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技術的發(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)結構的改變，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)中物質與能量轉化的鏈條，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)能量與物質轉化的成果。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。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)學原理輔以技術性手段，探索重構農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域的資源利用模式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量和物質轉化鏈條，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，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構、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技術發(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，在相關技術日益成熟的背景下，對秸稈的需求量也在逐年增長。

2.2秸稈利用技術的發(fā)展和應用

秸稈利用技術的研究大致有三個方向，其中生物學技術主要研究利用微生物和生物化學技術促進秸稈中的物質和能量轉化，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)物質能夠得到有效利用；基于物理學原理的秸稈利用技術主要應用于工業(yè)生產(chǎn)領域，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域有利用價值的原材料[3]；而化學技術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，例如在利用熱解反應生產(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)化物質和能量轉化，又能夠讓秸稈以有機質的形式還田。首先，應對秸稈進行規(guī)模化的回收和加工，利用機械粉碎、壓縮、生物發(fā)酵等技術將其加工成多種飼料產(chǎn)品，通過市場流通供應給各個地區(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化為禽畜產(chǎn)品和肥料，前者可以直接供應市場，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的殘留物作為蚯蚓的養(yǎng)殖基質，生產(chǎn)供禽畜食用的蛋白質，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)秸稈中物質和能量的多級利用之后使之順利還田，繼續(xù)以有機質和礦物質的形式進入下一個農(nóng)作物種植循環(huán)。

3.2利用熱解技術實現(xiàn)秸稈的資源化利用

利用熱解技術可以將秸稈轉化為多種在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域有利用價值的物質，通過多種渠道實現(xiàn)對秸稈中的能量和物質的循環(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，可以生成氣態(tài)、液體燃料或者固態(tài)生物質碳產(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。從而在將相關產(chǎn)品應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域時，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化秸稈中的營養(yǎng)物質，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化并提供燃料、養(yǎng)殖基質，最終以有機質的形式還田，起到改善土壤結構的作用，從而實現(xiàn)對秸稈資源的閉環(huán)循環(huán)利用。

3.4運用生物技術實現(xiàn)秸稈的資源化利用

運用生物技術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，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,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)服務中心