看科技如何把農作物秸稈玩出新花樣？

農作物秸稈是一類具有豐富氮、磷、鉀及有機質養分的可再生生物質資源，是農業生產的主要副產品。隨著農業經濟快速發展，農民生活條件和農村燃料結構改變，作物秸稈逐漸變為農產品廢棄物，秸稈焚燒成為春秋兩季農忙時節的標誌性現象，同時因其所引發的強霧霾天氣等環境問題已成為亟需解決的社會性問題。

自1999 年國家環保總局與農業部等部委聯合發布《秸稈焚燒和綜合利用管理辦法》、2008年國務院發布《關於加快推進農作物秸稈綜合利用的意見》、2011 年國家發改委、農業部和財政部聯合發布《「十二五」農作物秸稈綜合利用實施方案》，2016 年國家秸稈產業技術創新戰略聯盟發行《秸稈產業藍皮書》、至2017年農業部、國家發展改革委、財政部聯合發《關於加快發展農業生產性服務業的指導意見》等一系列政策及著作相繼對作物秸稈禁燒和綜合利用進行界定，闡述總體目標、重點任務和技術措施，並將秸稈「五化」綜合利用技術分解為20 余項小類技術，這對穩定農業生態平衡、促進農民增產增收、緩解能源、環境壓力具有重要作用。

目前，各科研院校針對秸稈「五化」綜合利用技術不斷地進行研究，取得了豐碩成果。

作物秸稈肥料化利用技術

01

寒地玉米秸稈還田

東北農業大學以玉米秸稈為原料，根據東北寒地壟作特點，將秸稈粉碎的細一些，春季秸稈絕大部分留在壟溝中，對壟頂（作物播種帶）的土壤溫度影響較小的原理，構建玉米秸稈還田技術模式。工藝流程如下：玉米秋季機械收穫、秸稈粉碎拋撒→沿原壟深松、滅茬→沿深松滅茬帶播種玉米或大豆→播后化學封閉除草→苗期壟溝深松→苗期化學除草→中耕追肥→秋季機械收穫、並粉碎秸稈。 以玉米秸稈還田現場為例，如下圖所示：

玉米秸稈還田現場圖

02

秸稈菌糠生物有機肥

南京農業大學以稻草、麥秸、玉米秸、大豆秸、甘蔗渣等農業廢棄物作為原料，利用工廠化秸稈栽培食用菌的菌糠，經過粉碎、補料、發酵等流程，二次利用秸稈原料，增加了經濟效益，減少了秸稈對環境的污染，延長了秸稈循環的鏈條，促進了秸稈物質的進一步循環利用。

該項技術成果已形成秸稈菌糠生物有機肥生產線、可年產萬噸秸稈菌渣生物有機肥。現今該項成果已在某市成功示範了30 個雞腿菇大棚，生物學轉化率達到了120%，合計示範區應用面值800 余畝。

03

高效生物質腐熟肥料

農業科學院以麥秸、玉米秸、稻秸、油菜稈、甜高粱稈等農作物秸稈為原料，在農作物收穫后，及時將收下的作物秸稈均勻平鋪，配套噴洒機具撒施高效生物腐熟菌劑，使腐熟劑與秸稈充分接觸，維持微生物活動適宜的養分和通氣條件，調節碳氮比，使秸稈快速腐熟釋放有益物質，製成高效腐熟肥料，以利於下茬農作物的播種和定植，實現秸稈還田利用。

作物秸稈飼料化利用技術

01

揉絲飼料

內蒙古農業大學以玉米秸、豆秸、稻秸、麥秸、花生秸、向日葵稈等農作物秸稈為原料，通過對秸稈進行機械揉搓加工，使之成為柔軟的絲狀物，有利於反芻動物採食和消化的一種秸稈物理化處理手段。通過秸稈揉絲加工不僅分離了纖維素、半纖維素與木質素，而且較長的秸稈絲能夠延長其在反芻動物瘤胃內的停留時間，有利於牲畜的消化吸收，從而達到提高反芻動物對秸稈的採食量和消化率的雙重功效。

02

青（黃）貯飼料

黑龍江省畜牧機械化研究所以玉米秸、高粱稈、麥秸、高粱秸、向日葵秸等農作物秸稈為原料，把秸稈填入密閉的設施里（青貯窖、青貯塔或裹包等），經過微生物發酵作用，達到長期保存其青綠多汁營養成分的一種處理技術方法。秸稈青（黃）貯的原理是在適宜的條件下，通過給有益菌（乳酸菌等厭氧菌）提供有利的環境，使嗜氧性微生物如腐敗菌等在存留氧氣被耗盡后，活動減弱直至停止，從而達到抑制和殺死多種微生物、分解粗纖維、保存飼料營養成分的目的，具有營養損失較少、飼料轉化率高、適口性好、保存期長等優點。

03

秸稈發酵飼料複合菌劑

河北農業大學以玉米秸、豆秸、稻秸、麥秸、枯草等農作物秸稈為原料，通過篩選大量木質纖維素降解菌、產酸菌及無機氮轉化功能菌株，經共存性及抑菌試驗研製出高效秸稈發酵飼料複合菌劑，大力推動秸稈資源的大規模循環利用，促進畜牧業的快速發展。其經濟、社會和生態效益巨大，應用前景極為廣闊。

作物秸稈能源化利用技術

01

高清潔汽柴油

科學院廣州能源研究所以玉米、小麥秸、水稻稈、高粱等秸稈為原料，在纖維素丁醇的提取工藝上，採用汽油基礎組分直接混入發酵液中進行萃取分離纖維素丁醇、發酵液再直接蒸餾分離丙酮，採用高效油脂分離方法，在利用有機溶劑對酵母細胞進行破壁的同時對微生物油脂進行富集分離，清潔生產生物柴油技術。

02

熱解氣化燃氣

北京化工大學以水稻、小麥、玉米、棉花、油菜、甜高粱、甘蔗等秸稈為原料，通過秸稈熱解氣化技術，利用氣化裝置，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸汽或氫氣等作為氣化劑，在高溫條件下，通過熱化學反應，將秸稈部分轉化為可燃氣的過程。該技術已在國內30多個企業工程化應用，並有10多套產品出口到東南亞國家，華中科技大學形成生物質燃料生產示範及其在工業鍋爐蒸汽生產中的應用示範。

03

沼氣

東北林業大學以玉米、水稻等農作物秸稈為原料，通過對長期保藏關鍵功能微生物的功能評價、複合菌系構建，形成高密度厭氧微生物多菌種複合生產工藝，研製成功高活性、高生物量的複合菌劑，集成了沼氣發酵功能微生物強化技術。加速低溫沼氣發酵，提高沼氣產量20%以上，解決了沼氣建設和發展中存在的原料轉化率低、啟動慢、低溫產氣難等問題。

某地秸稈沼氣集中供氣工程技術路線圖

04

炭化燃料

南京農業大學以水稻、小麥、玉米、棉花、油菜、甜高粱、甘蔗等農作物秸稈為原料，通過把秸稈晒乾或烘乾、粉碎后，在隔氧或少量通氧的條件下，經過乾燥、乾餾、冷卻等工序，進行高溫、亞高溫分解，生成炭、木焦油、木醋液和燃氣。開發了秸稈黑炭農用還田技術，解決了沼氣能滾道窯爐批量秸稈分區控溫限氧熱解技術難點，並通過以秸稈為原料生產燃氣聯產黑炭，取得了熱解過程焦油等副產品的循環利用及秸稈黑炭農業應用的推行創新點，提高秸稈的處理能力，實現了循環農業產業鏈。

05

燃料乙醇

科學院過程工程研究所以農作物秸稈為原料，將秸稈切斷後進行汽爆梳分分級，得到半纖維素、長纖維和短纖維。發明適於秸稈固相物料特性的固相酶解發酵耦合分離新技術，充分發揮固態發酵節水節能優勢及酶解發酵分離三重耦合作用，在工程上為降低纖維素酶用量和乙醇蒸餾成本開創新途徑。以下是秸稈燃料乙醇多聯產生態產業鏈工藝原理，如圖所示：

秸稈燃料乙醇多聯產生態產業鏈工藝原理圖

作物秸稈原料化利用技術

01

人造板材

東北林業大學是以麥秸、稻草和棉花稈等農作物剩餘物為主要原材料，經處理后，在熱壓條件下形成密實而有一定剛度的板芯，進而在板芯的兩面覆以塗有樹脂膠的特殊強韌紙板，再經熱壓而成的輕質板材。以年產5 萬m³秸稈人造板項目為例，如下圖所示：

年產5 萬m³ 秸稈人造板項目圖

02

木質素-酚醛樹脂膠黏劑

東北林業大學以玉米、水稻、甜高粱等農作物秸稈為原料，在鹼催化作用下，與甲醛進行親電加成反應，在苯環上引入羥甲基，通過木質素-酚醛-甲醛多元共縮聚樹脂分子結構的設計，實現共縮聚生物質大分子反應體系的分子量控制，利用生物質基膠黏劑預壓、固化及人造板製備技術，實現木質素-酚醛樹脂膠黏劑在人造板中的應用。如在木塑型材生產線中，通過木質素-酚醛樹脂膠黏劑來黏合成木塑門窗和功能性地板產品。如下圖所示：

木質素-酚醛樹脂膠黏劑的應用過程圖

作物秸稈基料化利用技術

01

生產園藝基質

河南農業大學以水稻、小麥、玉米、棉花、油菜、甘蔗、花生殼等多種農作物秸稈及農林廢棄物為原料，通過微生物菌種的篩選、發酵配方的研製、發酵培養條件的優化、優良菌種的選育，以農作物秸稈、果渣等作為發酵基質，通過已經篩選出最佳微生物菌株，運用生物工程發酵技術，對其進行發酵處理。已為寧夏某公司建成年產30000m³ 規模的生態型基質和四川大學建設的總面積5 萬㎡岩土渣場秸稈植生帶綠化工程。

02

栽培食用菌

山東省農業科學院以蔬菜（番茄）廢棄物、玉米秸稈和畜禽糞便為原料，添加微生物促腐菌劑，調整適宜的物料配比、含水率，採用好氧堆肥技術堆制腐熟，還田到設施菜田（番茄），配合追施化肥，保證蔬菜產量前提下，將蔬菜廢棄物無害化、資源化，並在菜田循環利用，實現節肥增效、菜田清潔、安全、高效生產。開展了菌渣肥料化、能源化、飼養化及二次種菇研究，建立了多級、循環利用模式，完善了秸稈從田裡來到田裡去的循環鏈條，增加了經濟效益，減少了秸稈對環境的污染，促進了秸稈物質的進一步循環利用。