黃文明,李 馨,侯云濤,臧秀法

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(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。

1 秸稈綜合利用必要性

1.1 是實現(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)作物秸稈全程機械化水平越高,對于提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的作用則越強。

1.2 是實現(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)濟發(fā)展,加速新農(nóng)村建設(shè)進程,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,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農(nóng)民增收、環(huán)境保護、資源節(jié)約及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(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)采用機械對秸稈進行揉絲搓加工,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,能使動物的進食量顯著提高,同時也能促進動物成長,使養(yǎng)殖戶增加經(jīng)濟收入。

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,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的長途運送,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,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,這項技術(shù)節(jié)約能耗,經(jīng)濟性好,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行混合,然后進行燃燒發(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農(nóng)村能源革命,支持各地擴大秸稈固化壓塊站建設(shè)規(guī)模,能有效促進秸稈轉(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,更保護了樹木資源,有利于形成產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟收益。

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行紡織,可以形成一種工藝產(chǎn)業(yè)。還可以利用專業(yè)機械把秸稈紡織成草簾子等,產(chǎn)品可用于河岸、公路和鐵路路基護坡等。為了促進草簾子快速長草,提高工程防護效果,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)。先進行秸稈預(yù)處理,再利用機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)加強綜合利用的指導(dǎo)與實施。

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。青貯的飼料若采用密閉設(shè)施,如窖貯,因為設(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,發(fā)現(xiàn)好的方法應(yīng)加強推廣。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。