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秸秆生物质综合利用的现状分析

摘要：秸秆是农作物种植生产的主要农副产品。近年来，秸秆被禁止燃烧，如何处理农业固废秸秆现已成为农民最大的困扰。我国的豆类秸秆和禾本科秸秆资源非常丰富，但是利用率却非常低，大面积无法被利用的秸秆直接造成土地资源的浪费以及种植环境的污染。为营造良好的耕种环境，保护农田的正常生态循环系统，高效节约土地资源，促进农业经济发展，本文以小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和棉花秸秆的多样化预处理为例，归纳、总结并分析了秸秆资源化综合利用技术的优缺点，提出了完善秸秆再利用的建议和措施。

1秸秆分类和综合利用现状

秸秆通常被认为是某些植物茎和叶的总和，是一种富含纤维素、半纤维素、木质素以及氮、磷、钾、钙、镁等多种营养元素的生物质资源，具有重要的科学研究价值。农作物秸秆种类多样，豆类植物的秸秆主要包括黄豆、蚕豆、豌豆、红豆、羽扇豆和花生藤蔓等。禾本科作物秸秆主要包括大麦、小麦、燕麦、黑麦、稻草、高粱、玉米和薯类藤蔓等。本文以常见的小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆为例，阐述秸秆的多样化利用，以期为提高农户经济收益，改善环境，进而推动自然资源的可持续利用提供路径。

1.1小麦秸秆

小麦秸秆纤维短、杂细胞较多、硅的含量较高，常作为传统的造纸原料，但在制造纸浆过程中排放的污染物无法实现有效治理，容易造成较为严重的环境污染[1]。研究表明，对于麦秆制浆造纸的治污方法是安装正规的碱回收装置，但该装置成本过高，而造纸企业大多是中小企业，往往拿不出大量资金，成为制约中小型造纸企业正常发展的难题。

此外，小麦的茎秆还含有少量的粗蛋白和脂肪，因此非常适合用作饲料，特别适合反刍动物[2]。成熟小麦用小麦联合收割机收获后，用打捆机对麦秸进行捡拾打捆，用粉碎机加工，能提高适口性，通过提供适量的优质饲料和充足的水分，可以有效地满足反刍动物的营养需求，从而降低饲养成本。

小麦秸秆可用于还田，主要有2种具体方法：

（1）采用免耕覆盖沃土技术。该技术操作简单，省时省力、节约资金，可促进土壤系统生态循环，是目前有效利用小麦秸秆的主要方式。小麦收割时将小麦秸秆平铺田面并施用“腐秆剂”[3]，根据气候时节选择松土时间，连续免耕，这样可使土壤越来越肥沃。

（2）小麦秸秆腐熟还田技术。通过利用腐熟剂中的木质纤维素降解菌，在适宜的温度、湿度、通气量和pH值条件下，可以有效地将小麦秸秆中的木质纤维物质降解成简单的有机物质，从而大大提高小麦秸秆的利用率和经济效益[4]。其腐殖质以及矿物养分可促进小麦秸秆腐熟后再还田，这种还田方式具有自动化程度高、环境效益好、科学配比肥效高和短周期产量高等特点。

1.2玉米秸秆

玉米秸秆属于重要的可再生资源[5]，具有分布面积广、质量轻、占地面积大等特点。据统计，我国玉米秸秆年产量约2亿t，有近1亿t的玉米秸秆资源可实现综合利用。玉米秸秆综合利用技术包括饲料转化技术、培育食用菌技术、粉碎还田技术、生物秸秆反应堆技术等[6]。在反刍动物的饲养过程中也使用玉米秸秆[7]，但由于其蛋白质含量偏低，钙和磷的比例不能满足草食家畜的生长发育所需，为了保证饲料的营养平衡，必须将其他有益的成分，如动物蛋白质或非蛋白氮物质等添加进去[8-9]，才可满足动物营养所需。

玉米秸秆不仅可以用来生产饲料，还可以用来培养食用菌。首先将玉米秸秆粉碎，然后加入磷肥、氮肥、石灰水等，控制好温度，定期翻动，使所有原材料都得到充分发酵。在玉米秸秆及其他原料发酵15d后，技术人员可以将这些熟料用塑料袋包装整理起来，用来生产平菇、鸡腿菇和银针菇等食用菌，这样不仅可以大大降低食用菌培养的成本，而且农民也可以利用玉米秸秆发展食用菌种植产业，从而获得更多的经济效益。利用玉米秸秆的潜力，发挥其最大价值[10]。

玉米秸秆粉碎还田技术是一种直接、方便和有效的秸秆利用技术[11]。在玉米完成收获，秸秆还处于绿色状态时，农民通过粉碎机将玉米秸秆粉碎，将其均匀撒在农田表面以提高土壤养分。这种方式需要选择最佳时机，即玉米秸秆含水量在30%以上时容易粉碎且腐熟速度快、利于更新土壤的腐殖质和有效调控农田的生态环境。

生物秸秆反应堆技术能够将玉米秸秆转化为CO2、热量以及其他的营养物质，这种反应堆可以推动温室中蔬菜等植物的光合作用，不但有效提高地面温度，而且减少农作物的病虫害，优化蔬菜、水果的品质[12]。

1.3水稻秸秆

近年来，我国水稻秸秆产量稳定在20000万t左右。水稻秸秆主要分布在中南和华东地区，其次是东北和西南地区，少量分布于西北和华北地区[13]。水稻秸秆作为饲草有一定利用价值，经物理、化学和生物等方法处理后，水稻秸秆适口性和瘤胃降解率有明显提高[14]。但是其用作饲料时也有一定的限制，首先是农机和农艺条件有限，秸秆收割和饲