秸秆利用与现状分析

雾霾来源之一秸秆的综合利用现状

摘要：我国是秸秆产量大国，合理利用秸秆资源对于保护环境、缓解能源危机、促进社会发展具有重要意义。本文介绍了我国秸秆综合利用的几种方式，以及各种利用方式存在的优缺点，为我国秸秆资源的合理利用提供了一些参考。

关键词：作物秸秆；综合利用；利用方式

引言

秸秆是农作物子实收获后剩余的茎秆和残留的叶片。我国是产秸秆大国，秸秆种类有近30种。秸秆中隐藏着巨大的资源，作物吸收的养分有将近一半会留在秸秆中。高利伟等[1]研究表明2006年中国作物秸秆资源数量超过7.6亿t，其

中蕴含的氮（N）、磷（P

2O

5

）、钾（K

2

O）养分资源数量分别达到776万t、249万

t、1342万t。但是一直以来人们都没能充分合理的利用它，大量的秸秆被丢弃、焚烧，不仅浪费资源还造成环境污染。近年来随着化石能源的日益枯竭和环境条件的日益恶化，秸秆资源的综合利用成为人们日益关注的话题。

我国各类农作物秸秆资源的综合利用方式，可归纳为4个方面：肥料、饲料、燃料、其它。

1 秸秆还田

1.1 秸秆还田的方式

一般来说，秸秆还田的方式主要有以下几种：

1.1.1秸秆机械化还田

农作物秸秆机械化还田技术就是利用秸秆粉碎机将摘穗后的小麦、水稻、玉米、大豆、油菜、高粱等农作物秸秆就地粉碎，均匀地抛洒在地表，随即耕翻入土，使之腐烂分解，达到大面积培肥地力的一项农机化适用技术。

1.1.2堆沤还田

堆沤还田就是指将农作物的秸秆制成堆肥或者是沤肥等，等待农作物的秸秆发酵到一定的程度以后，再将其施入土壤之中。

1.1.3过腹还田

过腹还田，顾名思义，就是指借助于牛、马、猪或者羊等这些常见的家畜作为特殊的“中介”，将小麦、玉米、水稻秸秆等进行简单如切割之类的处理之后，作为饲料喂给家畜，然后将这些家畜的粪便施入种有农作物的土壤之中。这种方式最大的优点优点就是省时、简单，而且也是目前发现的最为科学和最具生态性的秸秆还田方式。

1.2 秸秆还田的优缺点

秸秆还田具有一定的优势，但是如果在实际应用中不注意的话，效果可能不明显，甚至会对农作物造成不良影响。

1.2.1对土壤肥力的影响

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。李继福[2]等研究表明，短期秸秆还田条件下，高钾和中钾土壤田块，秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用。张静[3]等研究表明, 玉米秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失。陈冬林[4]等研究表明，秸秆还田显著提高土壤有效磷和速效钾含量,对土壤碱解氮含量的提高体现在水稻生育后期。秸秆还田不均匀，易引发由秸秆转化来的微生物与农作物之间的争夺养分现象，应及时补充施加相应肥料。秸秆直接还田的时候，一定要适当补充施加氮肥和磷肥，以保证农作物幼苗的健康成长。

1.2.2对土壤结构的影响

秸秆还田可以增加土壤的孔隙度，改良土壤结构。同时可形成地面覆盖，具有抑制土壤水分蒸发，储存降水和提高地温的作用。李传友[5]等研究表明，粉碎并氨化秸秆施入土壤后, 能显著降低耕层土壤的体积质量, 增加土壤孔隙度, 但对耕层以下土壤体积质量及孔隙度改善效果不明显。张鹏[6]等研究表明，在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤团聚体含量具有明显作用。田慎重[7]等研究表明，免耕秸秆还田措施能显著提高土壤的水稳性团聚体的比例和稳定性。秸秆翻压或者压碎还田以后，就会导致土壤松弛，土壤孔隙的大小不均匀，尤其以大孔隙居多。土壤孔隙的增大往往会导致种子与土壤间的接触减少，从而在很大程度上会影响到种子的发芽与生长，尤其会对农作物根系的生长产生影响，严重的话会出现吊根现象。

1.2.3对土壤中微生物的影响。

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，接触酶活性可增加47%。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。杨滨娟[8]等研究表明，秸秆还田配施化肥各处理能够增加根际土壤总细菌、放线菌、真菌、氨氧化细菌、好气性自生固氮菌、亚硝酸细菌、磷细菌和好气性纤维素分解菌的数量。秸秆还田后，由于秸秆本身吸水和微生物分解吸水，会降低土壤含水量，因此要做好的秸秆还田后的水分补充工作。由于秸秆还田会在一定程度上增加土壤微生物的活性，这种活性的增加不仅会对农作物的生长发挥积极的效用，同时也会大大加快除草剂等在土壤中的降解速度，最终导致除草剂有效期的大大缩短。秸秆直接还田，秸秆中携带的虫卵、菌体、杂草种子等就会留在土壤里，导致杂草和病虫害的发生。

2 秸秆作饲料

秸秆中的粗纤维含量高，粗蛋白、粗脂肪、糖类含量低，直接饲喂期消化率低且营养价值差。一般在饲喂动物前要进行一定的处理，一般的处理方式主要分为物理法、化学法和生物法。

2.1物理法

秸秆的物理处理主要是通过机械、水、热等的作用，使饲料变碎、变柔软，便于家畜咀嚼和采食，同时清除其中混杂的泥土、沙、石等物质。目前常用的物理方法主要有切碎与粉碎、浸泡、蒸煮、碾青等。随着农业机械化程度的增加，近年来利用机械压粒（压块）和热喷处理在秸秆上的应用越来越多。还看到一些利用辐射来处理秸秆的报道。然而, 利用物理方法将秸秆颗粒的减小, 加快了秸秆在动物肠胃通道内通过的速度, 以致动物肠胃没有足够的时间去收秸秆中的养分, 造成秸秆中养分的白白流失。因此, 要在秸秆颗粒的大小与其通过动物肠胃的速度之间寻求平衡, 以使秸秆中的营养物质被动物高效吸收利用。而利用机械处理秸秆又会增加投入，在小型的养殖户中不适用。

2.2 化学法

秸秆的化学处理主要包括碱化处理、氨化处理等。

2.2.1秸秆的碱化处理

碱化处理主要是利用碱性化合物处理秸秆，打开纤维素、半纤维素与木质素之间对碱不稳定的酯键，溶解半纤维素和一部分木质素，使纤维素膨胀，从而使瘤胃液易于渗入。这样处理，可以提高秸秆的适口性，增加家畜的采食量，同时也提高了秸秆的消化率和含水量。

常用的碱化剂有：熟石灰、KOH、NaOH、NaHCO3等。湿法碱处理需要大量的水冲洗，会造成养分流失。干法碱处理更易应用于实践，但处理的秸秆中钠离子含量高，家畜饮水量大，且排除的粪尿中含有大量钠离子会污染环境。

2.2.2 秸秆的氨化处理

氨化可提高秸秆的消化率、营养价值和适口性。常用的氨化剂有：氨水、液态氨、尿素、硫酸铵、碳酸氢铵等。由于氨有毒, 饲喂前应充分挥发, 以免产生毒害作用。但挥发氨会造成氨的损失和一定的环境污染。

2.3 生物法

生物处理是利用乳酸菌、酵母菌等有益微生物和酶，在适宜的条件下，分解秸秆中难于被家畜消化吸收的部分，增加菌体蛋白、维生素及其它对家畜有益的物质，并软化秸秆，改善味道，提高适口性。张立霞[9]等研究表明，用合理的微生物组合处理玉米秸秆可以有效提高其利用率。秸秆的生物处理法主要包括青贮、酶解和微生物分解等。青贮除了具有上诉优点外，还可以解决饲料作物和牧草季节性生产与全年稳定供应的矛盾，在生产中已经得到广泛的应用。

3 秸秆能源化

农作物秸秆纤维中的碳占绝大部分，主要粮食作物小麦、玉米等秸秆的含碳量约占 40 % 以上。秸秆中的碳使秸秆具有燃料价值，目前对秸秆这一特性的应用主要集中在如下方面。