小麦秸秆综合利用的读书报告

读书报告读书报告 题 目: 关于小麦秸秆综合性利用的读书报告 姓 名: 吕畅培 学 院: 食品科技学院 专 业: 食品科学与工程 班 级: 食工 102 班 学 号: 18110203 2013 年 12 月 19 日 南京农业大学教务处制 关于小麦秸秆综合性应用的读书报告 叶伟伟 摘要：小麦是我国重要的粮食作物，也是重要的农业经济来源，近年来每年夏收和秋 冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成 为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首，小麦秸秆已成为农 村面源污染的新源头。本文介绍了我国作物秸秆的资源价值, 分析了我国玉米秸秆资源 综合利用的现状和存在的主要问题,参考了国外对于秸秆的综合利用，并提出合理解决 的措施和建议 关键词：小麦秸秆，综合性应用，读书报告 麦是三大谷物之一，产量几乎全作为食用，仅约有六分之一作为饲料使用。2010 年，小麦是世界上总产量第二的粮食作物(6.51 亿吨)，仅次于玉米(8.44 亿吨)。因此小 麦秸秆的有效利用既可以缓解污染，也可以创造一定的经济价值。 1小麦秸秆利用的现状 1.1 秸秆还田 1. 1. 1 直接还田 前茬秸秆直接还田, 是把一定数量的秸秆直接耕翻入土。该技术又可分为粉碎还田、 整秆还田及覆盖栽培还田。采用机械一次作业将田间直立或铺放的秸秆直接粉碎还田, 使多项工序一次完成, 生产效率可提高 40- 120 倍。秸秆粉碎根茬还田机还能集粉碎与 旋耕灭茬为一体, 加速秸秆在土壤中的腐解、吸收, 改善土壤的团粒结构和理化性能, 提高土壤肥力, 促进农作物持续增产增收。机械还田是一项高效、省时省工的有效措施, 易于被农民接受和推广。但也还存在一些问题, 一是耗能大, 成本高,难以推广; 二是山 区、丘陵地区地块面积小, 机械使用受限制; 三是未经高温发酵直接还田的秸秆, 可能 导致病害蔓延。秸秆覆盖栽培中, 秸秆腐解后能够提高土壤有机质含量, 补充土壤氮、 磷、钾和微量元素, 使土壤理化性能改善, 土壤中物质的生物循环加速。而且秸秆覆盖 能提高土壤饱和导水率, 增加土壤蓄水能力, 调控土壤供水, 提高水分利用率, 促进植 株地上部分生长。秸秆是热的不良导体, 在覆盖情况下, 能够形成低温时的 /高温效应 0 和高温时的/ 低温效应 0 双重效应, 调节土壤温度, 有效缓解气温骤变对作物的伤害。 1 1. 1. 2 间接还田 间接还田技术包括堆沤还田、烧灰还田、过腹还田、菇渣还田和沼渣还田。秸秆 堆沤还田也称高温堆肥, 是解决我国当前有机肥源短缺的主要途径。它是利用夏季高温 季节把秸秆堆积, 采用厌氧发酵沤制, 其特点是时间长、受环境影响大, 劳动强度高, 但成本低廉。现已发展到推广应用催腐剂、酵素剂等堆沤秸秆, 缩短了沤制时间。烧灰 还田是将秸秆焚烧成灰而还田, 操作简单方便, 碳酸钾含量丰富, 但易污染空气, 损失 大量能源和碳、氮、磷, 故一般很少采用。过腹还田是一种效益很高的秸秆利用方式。 秸秆经过青贮、氨化、微贮处理, 饲喂畜禽, 过腹排粪还田, 提高秸秆的经济价值, 形 成粮食) 秸秆 ) 饲料 ) 牲畜) 肥料 ) 粮食的良性循环。菇渣还田是指秸秆可作为菇类 的培养料, 故将秸秆生产菇类后剩下的菇渣还田, 其营养丰富, 可减少化肥用量, 但菇 渣产量小, 所消耗的秸秆量有限。沼渣还田是因为秸秆可以发酵制沼, 故沼渣还田是优 质的有机肥; 但因沼渣产量小, 生产周期长, 劳动强度大, 也不常用。2 1. 1. 3 生化腐熟快速还田 该技术有 3 种还田方式, 即催腐堆肥技术、速腐堆肥技术和酵腐堆肥技术。其特点 是用高新技术进行菌种的培养和生产, 用现代化设备控制温度、湿度、数量、质量和时 间, 经机械翻抛、高温堆腐、生物发酵等过程, 将秸秆转化成优质的有机肥, 具有自动 化程度高、腐熟周期短、产量高、采用好氧发酵环境无污染, 肥效高等优点。但优良微 生物复合菌种和化学制剂筛选困难; 操作条件需严格控制; 秸秆需严格预处理且设备成 本和运行费用较高。发电时, 由传输带装置把一捆捆秸秆送入封闭的切割设备内, 全部 被切割成很小的段状, 并随即被松散地传送到炉灶中燃烧发电。这种松散的小段状秸秆 能在炉灶内迅速燃烧, 释放大量的热能, 使锅炉产生 500 多摄氏度的高温高压蒸汽, 驱 动汽轮机运转发电。这个蒸汽锅炉系统还装有炉灰自动回收装置, 秸秆焚烧成灰烬后被 机械集中回收。秸秆灰是传统肥料, 可供给农民用于田间施肥。整个发电过程几乎不产 生污染物和工业垃圾, 堪称绿色发电。 1. 3. 6 小麦秸秆中提炼出的纤维素乙醇作为燃料 2004 年 4 月, 世界上第 1 个以小麦秸秆中提炼出的乙醇为燃料的车队在加拿大诞 生。加拿大政府认为, 纤维素乙醇是一种清洁的、可再生交通燃料, 与其他乙醇燃料相 比, 纤维素乙醇来源于农作物秸秆或木材废料, 而不是农业食品。使用乙醇, 汽车可大 量减少温室气体的排放; 同时使用农作物秸秆或木材废料生产纤维素乙醇也为农村开辟 了新的经济增长点。目前, 加拿大在纤维素乙醇生产技术方面处于国际领先地位。 1. 3. 7 玉米秸秆制燃料酒精 利用丰富、价廉的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势。研究表明,玉米秸秆 先采用蒸汽爆破法或温氧法预处理, 使木质素和纤维素分离, 然后进行酵水解, 可使纤 维素转化率达 85% , 再利用酵母发酵制酒精。 1. 3. 8 秸秆分层多级转化液体燃料 以农作物秸秆为原料的液体燃料生产非常适合中国的现有国情,具有广阔的发展前 景。采用生物转化与热解有机结合的路线为其提供了切实的技术保障。把秸秆组分分 离、纤维素酶固态发酵、秸秆纤维素高浓度发酵分离乙醇耦合和发酵渣快速热解等 4 个关键过程作为一个有机整体来研究, 每个过程的研究都在前一个过程的基础上开展, 并为后一个过程提供依据, 形成一个有机的链条, 最终实现秸秆分层多级经济转化液体 燃料。3 1. 4 秸秆的工业应用 当前, 作物秸秆的工业用途广泛, 不仅可作为保温材料、纸浆原料、菌类培养基、 各类轻质板材和包装材料的原料, 还用于编织业、酿酒制醋。这些综合利用, 不仅转化 了大量的废弃秸秆, 消除了潜在的环境污染, 而且具有良好的经济效益, 实现了自然界 的物质和能量循环。 1. 4. 1 用于编织业 秸秆用于编织业最常见、用途最广的是稻草编织。如草帘、草苫等可用于蔬菜工 程的温室大棚中; 草席、草垫既可保温防冻, 又具有吸汗防湿的功效; 而品种繁多的草 编织品、工艺品和装饰品, 由于工艺精巧, 透气保暖性好, 装饰性佳, 深受国内外消费 者的喜爱。 1. 4. 2 栽培食用菌 秸秆营养丰富, 来源广泛、成本低廉, 非常适用于多种食用菌的培养料。将秸秆粉 碎, 按一定比例配合, 加入添加剂, 经灭菌、接种生产平菇、金针菇、草菇、猴头、银 耳、灵芝等。 1. 4. 3 生产可降解的包装材料 用麦秸、稻草、玉米秸、苇秆、棉花秆等生产出的可降解型包装材料, 如保鲜膜、 一次性餐具等, 具有安全、体小质轻、无毒、无臭、通气性好等优点, 同时又有一定的 柔韧性和强度,制造成本与发泡塑料相当, 大大低于纸制品和木制品。如用麦秸秆和淀 粉制成快餐包装新材料, 比常用的纸板包装盒和土豆淀粉包装盒, 保温时间要长。如果 把废弃的这种包装盒扔在肥料堆中, 不仅不会污染环境, 而且还能转化为肥料, 应用前 景十分看好。 1. 4. 4 用作建筑材料 将粉碎后的秸秆按一定比例加入粘合剂、阻燃剂和其他配料, 进行机械搅拌、挤压 成型、恒温固化, 可制得高质量的轻质建材。这些装饰板成本低、重量轻、美观大方, 且在生产过程中无污染, 因此广受用户欢迎。目前, 秸秆在建材领域内的应用已相当广 泛, 秸秆消耗量大、产品附加值高, 又能节约木材, 很有发展前景。 1. 4. 5 用作造纸原料 造纸原料的紧张以及新原料的开发及加工工艺的发展, 使造纸行业日益注重廉价的 代用原料, 尤其是中低档造纸厂, 已逐渐开发利用稻草、麦秸和玉米秸秆。玉米秸秆在 纤维强度韧性、资源等方面均优于其它秸秆, 其纤维性能近似苇子, 是制作纸张的较好 原料, 工艺及原辅材料配方与苇子加工制纸一样。 1. 4. 6 作为工业原料 玉米秸、豆荚皮、稻草、麦秸、谷类秕壳等都含有大量淀粉, 从中提取的淀粉不仅 可作饲料, 还可以酿酒、制醋、制糖和加工各种糕点食品。4 2 小麦秸秆利用过程中出现的问题 2. 1 补施氮肥以协调碳氮比 秸秆还田后, 土壤微生物大量繁殖, 微生物活动需要氮素作营养。秸秆本身碳氮比 为 ( 65- 85) B1, 但适宜微生物活动的碳氮比为 25B1。因此, 秸秆还田后的初期阶段, 土壤中水解氮含量明显降低, 使得微生物与作物争夺氮素, 引起禾苗供氮不足、返青期 延长、分蘖推迟而影响产量。何良胜等建议在秸秆还田时, 结合每公顷用 450- 600 kg 碳铵深施, 调节好土壤碳氮比, 加速微生物活动, 促进秸秆腐解, 提高肥效,使秸秆还田 的增产作用得以充分发挥。 2. 2 秸秆综合利用比例低 农作物秸秆综合利用比例相对较低, 未有太大突破。根本原因在于秸秆收集比较困 难, 成本较高。通过人工收集, 秸秆比较散, 难以运输和存放; 运用机械打捆收集, 成本 较高, 而秸秆的售价较低, 再加上运输等费用, 综合效益很低, 除了自己使用或距离较 近等情况外, 农民不愿收集秸秆。目前, 玉米秸秆青贮大多停留在人工摘穗、机械割倒、 车辆转运、机械切碎等几道工序, 采用联合收获青贮和玉米穗秸一体青贮的比例很低。 这种作业方式, 不仅劳动强度大, 而且青贮质量差。因此, 玉米联合收获青贮机械就成 为制约其利用的关键因素。国产机技术不过关, 质量差。进口机质量好, 价格又太高, 农民买不起。就小麦秸秆利用而言, 小麦生产过程已基本实现机械化, 而小麦秸秆打捆 才刚刚起步。联合收割机收获完后, 撒落一地秸秆, 需人工收集或直接焚烧, 而秸秆焚 烧又造成严重危害。因此, 除法律上加以约束外, 小麦秸秆打捆机的优劣成为制约小麦 秸秆综合利用的关键因素。 2. 3 粉细深耕 秸秆粉碎长度宜小于 10 cm, 否则播种时易壅土, 影响播种质量。应采用与之配套 的旋转式播种机,以提高播种质量。5 2. 4 带病秸秆不能直接还田 由于秸秆未经高温发酵, 直接还田很容易导致病虫害蔓延, 因此对有病虫的秸秆应 及时清除深埋或制成堆肥、沼气池肥再施用。 2. 5 秸秆还田技术上的问题 我国机械化秸秆直接还田技术起步于 20 世纪 80 年代, 基础理论研制处于初期阶 段。秸秆还田机理研究较少, 多数停留在低水平上。针对不同作物秸秆设计的秸秆粉碎 还田机的结构参数、运动参数和动力参数需要经过大量的试验, 进行优化设计。单项作 业机具技术相对比较成熟一些, 联合作业机具基本处于样机阶段, 未真正达到商品化程 度, 有待进一步开发。6 3 加快推广秸秆综合利用的措施 3. 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间地头直接焚烧, 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。各级政府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 3. 2 制定切实可行的补贴和鼓励政策 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, 这就限制了农户 对秸秆进行综合利用的积极性, 因此,政府要扎实推行秸秆补贴政策,制定切实可行的鼓 励政策。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。制定相应的政策鼓励农民自觉利用秸秆,比如秸秆腐 熟栽培食用菌,可在每个相关乡镇由政府补助建造一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 0 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。 3. 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。7 4 国外对于秸秆的综合利用 4.1 作物生产管理自动化 计算机化的作物生产与管理系统, 已不断完善最终成 为 专家应 用系统。迄今, 美国已开发成功的农业专家应用系统有: 大豆病害诊断、预测玉米螟危害、苹果虫害与 果园管理、农业技术资源保护等。 4.2 农田灌溉调控自动化 美国已在亚利桑那州西南部大片沙漠地带安装了世界上最大的灌溉调控系统。能 节省 50%以上的用水量和能量, 而且减少了盐分集结,产量增加 1 倍。 4.3 畜禽生产管理自动化 美国管理猪生产的计算机系统中存贮有分娩、死亡、生长、出售、食物比例和管 理过程中所需的各种数据和信息。它可以分析、预测猪的销售情况, 交配、产仔母猪所 需饲料, 猪种退化以及最佳替代良种; 还可根据存贮的育种和品质资料、母猪级别指标、 营养效果、猪仔生产和市场价格等数据, 分析猪生产的经济效益和价值等。 4.4 农机管理与产品加工自动化 美国用计算机帮助选用适当的农机型号和规格, 降低使用成本, 确定更新设备的时 机。计算机还可应用于农副产品加工方面。美国一个日产 700 吨混合饲料的加工中心, 用 2 台 IBM 小型机控制 20