黑龙江省秸秆综合利用技术分析

黄文明,李 馨,侯云涛,臧秀法

(黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨 150081)

0 引言

黑龙江省农作物秸秆年均产量超过9 000万t,从全国产量来看,河南省农作物秸秆产量位居全国第一 ,黑龙江省产量位居全国第二。秸秆资源丰富,必须因地制宜,综合利用起来,否则将造成资源垃圾与资源浪费。

1 秸秆综合利用必要性

1.1 是实现农业现代化的保障

我国是农业大国,黑龙江省作为农业大省,农业要发展,农业现代化是必由之路,农作物秸秆全程机械化水平越高,对于提高农业现代化的作用则越强。

1.2 是实现双碳目标的助推器

2020年全国的秸秆综合利用对于温室气体净减排贡献非常巨大。未来几十年,秸秆利用的减排潜力仍然很大。秸秆“五化”利用之中,秸秆能源化利用的减排固碳贡献潜力排第一。

1.3 是争创国家生态市县的重要支撑

农作物秸秆如果直接焚烧,将会造成严重的环境污染,影响城市、县城的外在生态形象。燃烧产生的烟不仅带来巨大的火灾隐患,还会增加交通意外等风险,影响生态建设与文明城市申报。

1.4 是新农村建设的重要内容

新农村建设需要具有资源节约型特征,同时也要求环境友好型农业健康有序发展。禁止燃烧秸秆,将秸秆出售,带动农户增收,也可以带动农村经济发展,加速新农村建设进程,是新农村建设的重要一环。

2 秸秆综合利用技术

2.1 秸秆肥料化利用技术

肥料化利用技术分两类,一类是旱田秸秆还田技术,另一类是水田秸秆还田技术。

旱田秸秆还田技术主要包括4类:秸秆翻埋技术、秸秆覆盖技术、秸秆碎混技术、秸秆联合整地技术。

水田秸秆还田技术主要包括:秋季翻埋技术、秋季旋耕技术、春季搅浆技术等。

坚持农户自用优先权,让秸秆“取之于田,用之于田”是重点,可以很好地提高耕地质量,让黑土地更好发挥作用,促进高产增产。

2.2 秸秆饲料化利用技术

肥料化本质上就是直接还田,而饲料化利用技术其实就是间接还田技术,主要包括以下几类:秸秆揉丝技术、秸秆氨化技术、秸秆黄贮技术、秸秆膨化技术、秸秆压块技术和秸秆颗粒技术等。农作物秸秆资源综合利用对于促进农民增收、环境保护、资源节约及农业经济可持续发展意义重大[1]。

特别是在肉牛、肉羊和奶牛等食草性的畜禽养殖区,特别合适应用饲料化利用技术。可以提高牲畜的适口性,还增加了饲料保质期。

秸秆揉丝技术采用机械对秸秆进行揉丝搓加工,将秸秆加工成柔软的丝状物体,更有利于牲畜进食和消化吸收,是一种非常高效、技术简单、成本低的加工方式。秸秆氨化技术利用碱性物质与秸秆内部的氢键产生反应,将纤维素等大分子变成小分子,有利于反刍动物消化,能使动物的进食量显著提高,同时也能促进动物成长,使养殖户增加经济收入。

秸秆黄贮技术通过自然发酵将秸秆放入密闭设施中,厌氧发酵可以制成保质期更长的饲料。而且使饲料产生淡淡的酸香味道,有利于牲畜消化吸收,增加了牲畜的适口性和食欲。秸秆压块饲料技术显著延长了饲料保质期,可以实现远距离的长途运送,解决草料匮乏地区的饲喂难题。秸秆膨化饲料经过膨化技术加工后,破坏了秸秆表面坚硬部分的蜡质膜,使其内部的复杂结构得到解体软化,有利于消化和动物吸收。另外经过高温的熟化过程,还会因发酵产生糖化,很大程度提高了秸秆饲料的营养物质含量。

对于养殖户来说,秸秆饲料化利用减少了购买成品饲料的消费,也可以有效节省成本,增加养殖户收入。

2.3 秸秆能源化利用技术

主要有4种技术:秸秆打捆直燃供暖(热)技术、秸秆固化成型技术、秸秆直燃(混燃)发电技术、秸秆热解气化等气化技术。

2.3.1 秸秆打捆直燃供暖(热)技术

用直燃锅炉把收集打成整包后的秸秆直接燃烧,这项技术节约能耗,经济性好,尤其环境效益非常明显,替代了燃煤,降低了二氧化碳的排放量。该技术采用的是特制的专用锅炉除尘和尾气净化设备,污染物排放量低于普通燃煤锅炉。

2.3.2 秸秆固化成型技术

把细粒散状的秸秆通过挤压,使木质素增加粘接性能,形成具有一定外形、质密坚硬的块状或者粒状燃料的加工过程。不仅可以为养殖场或者温室等提供供热燃料,而且可以为工业锅炉和电厂提供燃料。这种新型燃料易燃性好,燃烧值比较高,方便储存和运输,排碳量低。

2.3.3 秸秆混燃发电技术

将秸秆和煤按一定的比例进行混合,然后进行燃烧发电。该技术不但节能减排作用非常明显,而且能有效解决部分地区秸秆产量过剩的难题。

2.3.4 秸秆热解气化

指利用气化设备,将氧气、氢气或者水蒸气作为气化剂,经过高温作用,产生热化学反应,把秸秆转化成可燃性气体。秸秆气化炉按运行方式可以分为流化床气化炉和固定床气化炉两大类。该项技术不仅可以直接发电,而且经过一定净化技术处理后可以为工业锅炉和住宅小区锅炉提供燃气。大力度推进农村能源革命,支持各地扩大秸秆固化压块站建设规模,能有效促进秸秆转化利用[2]。

能源化技术模式的作用十分明显,在一定程度解决了秸秆产量过剩的难题,还实现了减碳排放的目标,利国利民。

2.4 秸秆基料化利用技术

秸秆基料化利用技术是将秸秆作为原料生产出食用菌。主要包括秸秆栽培木腐菌类技术和秸秆栽培草腐菌类技术两大类。

目前,秸秆基料化食用菌栽培技术成熟稳定可靠,具有明显的资源利用收益。不但替代了木料种植木腐菌从而节约了森林木材,更保护了树木资源,有利于形成产业化经济收益。

2.5 秸秆原料化利用技术

秸秆原料化利用是将秸秆作为原料进行纺织,可以形成一种工艺产业。还可以利用专业机械把秸秆纺织成草帘子等,产品可用于河岸、公路和铁路路基护坡等。为了促进草帘子快速长草,提高工程防护效果,可以在生产过程中加入植物种子和营养物质。

生产包装材料也是秸秆原料化利用常用的一种技术。先进行秸秆预处理,再利用机械把秸秆处理加工成短纤维束,初步成型之后,再喷涂胶粘剂,将半成品加热加压制作成包装材料。成本低、技术简单、设备投资少。该技术制作成的环保材料可以降解,不污染环境。

3 秸秆综合利用现状

3.1 部分地区存在秸秆乱堆、乱放现象

目前整体秸秆综合利用相对过去有很大提高。2021年黑龙江省的秸秆综合利用率已经达到91%以上,秸秆还田率达到了66%以上,但是个别地区的秸秆虽然离田了,但是乱堆、乱放问题比较突出。需要继续加强综合利用的指导与实施。

3.2 农户不够重视秸秆的综合利用

部分农户认为秸秆堆放就可以了,思想上没有认清秸秆利用的意义,也没有认清秸秆随意堆放存在的安全隐患。农民认识不够,停留在表面[3]。

3.3 部分农户不清楚如何高效利用秸秆

不了解秸秆综合利用技术包括那些方面,仅对常规的还田技术比较了解,深层次的编织网技术、生产包装材料技术、饲料压块技术不够了解。

3.4 秸秆利用没有因地制宜,因时制宜

秸秆利用没有深层次的去思考采用哪一种技术比较好。盲目追风跟潮,别人做基料化,自己也跟着做基料化,其实可以把秸秆做成反刍动物饲料,节省喂养动物的饲料成本。再如针对秸秆犁耕翻埋而言,还田深度随不同地区、不同耕地类型(水田或旱地)、不同秸秆种类而有所不同,一般不低于20 cm最为合适,但是针对旱地大规模的农机化作业要求深度在30 cm以上。另外,秸秆的综合利用也需结合时间与经验。青贮的饲料若采用密闭设施,如窖贮,因为设施底部和边缘部分的青贮料特别容易霉变腐烂,利用率大约达到70%,而黄贮饲料利用率能达到近乎100%。

3.5 技术水平有待提高

部分秸秆生产企业利用秸秆生产降解膜可以制造出环保材料,但是制作成本高于市场,用户认可度不高,销量受影响,秸秆生产企业生存比较困难。

4 秸秆综合利用对策

4.1 提高秸秆离田的管理

秸秆离田之后,要提高管理要求,应合理选择秸秆垛放场地,不靠村庄、路边,不影响交通,不靠树林、电力设施和棚室、圈舍以防起火,不靠水源地以防发酵污染水源。秸秆离田后加强秸秆综合利用,使之得到有效的利用。

4.2 提升农户安全意识

秸秆离田,无论摆放在仓库或者加工厂房中,必须注意防火安全,加强消防设施建设,有条件地区应配备消防车。另外应定期利用杀虫剂杀虫,注意防止虫灾。农业管理部门应加强宣传与指导。农户提高警惕,减少火灾虫害的发生,降低农户的损失。

4.3 加强秸秆综合技术指导

秸秆综合利用之路,需要农业专家的技术指导,以及农业部门加大宣传力度。科研专家应重视普及一些综合利用的经验,发现好的方法应加强推广。做好技术支持能充分避免秸秆无处利用。同时还可以邀请此方面的专家为农民讲解相关内容,使其能掌握相关技术技巧,将与秸秆综合利用相关的技术纳入补贴范围,更好的推动秸秆还田及各领域的发展[4]。

4.4 秸秆利用应当因地制宜,因时制宜

黑龙江省农业生产地区一般是采用翻埋还田技术,但是如果年降水量达不到400 mm的地区,或有效耕作层达不到20 cm的耕地是不适合采用翻埋还田技术的,应该采用打包离田。采用合适本地实际情况的技术,结合本地的耕地类型是水田还是旱田,种植作用的作用品种等,采取不同的秸秆利用技术,才会起到更好的秸秆利用效果。做好因地制宜的同时还需重视因时制宜。例如,玉米秸秆粉碎全覆盖免耕技术,如果在没有深松的地块采用该技术,一定要配合苗期采用中耕深松作业,并且除草一定要采用苗后喷洒除草。因地制宜,因时制宜,解决问题采用个性化的方案,秸秆综合利用的效果才能更好。

4.5 提高秸秆综合利用技术水平

技术是第一生产力,只有突破了技术瓶颈,生产效率才会提高,生产成本才会降低,推广秸秆综合利用技术才会更加顺利。例如秸秆利用技术,制作秸秆材料的杯子替代塑料杯,秸秆杯价格比塑料杯价格贵一些,如果成本再降低一些,会更具有市场竞争力。这些都需要技术的突破,技术的创新与发展。

4.6 加快秸秆综合利用技术标准的制定

例如,秸秆饲料化利用技术中有一项是秸秆汽爆技术,是将秸秆装入汽爆罐内,加入高温水气,加压破坏纤维素结构后,再泄压利用剪切作用,破坏纤维素结构,提高秸秆的消化率。但是该技术需要专业人员操作,喷出后的物料高温不能直接用皮质接触,缺乏可以参考的主要技术标准或规范。应加快此类技术标准的制定。有标准可依,让技术更加规范化。