1、我國(guó)秸稈資源及其特征
我國(guó)農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約為7億t左右，列世界之首。農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量及秸稈資源的應(yīng)用情況見(jiàn)表1、表2。盡管我國(guó)秸稈資源豐富，但由于人口眾多，人均占有量相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家較少，還不到0.6 t．人一。我國(guó)的農(nóng)村主要有水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈，其中玉米秸稈占36.7%，稻草秸稈占27.5%，小麥秸稈占15.2%；其糧食作物秸稈占了總量的90.5 010。50%以上的秸稈資源集中在四川、河南、山東、河北、江蘇、湖南、湖北、浙江等9省，西北地區(qū)和其他省份秸稈資源分布量較少。稻草主要在長(zhǎng)江以南的諸多省份，而小麥和玉米秸稈分布在黃河與長(zhǎng)江流域之間，以及黑龍江和吉林等省份。
2、我國(guó)秸稈資源化利用現(xiàn)狀
我國(guó)秸稈資源化技術(shù)呈現(xiàn)多元化發(fā)展，如秸稈還田、制有機(jī)肥料、秸稈氣化及壓塊燃料、動(dòng)物飼料、作造紙業(yè)和紡織業(yè)的原料及秸稈培養(yǎng)食用菌等等。但與西方某些國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距，相當(dāng)多的一部分農(nóng)作物秸稈仍被棄置在田間地頭和河溝，或者焚燒。
(1)秸稈還田技術(shù)。這是我國(guó)秸稈資源化利用中最原始古老的技術(shù)，尤其是直接還田技術(shù)因其易被掌握，在目前仍被大量應(yīng)用。間接還田技術(shù)中的漚制還田、過(guò)腹還田、過(guò)圈還田在農(nóng)村也普遍使用，而高溫造肥及厭氧消化后的高效清潔的現(xiàn)代還田技術(shù)還不夠成熟，還有許多因素制約它的發(fā)展。
(2)秸稈氣化技術(shù)。20世紀(jì)80年代初我國(guó)就開(kāi)始對(duì)生物質(zhì)氣化技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研制出3種形式的氣化爐：上吸式、下吸式、層式下吸式，然而研究的步伐遠(yuǎn)遲于某些發(fā)達(dá)國(guó)家。目前我國(guó)在生物質(zhì)熱分解氣化研究上有較大發(fā)展，從單一固定床氣化爐到流化床、循環(huán)流化床、雙循環(huán)流化床和氧化氣化流化床；由低熱值氣化裝置到中熱值氣化裝置；由戶用燃?xì)鉅t到工業(yè)烘干、集中供氣和發(fā)電系統(tǒng)等工程應(yīng)用。我國(guó)已建立了各種類型的試驗(yàn)示范系統(tǒng)，目前我國(guó)的低熱值秸稈氣化效率在70%左右，其自行研究開(kāi)發(fā)的氣化集中供氣技術(shù)在國(guó)際上已處于領(lǐng)先地位，有的應(yīng)用設(shè)備已開(kāi)始商業(yè)運(yùn)作。例如：山東省能源所成功地研制成XFL系列型生物氣化機(jī)組及集中供氣系統(tǒng)，被列入“星火”示范工程；中科院廣州能源所研制的上吸式生物質(zhì)氣化爐，燃?xì)獾臒嶂颠_(dá)到了8 360 kJ以上；江蘇省吳江市生產(chǎn)的稻殼氣化爐，用碾米廠的下腳料氣化后進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電機(jī)組達(dá)160 kW。生產(chǎn)低熱值燃?xì)獾墓潭ù�、流化床生物質(zhì)氣化裝置也相繼研制成功，并開(kāi)始投放市場(chǎng)，如在山東、河北、北京等地，ND型、XFF型GMQ型等下吸式氣化器已用于燃?xì)夤岷娃r(nóng)村集中生活用燃?xì)�。已�?00多套容量為60—240 kW的稻殼氣化發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行，生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組也已開(kāi)發(fā)成功；這些氣化裝置的特點(diǎn)是操作比較簡(jiǎn)單，但燃?xì)鉄嶂狄话阍? MJ.m-3左右。生產(chǎn)中熱值煤氣氣化設(shè)備的研制也取得了初步成果，如熱載體循環(huán)的木屑?xì)饣b置獲得了11MJ．rrl-3以上的煤氣，單產(chǎn)達(dá)到1.0 Nm3.kg-1左右；固定床式干餾氣化產(chǎn)氣量達(dá)到330 m3.d-1，煤氣轉(zhuǎn)化率在400/0左右。為了進(jìn)一步推廣應(yīng)用，國(guó)內(nèi)一些高等院校和科研院所在生物質(zhì)熱解特性、焦油裂解、煤氣凈化等方面做了大量應(yīng)用研究，取得不少成果。總體看來(lái)，我國(guó)秸稈氣化技術(shù)已相當(dāng)成熟，且集中供氣在我國(guó)也具有良好的市場(chǎng)前景。
(3)秸稈成型技術(shù)。我國(guó)對(duì)秸稈成型技術(shù)的研究是自“七五”期間開(kāi)始的，“八五”期間，中國(guó)農(nóng)機(jī)院能源動(dòng)力所、遼寧能源所、中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化工所、中國(guó)農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院，他們對(duì)生物質(zhì)沖壓技術(shù)及裝置、擠壓式壓塊技術(shù)及裝置、烘烤技術(shù)及裝置、多功能爐技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)研究，解決了生物質(zhì)致密成型關(guān)鍵技術(shù)。成型設(shè)備主要有活塞沖壓式、螺旋擠壓式、環(huán)模滾壓式等幾種類型。采用螺旋擠壓式，生產(chǎn)能力多在100—200 kg/h，電機(jī)功率7.5—18 kW，電加熱功率2—14kW，單位產(chǎn)品電耗為70—120 kWh.t-1，加工成型的燃料為棒狀，直徑50—70 mm。隨著炭化技術(shù)研究成果的出現(xiàn)，我國(guó)在生物質(zhì)成型技術(shù)上取得了可喜的成績(jī)。西北農(nóng)林科技大學(xué)已經(jīng)研制出JX7.5、JX11和SZJ80A3種植物燃料成型機(jī)。為了提高燃料熱值，又研制出TW40型炭化爐。全國(guó)40多個(gè)中小型企業(yè)也開(kāi)展了生物質(zhì)成型這方面的I作，如江蘇省句容縣石獅成型燃料廠，擁有MD 2臺(tái)，干燥設(shè)備1套，年產(chǎn)量960 t，產(chǎn)品價(jià)格200元．t一，年利潤(rùn)2.338萬(wàn)元；湖南省新晃縣步頭降鄉(xiāng)實(shí)驗(yàn)廠，有Cl001型碳化設(shè)備，年產(chǎn)量396t，年利潤(rùn)2.470萬(wàn)元，產(chǎn)品價(jià)格400元．t；遼寧省沈陽(yáng)郊區(qū)機(jī)制木炭廠，有2臺(tái)成型機(jī)，3臺(tái)炭化爐，年產(chǎn)量為300t，產(chǎn)品價(jià)格1 700元，年利潤(rùn)26.65萬(wàn)元等等，富通新能源生產(chǎn)銷售的
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型燃料，生物質(zhì)成型燃料是替代煤等化石燃料最佳的選擇。
(4)秸稈制沼氣技術(shù)。秸稈經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣，副產(chǎn)物是沼渣、沼肥、沼液。沼渣可用來(lái)喂養(yǎng)豬、魚，沼肥可作有機(jī)肥和理想的土壤改良劑，沼液可用作“廣譜性生物農(nóng)藥”和種子浸和液。我國(guó)的大中型沼氣工程的建設(shè)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，近年來(lái)進(jìn)入了穩(wěn)步和健康的發(fā)展階段。建成的一批類似于南陽(yáng)酒精廠、杭州浮山養(yǎng)殖場(chǎng)和上海星火養(yǎng)殖場(chǎng)的大中型沼氣工程，在厭氧消化技術(shù)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工程設(shè)計(jì)及規(guī)模等方面，都達(dá)到了較高水平。我國(guó)在大中型沼氣工程方面已掌握了幾套技術(shù)先進(jìn)、工藝可靠和設(shè)備配套的工程技術(shù)，并擁有一批專業(yè)科研人員和豐富經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)隊(duì)伍，以及初步規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系，已具備了在全國(guó)大規(guī)模推廣條件。
當(dāng)然，秸稈最科學(xué)、最合理的利用技術(shù)是先把秸稈氨化制成飼料，經(jīng)牲畜過(guò)腹后人沼氣池產(chǎn)生沼氣，把副產(chǎn)物沼渣和沼液作高效有機(jī)肥和養(yǎng)殖營(yíng)養(yǎng)餌料。這項(xiàng)沼氣技術(shù)既利用了秸稈資源，又從飼料、燃料、肥料這3方面實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。目前這項(xiàng)技術(shù)已被納入農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略之中，且取得了舉世矚目的成效。
(5)秸稈加工飼料技術(shù)。當(dāng)前，秸稈飼料加工中應(yīng)用較多的是秸稈青貯、氨化、堿化一發(fā)酵雙重處理、膨化飼料、熱噴（在熱噴裝置中用飽和水蒸氣噴秸稈）、微生物發(fā)酵貯存及生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白技術(shù)，其中堿化一發(fā)酵雙重處理和熱噴技術(shù)是目前較理想的技術(shù)。經(jīng)報(bào)道，秸稈經(jīng)熱噴后，消化率可提高到50%，利用率可提高到2—3倍。秸稈微生物處理技術(shù)難度很大，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織專家介紹，世界各國(guó)微生物處理實(shí)用技術(shù)的推廣也極為有限。在生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白技術(shù)上，湖南采用“循環(huán)式二級(jí)釋酸水解”糖化工藝，通過(guò)菌株混合研究，用稻殼生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白早已取得成功。最近，中國(guó)科技大學(xué)綠色化學(xué)研究室的“秸稈生化飼料研究與工業(yè)化示范”課題的最新成果，成功地通過(guò)生物技術(shù)把秸稈轉(zhuǎn)化為動(dòng)物飼料�？磥�(lái)，“膨化一發(fā)酵”、“熱噴一發(fā)酵”等多元復(fù)合技術(shù)是一種很有市場(chǎng)前景的秸稈飼料加工技術(shù)。
3、秸稈資源化技術(shù)存在的一些問(wèn)題
(1)秸稈還田。首先是農(nóng)機(jī)問(wèn)題，在秸稈還田中農(nóng)業(yè)機(jī)械是必不可少的，粉碎和翻壓都用到農(nóng)業(yè)機(jī)械，隨著秸稈還田量的增加，我國(guó)目前使用的普通脫切機(jī)和旋耕機(jī)已不能滿足秸稈還田的實(shí)際需要；其次就還田的秸稈數(shù)量來(lái)說(shuō)，也存著一些問(wèn)題。水稻，小麥秸稈的適宜還田量（風(fēng)干重）以3 000～4 500 kg·hm-2為宜，玉米秸稈以4 500～6 000 kg．hm-2為宜；一年一作的地塊和肥力高的地塊還可適當(dāng)高些，而在水田和肥力低的地塊就要低一些，一般每年每公頃地一次還田3000～4 500 kg秸稈可使土壤有機(jī)質(zhì)含量不但不會(huì)下降，還會(huì)逐年提高，但我國(guó)大部分農(nóng)村還田量都還達(dá)不到要
求；再次，在還田中施人的秸稈量和還田方式應(yīng)隨作物及其種植地區(qū)的不同作相應(yīng)的改變。例如：在還田的時(shí)期上，稻田越早越好，如若將水稻秸稈堆熟后再還田比直接還田效果更加顯著；在還田方法上，玉米、高粱等旱地作物的還田應(yīng)是邊還田邊翻壓，以便使高水分的秸稈迅速腐解。自從推行種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以來(lái)，傳統(tǒng)作物要向經(jīng)濟(jì)作物轉(zhuǎn)變，而經(jīng)濟(jì)作物對(duì)還田技術(shù)要求極高，目前采用的粗獷的還田技術(shù)不能滿足這些要求，以致農(nóng)作物秸稈大量被棄置在公路旁和河溝，或者焚燒；最后，就是田間管理不夠到位。有許多地區(qū)將秸稈還田后便不再管理，缺乏及時(shí)和合理的措施保證地下的秸稈充分腐解，被作物利用。為了防止微生物在分解秸稈與作物爭(zhēng)氮，我們還應(yīng)補(bǔ)充配施一定量的速效氮肥，保證土壤全期的肥力；在還田的同時(shí)，須注意農(nóng)田病蟲害的防治，有病害作物的秸稈應(yīng)堆肥腐熟后再施入田中，這樣可防止病蟲害的蔓延。
(2)秸稈氣化�，F(xiàn)行的熱解氣化技術(shù)大都采用空氣煤氣制氣法，所得氣的熱值較低（5 000 kl.m-3左右），并且還有焦油問(wèn)題。在推廣氣化集中供氣技術(shù)的進(jìn)程中，由于我國(guó)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)還很薄弱，自籌資金困難，許多示范工程正是由于焦油堵塞管道而停止運(yùn)行。就農(nóng)民來(lái)說(shuō)，操作和管理的水平較低，支全生產(chǎn)和安全使用意識(shí)較差，農(nóng)民對(duì)氣化一直持有觀望的態(tài)度，這也影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行使用效果。還有，在焦油清除、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行方面也有待改善。尤其用于農(nóng)村集中供氣系統(tǒng)，氣柜和管網(wǎng)的投資比例達(dá)到40%以上，使成本提高，難于進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)行，影響進(jìn)一步發(fā)展和推廣。
(3)秸稈飼料加工。我國(guó)在微生物菌種及相應(yīng)的發(fā)酵工藝上和發(fā)酵秸稈飼料對(duì)各類家畜的營(yíng)養(yǎng)效果方面都缺乏比較細(xì)致深入的研究，且研究的領(lǐng)域大都集中在反芻家畜。目前在研究和實(shí)踐中還缺乏一個(gè)科學(xué)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)的依據(jù)僅限于飼料產(chǎn)品的物理和化學(xué)特性，忽略了其生物特性。
4、秸稈資源化技術(shù)的發(fā)展方向
大力發(fā)展農(nóng)作物秸稈利用產(chǎn)業(yè)，對(duì)于充分利用作物再生資源，增加農(nóng)民收入，推進(jìn)科技創(chuàng)新，建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和環(huán)境友好型社會(huì)，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。未來(lái)，世界資源將面臨嚴(yán)重的短缺。我國(guó)人口眾多，人均占有不可再生資源量很少。開(kāi)發(fā)可再生資源，建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，為農(nóng)作物秸稈利用及其產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的前景。
(1)秸稈養(yǎng)畜。我國(guó)每年生產(chǎn)糧食4.9億t的同時(shí)也生產(chǎn)了6億t秸稈，加之大量的薯、芋藤、蔓和可以利用的草木農(nóng)作物，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于牧區(qū)的牧草產(chǎn)量，這是巨大的飼料源。如果其中一半用于養(yǎng)畜，則肉食品的產(chǎn)量將增加5倍。因此秸稈養(yǎng)畜是我國(guó)秸稈資源化中的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。
(2)秸稈生產(chǎn)全降解快餐盒。利用稻麥草漿做的快餐盒各項(xiàng)指標(biāo)良好，價(jià)格低廉，而且生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)毒、無(wú)污染，原料來(lái)源廣泛。被扔后能很快降解，能增加土壤肥力，不構(gòu)成環(huán)境威脅；焚燒時(shí)也無(wú)毒氣放出，不會(huì)構(gòu)成威脅大氣質(zhì)量，頗受環(huán)保部門歡迎。1條生產(chǎn)線設(shè)備投資150萬(wàn)元，日產(chǎn)3萬(wàn)個(gè)，每年利潤(rùn)108萬(wàn)元，設(shè)備投資回收期1.5年左右，既有社會(huì)效益又有經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)為今后秸稈資源化技術(shù)的發(fā)展方向之一。
(3)利用秸稈與畜禽糞便好氧堆肥或秸稈堆肥技術(shù)制造有機(jī)復(fù)合肥�？蓴M建大型有機(jī)肥料生產(chǎn)廠，其市場(chǎng)前景相當(dāng)廣闊。
(4)在目前氣化技術(shù)相當(dāng)成熟的條件下，進(jìn)行高效低耗秸稈氣化技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。建設(shè)大中型秸稈發(fā)電廠，其經(jīng)濟(jì)效益是不容置疑的。
(5)加快農(nóng)機(jī)具的研制和開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步完善直接還田技術(shù)；加大在秸稈還田技術(shù)及其對(duì)土壤理化和生物學(xué)性質(zhì)的影響與調(diào)控方法的研究力度。
(6)加強(qiáng)與高校科研單位合作聯(lián)合攻關(guān)研究新技術(shù)，拓展秸稈資源化的途徑，提高其利用價(jià)值。如以沼氣為紐帶的多種經(jīng)營(yíng)的途徑，準(zhǔn)備把沼液大范圍地推向市場(chǎng)。
(7)用“生態(tài)平衡法”生產(chǎn)秸稈纖維。據(jù)徐州政府網(wǎng)2008年7月28日?qǐng)?bào)道：“徐州市科委1989年第90號(hào)文對(duì)農(nóng)業(yè)秸稈纖維項(xiàng)目下文批準(zhǔn)研究，已通過(guò)鑒定，并獲2項(xiàng)國(guó)家專利和6項(xiàng)成果，目前該項(xiàng)目已經(jīng)成功生產(chǎn)3年多。其中工業(yè)用秸稈纖維成型機(jī)及技術(shù)、秸稈纖維洗滌水成型固體與液體肥工藝等均十分成熟，為秸稈纖維大批量生產(chǎn)提供了強(qiáng)力的技術(shù)支撐。該秸稈纖維技術(shù)有可觀經(jīng)濟(jì)效益，每噸秸稈可生產(chǎn)0.5 t秸稈纖維。徐州市秸稈纖維的生產(chǎn)前景潛力為450萬(wàn)tx0.5=225萬(wàn)t。而徐州目前的市場(chǎng)需求約70萬(wàn)t，秸稈纖維的銷路暢通，無(wú)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。每噸秸稈纖維粗線條利稅為300元，按50元計(jì)算，每季效益也是驚人的50元x70萬(wàn)t=3 500萬(wàn)元。如若規(guī)模達(dá)到要求，這是最低的最保守的收益。而且用其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的富含各種養(yǎng)分的纖維洗滌水分期澆灌山地玉米，一個(gè)秋季僅徐州市就能增產(chǎn)玉米1.5億kg。
生態(tài)平衡法生產(chǎn)秸稈纖維，不僅經(jīng)濟(jì)效益明顯，而且潛在效益巨大。其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的富含各種養(yǎng)分的纖維洗滌水可以直接灌溉農(nóng)田，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，可以解決化肥原料上漲的國(guó)際性危機(jī)，利國(guó)利民。纖維洗滌水含有機(jī)物300/0，N、P、K的含量按照中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境測(cè)繪學(xué)院測(cè)出數(shù)據(jù)，N是90 mg．L。1，K為2.44 mg．L一1等。這些數(shù)值都比原秸稈所含N、P、K的數(shù)值超出許多，而且不含有害物質(zhì)。
總之，農(nóng)作物秸稈資源化技術(shù)是一項(xiàng)綜合性、邊緣性科學(xué)技術(shù)。各地農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)、畜牧等部門要加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，制定規(guī)章，齊抓共管，與科研部門一道研究?jī)?yōu)化有地區(qū)代表性的實(shí)用技術(shù)，通過(guò)示范村、示范鄉(xiāng)、示范縣的建設(shè)，在一定區(qū)域內(nèi)集中產(chǎn)生秸稈綜合利用的規(guī)模效益。展望未來(lái)，中國(guó)秸稈資源化技術(shù)的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。
