黑龍江省秸稈綜合利用技術(shù)分析

黃文明,李 馨,侯云濤,臧秀法

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院,哈爾濱 150081)

0 引言

黑龍江省農(nóng)作物秸稈年均產(chǎn)量超過9 000萬t,從全國產(chǎn)量來看,河南省農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量位居全國第一 ,黑龍江省產(chǎn)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(fèi)。

1 秸稈綜合利用必要性

1.1 是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的保障

我國是農(nóng)業(yè)大國,黑龍江省作為農(nóng)業(yè)大省,農(nóng)業(yè)要發(fā)展,農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是必由之路,農(nóng)作物秸稈全程機(jī)械化水平越高,對于提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的作用則越強(qiáng)。

1.2 是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)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(xiàn)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(xiàn)潛力排第一。

1.3 是爭創(chuàng)國家生態(tài)市縣的重要支撐

農(nóng)作物秸稈如果直接焚燒,將會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,影響城市、縣城的外在生態(tài)形象。燃燒產(chǎn)生的煙不僅帶來巨大的火災(zāi)隱患,還會增加交通意外等風(fēng)險,影響生態(tài)建設(shè)與文明城市申報。

1.4 是新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容

新農(nóng)村建設(shè)需要具有資源節(jié)約型特征,同時也要求環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)健康有序發(fā)展。禁止燃燒秸稈,將秸稈出售,帶動農(nóng)戶增收,也可以帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,加速新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)程,是新農(nóng)村建設(shè)的重要一環(huán)。

2 秸稈綜合利用技術(shù)

2.1 秸稈肥料化利用技術(shù)

肥料化利用技術(shù)分兩類,一類是旱田秸稈還田技術(shù),另一類是水田秸稈還田技術(shù)。

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

水田秸稈還田技術(shù)主要包括:秋季翻埋技術(shù)、秋季旋耕技術(shù)、春季攪漿技術(shù)等。

堅持農(nóng)戶自用優(yōu)先權(quán),讓秸稈“取之于田,用之于田”是重點(diǎn),可以很好地提高耕地質(zhì)量,讓黑土地更好發(fā)揮作用,促進(jìn)高產(chǎn)增產(chǎn)。

2.2 秸稈飼料化利用技術(shù)

肥料化本質(zhì)上就是直接還田,而飼料化利用技術(shù)其實(shí)就是間接還田技術(shù),主要包括以下幾類:秸稈揉絲技術(shù)、秸稈氨化技術(shù)、秸稈黃貯技術(shù)、秸稈膨化技術(shù)、秸稈壓塊技術(shù)和秸稈顆粒技術(shù)等。農(nóng)作物秸稈資源綜合利用對于促進(jìn)農(nóng)民增收、環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)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(yǎng)殖區(qū),特別合適應(yīng)用飼料化利用技術(shù)。可以提高牲畜的適口性,還增加了飼料保質(zhì)期。

秸稈揉絲技術(shù)采用機(jī)械對秸稈進(jìn)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(jìn)食和消化吸收,是一種非常高效、技術(shù)簡單、成本低的加工方式。秸稈氨化技術(shù)利用堿性物質(zhì)與秸稈內(nèi)部的氫鍵產(chǎn)生反應(yīng),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(jìn)食量顯著提高,同時也能促進(jìn)動物成長,使養(yǎng)殖戶增加經(jīng)濟(jì)收入。

秸稈黃貯技術(shù)通過自然發(fā)酵將秸稈放入密閉設(shè)施中,厭氧發(fā)酵可以制成保質(zhì)期更長的飼料。而且使飼料產(chǎn)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(shù)顯著延長了飼料保質(zhì)期,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的長途運(yùn)送,解決草料匱乏地區(qū)的飼喂難題。秸稈膨化飼料經(jīng)過膨化技術(shù)加工后,破壞了秸稈表面堅硬部分的蠟質(zhì)膜,使其內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)得到解體軟化,有利于消化和動物吸收。另外經(jīng)過高溫的熟化過程,還會因發(fā)酵產(chǎn)生糖化,很大程度提高了秸稈飼料的營養(yǎng)物質(zhì)含量。

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

2.3 秸稈能源化利用技術(shù)

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

2.3.1 秸稈打捆直燃供暖(熱)技術(shù)

用直燃鍋爐把收集打成整包后的秸稈直接燃燒,這項(xiàng)技術(shù)節(jié)約能耗,經(jīng)濟(jì)性好,尤其環(huán)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(shù)采用的是特制的專用鍋爐除塵和尾氣凈化設(shè)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(shù)

把細(xì)粒散狀的秸稈通過擠壓,使木質(zhì)素增加粘接性能,形成具有一定外形、質(zhì)密堅硬的塊狀或者粒狀燃料的加工過程。不僅可以為養(yǎng)殖場或者溫室等提供供熱燃料,而且可以為工業(yè)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(yùn)輸,排碳量低。

2.3.3 秸稈混燃發(fā)電技術(shù)

將秸稈和煤按一定的比例進(jìn)行混合,然后進(jìn)行燃燒發(fā)電。該技術(shù)不但節(jié)能減排作用非常明顯,而且能有效解決部分地區(qū)秸稈產(chǎn)量過剩的難題。

2.3.4 秸稈熱解氣化

指利用氣化設(shè)備,將氧氣、氫氣或者水蒸氣作為氣化劑,經(jīng)過高溫作用,產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng),把秸稈轉(zhuǎn)化成可燃性氣體。秸稈氣化爐按運(yùn)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(xiàng)技術(shù)不僅可以直接發(fā)電,而且經(jīng)過一定凈化技術(shù)處理后可以為工業(yè)鍋爐和住宅小區(qū)鍋爐提供燃?xì)狻４罅Χ韧七M(jìn)農(nóng)村能源革命,支持各地擴(kuò)大秸稈固化壓塊站建設(shè)規(guī)模,能有效促進(jìn)秸稈轉(zhuǎn)化利用[2]。

能源化技術(shù)模式的作用十分明顯,在一定程度解決了秸稈產(chǎn)量過剩的難題,還實(shí)現(xiàn)了減碳排放的目標(biāo),利國利民。

2.4 秸稈基料化利用技術(shù)

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

目前,秸稈基料化食用菌栽培技術(shù)成熟穩(wěn)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(jié)約了森林木材,更保護(hù)了樹木資源,有利于形成產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)收益。

2.5 秸稈原料化利用技術(shù)

秸稈原料化利用是將秸稈作為原料進(jìn)行紡織,可以形成一種工藝產(chǎn)業(yè)。還可以利用專業(yè)機(jī)械把秸稈紡織成草簾子等,產(chǎn)品可用于河岸、公路和鐵路路基護(hù)坡等。為了促進(jìn)草簾子快速長草,提高工程防護(hù)效果,可以在生產(chǎn)過程中加入植物種子和營養(yǎng)物質(zhì)。

生產(chǎn)包裝材料也是秸稈原料化利用常用的一種技術(shù)。先進(jìn)行秸稈預(yù)處理,再利用機(jī)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(shù)簡單、設(shè)備投資少。該技術(shù)制作成的環(huán)保材料可以降解,不污染環(huán)境。

3 秸稈綜合利用現(xiàn)狀

3.1 部分地區(qū)存在秸稈亂堆、亂放現(xiàn)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(jīng)達(dá)到91%以上,秸稈還田率達(dá)到了66%以上,但是個別地區(qū)的秸稈雖然離田了,但是亂堆、亂放問題比較突出。需要繼續(xù)加強(qiáng)綜合利用的指導(dǎo)與實(shí)施。

3.2 農(nóng)戶不夠重視秸稈的綜合利用

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

3.3 部分農(nóng)戶不清楚如何高效利用秸稈

不了解秸稈綜合利用技術(shù)包括那些方面,僅對常規(guī)的還田技術(shù)比較了解,深層次的編織網(wǎng)技術(shù)、生產(chǎn)包裝材料技術(shù)、飼料壓塊技術(shù)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(shù)比較好。盲目追風(fēng)跟潮,別人做基料化,自己也跟著做基料化,其實(shí)可以把秸稈做成反芻動物飼料,節(jié)省喂養(yǎng)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(qū)、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(guī)模的農(nóng)機(jī)化作業(yè)要求深度在30 cm以上。另外,秸稈的綜合利用也需結(jié)合時間與經(jīng)驗(yàn)。青貯的飼料若采用密閉設(shè)施,如窖貯,因?yàn)樵O(shè)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(dá)到70%,而黃貯飼料利用率能達(dá)到近乎100%。

3.5 技術(shù)水平有待提高

部分秸稈生產(chǎn)企業(yè)利用秸稈生產(chǎn)降解膜可以制造出環(huán)保材料,但是制作成本高于市場,用戶認(rèn)可度不高,銷量受影響,秸稈生產(chǎn)企業(yè)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(yīng)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(shè)施和棚室、圈舍以防起火,不靠水源地以防發(fā)酵污染水源。秸稈離田后加強(qiáng)秸稈綜合利用,使之得到有效的利用。

4.2 提升農(nóng)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(qiáng)消防設(shè)施建設(shè),有條件地區(qū)應(yīng)配備消防車。另外應(yīng)定期利用殺蟲劑殺蟲,注意防止蟲災(zāi)。農(nóng)業(yè)管理部門應(yīng)加強(qiáng)宣傳與指導(dǎo)。農(nóng)戶提高警惕,減少火災(zāi)蟲害的發(fā)生,降低農(nóng)戶的損失。

4.3 加強(qiáng)秸稈綜合技術(shù)指導(dǎo)

秸稈綜合利用之路,需要農(nóng)業(yè)專家的技術(shù)指導(dǎo),以及農(nóng)業(yè)部門加大宣傳力度。科研專家應(yīng)重視普及一些綜合利用的經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)好的方法應(yīng)加強(qiáng)推廣。做好技術(shù)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(nóng)民講解相關(guān)內(nèi)容,使其能掌握相關(guān)技術(shù)技巧,將與秸稈綜合利用相關(guān)的技術(shù)納入補(bǔ)貼范圍,更好的推動秸稈還田及各領(lǐng)域的發(fā)展[4]。

4.4 秸稈利用應(yīng)當(dāng)因地制宜,因時制宜

黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)一般是采用翻埋還田技術(shù),但是如果年降水量達(dá)不到400 mm的地區(qū),或有效耕作層達(dá)不到20 cm的耕地是不適合采用翻埋還田技術(shù)的,應(yīng)該采用打包離田。采用合適本地實(shí)際情況的技術(shù),結(jié)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(shù),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(shù),如果在沒有深松的地塊采用該技術(shù),一定要配合苗期采用中耕深松作業(yè),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(shù)水平

技術(shù)是第一生產(chǎn)力,只有突破了技術(shù)瓶頸,生產(chǎn)效率才會提高,生產(chǎn)成本才會降低,推廣秸稈綜合利用技術(shù)才會更加順利。例如秸稈利用技術(shù),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(shù)的突破,技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

4.6 加快秸稈綜合利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定

例如,秸稈飼料化利用技術(shù)中有一項(xiàng)是秸稈汽爆技術(shù),是將秸稈裝入汽爆罐內(nèi),加入高溫水氣,加壓破壞纖維素結(jié)構(gòu)后,再泄壓利用剪切作用,破壞纖維素結(jié)構(gòu),提高秸稈的消化率。但是該技術(shù)需要專業(yè)人員操作,噴出后的物料高溫不能直接用皮質(zhì)接觸,缺乏可以參考的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。應(yīng)加快此類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。有標(biāo)準(zhǔn)可依,讓技術(shù)更加規(guī)范化。