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關(guān)于循環(huán)農(nóng)業(yè)的農(nóng)作物秸稈資源化利用模式探討

2019-05-15 11:40:50陳璽名
關(guān)鍵詞:資源化農(nóng)作物秸稈

陳璽名,尚 杰

(東北林業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱 150070)

循環(huán)農(nóng)業(yè)(Circularag Riculture)就是指在資源與環(huán)境共同約束條件下所研究提出的可保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)理論。不過從全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以及學(xué)術(shù)界層面來講,實際上人們對于循環(huán)農(nóng)業(yè)并無定論,它更應(yīng)該被視為是人類社會新一代發(fā)展的全新農(nóng)業(yè)策略理論,它的核心內(nèi)涵就是在持續(xù)發(fā)展中求創(chuàng)新、尋求農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的不斷完善與優(yōu)化,做到對農(nóng)作物資源化發(fā)展中的有害物質(zhì)、廢棄物質(zhì)全面控制,減輕對環(huán)境的污染程度,滿足農(nóng)村經(jīng)濟建設(shè)與農(nóng)業(yè)生態(tài)的全面共同發(fā)展要求。

1 農(nóng)作物秸稈資源的循環(huán)農(nóng)業(yè)利用理論概述

1.1 農(nóng)作物秸稈的基本概述

農(nóng)作物秸稈是指農(nóng)作物主產(chǎn)品在收獲后所遺留下的稈、莖、葉、殼、芯、藤蔓等附屬副產(chǎn)品。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,農(nóng)作物秸稈作為一種農(nóng)民生活不可或缺的重要生產(chǎn)要素及生活資料存在,但伴隨當(dāng)前農(nóng)民生活水平的逐漸提高,農(nóng)作物秸稈的傳統(tǒng)作用也發(fā)生了顯著改變,它不再被應(yīng)用于有機肥生產(chǎn)材料,也不再被應(yīng)用于燃料資源使用,而是成為了農(nóng)業(yè)垃圾廢棄物,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)輔助作用被大幅度削弱。為此,大量農(nóng)民選擇在收獲農(nóng)作物后焚燒廢棄秸稈,這造成了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境危機和巨大社會貽害,更關(guān)鍵的是如此做法造成了大量的農(nóng)業(yè)寶貴資源的嚴(yán)重浪費。根據(jù)我國農(nóng)業(yè)部的最新調(diào)查結(jié)果,截止到2017年全國廢氣及焚燒秸稈資源量超過5億t,占到秸稈資源可收集利用量的38.29%?,F(xiàn)如今,針對農(nóng)作物秸稈的使用亦或是陷入了相對尷尬的境地,秸稈用則利、棄則廢是當(dāng)前我國農(nóng)村地方必須要解決的現(xiàn)實問題。

1.2 農(nóng)作物秸稈的基本作用與多級循環(huán)利用

農(nóng)作物秸稈本身具有保護土壤免受侵蝕的重要作用,對土壤結(jié)構(gòu)的改善非常有利,同時它也能為畜禽動物提供必要的飼料,整體上具有多重生物、化學(xué)、物理用途與價值。目前有些地區(qū)人們會將不同的多種秸稈資源有機結(jié)合起來融入到其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式中,形成典型的多級循環(huán)利用資源化利用模式,打破了傳統(tǒng)中人們對秸稈資源應(yīng)用的單一局限性,為農(nóng)作物秸稈資源的惠農(nóng)低碳發(fā)展創(chuàng)造了新發(fā)展契機,農(nóng)民因此而合理利用農(nóng)作物秸稈資源,實現(xiàn)增收。

探討對農(nóng)作物秸稈的多級循環(huán)利用,希望改善當(dāng)前秸稈被視為是農(nóng)業(yè)廢棄物的尷尬現(xiàn)狀,將其作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要分支展開優(yōu)化,最終目的還是為了建設(shè)低碳農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的循環(huán)發(fā)展路徑,建立秸稈循環(huán)型農(nóng)業(yè),增加秸稈資源的農(nóng)業(yè)附加值,提高秸稈資源的整體利用率,讓秸稈變廢為寶。

1.3 農(nóng)作物秸稈資源化循環(huán)利用模式開展的基本原則與要求

當(dāng)前的農(nóng)村農(nóng)作物秸稈資源化循環(huán)利用模式應(yīng)該遵循兩點基本原則:循環(huán)利用原則與資源化原則。實際上探究農(nóng)作物秸稈循環(huán)利用的本質(zhì)還在于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中將其合理轉(zhuǎn)化,確保它在正確領(lǐng)域中發(fā)揮有效作用,實現(xiàn)資源化優(yōu)化發(fā)展,建立以秸稈資源循環(huán)利用為基準(zhǔn)的可運用生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)體系,即要建立一套閉環(huán)的循環(huán)工藝體系,將秸稈資源原料融入到生產(chǎn)過程中,實現(xiàn)秸稈廢料向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的有效轉(zhuǎn)變與回歸,即回歸到農(nóng)田園地中產(chǎn)生新的秸稈資源,如此循環(huán)往復(fù)達到農(nóng)業(yè)資源效益發(fā)展的最大化,如此也能減少秸稈廢棄物向生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境中的直接排放。以下簡單介紹一下農(nóng)作物秸稈資源化循環(huán)利用模式的開展流程:

用于畜牧養(yǎng)殖及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料→轉(zhuǎn)化為農(nóng)民生活原料能源→用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)外循環(huán)要素→返回農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

另外,農(nóng)作物秸稈資源化循環(huán)利用模式還應(yīng)該遵循多級利用與產(chǎn)業(yè)鏈延伸原則、產(chǎn)業(yè)化與價值增值原則。就以產(chǎn)業(yè)化與價值增值原則為例,它就應(yīng)該形成基于農(nóng)作物秸稈的資源化循環(huán)利用鏈組,實現(xiàn)對秸稈的收儲運、多層次利用、無公害處理與后期加工服務(wù),并做到各個環(huán)節(jié)的有效銜接,推動秸稈資源化利用的規(guī)?;c產(chǎn)業(yè)化優(yōu)化,如此可有效提高秸稈農(nóng)作物的資源附加值,促成秸稈循環(huán)性和農(nóng)業(yè)價值增值體系。其體系中的秸稈多級循環(huán)利用可從整體效益上實現(xiàn)秸稈資源化循環(huán)利用模式中各個環(huán)節(jié)的獨立運行與效益整合,對農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展有利[1]。

2 基于循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的農(nóng)作物秸稈資源化利用模式探究

當(dāng)前基于循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的農(nóng)作物秸稈資源化利用模式應(yīng)該包含多種形式,本文簡單指出其中4種。

2.1 “農(nóng)作物秸稈養(yǎng)殖+能源循環(huán)”型循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式

“農(nóng)作物秸稈養(yǎng)殖+能源循環(huán)”型循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式真正將秸稈利用與畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)二者結(jié)合起來,希望實現(xiàn)畜牧養(yǎng)殖與秸稈利用的無公害,大量生產(chǎn)清潔能源。具體做法就是將秸稈作為飼料飼喂牲畜,合理利用廢棄物建設(shè)資源化延伸產(chǎn)業(yè)鏈條。保證秸稈生態(tài)種植、養(yǎng)殖與能源生產(chǎn)三者的耦合關(guān)系優(yōu)化,滿足共生條件,形成多級循環(huán)利用模式。舉個例子,首先要將秸稈通過生物理化等綜合方式進行處理,加工成飼料用于畜牧喂養(yǎng);畜牧所產(chǎn)生的糞便通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣,在發(fā)酵車間深加工形成有機肥,而沼氣本身還能被應(yīng)用于農(nóng)戶生活中的供能,也可用來發(fā)電;沼液則作為農(nóng)作物種植的天然肥料,沼渣用于飼養(yǎng)蚯蚓,沼氣用于配合秸稈固體制作成型燃料;所養(yǎng)殖的蚯蚓作為家養(yǎng)畜禽的飼料,以便于生產(chǎn)雞鴨鵝,所以這一秸稈→飼料→畜禽養(yǎng)殖→產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)→農(nóng)田園地回歸的能源循環(huán)利用模式就正式形成[2]。

2.2 秸稈制炭循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式

秸稈除用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),它在工業(yè)生產(chǎn)中的作用也不容小覷,因為秸稈在熱解后可生成氣、液、固等熱解產(chǎn)品,從而延伸出“后續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈”,確保秸稈資源化利用的價值可持續(xù)增值。具體講,這一制炭循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式的基本內(nèi)容包括了秸稈熱解氣化轉(zhuǎn)化,形成固體生物質(zhì)炭產(chǎn)品、秸稈氣和木醋液,可將上述產(chǎn)品配合生成栽培基質(zhì)和肥料緩釋控制劑,主要用于土壤修復(fù)改善與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而木醋液還會進一步加工生成其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)殺蟲劑,具有良好的殺蟲效果。

2.3 秸稈食用菌循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式

農(nóng)作物秸稈還可用于培養(yǎng)食用菌,確保食用菌養(yǎng)殖能夠與其他養(yǎng)殖業(yè)聯(lián)系起來,保證建立清潔能源生產(chǎn)體系。比如說利用秸稈形成菇渣延伸產(chǎn)業(yè)鏈,利用秸稈食用菌生成更多附加值,確保新農(nóng)業(yè)資源化利用模式的形成。在該膜式中,菇渣可用于生成優(yōu)質(zhì)有機肥,并在食用菌完全收獲后配合菌袋還田。另外菇渣還能作為沼氣發(fā)酵的基本原料,再配合沼氣生產(chǎn)后的沼渣為蚯蚓繁殖提供有利的生長環(huán)境。另一方面,所繁殖培養(yǎng)的蚯蚓可被應(yīng)用于畜禽飼喂環(huán)境中,作為優(yōu)質(zhì)蛋白飼料確保畜禽營養(yǎng)補充。秸稈食用菌多級循環(huán)利用模式進一步優(yōu)化了對糧、菜、果、蔬、花的高效率種植。其具體的工藝流程如圖1所示。

圖1 秸稈食用菌循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式

2.4 秸稈生物反應(yīng)堆循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式

最后可基于農(nóng)作物秸稈建立生物反應(yīng)堆,確保循環(huán)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展,促進農(nóng)作物秸稈的資源化有效利用。將秸稈資源快速腐熟并用于農(nóng)作物生長是最有效的肥料,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)降本增效,同時也保證秸稈資源化利用滿足產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求。這一生物反應(yīng)堆的循環(huán)性農(nóng)業(yè)資源化利用模式應(yīng)該做到將秸稈分別內(nèi)置或外置,形成兩種反應(yīng)堆,并在反應(yīng)堆中加入催化劑、微生物菌種和凈化劑,然后進行好氧發(fā)酵,并將其產(chǎn)物應(yīng)用于果蔬的種植培養(yǎng)中,其多級循環(huán)農(nóng)業(yè)資源化利用模式如下[3]:

3 總結(jié)

農(nóng)作物秸稈資源的可利用領(lǐng)域很多,像飼料、能源、肥料等等領(lǐng)域都有它的用武之地。為此,我國各地方還應(yīng)該深入研究秸稈資源的深化科學(xué)運用途徑,保證農(nóng)業(yè)種養(yǎng)一體化和多方面農(nóng)作物秸稈資源循環(huán)鏈條的有機建設(shè),不斷提升該資源的循環(huán)利用價值,保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,確保我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)社會效益最大化。

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