循環(huán)農(nóng)業(yè)農(nóng)作物秸稈資源化模式分析

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【摘要】本文闡釋了秸稈資源化利用對于發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)的意義，介紹了有效利用秸稈的主要途徑以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展狀況，進而探討了如何基于實現(xiàn)閉環(huán)能量和物質(zhì)循環(huán)的原則，實現(xiàn)對秸稈資源的循環(huán)利用，提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的資源環(huán)境效益。

【關(guān)鍵詞】利用模式；閉環(huán)循環(huán)；秸稈

秸稈是農(nóng)作物種植的副產(chǎn)品，在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活方式下被直接當作燃料、飼料或者返田降解為肥料。但隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改變，秸稈的利用率持續(xù)下降，農(nóng)民為了提高生產(chǎn)效率而更多的選擇以就地焚燒、粉碎還田的方式處理秸稈。從生態(tài)學視角來看，不僅破壞了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化的鏈條，影響水土保持和農(nóng)田的墑情，而且還由于煙塵等污染物的生成，劣化了農(nóng)村的生活和生產(chǎn)環(huán)境。所以，在倡導循環(huán)農(nóng)業(yè)和致力于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的背景下，有必要探索有效的秸稈資源化利用模式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈并且維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

1循環(huán)農(nóng)業(yè)視角下秸稈資源化利用的意義

1.1循環(huán)農(nóng)業(yè)概述

糧食、果蔬等農(nóng)作物的種植是最基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，在投入人力、物力并利用土地等資源從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，得到種子等農(nóng)產(chǎn)品的同時，也會產(chǎn)生作物的莖葉、藤蔓等經(jīng)濟價值較低的副產(chǎn)品。而理論上農(nóng)作物的各個部分都是基于光合作用生產(chǎn)出來的生物資源，在生態(tài)學視角上來看都是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)化的成果。所以，實現(xiàn)所有產(chǎn)物循環(huán)利用，是維持農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的長期發(fā)展的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式下，由于農(nóng)民大多同時從事農(nóng)作物種植和禽畜的養(yǎng)殖，在規(guī)劃生產(chǎn)活動的過程中，可以充分挖掘所有資源的利用價值，使得農(nóng)作物的不同部分都能夠得到有效利用，從作物依托水土資源生長到最終以有機質(zhì)的形式還田，能夠形成相對完整的資源循環(huán)利用鏈條。但在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化和工業(yè)化的生產(chǎn)模式下，要想貫徹循環(huán)農(nóng)業(yè)的理念，必須依據(jù)生態(tài)學原理輔以技術(shù)性手段，探索重構(gòu)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的資源利用模式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化鏈條，使之形成閉環(huán)循環(huán)，從而實現(xiàn)資源環(huán)境效益的最大化。

1.2秸稈在循環(huán)農(nóng)業(yè)視角下的利用

秸稈主要是糧食作物的莖葉，包含了大量源自于土壤的有機物和礦物質(zhì)，所以，只有基于物理學、生物學或化學原理使之回歸農(nóng)田，才能夠遵循農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與能量守恒原則，保障環(huán)境安全和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的循環(huán)利用。但在目前的農(nóng)村生產(chǎn)生活方式下，傳統(tǒng)的基于養(yǎng)殖業(yè)將秸稈轉(zhuǎn)化為肥料的模式已經(jīng)不具可行性；而直接利用秸稈作為生活燃料只能達到利用其能量的目的，無法讓其中有利于改善土壤結(jié)構(gòu)、增加肥力的部分回歸農(nóng)田，而且還會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響[1]。因此，在循環(huán)農(nóng)業(yè)視角下，必須創(chuàng)新秸稈的利用模式，才能夠合理開發(fā)其利用價值。

2秸稈的資源化利用途徑及相關(guān)技術(shù)發(fā)展狀況

2.1秸稈的資源化利用途徑

將秸稈視為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要資源并加以利用，有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，而在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、種植養(yǎng)殖等技術(shù)的支持下，秸稈的利用途徑和方式更加多樣化。首先，可以利用機械化的生產(chǎn)設(shè)備將農(nóng)作物的莖葉、種皮等粉碎覆蓋或翻耕深埋，使其借助物理學和生物化學原理腐熟和融入土壤中，起到改善墑情和提升土壤肥力的作用[2]；其次，可以以秸稈為原材料生產(chǎn)清潔能源或建筑材料、工業(yè)產(chǎn)品，例如使用秸稈生產(chǎn)固體、液體或氣體燃料，或者加工成工藝品；再次，將秸稈粉碎或者利用生物技術(shù)發(fā)酵后，可以作為畜牧養(yǎng)殖業(yè)的禽畜飼料，用以替代糧食或牧草，進而以有機肥料的形式還田。此外，在菌類和中草藥等作物的種植行業(yè)，成本低廉易得的秸稈是基料的首選，在相關(guān)技術(shù)日益成熟的背景下，對秸稈的需求量也在逐年增長。

2.2秸稈利用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

秸稈利用技術(shù)的研究大致有三個方向，其中生物學技術(shù)主要研究利用微生物和生物化學技術(shù)促進秸稈中的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化，以發(fā)酵腐熟等方式生產(chǎn)沼氣、生物肥料，在不增加環(huán)境負擔的前提下，使得秸稈中的能量和營養(yǎng)物質(zhì)能夠得到有效利用；基于物理學原理的秸稈利用技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，通常采樣粉碎、壓縮等方式加工秸稈，使其成為建筑工程等領(lǐng)域有利用價值的原材料[3]；而化學技術(shù)則主要是通過研制催化劑、添加劑，用于促進秸稈的降解，從中分離出有利用價值的物質(zhì)，例如在利用熱解反應(yīng)生產(chǎn)燃料的過程可以利用化學原理，讓秸稈在特定條件下反應(yīng)和生成肥料緩釋控制劑等產(chǎn)品。

3秸稈資源化利用模式的構(gòu)建

在循環(huán)農(nóng)業(yè)視角下實現(xiàn)對秸稈的資源化利用，必須在不增加環(huán)境負擔的前提下，以形成物質(zhì)和能量的閉環(huán)循環(huán)為原則，在循環(huán)利用鏈條的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮秸稈的利用價值，達到優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和踐行循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展理念的目的。

3.1圍繞養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的利用模式

盡管目前絕大多數(shù)農(nóng)戶不再同時從事種植和養(yǎng)殖業(yè)，但將秸稈作為禽畜飼料依然是實現(xiàn)且循環(huán)利用的最佳模式，既可以延長農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈并優(yōu)化物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化，又能夠讓秸稈以有機質(zhì)的形式還田。首先，應(yīng)對秸稈進行規(guī)?；幕厥蘸图庸ぃ脵C械粉碎、壓縮、生物發(fā)酵等技術(shù)將其加工成多種飼料產(chǎn)品，通過市場流通供應(yīng)給各個地區(qū)的養(yǎng)殖戶。一方面提高種植戶的收益，另一方面則有利于降低養(yǎng)殖業(yè)的飼料成本，并且減少因大規(guī)模養(yǎng)殖而帶來的糧食消耗、草場退化等問題[4]。經(jīng)過這一環(huán)節(jié)，可以成功的將秸稈轉(zhuǎn)化為禽畜產(chǎn)品和肥料，前者可以直接供應(yīng)市場，而后者既可以直接作為肥料還田，也可以作為沼氣生產(chǎn)原料進一步的轉(zhuǎn)化和分級利用。除了為農(nóng)戶提供清潔燃料，還可以利用沼氣池反應(yīng)的殘留物作為蚯蚓的養(yǎng)殖基質(zhì)，生產(chǎn)供禽畜食用的蛋白質(zhì)，而禽畜糞便和沼氣池的廢液則可以作為種植業(yè)的肥料。從而在實現(xiàn)秸稈中物質(zhì)和能量的多級利用之后使之順利還田，繼續(xù)以有機質(zhì)和礦物質(zhì)的形式進入下一個農(nóng)作物種植循環(huán)。

3.2利用熱解技術(shù)實現(xiàn)秸稈的資源化利用

利用熱解技術(shù)可以將秸稈轉(zhuǎn)化為多種在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有利用價值的物質(zhì)，通過多種渠道實現(xiàn)對秸稈中的能量和物質(zhì)的循環(huán)利用。首先，在一定的溫度和壓力下促使秸稈發(fā)生熱解反應(yīng)，可以生成氣態(tài)、液體燃料或者固態(tài)生物質(zhì)碳產(chǎn)品，可直接作為生產(chǎn)和生活所需的燃料[5]；其次，在秸稈熱解轉(zhuǎn)化的過程中，還可以通過添加化學制劑提煉有價值的工業(yè)原料，用于生產(chǎn)生物農(nóng)藥或者農(nóng)作物的栽培基質(zhì)。從而在將相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域時，起到提升土壤肥力和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的作用，完成對秸稈的資源化利用。

3.3秸稈的基料化循環(huán)利用

以秸稈作為菌類、中藥等經(jīng)濟作物的栽培基料，同樣可以實現(xiàn)對秸稈中的物質(zhì)與能量的循環(huán)利用。首先，食用菌和中藥等經(jīng)濟作物可以吸收和轉(zhuǎn)化秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)，在使之得到有效利用的同時，拓展了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，并且提高了資源的利用率；其次，廢棄的菌類和農(nóng)作物栽培基料還可以用于生產(chǎn)沼氣，從而進一步完成能量轉(zhuǎn)化并提供燃料、養(yǎng)殖基質(zhì)，最終以有機質(zhì)的形式還田，起到改善土壤結(jié)構(gòu)的作用，從而實現(xiàn)對秸稈資源的閉環(huán)循環(huán)利用。

3.4運用生物技術(shù)實現(xiàn)秸稈的資源化利用

運用生物技術(shù)可以以最直接的方式實現(xiàn)秸稈資源的循環(huán)利用，而生物反應(yīng)堆是最簡單的模式，其原理是利用微生物和催化劑讓秸稈腐熟和分解為有機質(zhì)，從而讓秸稈直接還田和進入下一個農(nóng)作物種植循環(huán)。但由于微生物的活性和生化反應(yīng)速度受到溫度等環(huán)境條件的影響比較明顯，所以這一技術(shù)目前受到不同地域氣象、環(huán)境條件的制約而無法大范圍推廣。

4結(jié)束語

秸稈是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)物，只有根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的特點實現(xiàn)對秸稈的循環(huán)利用，才能夠遵循能量與物質(zhì)守恒原理，保障農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。而圍繞養(yǎng)殖業(yè)、生態(tài)燃料生產(chǎn)和經(jīng)濟作物的栽培利用秸稈，能夠讓秸稈資源實現(xiàn)閉環(huán)循環(huán)，有助于優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈并踐行循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展理念。

參考文獻：

[1]曹旭華.基于循環(huán)農(nóng)業(yè)的農(nóng)作物秸稈資源化利用模式研究[J].農(nóng)技服務(wù),2016,033(016):150.

[2]周凌硯,楊哲.循環(huán)農(nóng)業(yè)視角下臨滄市農(nóng)作物秸稈資源化利用模式探究[J].南方農(nóng)業(yè),2019(21).

[3]臧崢崢.循環(huán)經(jīng)濟視角下的農(nóng)作物秸稈利用資源化[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2019,000(007):56,71.

[4]宋林平.我國機械化秸稈壓塊飼料技術(shù)發(fā)展前景與對策(綜述)[J].河北科技師范學院學報,2003,(04):72-74+78.

作者：舒蟒 單位：江蘇省無錫市宜興市楊巷鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心