维普资讯 http://www.cqvip.com 江西农业学报２００８，２０（８）：１２６～１２８ Ａｃｔａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅ Ｊｉａｎｇｘｉ 我国作物秸秆综合利用现状及问题分析 王激清 ，张宝英 ，刘社平 ，刘晓静 （１．河北北方学院农林科技学院，河北张家口０７５１３１；２．张家口市农业科学院，河北张家口０７５ｏ００） 摘要：在介绍了我国作物秸秆的资源价值的基础上，分析了我国秸秆资源综合利用的现状和存在的主要问题，并在文 章最后提出合理解决的措施和建议。 关键词：作物；秸秆；综合利用；资源价值 中图分类号：Ｓ１４—３１文献标识码：Ａ文章编号：ｌｏｌ一８５８１（２ｏｏ８）０８—０１２６—０３ Ｓｔａｒｎｓ ａｎｄ Ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒｏｐ Ｓｔｒａｗ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ＷＡＮＧ Ｊｉ—ｑｉｎｇ ，ｚＨＡＮＧ Ｂａｏ—ｙｉｎｇ２，ＵＵ Ｓｈｅ—ｐｉｎｇ ，ＬＩＵ Ｘｉａｏ—ｊｉｎｇ （１．ＣｏＨｅｇｅ ｏｆ Ａｇｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｈｅｂｅｉ Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ ０７５１３１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｌａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ．Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ ０７５００Ｏ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｏｒＩ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｃｒｏｐ ｓｔｒａｗ．ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒｏｐ ｓｔｒａｗ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ．ｓ０ｌｖａｂｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ａｄｖｉｃｅｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｒｏｐ；Ｓｔｒａｗ；Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｐｒｏｂｌｅｍ 我国是世界上的主要农业生产大国，许多农作物的 棉花秸秆产生的热量分别为３５００、３０００、３７００、３８００、 总产量已居世界前列，随着农作物产量的增加，秸秆的生 ３４００、３４００、３７００、３８００ ｌ（Ｊ，平均为３６０４ ｌ（Ｊ。因此，很多地 产量也相应增加，各种来源广泛、数量巨大的作物秸秆资 方直接将秸秆作为燃料进行利用。 源在我国已成为一类极其丰富并能直接利用的可再生有 表１小麦、水稻和玉米秸秆中养分含量 ％ 机资源。但是，秸秆作为农作物的副产品，如果不合理利 用，不仅浪费资源，甚至有可能造成环境污染；若利用合 理，则变废为宝，减少了其他资源的使用，实现秸秆的经 济、环境及社会效益。因此，研究分析我国农作物秸秆资 源的综合利用现状及存在的问题，对推广和实现秸秆资 源化具有重大的现实意义，现就针对近年来国内外的研 １．３秸秆的营养价值秸秆是由ｃ、Ｎ等元素构成的有 究结果综述如下。 机物质，作物光合作用生物产量的５０％在籽粒中，而另 １秸秆的资源价值 ５０％就存在于秸秆中，因此，秸秆是很重要的营养物质。 据研究，秸秆营养价值因作物种类和秸秆本身部位不同 １．１秸秆的肥料资源价值秸秆作为我国一项重要的 而有较大的差异，以我国种植面积最大的粮食作物水稻、 资源，其养分含量非常高，具有极高的肥料资源价值。据 小麦和玉米为例，其营养物质含量见表２…。 研究，农作物秸秆平均含氮０．６％、磷０．３％、钾１．０％、含 碳为４０％－５０％，还含有机质和微生物 。以种植面积 表２ 小麦、水稻和玉米秸秆中营养物质含量比较 较大的小麦、水稻和玉米为例，其大量元素Ｎ、Ｐ、Ｋ的具 体含量见表１ 。因此，还田１０００ ｋｇ作物秸秆就可以 增加土壤有机质１５０ ｋｇ，每１ ｈＩＴｌ２土地一年还田鲜玉米 秸秆１８．７５ ｔ，则相当于６０ ｔ土杂肥的有机质含量，含Ｎ、 Ｐ、Ｋ则分别相当于２８１．２５ ｋｇ碳铵、１５０ ｋｇ过磷酸钙、 注：饲料单位系指与１ ｋｇ大麦营养价值相当的饲料量。 １０４。７５ ｋｇ硫酸钾 ，并且还可以补充其它各种营养 元素。 ２秸秆的综合利用方式 １．２秸秆的热能价值秸秆的热能大约相当于标准煤 ２．１秸秆还田 随着农作物产量的增加，作物秸秆的生 的一半 ，１ ｋｇ麦类、稻类、玉米、大豆、薯类、杂粮、油料、 产量也不断地增加。近２０年来，结合沼气、节柴灶、太阳 收稿日期：２００８—０４—１６ 基金项目：张家口市农业综合开发土地治理科技推广项目。 作者简介：２Ｅ激清（１９７２一），男，河北怀安人，博士，副教授，从事土壤污染净化和养分高效利用研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com ８期 王激清等：我国作物秸秆综合利用现状及问题分析 １２７ 能和其他能源的综合开发利用，农业部门也在大力推广 秸秆还田，１９８４年全国秸秆还田面积近６６６．７万ｈｍ ， 适口性差，因此，近几年来随着秸秆氨化、青贮、无氧发酵 等处理技术应用于秸秆饲料生产中，不但增加了饲料的 养分含量，家畜的采食量也显著增加 。秸秆的物理饲 料加工方法主要有粉碎软化法、压块制粒法、积压膨化法 和热喷处理法等，它们是将秸秆切短、粉碎处理后，利用 １９９６年已突破３３３３万ｈｍ ，还田的秸秆资源量高达１．０ 亿ｔ＿６ 。综合分析来看，目前秸秆还田的主要方式是机 械直接还田、覆盖还田、堆沤腐熟还田和过腹还田。 ２．１．１机械直接还田机械直接还田技术可分为粉碎 家畜咀嚼以提高采食量。在青贮和氨化过程中，微生物 经发酵后会产生一定浓度的乳酸，这既可以保护饲料的 营养成分不受损失，又可以使饲料保持青鲜多汁的特点， 适口性加强。如氨化后秸秆的消化率可提高２０％，秸秆 还田和整秆还田两种。通过机械一次性粉碎还田，可以 集灭茬于一体，能加速秸秆在土壤中的腐解，提高土壤有 机质含量，改善土壤的团粒结构和理化性能，促进作物增 产 ；整秆还田是将作物秸秆整秆进行翻埋或平铺还 田。徐泰平等研究表明：秸秆机械直接还田与单施化肥 处理相比，其土壤中泥沙量减少了７０％～８０％，地表径 流量减少了２６％～３１％，渗漏径流量增加了３０％～ ５２％；另外秸秆机械直接还田后显著地减少了Ｎ、Ｐ的流 失，降幅可达６０％～７６％ 。此外，还能促进作物吸收 钾和缓解土壤中钾含量下降的趋势 …。 ２．１．２覆盖还田秸秆覆盖地表后既可以阻挡降水对 地表的直接冲击，保护土壤表层结构，也可以有效降低土 壤中水分向大气蒸发的速度，减少蒸腾量，使得土壤有效 储水量明显提高 。秸秆腐熟后能够增加土壤中有机 质含量，补充土壤Ｎ、Ｐ、Ｋ和微量元素含量，使土壤理化 性能改善 ” 。另秸秆是热的不良导体，在覆盖的情况 下，能够形成低温时的“高温效应”和高温时的“低温效 应”两种双重保护效应，调节土壤温度，有效缓解气温激 变对作物的伤害 。 ２．１．３堆沤腐熟还田堆沤腐熟还田也称为高温堆肥， 可解决我国目前有机肥短缺的现状。目前的堆沤腐熟还 田技术已不同于传统堆制沤肥技术，其主要是利用快速 堆肥剂产生大量的纤维素酶，在较短的时间内将各种作 物秸秆堆制成有机肥。例如，利用酵素菌能产生活性很 强的各种酶，具有很强的好气发酵能力，能迅速催化分解 人畜粪尿、作物秸秆、杂草等有机物质，使之在短时间内 转化成为有机肥料，并且可以消除土壤中的病原菌ｕ 。 杜联凤等的研究表明：施用腐熟秸秆有机肥能改善由于 施用化肥导致的土壤次生盐渍化对植物生长的抑制程 度，同时也可以提高油菜的生物量 。 ２．１．４过腹还田秸秆通过牲畜过腹排粪还田，对于维 持和提高土壤中氮和钾的水平有重大意义。经试验研究 表明，连续５年施用玉米秸秆过腹牛粪，土壤肥力明显提 高，土壤中的有机质、全氮、全钾、全磷分别提高了 １５．２％、１２０％、５．９％和８．９％，速效Ｎ、ｐ、Ｋ及ＨＡ／ＦＡ值 与转化酶活性均明显提高，从而促进了玉米的生长发育， 表现出明显的增产效果 『ｌ。 ２．２秸秆作饲料由于秸秆含有很高的营养价值，根据 生态系统食物链中的能量流动规律，秸秆作饲料是一种 很常见的利用方式。但是秸秆中４４％的纤维素、８％的 木质素和３３％的半纤维素等均不易被家畜消化吸收，且 总的营养价值可提高１倍，即１ ｋｇ氨化秸秆相当于０．４ ～０．５ ｋｇ燕麦的营养价值 。 ２．３ 秸秆作燃料我国农村人口较多，由于秸秆有较高 的热能价值，因此有很大一部分地区直接用秸秆作燃料。 不过随着农民生活水平的提高，用秸秆作燃料的数量在 不断减少，例如，北京部分地区约只有２０％左右的玉米 秸秆作燃料…；用秸秆作燃料不但造成了资源的浪费，其 肥料和饲料功能都未充分发挥，且热量浪费较大，而且容 易造成环境污染，因此，不提倡秸秆直接用作燃料的作 法。目前只有积极推行秸秆还田技术才能有效减少作物 秸秆燃烧造成的浪费。 ２．４秸秆作工业原料秸秆常常在通过气化、制沼气等 处理中作为工业原料。秸秆气化是将粉碎后的秸秆用过 气设备热解，经氧化和还原反应转换成一氧化碳和氢等 可燃气体，每１ ｋｇ小麦、水稻、玉米秸秆的产气量分别为 ０．４５、０．４０、０．５０ ｍ３。秸秆气化集中供气技术以农村各 种大量的秸秆为主要气化原料，以集中供气的方式向农 民提供燃气，气化后使用总效率可达３５％～４５％，而直 接燃烧秸秆效率最高也仅１２％～１５％［１９，２０１。 利用秸秆制沼气即用秸秆和畜禽粪便混合发酵制 沼气，不仅可解决农村的煮饭和照明问题，还可与柴油混 合使用，节约柴油７０％～８０％。另外，沼液沼渣中含有 丰富的氨基酸和蛋白质，是很好的速效肥。沼气液的中 下层是喂猪和养鱼的优良饲料添加剂，沼渣是栽培食用 菌的好原料。这种秸秆利用方式具有较高的经济、环境 和社会三大效益。 ２．５秸秆焚烧和弃置乱堆 目前，在农村还有一部分秸 秆直接焚烧掉或者堆放起来不用，有的直接垫在畜圈里。 研究表明，直接焚烧１ ｈｍ２玉米秸秆相当于损失１９５ ｋｇ 碳铵和２２５ ｋｇ磷肥，并且会破坏地表土壤结构，使地表 水分大量蒸发，破坏土壤抗旱能力［１ 。因此，大量的秸 秆直接焚烧而未加工成有机肥归还土壤是一种生物资源 的浪费。 ３利用方式存在的问题 ３．１秸秆还田首先作物秸秆中的纤维素、半纤维素及 木质素难以被微生物分解，秸秆直接还田后分解转化周 期较长，不能作为当季作物的肥源；其次是秸秆本身Ｃ／Ｎ 为（６５～８５）：１，但微生物活动适宜的Ｃ／Ｎ为２５＂１。秸秆 维普资讯 http://www.cqvip.com １２８ 江西农业学报 ２Ｏ卷 ’还田后，土壤中大量微生物繁殖，需要Ｎ素作营养，在还 田初期，土壤中水解Ｎ含量明显降低，使得微生物与作 物争夺Ｎ素，引起作物的“氮饥渴”，返青期延长，分蘖推 迟而影响产量 ；第三是秸秆还田需要资金投入，据 ２００１年对玉米秸秆机械化粉碎还田成本的调查分析，用 ６５马力的拖拉机牵引，秸秆粉碎２遍需４５０—６００ ｈＩＴｌ２，粉碎后翻压４５０～６００元／ｈｍ 。因此，秸秆粉碎还田 ４．２制定切实可行的补贴和鼓励 因为秸秆直接 还田、秸秆养畜和秸秆做沼气必须投入大量的资金，这就 了农户对秸秆进行综合利用的积极性，因此，要 扎实推行秸秆补贴，制定切实可行的鼓励。通 过协调有关部门减免税费，协调银行提供无息或低息贷 款，用地优惠或无偿用地等措施来调动他们的积极性。 制定相应的鼓励农民自觉利用秸秆，比如秸秆腐熟 成本平均为９００～１２００Ｕｒ／ｈｍ２，费用较高，不易在农民中 推广 ；最后，秸秆覆盖还田为病虫害提供栖息和越冬 场所。 栽培食用菌，可在每个相关乡镇由补助建造～个食 用菌基料加工车间，从而减轻农民的劳动强度，提高农民 ３．２秸秆焚烧在很多地区，秸秆作为废弃物而被燃 合理利用秸秆的积极性。此外，还应以产业化思路，采取 农机化措施，促进“龙头企业＋经济合作组织（乡镇农机 站或农机户）＋农户”的秸秆综合利用模式的形成，拉长 秸秆综合利用的产业链条，实现秸秆效益的多次增值。 ４．３加强秸秆综合利用技术的开发和研究 目前，可推 广的秸秆综合利用项目中，有些技术还远不成熟，技术上 的不足在很大程度上影响了秸秆的有效利用，因此，还需 进一步加强科研的开发，如秸秆气化中的焦油问题，高效 生物有机肥生产设备的引进及国产化问题、秸秆饲料的 优化配制等。此外，秸秆转化利用技术除要经过基础研 烧，据国家卫星气象中心的定时监测，河北省２００５年夏 熟作物有１０００多个秸秆焚烧点。焚烧秸秆首先对环境 造成污染，空气混浊，并易引起火灾，严重时会造成交通 事故；其次，焚烧秸秆浪费生物能源，造成生态失衡。试 验表明，在燃烧秸秆后短期内不会造成作物产量的损失， 但是长期则会明显减产，因此，秸秆焚烧导致养分损失和 环境污染问题是目前秸秆综合利用中的瓶颈问题。 ３．３秸秆制饲料首先，秸秆在通过切短和粉碎等物理 方法加工后，仍无法解决秸秆消化率低、可年Ｕ用的营养物 质少等问题；其次，通过氨化等化学处理生产成本较高， 有时还会对环境造成严重污染，其利用和推广受到； 最后，青贮法处理秸秆有成本低、污染小、效率高等优点， 但易引起饲料的和恶臭。 ３．４发酵制沼气近几年，我国沼气工程在逐渐增加， 但是以农作物秸秆作原料还存在以下一些技术不成熟的 究和应用技术研究外，还需要经过大量试验改进，并针对 项目推广中发现的技术问题进行技术攻关，缩短技术成 果的转化时间。 参考文献： ［１］朱姝青．京郊作物秸秆的利用现状［Ｊ］．北京节能，１９９５，（６）： ２９～３０． 问题：上层原料发酵不充分，原料利用率低；用传统的水 压池会出现上层结壳严重和出料困难的问题；产气率 较低。 ［２］曹建军．秸秆还田机械化技术推广应用前景［Ｊ］．中国农机化， 技术推广，１９９８，（３）：２６～２７． ［３］沈浴琥，黄相国，王海庆．秸秆覆盖的农田效应［Ｊ］．干旱地区 农业研究，１９９８，（１）：４５～５０． 社，１９９８． ’ ４秸秆综合利用措施和建议 我国是秸秆资源十分丰富的农业大国，加强农作物 秸秆的综合利用，既是我国创建“资源节约型、环境友好 型社会”的重要举措，同时又可以提高农业综合生产能 力，是开拓新的农业资源和农业经营领域的重要选择，增 加农民收入的重要途径 。为此，应对我国秸秆资源 ［４］张力．农作物秸秆利用技术［Ｍ］．石家庄：河北科学技术出版 ［５］Ｓｈｅｌｔｏｎ Ｄ Ｒ，Ｓａｄｅｇｈｉ Ａ Ｍ，Ｍｅｃａｒｔｙ Ｇ Ｗ，ｅｔ １ａ．Ａ ｓｏｉｌ ｃｏｒｅ ｍｅｔｈ－ ０ｄ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ Ｎ—ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｎｉｔｉｆｆｉｃａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｖｅｒ ｃｒＯｐ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９７，（７）：５１０ ～５１７． ［６］杨文钰，王兰英．作物秸秆还田的现状与愿望［Ｊ］．四川农业大 学学报，１９９９，１７（２）：２１１～２１６． 总量、综合利用现状和问题进行分析，以做出调整和改 进，使秸秆养分资源得到充分的利用。 ［７］刘丽香，吴承祯，洪伟，等．农作物秸秆综合利用的进展［Ｊ］．亚 热带农业研究，２００６，２（１）：７５～８０． ４．１加大宣传，鼓励农户进行秸秆综合利用农户把大 量秸秆在田问地头直接焚烧，不但造成了极大的资源浪 费，破坏了土壤结构，对农业可持续发展产生消极影响， 而且还污染了空气，并频繁引发火灾和交通事故。各级 ［８］顾绍军，王兆民，孙皓，等．试论秸秆还田对改善土壤微生态环 境的作用［Ｊ］．江苏农业科学，１９９９，（６）：５６～５８． ［９］徐泰平，朱波，汪涛，等．秸秆还田对紫色土坡耕地养分流失的 和部门要进一步加强宣传，把秸秆综合利用工作作 为一个系统工程、一个新兴的产业来对待，转变观念、开 拓思路，从产业化层面的高度，采取有效措施，实现秸秆 的全面综合利用。使农户树立秸秆经济利用的意识，认 影响［Ｊ］．水土保持报，２００６，２０（１）：３０－３３． ［１Ｏ］刘荣乐，金继运，吴荣贵，等．我国北方土壤一作物系统内钾 素循环特征及秸秆还田与施钾肥的影响［Ｊ］．植物营养与肥 料学报，２００Ｏ，６（２）：１２～１３． ［１１］张娥．浅谈利用秸秆覆盖改良土壤技术措施［Ｊ］．甘肃林业， ２００５，（２）：２９． 识到秸秆是资源，秸秆就是效益，焚烧秸秆就是浪费资源 和减少经济效益。 （下转第１３２页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
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