遼寧省秸稈綜合利用技術應用研究

摘要：秸稈用則利、棄則廢，秸稈焚燒不僅浪費資源而且會產生嚴重的環境污染與社會危害等問題。目前，遼寧省玉米秸稈資源每年約2 610萬t，數量龐大，但與其相關的玉米秸稈綜合利用技術內容卻亟待完善。從秸稈肥料化、飼料化和燃料化三方面開展研究，以期為遼寧省秸稈的綜合利用推廣提供新思路。

關鍵詞：秸稈綜合利用；秸稈肥料化；秸稈飼料化；秸稈燃料化

中圖分類號：S38" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1674-1161（2024）02-0064-03

農作物秸稈是籽實收獲后留下的含纖維成分很高的作物殘留物。我國的秸稈資源非常豐富，主要分布在東北、華北、華東及西北地區，每年秸稈產生量約10億t[1-2]。遼寧省作為全國13個糧食主產區之一，作物總面積約429萬hm2，每年秸稈產生量約3 200 萬t，可回收的秸稈資源約2 720萬t，其中玉米秸稈資源約2 610萬t，可回收的玉米秸稈資源約 2 220 萬t，占全省農作物秸稈總量的70.0%。

遼寧省秸稈綜合利用率已經達到90%以上，但每年仍有大量秸稈被丟棄或焚燒，被丟棄的秸稈會成為火災隱患，而秸稈焚燒則會造成嚴重的環境污染，且空氣中的有毒有害氣體不僅會危害身體健康，還易引發火災、交通事故，進而嚴重影響人們生活。秸稈利用是否合理不僅會影響農村社會經濟的發展，還會影響生態環境和資源保護，甚至會潛在影響人類健康和社會穩定。自秸稈綜合利用技術試驗示范推廣以來，相關的科技院所、農機推廣部門及農機企業雖然進行了一些技術模式的研究及相關機具的研發，但從整體的示范推廣效果來看，由于諸多因素影響，在有些地區的示范效果并不理想。為進一步提高秸稈資源利用率，從秸稈肥料化、飼料化和燃料化三方面開展研究，以期為遼寧省秸稈的綜合利用推廣提供新的思路。

1 秸稈綜合利用的主要技術方式

1.1 秸稈肥料化技術

秸稈肥料化技術是指將農作物秸稈通過一定的方法轉化為有機肥料的技術，其能夠提高土壤肥力和農業生產效益。秸稈肥料化技術有多種方式，包括秸稈直接還田、堆漚還田、覆蓋還田、腐熟還田、保護性耕作等。秸稈肥料化技術可以實現農民增收、環境保護、資源節約及農業經濟可持續發展的目標。

秸稈肥料化技術的發展前景是非常廣闊的。據統計，我國每年產生的秸稈中約有50%可以用于肥料化利用。秸稈肥料化技術可以有效解決秸稈處理難題，有利于減少環境污染、提高土壤肥力、促進農業生態循環。隨著我國秸稈肥料化技術的不斷進步和推廣，未來秸稈資源的綜合利用能力將顯著提升，秸稈新能源、飼料、工業原料、食用菌等利用方式將不斷拓展，而秸稈廢棄和焚燒等低效的利用方式將逐漸減少。

秸稈肥料化技術的操作規程和技術要點主要包括以下幾種方式：

1） 秸稈機械粉碎深翻還田技術。該技術是指用秸稈切碎機將秸稈粉碎成10～15 cm長的碎片，再將其均勻地散布在地表，然后用翻耕機將秸稈深翻入土，使秸稈與土壤充分混合，這將有利于加快秸稈的分解和轉化。該技術的操作規程是：在收獲后的第一時間進行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈應盡快深翻入土，深度一般為20～30 cm，每667 m2施入秸稈量一般為1 500～2 000 kg。該技術的技術要點是：選擇適合當地土壤和作物的切碎機和翻耕機，同時控制好粉碎和深翻的速度和質量，期間保持土壤適度濕潤，以避免過干或過濕而影響分解效果。

2） 秸稈機械粉碎旋耕混埋還田技術。該技術是指用旋耕機將粉碎后的秸稈與表層土壤混合埋入10～15 cm的深度，使秸稈與土壤之間形成一層有機質層，進而為后茬作物提供養分。該技術的操作規程是：在收獲后的第一時間進行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈應盡快旋耕混埋，每667 m2施入秸稈量一般為1 500～2 000 kg。該技術的技術要點是：選擇適合當地土壤和作物的切碎機和旋耕機，同時控制好旋耕深度和寬度，期間保持土壤適度濕潤，以避免過干或過濕影響而分解效果。

3） 秸稈覆蓋還田保護性耕作技術。該技術是指將整株或粉碎后的秸稈均勻地覆蓋在地表上以形成一層保護層，這有利于減少水分蒸發、防止雜草生長和土壤侵蝕，之后利用免耕播種機在覆蓋層上直接播種下茬作物。該技術的操作規程是：在收獲后的第一時間進行整株或粉碎覆蓋，覆蓋厚度一般為5～10 cm，每667 m2施入秸稈量一般為2 000～3 000 kg。該技術的技術要點是：選擇適合當地土壤和作物的切碎機和免耕播種機，同時控制好覆蓋厚度和均勻度，期間保持覆蓋層的完整性，以避免風吹雨打而造成損失。

4） 秸稈快速腐熟還田技術。該技術是指將粉碎后的秸稈與其他有機物料（如畜禽糞便、綠肥、堆肥等）按一定比例混合，再添加快速腐熟劑（如微生物菌劑、酶制劑等），之后將其放在地表或坑池中堆放發酵，產生高溫（55～65 ℃）持續10 d以上即可達到無害化滅菌處理的目的，待上述操作完成后再施入耕地中。該技術的操作規程是：在收獲后的第一時間進行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈與其他有機物料按碳氮比25～30∶1的比例混合，添加快速腐熟劑5～10 kg/t，保持物料水分在50%～60%，堆放高度在1.5～2 m，每隔3～5 d翻堆一次，10～15 d后即可成熟。該技術的技術要點是：選擇適合當地土壤和作物的切碎機和快速腐熟劑，同時控制好物料的碳氮比、水分和溫度，期間保持堆體通風透氣，以避免過酸或過堿而影響分解效果。

5） 秸稈生物反應堆技術。該技術是指將粉碎后的秸稈與其他有機物料（如畜禽糞便、綠肥、堆肥等）按一定比例混合，再添加生物反應劑（如微生物菌劑、酶制劑等），之后放在密閉的反應器中進行厭氧發酵，直至產生沼氣和沼渣。該技術的操作規程是：在收獲后的第一時間進行秸稈粉碎，粉碎后的秸稈與其他有機物料按碳氮比20～25：1的比例混合，添加生物反應劑5～10 kg/t，保持物料水分在60%～70%，將物料裝入反應器中，控制反應溫度在35～40 ℃，反應時間為30～40 d。該技術的技術要點是：選擇適合當地土壤和作物的切碎機和生物反應劑，同時控制好物料的碳氮比、水分和溫度，期間保持反應器密閉無泄漏，以避免過酸或過堿而影響發酵效果。

6） 秸稈顆粒掩埋還田技術。該技術是一種將秸稈制成顆粒后，掩埋在土地中還田的處理方式。這種方式可以有效減少秸稈對環境的污染，同時還有利于提高土地肥力。該技術的操作規程如下：在秸稈收割后，將秸稈收集起來進行初步處理，如清理雜質、破碎等，然后將處理后的秸稈通過顆粒機制成顆粒，顆粒大小一般為1～5 cm，再將制成的秸稈顆粒掩埋在土地中，掩埋深度一般為10～20 cm，掩埋后要及時覆蓋土壤，以使秸稈顆粒逐漸分解，并釋放出養分以用于提高土地肥力。該技術的技術要點是：秸稈顆粒的尺寸、掩埋的時間和深度要根據具體情況進行調整，在避免對土地造成負面影響的同時，還需要注意環保問題，避免對土地和水源造成污染。

1.2 秸稈飼料化技術

秸稈飼料化技術是將秸稈等農作物剩余物通過處理和加工，將其轉化為畜禽飼料的技術。這種技術對于解決農業廢棄物、提高農作物綜合利用率、增加農民收入及保護環境等方面都具有重要意義。

秸稈飼料化技術主要包括以下幾種：

1） 物理處理技術：利用機械力或熱能對秸稈進行粉碎、切割、壓縮、蒸汽爆破、膨化等處理，以此來降低秸稈的體積密度、增加其體表面積。這一技術能夠破壞木質素的包裹結構，有利于提高秸稈的可消化性和適口性。物理處理技術操作簡單、污染小，但處理效果有限，不能增加秸稈的營養價值，且設備和能耗成本較高。

2） 化學處理技術：利用酸、堿、氧化劑等化學試劑對秸稈進行水解、氧化、脫木質素等反應，以此來降低秸稈的纖維素、半纖維素和木質素含量，提高其粗蛋白含量和可溶性糖含量，改善其營養價值和可消化性。化學處理技術的效果顯著，但操作復雜、污染大，且試劑回收及中和處理難度大、成本高。

3） 生物處理技術：利用微生物（如真菌、細菌等）或酶制劑對秸稈進行發酵或酶解，以此來分解或轉化秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素等成分，增加其粗蛋白含量和氨基酸含量，降低其堿不溶性氮含量和木質素含量，提高其營養價值和可消化性。生物處理技術不僅能破壞木質纖維素的結構，還能增加飼料的營養價值，且操作簡單、污染小，但反應時間長、條件控制嚴格，同時易受環境因素的影響。

秸稈飼料化技術的選擇應根據不同地區的資源條件、市場需求、經濟效益等因素進行綜合考慮。一般來說，水稻、小麥等稻谷類作物的秸稈適宜采用生物處理技術；玉米、高粱等玉米類作物的秸稈適宜采用物理處理技術；棉花、油菜等油籽類作物的秸稈適宜采用化學處理技術。此外，為達到更好的飼料化效果，還可以采用多種處理技術相結合的方式。

1.3 秸稈燃料化技術

秸稈燃料化技術是指將農作物秸稈經過物理、化學、生物等處理方法，將其轉化為固態、液態或氣態的可燃燃料，以用于取暖、發電、制氫等。秸稈燃料化技術可以有效替代和節約化石能源，既能減少溫室氣體和大氣污染物的排放、提高農村清潔能源的供給，又能增加農民收入。

秸稈燃料化技術主要包括以下幾種：

1） 秸稈固化成型技術：利用機械力或添加劑將粉碎后的秸稈擠壓成質地致密、形狀規則的棒狀、塊狀或粒狀燃料，如秸稈顆粒、秸稈餅、秸稈棒等。固化成型的燃料具有體積小、密度大、易儲存和運輸、適口性好、灰分低等特點，可用于家庭取暖、工業鍋爐等場合。

2） 秸稈發電技術：利用秸稈直接或間接驅動發電機組進行發電，如秸稈直接燃燒發電、秸稈氣化發電、秸稈沼氣發電等。秸稈發電技術具有資源利用率高、環境效益好、可實現分布式供電等特點，可用于農村地區或工業園區的電力供應。

3） 秸稈沼氣（生物天然氣）技術：利用微生物（如甲烷菌）在厭氧條件下對水浸泡過的秸稈進行發酵，使其產生含有甲烷的可燃氣體，如沼氣或生物天然氣。沼氣（生物天然氣）技術具有能源轉化效率高、副產物可作為有機肥料等特點，可用于家庭炊事、取暖、發電等場合。

4） 秸稈熱解（干餾）技術：在高溫（300～800 ℃）和缺氧的條件下對干燥的秸稈進行快速加熱，使其產生固態（生物質碳）、液態（生物質油）和氣態（生物質氣）3種產品。熱解（干餾）技術具有產品多樣性高、附加值高等特點，可用于制備液體汽油、柴油等清潔能源和化學品。

秸稈燃料化技術的選擇應根據不同地區的資源條件、市場需求、經濟效益等因素進行綜合考慮。一般來說，水稻、小麥等稻谷類作物的秸稈適宜采用固化成型技術；玉米、高粱等玉米類作物的秸稈適宜采用發電技術；棉花、油菜等油籽類作物的秸稈適宜采用沼氣（生物天然氣）技術；甘蔗、玉米秸稈等含糖類作物的秸稈適宜采用熱解（干餾）技術。此外，為達到更好的能源利用效果，還可以采用多種技術相結合的方式。

2 秸稈綜合利用的前景

秸稈的綜合利用具有廣闊的前景，主要體現在以下幾個方面：

2.1 能源利用

秸稈作為生物質能源的重要來源，通過燃燒、發酵和氣化等技術可轉化為熱能、電能和生物燃料。秸稈能源利用可以替代傳統的化石燃料，既能減少對環境的污染，又能降低能源依賴度。

2.2 農用肥料

秸稈經過深度處理后，可以轉化為有機肥料，用于補充農田養分，這有助于提高土壤質量、增加農作物產量、降低農業環境污染風險。

2.3 動物飼料

經過適當處理，秸稈可以作為畜禽飼料的補充物，為其提供纖維、能量和營養物質，這有助于節約飼料資源、提高畜禽飼養效益[3]，同時也可減少飼料業對進口原料的依賴。

2.4 化工原料

秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素等成分可以提取出來，用于生產紙漿、纖維板、生物塑料等化工產品，這不僅能減少對化石資源的依賴，還有助于推動化工產業的可持續發展。

參考文獻

[1] 葉敏，金磊磊，鄭思偉.國內農作物秸稈綜合利用技術研究進展[J].綠色科技，2024，26（6）：174-180+185.

[2] 周紅梅.秸稈生物質綜合利用的現狀分析[J].農村實用技術，2024（4）：5-6.

[3] 叢國政.秸稈綜合利用技術及機械設備發展情況分析[J].農機使用與維修，2023（12）：64-66.

Research on Application of Straw Comprehensive Utilization Technology in Liaoning Province

LIU Gang1，2

（1.Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China；2.Key Laboratory of Remanufacture and Innovation of Agricultural Machinery and Equipment in Liaoning Province， Shenyang 110161， China）

Abstract：" Straw will benefit when used and waste when discarded. Straw burning not only wastes resources but also causes serious environmental pollution and social harm. At present， the corn straw resources in Liaoning province are about 26.1 million tons， which is a huge amount， but the relevant technical content of comprehensive utilization of corn straw needs to be improved. The research was carried out from the three aspects of straw fertilizer， feed and fuel， so as to provide a new idea for the comprehensive utilization and popularization of straw in Liaoning province.

Key words：" "comprehensive utilization of straw; straw fertilizer; straw feed; straw fuel