机制
建立长效机制,力争每两年进行1次农机深耕、深松整地秸杆粉碎深埋还田,开展与农艺措施相结合,对有条件的耕地实施水旱轮作,解决秸杆不易腐烂的问题。
4 结 语
建立良性发展的农业耕作制度,发展质量、效益型绿色农业,任重道远 ,需要共同努力,做好农业基础工作,才能满足农业可持续发展的需要。
参考文献
在以往麦收之后,农民都会把秸杆垛起来保存起来,等到冬天的时候当作饲料喂牲口或是卖给其他人(用来造纸之类的),每个垛可以卖上几十元钱;但现在农民种地随着机械化的普及,喂牲口的逐渐减少,生活质量的提高,农民用机械化收割完庄稼之后,为了省事都直接在地里把秸杆焚烧了;这样做一方面浪费了资源,另外对大自然的生态环境造成了不可估量的破坏!
焚烧秸杆的坏处有如下几点:
1、污染空气;消耗大量的氧气,产生大量的废气,不完全燃烧产生的CO;
2、控制不好,可引发火灾;
3、使土地表层微生物被杀死;以后要用更多的农药化肥,如此循环,后果很严重;
4、浪费资源;秸杆也是资源,可以对茶园、花卉、苗圃等经济作物种植进行秸秆覆盖,既可提高土
壤温度,又可保持土壤温度,以有效的提高农作物的成活率等。
因此,如何充分科学地利用好秸秆资源,变废为宝,成为农村面临的重大问题。
沼气开发利用,既简便可行,又有利于生态平衡,是解决农村能源供应、保护环境,实现废弃物资源化,促进农牧业生产发展的战略措施。若把作物秸秆与人畜粪便置于沼气池内,经过厌氧发酵处理,就能把低热质的固体燃料(秸秆)变成高热质的气体燃料--沼气。同时又可将不能直接燃烧的粪便转化为可燃气体,而发酵的残留物又成了优质的有机肥料。作物秸秆直接用作燃料时,一个五口之家每天需要12.5千克,而将秸秆发酵生成沼气,每天只需要7.2千克就够了,不但节约燃料,还可制取有机质含量较高的沼气肥料。如把秸秆先用作牲畜饲料,再把畜粪下沼气池作发酵原料,制成沼气后的发酵残余物用作肥料,既可使秸秆得到多层次利用,又能有效缓解农村饲料、燃料、肥料紧缺的矛盾。
沼气是一种易燃气体,主要成分是甲烷,沼气正常燃烧时,显蓝色火焰,并释放大量的热量,其燃烧的反应式为:CH4+O2CO2+H2O,1立方米沼气热量,主要是以沼气中甲烷含量来计算。
因为,1立方米甲烷放出的热量为35822.6千焦。沼气中一般含甲烷为50%~70%。所以,1立方米沼气所放出的热量为17911.3~25075.8千焦。沼气要在氧气助燃的条件下,才能充分燃烧,即一份甲烷需要两份氧气助燃。而氧气在空气中的含量约为20%,所以,甲烷与空气的燃烧比例为1:10。由于沼气中甲烷的含量为50%~70%,因此可算出,1份沼气大约需要7份空气混合,才能充分燃烧。秸秆气化的优点是:
(1)气化原材料价廉气化所用的原材料主要是秸秆、稻壳、玉米芯、木屑、板皮等,原料来源广泛,价廉易取。
(2)转换率高秸秆原料的挥发组分高、灰分少、易燃,是气化的理想材料,气化炉的转换效率一般可达到70%以上。
(3)清洁、方便气化所产的可燃气用管道输送给用户,使用方便,清洁卫生。
秸秆沼气发酵后的沼渣也有重要的用途。江苏省沼气研究所和长江水产研究所多年养鱼经验证明,沼渣养鱼较猪粪处理的增产,其中白鲢、花鲢增产幅度大致可达,还改善了鱼的品质,增加了鲜味,降低了养鱼成本。沈阳农业大学在义县试验表明,以沼渣配入配合饲料成糊状喂猪与全喂配合饲料的猪比较,增重与料肉比无明显差别,每育肥一头猪可节省饲料费元左右,还节约大量粮食。沼渣有机质含量比目前栽培平菇常用的原料棉籽壳高,而且含有更多的促进食用菌生长发育及可利用的速效养分,能加快平菇菌发育,杂菌污染少,出菇时间早。根据经验,采用沼渣,棉籽壳,并按棉籽壳用量每公斤加水公斤拌匀,再与沼渣充分混匀即可上床接种。栽培后的沼渣残留物还可继续用来培养蚯蚓、养鱼或作为肥料还田。据推算,一个立方米沼气池,每年出2次料,总出渣量不少于3立方米,其中四分之一作食用菌栽培料,约公斤,折干物质公斤,相当于公斤棉籽壳,栽培平菇可获得鲜菇公斤。
发展沼气,促进生态良性循环沼气的推广利用不但能减轻国家商品能源紧缺的压力,还能改善农业生态循环,降低生物质消耗,对促进生物质良性循环,建立生态农业及维护生态平衡都起着积极的作用。将秸秆科学的处理,不仅资源能合理利用,而且能保护环境,实现资源的优化处理利用。
参考文献:
桔秆综合利用技术/秦光蔚等主编.-南京:江苏科学技术出版社,2001.2
[关键词] 秸秆还田;技术应;示范推广
近年来,秸秆是世界上数量最多的一种农业生产副产品。农作物秸秆无组织地焚烧,不仅造成资源的极大浪费,而且严重污染环境。据测定,秸秆中有机质含量为150g/kg,氮、磷、钾、钙、硫等多种营养元素含量也相当丰富。秸秆还田可以以草养田、培肥地力、改善土壤理化性状、促进土壤养分的生物有效性。秸秆还田技术,在现代可持续农业、生态农业及有机农业的发展中,具有举足轻重的作用。
一、秸秆还田的涵义及方式
1.秸秆还田的涵义
农作物机械化秸秆还田技术主要是以机械粉碎、破茬、深耕和耙压等机械化作业为主,将农作物秸秆粉碎后直接还到土壤中,增加土壤有机质,培肥地力,提高作物产量,减少环境污染,争抢农时季节。秸秆中含有的氮、磷、钾、镁、钙、硫等元素是农作物生长必须的主要营养元素,秸秆中有机质含量平均为15%左右。因此,秸秆也是丰富的肥料资源。据农业部门测算,小麦单产6000kg/hm2、水稻单产8250kg/hm2,全年可产生15t/hm2秸秆,全量还田相当于起到施用有机质450kg/hm2、尿素165kg/hm2、14%的普钙172.5kg/hm2、60%的红色钾肥465kg/hm2的效果,节省成本1425元/hm2。秸秆还田连续3年,土壤肥力将会提高半个等级,单产可提高5%以上。因此,秸秆还田对于改良土壤有着积极的作用。
2.秸秆还田的方式
(1)直接还田
直接还田的方式比较方便快捷,可大大减少用工,且还田数量较多,增产作用明显。因此,近几年采用直接还田的方式比较普遍。常用的直接还田方式主要有以下几种[1-3]。一是高茬还田。就是收割水稻、小麦等作物时,有意识地提高作物的收割高度,留下较长的秸秆(一般为株高的1/2左右),随后用旋耕机翻入土中。如果是小麦、玉米两熟制的田块,小麦收割后留高茬,其后用铁锹或小型旋耕机顺行翻入行间。二是粉碎翻压还田。水稻、玉米、小麦等作物收获后,把秸秆碎成6~8cm,均匀撒在田的表面,有条件的地方还可采用秸秆还田机和旋耕机把秸秆翻入土中;还可牛耕还田,将碎断后的秸秆撒入犁沟,进行翻耕,效果较好。此方法用工量增加,适合农闲季节和农田较少的地区。割蔸适当高,可相对减少稻草长度,有利于稻草均匀还田,减少稻草成堆的现象。此方法优点是少工省力,还草量大,分布均匀,耕作质量好。三是覆盖免耕还田。主要是埋间套插玉米,在小麦收割后,将切断的小麦秸秆不断进行翻耕犁田,直接点插玉米,麦秆覆盖地面后,可起到抗旱保墒的作用。在夏季高温高湿条件下,麦秆自行腐烂分解,有利于防涝,减少杂草滋生,给作物生长创造一个良好的生态环境,有利于增产。这种方式具有节省耕种费用、争取季节、保肥保水的优点,适合于灌溉条件较差的田地。四是稻田整草还田或铡草还田。整草还田是将稻草均匀铺在田里,用整耕埋草机(手扶拖拉机改装而成)翻埋入田中,再耙平插秧。铡草还田是将稻草铡成2段,均匀撒入田中,再利用旋耕机翻埋后插秧。五是直接掩青。趁秸秆青嫩时直接翻埋入土的一种秸秆直接还田方法。这种秸秆由于含水量较高,翻埋入土后容易被微生物腐解。如玉米收割后,割下带青秸秆翻埋入土,可作小麦或水稻基肥。麦秆直接掩青时都要撒施一定数量的速效氮肥,以利于加速其腐解,为后茬作物提供充足的养分。
(2)间接还田
利用生物学技术,将秸秆堆沤腐熟后还田和过腹还田,这种技术受条件限制,还田数量有限,但也是一种秸秆还田常用的方法,主要有以下3种方式。一是高温堆沤还田。将作物秸秆利用夏季高温沤制成肥料。比如水稻秸秆,在水稻田近处,挖1.0~1.5m的深坑,把秸秆切成长10~15cm的小段,1层堆30~40cm厚,加上1层泥、草木灰、人粪尿、禽畜粪等,并用泥土封顶,离地面略高或持平即可。由自然降雨或人为放水,温度升高即可腐解,最好翻1次,这样效果更好。二是过腹还田。秸秆经过青贮、氨化、微贮处理后,饲喂猪、牛、马、羊等牲畜,可促进畜牧增值,而畜粪尿又作为肥料施入土壤,该还田方式是一种效益很高的秸秆利用方式,在畜牧业发展中推广更好。三是生化催腐还田。这是一种利用生物化学技术,加速作物秸秆腐烂,积造优质活性高效生物有机肥的方法,此法质量好、适用性强。比如稻草用催腐剂腐熟堆沤:将稻草浸透水,使其含水量达到50%~70%,每1000kg干稻草用催腐剂1.5kg或腐秆灵2kg,对水100kg喷施。把吸足水分的稻草分层(10cm左右)压紧后喷施催腐剂或稻秆灵,堆成长2.0~2.5m、高1.5m左右的梯形肥堆,用锹轻轻拍实,表面用泥封严(加盖薄膜)发酵,夏天8~15d,冬天15~25d即可完全腐熟。
二、秸秆还田的技术运用及应注意的问题
1.秸秆还田的技术运用
(1)细粉碎,深耕翻
秸秆粉碎还田作业时要注意留茬高度,粉碎长度不宜超过10cm。均匀撒于地表,然后深翻入土,翻耕深度以20~25cm为宜,以利播种。秸秆粉碎还田增施化肥后,要立即旋耕或耙地灭茬而后翻耕,翻压后如土壤墒情不足,应结合灌水。在临近播种时要结合镇压,促其腐烂分解。
(2)翻埋及用量
作物收割后趁秸秆青绿,糖分、水分大,含水率30%以上时,立即粉碎、翻埋。此时的秸秆易粉碎、腐烂分解,对增加土壤养分极为有利。在翻埋时土壤的水分含量以田间持水量的60%为宜,如水分含量过大,秸秆氮矿化后易引起反硝化作用而损失氮素,过小则不利于秸秆分解。
而秸秆还田量应遵循薄地、化肥不足,秸秆的用量不宜过多;肥地、化肥较多,可适当加大用量或全田翻压的原则。
(3)补施肥料
秸秆直接还田时,作物与微生物争夺速效养分,特别是争氮现象突出,可通过补施化肥来解决。通常秸秆的碳氮比约为80~100∶1,为此,应适当增施氮素化肥,对缺磷土壤则应补充磷肥。据试验,玉米秸秆腐解过程需要的碳、氮、磷比例为100∶4∶1,一般还田秸秆7500kg/hm2,需施纯N67.5kg/hm2+P2O522.5kg/hm2(或施速效氮300~750kg/hm2或尿素150~225kg/hm2)。
秸秆还田后,增施速效氮肥,可降低土壤中的碳氮比,从而利于微生物的活动,满足幼苗生长对氮素的需要,使秸秆分解加快,同时,又能为小麦、玉米中后期生产提供各种养分。按比例补施氮、磷、钾肥料,可满足小麦、玉米生长的需要,提高作物产量。一般补氮肥为75.0~112.5kg/hm2。
2.秸秆还田应注意的问题
若秸秆还田操作不当,就会出现出苗率低、苗黄、苗弱,甚至出现死苗现象造成减产,因此需要从以下几个方面来提高秸秆还田技术。
(1)注意提高粉碎质量
秸秆粉碎的长度应小于6cm,并且要均匀撒施。对还田地块一定要用旋耕机作业一遍,使秸秆和土壤充分混合拌匀。此外,还要用铧式犁将秸秆连同化肥、农家肥翻入10cm以下的土壤内以利播种。
(2)注意配合补施氮、磷、钾肥料
小麦秸秆还田后,秸秆腐烂过程会出现反硝化作用,微生物吸收土壤中的速效氮素,阻碍农作物对速效氮素的吸收,使幼苗发黄,生长缓慢,不利于培育壮苗。因此,在秸秆还田的同时,要配合施入氮肥,保持秸秆合理的碳氮比。研究表明,每100kg秸秆应配施碳氨4.0~5.0kg,过磷酸钙7.0~8.0kg,硫酸钾2.0~3.5kg。同时结合浇水,有利于秸秆吸水腐解。
(3)注意连年秸秆还田的影响
有大量秸秆残株连年进入土壤时,为加速秸秆有机物腐解与土壤肥水相融,以及防止秸秆残株在土壤中出现隔墒等不利影响,要求秸秆粉碎程度高,一般切割长度在10cm以下。在秸秆还田土壤中,使用化学除草剂。特别是播前进行土壤处理的化学除草剂,其有效使用剂量应适当提高。
(4)消灭病原体
带病的秸秆不能直接还田,否则易发生病害,对带有水稻叶枯病、油菜菌核病、小麦、玉米黑粉病等的秸秆最好经高温发酵腐熟后还田,以防止病害的蔓延。
三、秸秆还田的意义
1.对土壤物理性状的意义
施用作物残体能够提高水田耕层土壤孔隙度和非毛管孔隙度,降低土壤容重,提高土壤团聚体和微团聚体的含量,起到疏松土壤、增强黏质土的通透性等作用,并能增强土壤蓄水保水性能。同时,施用作物残体可使土粒的破裂系数降低,土壤微结构系数增加,特征微团聚体组成比例明显下降,具有明显的改土作用。古伯贤等就有机物对土壤有机质结合形态的影响进行了研究,结果表明,连续向土壤施入有机物料后,土壤总碳量和重组有机碳量分别较对照增加34.88%~37.21%和30%,有机无机增值复合度增加73.57%~75.66%,有机无机复合量较对照增加27.5%。增施有机肥料使土壤含碳量增加,对保蓄土壤有机质具有重要作用,这也说明,土壤肥力不仅取决于土壤有机质含量,更重要的是取决于土壤有机质的质量。
2.对土壤养分状况的意义
秸秆还田可以直接补偿土壤潜在肥力的消耗,加速土壤物质的生物循环,促使土壤有益微生物的生长,改善养分供应状况,培肥地力,使土壤中的全磷、无机磷含量也明显提高,并促进有机磷的矿化,使氮、磷、钾肥肥效得以提高,有利于增强作物抗性。秸秆本身含有一定的氮、磷、钾及各种微量元素,秸秆在分解过程中产生的有机酸等中间产物可使土壤中一些养分的有效性增加。另外,秸秆在水田土壤中施用还会引起土壤的一系列变化。这些变化包括:土壤的氧化还原状况、pH值、比电导和养分的转化等。产生这些变化的直接原因是有机物的分解及其中间产物的生成,有机物施于水稻田后,在渍水条件下分解产生许多有机还原物质。一般认为:有机酸是水稻田中主要的有机还原体系。有报道表明,各种有机酸随稻草加入量的增加而提高。有关水稻渍水后的还原物质总量与有机质含量关系的资料也说明,高肥水稻田的还原性物质的总量较低肥者高。另外,有机质种类对土壤还原性物质的数量也有影响。这些变化因土壤及所施作物残体的不同而各异,但都将直接或间接地影响土壤的肥力性质。
3.对土壤微生物的意义
研究表明,秸秆还田能促进土壤中真菌和细菌的大量繁殖,提高土壤中微生物的数量。土壤微生物能分解土壤有机质,使其成为植物可吸收利用的无机盐;分解植物不能吸收的矿物质,使其转化成植物可以吸收的状态;同化大气中游离的氮素,供给植物氮素营养;合成腐殖质,增加土壤团粒结构。同时微生物可吸收养分,使土壤中养分免于流失,死亡后分解被植被利用。因此,土壤微生物在有机质的矿化、腐殖质的形成和分解、植物营养的转化、土壤污染的修复等过程中起着不可替代的作用。
4.对土壤酶的意义
研究表明,秸秆还田可以增加土壤中各种酶的数量,而且给土壤酶提供了大量作用底物,提高了土壤酶的活性。有研究显示,秸秆还田使土壤中的转化酶、蛋白酶、淀粉酶、蔗糖酶、磷酸酶、脱氢酶和ATP酶等的活性得到了不同程度地提高,而土壤酶活性的提高,必然促进土壤有机质的转化和养分的有效化。许多土壤酶的活性与有机质、碱解氮和速效磷含量呈正相关,而且多已达到显著或极显著水平,这表明可用土壤酶活性来表征土壤肥力。
5.对农作物的意义
一是对作物生长发育影响。大量试验显示,秸秆覆盖能影响作物的生长发育,而这种影响主要表现在生育前期。不同覆盖处理试验中的结果显示,覆盖能使作物整个生育期缩短3~16d。由于覆盖处理的土壤环境明显改善,可促进玉米根系的生长发育,表现为根系发达、根条数多、吸收面积大;还能促进地上部生长,增加单株叶面积和干物质,玉米植株的叶龄、株高、茎粗及地上部干物质均比对照不同程度地增产。二是对作物产量的影响。秸秆还田因具有良好的土壤效应、生物效应和农田效应,故能提高作物产量。近年来,经过多次试验表明,秸秆还田与不还田比较,平均增产率为10.8%。秸秆还田虽然降低了播种质量,但由于提高了旱农区水分利用效率,产量仍比传统耕作高,达到了增产增收的效果,具有较好的经济效益。试验表明,对水田土壤进行有机物料还田也能显著增加作物产量。
6.对社会的意义
以农村秸秆堆腐为切入点,向农村传播一种综合高效的生活、生产方式,传播一种清洁、文明现代的生活方式,引领农民实现富裕、亲近文明、建设生态家园。一是清洁家园,美化环境。将收割的秸秆直接还田,能够净化农村家居庭院,改善农村的生活环境,使农村庭院结构从杂乱无序到整齐有序,从脏乱到洁净,消灭污染源和传染源,减少蚊蝇滋生,切断疫病传染渠道。二是清洁水源。从源头上清洁水源,避免农民将秸秆乱堆乱放,有的甚至堆入沟渠,污染水源,堵塞河流,毒杀鱼虾,使农用水体污染现象得到有效控制。三是清洁田园。避免农户将秸秆堆放田头沟边,可以美化田园环境,亮化、绿化、净化农村田园经济,形成一个绿色、高效、综合性的生态农业链。四是减少秸秆燃烧,降低温室效应。秸秆直接堆腐还田,不再作为燃料燃烧,有的农户也不必在露天焚烧秸秆,可大大减少大气污染,降低因燃烧而引发的温室效应,适应当今节能减排、低碳经济发展的需要。
四、结论
导读:多功能秸秆营养基推广应用不仅高效利用了农作物秸秆资源,还有效地解决了农作物秸秆利用率低、转化率低、经济效益低、环境污染严重的问题,而且对提高农产品质量,生产无公害、绿色及有机农产品具有重要的经济和社会意义。
农作物秸秆是产品收获后剩下的含纤维成分很高的植株残留物,包括禾谷类、油料类、豆类、薯类、麻类,以及棉花、甘蔗、瓜果、烟草等多种作物的秸秆。我国的秸秆资源非常丰富,目前仅重要的作物秸秆就有近20种,且产量巨大。据调查统计,2010 年全国秸秆理论资源量为8.4亿t,可收集资源量约7亿t。目前,全国大约有3%的秸秆直接作为农村生产生活燃料、10%用于牲畜饲料、23%用作副工业产品、60%直接还田,且大多数就地焚烧,存在着“三低一重”的问题,即秸秆利用率低、转化率低、经济效益低、环境污染严重[1]。如何提高秸秆的利用率仍是当前重要研究课题之一。
多功能秸秆营养基充分利用了秸秆资源、有效解决了“三低一重”问题、保护了生态环境、促进了农业可持续发展。多功能秸秆营养基属于有机肥的范畴,充分考虑到了腐熟发酵的作用,并采用二次发酵工艺制备,肥效持久,对提高农产品质量,生产无公害、绿色及有机农产品具有重要意义。
1 多功能秸秆营养基的生产工艺
多功能秸秆营养基是将秸秆粉碎后进行2次发酵,加入一定可溶性氮肥、氨基酸、微生物菌种和旱地保水剂,混匀后制成。多功能秸秆营养基具有养分全面、肥效持久、绿色无公害等优点,可改善土壤结构、培肥地力、促进土壤养分释放、提高农产品质量。多功能秸秆无土营养基及生产工艺已获中华人民共和国发明专利,专利号为ZL 2012 1 0150690.X。
1.1 秸秆及菌种活化准备
①秸秆准备 选取新鲜无霉变的秸秆,如油菜秆、麦秸、稻草、杂草、花生秧、豆秸等。
②秸秆微贮宝菌液准备 将50 g的秸秆微贮宝倒入2 000 mL 1%白糖溶液中,在30~40℃条件下,经充分溶解后,与100 kg 0.7%~1.0%盐水溶液混合,以备喷洒。
1.2 秸秆粉碎
利用机械粉粹机,将选定的优质农作物秸秆实行2次粉碎,第1次粉粹长度为6~10 cm,第2次粉粹为0.5~5.0 cm的碎屑。如果碎屑长度超标,要再次粉粹。
1.3 微贮发酵
粉粹后的秸秆碎屑按传统堆肥方式进行第1次发酵腐熟,时间一般7~8天,当秸秆碎屑经40~55℃高温发酵氨化转色后,即进行第2次发酵腐熟。第2次发酵腐熟的具体步骤为:一是通过晾晒或补水将秸秆碎屑的含水量控制在10%~15%;二是上
堆,要求压实;三是加入秸秆微贮宝菌液,可结合上堆进行,当上堆高度达到20~30 cm时,均匀喷洒1遍菌液,使秸秆与菌液充分混匀,每1 000 kg秸秆碎屑应加入含有50 g秸秆微贮宝的菌液100 kg;四是封堆,上堆完毕后用塑料薄膜盖好,排除空气、封严,可加盖1层干草,以便保温。在10~40℃条件下,经10~15天就可完成微贮发酵。
1.4 配料灭菌
每100 kg腐熟发酵的秸秆碎屑中加入6 kg泥炭、6 kg香菇废料、15 kg多孔层状硅酸盐粉料、
6 kg海绿石矿粉,充分混合后制成初级基料,使用高温消毒法经24~48 h消毒灭菌,然后自然冷却。
1.5 混配制块
在灭菌后的基料中,每100 kg加入氨基酸液体肥料1 kg、JT微生物菌种0.1 kg、旱地保水剂0.6 kg和生根粉3 g,混匀制成秸秆营养基。若需块状营养基,可将散装秸秆营养基用模具压缩,压力0.6 MPa。块状营养基为圆柱形,直径3~16 cm、高3~30 cm,营养基顶面设置柱形种坑,直径1~6 cm、深2~12 cm。
2 多功能秸秆营养基的优点及创新性
传统育苗方式,要经过取土、过筛、配肥、堆制、消毒、装钵(袋)等工序,操作程序繁杂,劳动强度大、费时费工效率低,且缺乏科学精准的养分配方,往往造成育苗期供养不合理、成苗率低,缺苗断垄现象严重。
多功能秸秆营养基采用国内先进技术制备,可保持80天的肥力,带基质移栽无缓苗期,可提早上市10~20天,能满足蔬菜、花卉、烟草、棉花、树木的播种、扦插及分苗等需求,促进种植产业的规模化和工厂化。
2.1 省工省时,操作简单
多功能秸秆营养基集基质、控病、调酸、营养、保水、容器六大功能于一身,只要将压缩式块状秸秆营养基吸水膨胀,把种子放入营养基上预制的种孔里,就完成了育苗操作,完全免除了采运土壤、添加肥料、喷洒农药和装填容器等繁琐操作,简便高效、省工省力。
【关键词】能源;秸秆;综合利用
0.引言
就地焚烧秸秆,不但是一种资源浪费,同时燃烧产生的烟尘严重污染大气环境,在山区,极易引发森林火灾,在平原地区,由于秸秆同时焚烧,引起漫天烟雾,曾引起飞机迷航,造成高压输电线路短路等重大安全事故。另外,曾有人研究将玉米杆、高粱杆等作为食草牲畜的饲料。在南方农村,红苕藤,稻草是耕牛越冬的饲料,但使用量很小,与秸秆产生量不成比例。
1.秸秆综合利用途径介绍
秸秆作为农业废物,处置不当,不但浪费资源,污染环境,引发森林火灾,还会造成安全事故。在当今世界能源资源短缺,森林破坏严重,生态环境恶化的大背景下,对秸秆进行资源化利用,变废为宝,就显得尤为重要。广大科技工作者和企业在秸秆综合利用方面,进行了大量的探索,取得了大量的成果。
1.1农村秸秆处理利用现状
造纸原料有木材、楠竹、芦苇、麦草、茅杆等,属于秸秆类的只有麦草。由于造纸厂环境污染严重,小型造纸厂已全部关闭,新建小造纸厂已没有可能,因此,受运输距离的限制,除赤壁市外,其他地区麦草不可能用于造纸。
1.2秸秆饲料
能够作为食草家畜饲料的秸秆有玉米杆,花生杆和稻草,其来源广、数量大,价格低,含有光合作用累积的一半以上的能量,作为非竞争性的饲料资源,饲养牛、羊等食草动物是可行的。
下面介绍几种秸秆饲料的加工技术。
1.2.1 秸秆氨化技术
通过氨化可提高秸秆饲料的营养价值。目前国内已研制出了专用秸秆氨化处理机械,这种机械通过搓擦与撞击,将秸秆的粗大纤维纵向分解,并通过同步氨化处理剂的作用,使木质素溶解,半纤维素水解和分解,以提高秸秆的可消化性。经处理后的秸秆,干物质和粗纤维消化率分别达到70%和 64.4%,牲畜采食量可提高 48%。饲喂氨化饲料时,应注意开窖取料时,需要多少料就取多少料,取料后立即封严窖口,取出的料晾晒 1~2d 后方可饲喂家畜。
1.2.2秸秆热喷技术
一种热力效应和机械效应相结合的物理处理方法,可以使粗饲料适口性改善,使牲畜的进食量增加。
原理是在水蒸洗作用下,使秸秆中 6.5%~12%的木质素熔化,纤维素分子断裂、分解。当秸秆从蒸锅中输出时,由于突然降压,形成喷爆(爆米花的原理),进一步使纤维素细胞撕裂,细胞壁疏松,从而改变了粗纤维的整体结构。秸秆经热喷处理后,质地柔软,味道芳香,营养价值和利用价值大大提高。但目前该技术成本较高,推广难度较大。
1.3 秸秆生产生物柴油、燃气及活性炭
原理是首先将秸秆粉碎,在造粒机高压的条件下造粒,以减少秸秆的不定型性和体积。然后将颗粒进行高温热分解,产生燃气、焦油和残渣。热分解又有两种方法,一种是在有空气条件下进行不完全燃烧热分解,另一种是在隔绝空气条件下热分解。
1.3.1 不完全燃烧热分解生产燃气
不完全燃烧热分解的原理与水煤气和半水煤气的生产原理基本相同。将秸秆颗粒放入密闭反应炉中点燃,再通入适量空气,有机物在空气作用下不完全燃烧分解,反应炉内因为燃烧作用温度迅速升高,有机物中的碳与空气中的氧气作用生成一氧化碳,部分有机物分解成小分子有机物而进入燃气中,一部分氢原子形成氢气进入燃气中。因此,燃气的主要成份是 CO、H2、小分子有机物和 N2。燃气从反应炉中输出时,分子量较大,常温下呈液态的有机物,凝结成液态,形成焦油。经分离焦油后的燃气,可以替代石油液化气或者天然气作为燃料直接使用。反应炉中的残渣为矿物质和少量没有燃烧的碳,可以作为钾肥使用,或用水浸法提取钾肥后卫生填埋。
该技术生产燃气,可以实行工厂化生产,气柜贮存,管道输送到用户,也可以使用小型气化炉进行单个家庭供气。小型气化炉存在的问题是焦油的收集和利用没办法进行,只好直接排放,造成环境污染。另外就是秸秆造粒问题,一个家庭不可能购买一台造粒机。秸秆造粒最好采用商业化运作才可行。如由某人或某公司购买一台移动式造粒机,通过上门服务的方式,有偿为农民进行秸秆造粒加工。不完全燃烧生产燃气技术适用于一切秸秆。
1.3.2 隔绝空气热解生产燃气
将秸秆颗粒(也可以加工成棒状)放入密闭热解炉中,在炉外使用燃料间接加热升温,有机物在高温条件下分解,有机物中的氧原子与碳原子反应形成一氧化碳,木质素、纤维素等高分子有机分解为小分子有机物和木炭。燃气主要成份为气态有机物、少量 CO和 H2。燃气输出后,会产生大量焦油。热解炉中剩余物为木炭。
该法一方面会产生大量的焦油,可以用作生产生物柴油。另一方面,生产的燃气因为没有混入氮气,热值高,既可以采用气柜贮存,管道直供用户;可以采用气柜贮存,加压液化,充入液化气钢瓶,送到用户家中使用,减少修建管道投资,对偏远地方农户有利。
该技术只能实行工厂化生产,而且要求秸秆热值高,矿物成份低,而且对造粒机和制棒机的压力有更高要求。不然副产品木炭无法运输和使用。
1.3.3秸秆制造生物柴油
秸秆造气过程中产生的焦油,外观呈黄褐色,为粘稠状液体,性状类似于石油原油,焦油长期暴露在空气中,会被氧气氧化变硬化成固态。目前已有公司开发出利用焦油制造生物柴油的技术。焦油经分离收集后,还需进行改性重整和复配,才能代替柴油作为燃料使用。秸秆制造生物柴油是使用可再生的生物质能源,代替稀缺的石油资源的很好途径,应当大力研究、开发和推广。
1.4秸秆发电
秸秆发电的原理与煤炭发电基本相同。秸秆经造粒减少体积后,用皮带输送或气流输送至蒸汽锅炉燃烧,将水加热成高压蒸汽,驱动汽轮机发电,电能输入电网给用户提供动力。由于发电设备造价高,秸秆发电一次性投资大,秸秆需求量大,同时需要配套多个秸秆造粒站,以降低秸秆运输成本。秸秆发电是一项很好的秸秆回收技术,每个县只能建设一个发电厂,以满足其秸秆需求。
2.结论
秸秆造纸技术,由于小造纸厂的关闭,和环境污染问题,加上只能使用麦草,局限性很大,基本没有可行性。秸秆作为饲料,适合于牛、羊等食草家畜的规范化养殖,产品附加值高,能节约大量土地资源,虽然需要的秸秆种类有局限性,依然具有很高的推广价值,是秸秆综合利用的一条良好途径。
秸秆生产燃气、生物柴油和活性炭,适用于一切秸秆的利用,在没有秸秆的季节,还能使用杂草,芭茅、枝杈材和木屑、竹片等原料代替,既能单个农户使用(家用造气炉),也能工厂化生产,是秸秆综合利用的最佳途径之一。
秸秆发电与秸秆造气优点相同,同样是应予鼓励发展的秸秆综合利用技术。值得高兴的是,在咸宁市,秸秆综合利用项目已经启动,通山县有两个秸秆造燃气项目已经投入运行,家用气化炉已批量生产并进入农户使用。
关键词:秸秆;玉米;综合利用
中图分类号: S216.2 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2013)-20-40-1
1 玉米秸秆的利用途径
1.1 作为肥料的应用
玉米秸秆中含有丰富的物质,包括蛋白质和纤维素等,它们经过微生物的作用,通过发酵、腐解、分解转化等步骤,最终转化为有机质,它既能改善土壤结构、耕性,又能供给植物营养,具有明显的增产增收作用。相关数据显示,秸秆还田后第一季度作物平均增产5%~10%,第二季后作物平均增产5%。
玉米秸秆主要是通过秸秆还田和直接覆盖两种方式来实现肥料的功能的。玉米秸秆还田是目前利用玉米秸秆的主要方式。玉米秸秆还田可以分为3种方式,即秸秆直接还田、秸秆间接还田、秸秆生化腐熟快速还田。秸秆直接还田具有方便、快捷、降低成本等优点,所以目前被广泛应用,直接还田也包括高留茬还田、覆盖免耕还田、机械粉碎还田等方式。秸秆间接还田则包括沼渣还田、高温堆沤还田及过腹还田,其中过腹还田是综合利用率比较高,而且效果较好的一种应用方式。秸秆生化腐熟快速还田是一种比较现代的秸秆应用方式,具有快速、机械化程度高等优点,并能确保肥效高、持久、稳定。
1.2 作为饲料的应用
玉米秸秆是很好的饲料,深受广大养殖户的喜爱,同时用秸秆饲喂牲畜是发展节粮型畜牧业的重要措施之一。但是,由于玉米秸秆收割后,在阳光的照射下,水分不断蒸发,随着水分的不断减少,玉米秸秆内的营养物质含量不断减少,同时由于玉米秸秆内的叶绿素不断降低直至消失,玉米秸秆的适口性大大下降,利用率则明显降低。因此,作为饲料时,玉米秸秆要经过一系列的处理才能被很好的应用。可以有以下几种方式:物理处理、青贮、氨化、微贮、鸡粪调制、酒糟调制等。物理处理秸秆就是最简单的一种方式,经过物理处理后的秸秆只能提高适口性,不能提高消化率。青贮秸秆是一种常见方式,它是通过将鲜嫩玉米秸秆切碎后密闭发酵,从而达到长期保持鲜嫩状态的一种处理方式,青贮秸秆易于操作,同时贮存量大,并能够延长保存期,是一种应用比较广泛的秸秆处理方式。氨化秸秆是一种比较简便快捷的处理方式,但是需要添加尿素,由于尿素的成本价比较高,因此,如果有政策扶持,是比较适宜在农户中广泛推广应用的一种技术。微贮秸秆顾名思义就是在玉米秸秆中添加具有高效活性的微生物,经过发酵后,提高秸秆的适口性及营养。微贮秸秆对整个操作过程要求比较严格,但是该种方法具有成本低的优点。鸡粪调制和酒糟调制就是通过向秸秆中添加鸡粪和酒糟制作饲料的一种方式,适于在有鸡粪和酒糟来源的农户中推广使用,成本比较低廉。
1.3 作为能源物质的应用
玉米秸秆作为能源物质,最简单的使用方式就是直接燃烧,可以产生热量,供农户做饭等。但是该种方式的利用率极低并且会带来空气污染,不提倡使用。其他作为能源物质的方式有:加工成型燃料。将玉米秸秆加工后成为高效低污染的燃料,例如将秸秆碳化成碳粉制成蜂窝碳,可以代替煤作为燃料;转化为沼气。建沼气池,用玉米秸秆作原料,产气用于生活用电,据调查,一个10m3的沼气池,如果能够常年产气,基本能够满足一个四口之家的日常生活用电、用水,能够代替1.8吨煤;秸秆发电。利用秸秆发电,既能够缓解电力紧缺的问题,又能够减少CO2的排放,降低污染。
1.4 作为工业原料的应用
玉米秸秆可以应用于造纸、编织、食用菌生产等行业,也可以用于制造工业乙醇、工业酶制剂、单细胞蛋白、苯酚等。
2 玉米秸秆开发利用的制约因素
各级政府不够重视,从政策支持到资金扶持力度都不够,影响了玉米秸秆的开发利用进程;玉米秸秆利用技术的研发过于单一不够系统,甚至有些技术还不够完善成熟,无法大面积应用;目前的玉米秸秆利用技术普遍存在着成本高、经济效益低等问题,这样就不能吸引农民应用这些技术;农民意识不强,环保意识落后,积极性不高;玉米秸秆产品不被认可、不畅销,影响从事该项技术企业的发展积极性。
3 发展建议
秸秆资源的开发利用有赖于技术的进步以及资源的市场化、产业化发展,秸秆回归为“新”的资源,必须纳入农业系统的新的经济循环过程,才能实现中国农业的可持续发展。做大秸秆产业的关键,在于充分调动企业和农民的积极性,让企业有效益,让农民得实惠。各级政府部门要重视起来,对秸秆利用给予必要的扶持,特别是资金的扶持,必须有一定的补贴和政策上的倾斜;加强技术创新和应用,解决制约秸秆产业发展的“瓶颈”,努力形成成本低、效益好、群众易接受的农作物秸秆综合处理利用的模式体系,要按照“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”的原则,将秸秆利用的技术研究开发作为系统工程来研究,才能提高资源利用效率和经济效益。加大宣传力度,发挥好典型示范作用,以实际效果引导农民转变观念。
参考文献
[1] 彭健.农作物秸秆综合利用途径[J].现代农业科技,2008年07期.
[2] 于朝波,郭红梅.大力发展玉米秸秆综合利用技术的新举措[J].农村牧区机械化,2011年03期.