黑龙江农业科学2017(7):112~115 Heilongjiang Agricultural Sciences 黑龙江省秸秆“五化"利用现状及发展建议 李 石 (大庆石理局农场,黑龙江大庆163319) 摘要:为了促进黑龙江省作物秸秆“五化”利用,推进农业健康、绿色发展,报告了黑龙省作物秸秆资源现状, 并且对黑龙江省秸秆肥料化、燃料化、饲料化、基料化、原料化利用技术研究进展进行深入分析。针对黑龙江 省气候条件、种植结构、科技水平、社会经济状况等特点,在秸秆“五化”利用关键技术研究、扶持等方面 提出了建议。 关键词:作物秸秆;“五化”利用;建议 中图分类号:¥216.2文献标识码:A文章编号:1002—2767(2017)07—0112—04 I)()I:10.11942/j.issnl002—2767.2017.07.0112 黑龙江省是我国重要的商品粮基地,粮食商 品量和商品率均居全国首位,享有“北大仓”的美 誉[1]。在保障国家粮食安全的同时,黑龙江省每 年产生了大量的农作物秸秆,据统计,2016年全 省农作物秸秆产生量为9 400余万t。如何实现 秸秆综合利用,已经成为社会关注的热点。加大 秸秆“五化”利用,发展绿色农业,是推动黑龙江省 用率不到40 。农作物秸秆主要以玉米秸秆和 稻谷秸秆为主,玉米主产区主要为松嫩平原中南 部半湿润区、松嫩平原西部干旱、半干旱区和三江 平原温和半湿润区,水稻种植区域扩展到全省,东 部地区比较集中。随着农业种植结构调整,黑龙 江省的农作物秸秆种类和数量趋于集中,有利于 秸秆“五化”利用技术模式的示范与推广。 1.2秸秆利用效率较低 秸秆综合利用的重点。但由于黑龙江省冬季气候 寒冷、种植结构不合理、农民环保意识差等诸多因 素,造成黑龙江省秸秆处理难度大、利用率低。据 报道,黑龙江省秸秆综合利用率仅为66.6%,比 作为农业大省、秸秆大省,黑龙江省将因地制 宜、大力推进秸秆“五化”利用[7。’ 。]。目前,秸秆 综合利用仍以农用为主,其中,秸秆机械粉碎还田 是黑龙江省秸秆综合利用中推广面积最大的技术 模式_1 ,秸秆处理量约占秸秆利用总量的25 , 全国低13.5百分点_2 ]。多数秸秆被焚烧或堆 弃,不但污染了环境,而且造成资源巨大浪费,因 此,推进黑龙江省秸秆综合利用十分紧迫[5 。在 黑龙江省不同区域,因地制宜开展秸秆“五化”利 其余方式主要有利用秸秆饲喂牲畜、燃烧取暖、直 燃发电等l1 。由于黑龙江省的秸秆利用方式还 比较粗放、利用效率较低,因此,要因地制宜,发展 用,发展秸秆有机肥替代化肥、秸秆饲料替代饲 草、秸秆新能源替代化石能源、秸秆板材替代木材 等,有利于节能减排和保护生态环境,促进黑龙江 省农业绿色、健康发展l_8 ]。 秸秆“五化”利用技术模式的试点示范及配套技术 与装备的研发。 1.3秸秆利用潜力巨大 1 黑龙江省秸秆资源现状 1.1秸秆资源数量巨大 黑龙江省是农业大省,长期的掠夺式种植方 式,造成土壤耕层变薄、有机质含量下降,急需通 过秸秆还田等措施实现土壤有机培肥。据估算, 黑龙江省秸秆还田量应为3 100万t[12 1 4 3;同时, 2016年,黑龙江省粮食种植面积稳定在 140万hm。,农作物秸秆产量9 400余万t,可收 黑龙江省地处“东北黑土带”、“黄金奶源带”,具有 发展畜牧业的巨大资源,仅牛存栏量就达到500 集量8 000万t,秸秆年利用量3 400余万t_6],利 余万头,秸秆、牧草等饲料需要量3 000余万t(鲜 收稿日期:2017-05—03 基金项目:大庆油田有限责任公司应用技术资助项目(dqc一 2014-kqfw—ky—O01) 重)l1 ¨]。其次,黑龙江省地处高寒地区,每年需 要大量燃煤取暖,然而秸秆作为重要的生物质能, 还没有被广泛应用。总之,黑龙江省完全有能力 作者简介:李石(1980一),男,黑龙江省大庆市人,学士,助理 农艺师,从事作物栽培与秸秆综合利用研究。E—mail: 37449128@qq.tom。 将本地秸秆资源“吃干榨净”,变废为宝。 】】2 7期 李 石:黑龙江省秸秆“五化”利用现状及发展建议 2黑龙江省秸秆“五化”利用现状 2.1秸秆肥料化 3.12 、N。占56.22 [。 _27],不同秸秆气化工艺生 产的秸秆燃气成分及比例具有一定差异。沼气是 在厌氧条件下,利用产酸菌、产甲烷菌等共同作 用,将秸秆、畜禽粪便等农业废弃物降解成的一种 可燃气体。沼气中甲烷含量可达到5O ~70 , 同时还产生沼渣、沼液等副产品,经简单处理后可 作为肥料还田[zs-z9]。但由于黑龙江省独特的气 候特点,每年有一半以上的天数气温在1O℃以 2.1.1 秸秆直接粉碎还田 采用安装秸秆切碎 装置的联合收割机进行农作物收获作业时,同步 将农作物秸秆切碎、抛撒,要求秸秆粉碎长度小于 8 C1TI,然后再进行旋耕、施肥、起垄、[17-18]。 秸秆腐解的土壤水分含量应掌握在田间持水量的 6O 左右,若土壤水分不足,应及时灌溉补水,以 促进秸秆快速腐解,以免影响下茬耕作。 2.1.2秸秆腐熟还田 通过接种外源微生物菌 剂,快速降解秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素 等成分,将其转化成作物生长所必需的腐殖质等 营养物质[1 ,提高作物产量、改善作物品质。秸 秆腐熟还田主要采取两种方式,一是在作物收获 后,将秸秆腐解菌剂喷洒在粉碎的秸秆上,通过机 械翻埋直接将秸秆还到土壤中,促进还田秸秆快 速腐解;二是将秸秆、畜禽粪便、秸秆腐解菌剂混 拌均匀,调节C/N、含水率等堆肥参数,堆积或堆 沤在田头路旁,待秸秆基本腐熟(腐烂)后再还田。 2.1.3秸秆炭化还田 炭化还田是农业废弃物 资源化循环利用的有效技术手段之一_2 ,利用 炭化炉将秸秆在无氧高温条件下热解制成秸秆生 物炭。秸秆生物炭具有高度的生物化学抗分解 性,与秸秆直接还田相比秸秆炭化还田能够大幅 度提升土壤碳库的稳定性L2 。秸秆生物炭也可 以作为土壤改良剂或制成生物炭基肥料使 用[2 。 ,秸秆炭基肥料是生产绿色无公害食品的 优质肥料,具有活化营养,增加有益土壤微生物, 调节土壤微生态平衡等特点,绿色环保。 2.2秸秆燃料化 2.2.1 生活燃料 秸秆作为黑龙江省农村生活 炊事、取暖的主要燃料,每年炊事取暖消耗秸秆约 2 700万tL2 。由于燃烧秸秆取暖和生活炊事成 本低、资源易得,这种秸秆利用方式在黑龙江省多 数地区仍然大范围应用。随着农民经济收入的不 断提高、对生活环境和生活质量的需求日益增加, 加之秸秆燃气、沼气技术的推广与应用,利用秸秆 直接作为生活燃料的方式将逐步被取代。 2.2.2秸秆气化和厌氧发酵制沼气 秸秆气化 是在密闭缺氧的条件下,将秸秆通过干溜、热解制 成可燃气体,其理论热值为5 724 kJ・In-。。这种 气体是一种混合燃气,主要成分为:CO占 15.27 、CH 占1.57 、CO2占12 、O 占 下,低于沼气生产装置正常运行温度,严重制约了 黑龙江省沼气能源的发展与应用。为解决低温产 沼气难等问题,黑龙江省各大科研院校、企业,重 点开展了中、大型沼气工程的研究与应用,并辅以 增温保温措施,以保证沼气装置低温条件下正常 运行。 2.2.3 生物质发电 秸秆发电属于生物质发电 的一种,是以农作物秸秆(包括玉米秆、稻秸等)及 农林废弃物为原料,通过设备内直燃产生电力。 每2 t秸秆的热值相当于1 t标准煤,秸秆的含硫 量远低于煤炭,仅为3.8‰。据统计数据表明,装 机容量3万kw的发电机组,每年可以消耗秸秆 15万t左右。利用秸秆发电成本较高,约为煤电 的1.5倍[8],主要原因为:前期投资偏高,发电效 率低,秸秆收、储、运难造成的秸秆发电成本偏高。 2.3秸秆饲料化 2.3.1 直接饲喂作物秸秆含有2 ~4 粗蛋 白、O.5 ~1.0 粗脂肪、25 ~4O 粗纤维、 35 ~40%无氮浸出物、以及钙、磷等营养成分, 可以直接喂养家畜。但秋收的秸秆纤维化、木质 化程度大,糖分等营养成分含量低,适口性差,严 重制约了秸秆的饲料化利用。 2.3.2黄贮、氨化黄贮是相对于青贮的一种利 用微生物处理秸秆方法,利用秸秆铡揉机将秸秆 切碎至3~5 C1TI,添加适量的水,接种微生物菌 剂,压捆再装袋进行保存。秸秆氨化是利用氨化 剂处理秸秆的一种方法,氨化剂可以采用每 100 kg秸秆添加尿素5~6 kg,或者每100 kg秸 秆添加15 的氨水12~15 kg,用水稀释配成溶 液备用。先利用秸秆铡揉机将秸秆切碎至2~ 4 CITI,调节秸秆含水率3O 左右,逐层喷洒氨化 剂,分层压实,在25~3O℃下,密封7 d后,使氨 气挥发完全后即可饲喂。 2.3.3青贮 青贮是秸秆饲喂动物的主要方式, 通过青贮收获机械一次性完成秸秆切碎、收集,秸 】】3 黑龙江农业科学 7期 秆含水量以67%~75 为宜,切碎至适宜长度, 国外多数不超过12 mm,而国内青贮切碎最长到 50 mm。将切碎的秸秆装贮于青贮窖或者塑料袋 中,接种乳酸菌或者利用自然界中的微生物,压实 密封储藏,秸秆密度以700 kg・m。为宜,经过40~ 3.2 积极搞好秸秆“五化”利用的试点与示范 在总结秸秆青贮、氨化、气化、加工、机械化还 田、快速腐熟等技术应用基础上,从实际出发,选 准技术切人点,在我省不同地区,因地制宜开展秸 秆“五化”利用技术模式的试点与示范。如在垦区 机械化基础条件较好地区,要大力推广秸秆机械 粉碎翻埋还田技术;在西部干旱半干旱地区,要着 重考虑秸秆覆盖还田技术、秸秆堆腐还田技术。 在畜牧业发达地区,要大力发展秸秆养畜,推动种 50 d发酵完成后即可食用,带有轻微的果 香味[30-32]。 2.4秸秆基料化 黑龙江省具有独特的自然环境和丰富的农作 物秸秆资源,气候冷凉、病虫害发生率低、杀虫及 杀菌剂使用少,因此,生产的食用菌可以达到绿 色、有机食品标准。利用秸秆种植双孢蘑菇、草 菇、鸡腿菇等草腐菌种,以及利用秸秆进行代木栽 培,不仅可以拓宽秸秆综合利用途径,而且延伸了 绿色食品产业链,促进农民增收,保护农村生态环 境。利用秸秆栽培食用菌所产生的菌渣可以作为 蔬菜、水稻育苗基质,也可以作有机肥直接还 田[33 34]。随着人们生活水平的提高、食用菌产业 的迅速发展以及“南菇北移”进程的深入,利用秸 秆种植食用菌具有广阔的市场。 2.5秸秆原料化 秸秆中含有丰富的木质素、纤维素、半纤维 素,可以通过热压、注塑、生物降解等技术生产秸 秆人造板、秸秆纤维、生物乙醇、纸浆等口 3I5_。秸 秆人造板可以作为栈道铺板,也可以作为家具基 材,目前,在门/窗、家具、饰材、集成房屋等领域也 拓展了秸秆人造板的应用。利用秸秆提取的天然 纤维素制成的纤维可与其它纺织纤维混纺制备纺 织产品,直接制备非织造布,用作抗菌包装材料、 吸附材料、过滤材料等。同时,秸秆也是优质的造 纸原料,2015年山东泉林集团在黑龙江省佳木斯 市投资建厂,利用秸秆生产本色纸项目一期工程 总投资25亿元,年产9.6万t浆、2O万t纸、 15万t有机肥。 3 黑龙江省秸秆“五化”利用发展建议 3.1 加大秸秆“五化”利用关键技术的研究 依托黑龙江省的资源禀赋,考虑黑龙江省不 同地区的农业种植结构、社会经济情况,开展秸秆 “五化”利用技术模式的构建及关键技术研究,形 成多层次、多途径的秸秆综合利用技术模式。通 过产学研结合破解秸秆“五化”利用过程中的关键 技术难题,提高秸秆还田、饲料化、燃料化等利用 效率,降低秸秆处理成本,推动农业绿色发展。 1 1 4 养结合。在交通便利、经济较发达地区,要推动秸 秆气化、秸秆栽培食用菌和秸秆加工业的发展,保 护生态环境,开拓农民经济增收新途径。 3.3 完善激励和扩大秸秆“五化”利用的宣 传力度 尽管秸秆“五化”利用已被列入国家产业结构 调整和资源综合利用鼓励与扶持的范围,但秸秆 “五化”利用的经济效益与社会效益、生态效益相 比并不突显。因此,希望通过立法形式,在资 金补贴、企业的税收优惠等方面出台扶持,为 企业的发展创造一个良好的投资与发展环境,并 且通过召开现场会、组织参观学习、开展技术培训 等多种形式,提高农民对生态的保护意识,提升农 民在秸秆“五化”利用方面的技术水平。 参考文献: [1]黑龙江统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2015. [2] 农业部农业生态与资源保护总站.秸秆综合利用中期评价 报告[R].北京:2013. [3]毕于运,王道龙,高春雨,等.中国秸秆资源评价与利 用[M].北京:中国农业科学技术出版社,2008. [4]农业部科技教育司.全国农作物秸秆资源调查与评价报 告[R].北京:2O1O. [5]农业部.农业部关于印发《东北地区秸秆处理行动方案》的 通知,农科教发{2017]9号[z].北京:2017. [6]陆晶,于永吉.我省将深度开发秸秆资源[N].黑龙江经济 报,2016-09—28(002). [7] 中华人民共和国农业部.关于印发《全国农业可持续发展规 划(2Ol5-2030年》的通知[z].北京:2Ol5. [8] 国家和农业部.秸秆综合利用技术目录[z].北 京:2014. [9] 黑龙江省.黑龙江省新能源和可再生能源产业发 展规划(2OlO一2020年)[z].黑龙江:2OlO. [1o]孙彬,张楠,崔昌龙,等.黑龙江省作物秸秆综合利用现状、 存在问题与发展建议[J].安徽农业科学,2015,43(6): 238—239. [11]王金武,王奇,唐汉,等.水稻秸秆深埋整秆还田装置设计 与试验[J].农业机械学报,2Ol5,46(9):112-117. [12] 姚宗路,赵立欣,田宜水,等.黑龙江省农作物秸秆资源利 7期 李 石:黑龙江省秸秆“五化”利用现状及发展建议 用现状及中长期展望[J].农业工程学报,2009,25(11): 288—292. 化利用分析评价[J].农业工程学报,2008,24(12): 29卜296. [133 田宜水,盂海波.农作物秸秆开发利用技术[M].北京:化 学工业出版社,2008. [26] 陈百明,张正峰,陈安.农作物秸秆气化利用技术与商业化 经营案例分析口].农业工程学报,2005,21(10):124—128. [27] 林青山,何艳峰,刘金森,等.秸秆热解气化技术在提高秸 秆利用率方而的优势分析[J].安徽农业科学,2014, 42(12):4399-4403,4410. [14] 李海亮,汪春,孙海天,等.农作物秸秆的综合利用与可持 续发展[J].农机化研究,2017,39(8):256—262. [15] 楚天舒,杨增玲,韩鲁佳.中国农作物秸秆饲料化利用满足 度和优势度分析[J].农业工程学报.2016,32(22):卜9. [16] 刘立军.黑龙江省秸秆饲料转化利用现状及发展前景初 探[J].畜牧兽医科技信息,2015,22(7):118. E17] 杨旭,高梅香,张雪萍,等.秸秆还田对耕作黑土中小型土 [283 李文哲,丁清华,魏东辉,等.稻秸好氧厌氧两相发酵工艺 与产气特性研究[J/OL].农业机械学报,2016,47(3): 150—157. [29] Lantz M,Svensson M,Bjmsson L,et a1.The prospects for an expansion of biogas systems in Sweden-incentives,bar- 壤动物群落的影响[J].生态学报,2017,37(7): 2206—2216. riers and potentials[J].Energy Policy,2007,35(3): 1830-1843. [183 Johnson J M F,Allmaras R R,Reicosky D C.Estimating source carbon from crop residue roots and deposits using [30] 王亮.高寒地区水稻秸秆青贮方式及饲喂奶牛效果的研 究[D].哈尔滨:东北农业大学,2014. [313 Keane M G,Drennan M J,Moloney A P.Comparison of supplementary concentrate levels with grass silage sepa— the national grain—yield database[J].Agronomy,2006, 98(3):622—636. [19] 郭梨锦,曹凑贵,张枝盛,等.耕作方式和秸秆还田对稻田 表层土壤微生物群落的短期影响[J].农业环境科学学报, 2013,32(8):1577—1584. rate or total mixed ration feeding and duration of finishing in beef steers[J].Livestock Science,2006,103(1): 169-180. [20] 盂军,张伟明,王绍斌,等.农林废弃物炭化还田技术的发 展与前景[J].沈阳农业大学学报,2011,42(4);387—392. [21] 陈温福,张伟明,盂军.农用生物碳研究进展与前景[J].中 国农业科学,2013,46(16):3324-3333. ,Cheng Yushen,et a1.Effects of en— [32] Zheng Yi,Yu Chaoweisilage on storage and enzymatic degradability of sugar beet pulp[J].Bioresource Technology,2011,102(2): 1489—1495. [22] 杨旭,兰宇,孟军,等.秸秆不同还田方式对早地棕壤COz 排放和土壤碳库管理指数的影响[J].生态学杂志,2015, 34(3):805—809. [33] 石祖梁,王飞,李想,等.秸秆“五料化”料化”中基料化的概 念和定义探讨口].中国土壤与肥料,2016(6):152—155. [34] 程琳琳,张俊飚.中国食用菌主要品种时序演进及空间差 异一以香菇和平菇为例[J].华中农业大学学报(社会科学 版),2015(5):48-58. [233 侯亚红,王磊,付小花,等.土壤碳收支对秸秆与秸秆生物 炭还田的响应及其机制[J].环境科学,2015,36(7): 2655—2661. [24] 关连珠,禅忠祥,张金海,等.炭化玉米秸秆对棕壤磷紊组 分及有效性的影响[J].中国农业科学,2013,46(10): 2050—2057. [353 Balat M。Balat H,Cahide Z.Progress in bioethanol pro— cessing[J'1.Progress in Energy and Combustion Science, 2008,34(5):551-573. [25] 崔明,赵立欣,田宜水,等.中国主要农作物秸秆资源能源 Utilization Situation of Crop Straw‘‘Five Modes’’in Heilongjon r iaang Proving rovince and Develnce anel evelopment Sugg sbuggestitions Li Shi (Farm of Daqing Petroleum Bureau,Daqing,Heilongjiang 163319) Abstract:In order to promote the utilization of crop straw“five modes”in Heilongjiang province and propel healthy and green progress of agriculture,the present situation of crop straw resources in Heilongjiang province was reported,the research direction and progress of crop straw comprehensive utilization technology in Hei— longjiang province as fertilizer,fuel,feed,ground mass,raw materials were analyzed.In allusion to the traits of climate conditions,agricultural structure,level of science and technology,social and economic conditions,some suggestions to key technology research of“five modes”and policy support of crop straw comprehensive utiliza— tion were put forward. Keywords:crop straw;utilization of“five modes”;suggestion 115