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农作物秸秆资源的利用现状探究

来源:农机化研究 作者:李海亮;汪春;孙海天;
发布于:2017-03-30 共10137字
  摘要

        0引言
  
  近年来,随着化石能源的短缺及农业环境的日益恶化,人们对环境保护和可持续发展越来越重视,生物质资源的开发利用逐渐受到世界各国的关注[1].我国作为世界的农业大国,拥有丰富的生物质资源,具有较大的新型能源化开发潜力。
  
  农作物秸秆是农业生产的副产物,是一种可再生的生物质资源,具有来源广、污染小、热值含量高等显着优势,曾是我国农村主要的牲畜饲料和生活燃料。由于农村生活水平的提高和生产方式的改变,秸秆的利用受到收集方式、利用技术和运输成本的限制,目前主要采用田间焚烧和废弃的方式处理过剩的秸秆,导致环境的污染和资源的浪费,存在火灾和交通事故隐患,同时破坏土壤抗旱保湿能力。秸秆综合利用率低( 约为33:) ,严重制约了农业的可持续发展。
  
  农作物秸秆的资源化、商品化,可以缓解农村能源、饲料、肥料、工业原料和基料的供应压力,有利于改善农村的生活条件,发展循环经济,构建资源节约型社会,促进农村经济可持续发展。因此,农作物秸秆综合利用技术的研究具有重要的现实意义。
  
  1我国农作物秸秆资源概况
  
  1. 1秸秆产量的计算
  
  秸秆是农作物收获后的作物残留,含有大量的矿质元素、纤维素、木质素及蛋白质等可被利用的成分,是一种可供开发利用的再生生物质资源。我国秸秆资源丰富,2013年中国农作物秸秆的总量约有7亿t,约占世界秸秆总量的19:,位居世界第一[2].
  
  秸秆的产量与当年的作物品种、作物产出和气候条件相关,一般可采用谷草比法、农作物副产品比重法和农作物经济系数法进行估算。各地农作物的产量与其秸秆资源具有显着的正相关性( 相关系数为0. 88) ,谷草比可在《农业技术经济手册》中查阅[3],因此谷草比法最简单应用也最为广泛,其估测公式为
  
  
  
  其中,S为当年秸秆资源总量;Si为某农作物年产量;Xi为某农作的谷草比。
  
  1. 2我国秸秆资源的分布
  
  我国农作物秸秆具有产量大、种类多和分布广的特点。粮食作物秸秆是我国主要的秸秆类型,稻草、玉米秸和麦秸是产量最高、分布最广的三大作物秸秆,约占秸秆资源总量的2 /3[4].油菜籽和棉花是秸秆可规模化利用的主要经济作物。
  
  由于区域种植方式、气候条件、耕作环境等因素的影响,我国秸秆资源存在地域性,呈现显着的南北差异和东西差异。整体上看,我国东北部地区秸秆资源相对比较丰富,西南部地区比较贫乏[5].按照各地人均秸秆资源占有量与全国平均水平(246kg /人) 的对比结果,可将我国分为资源丰富区( 东北区、蒙新区、华北区)、资源一般区( 西南区、长江中下游区) 和资源匮乏区( 华南区、黄土高原区、青藏区) ,整体呈现北高南低的分布特点,如图1所示。按照各地区秸秆可能源化利用资源量与全国平均水平(1. 92t /hm2) 的对比结果,将我国分为分布集中区( 东北区)、分布一般区( 蒙新区、华北区、西南区、长江中下游区、华南区) 和分散区( 黄土高原区、青藏区) ,整体呈现东高西低的分布特点,如图2所示[6].
  
  2农作物秸秆资源的利用现状
  
  2. 1秸秆能源化
  
  农作物通过光合作用将一半的产物贮存在秸秆中,秸秆中富含大量的碳、氢、氧等养分,但N、S含量低,因而秸秆具有发热量高( 热能大约相当于标准煤的1 /2) ,有害气体排放少的特点[7 - 8],所以秸秆可作为一种优质的生物质原料进行能源化利用,进而降低对煤炭、石油等不可再生能源的消耗。根据秸秆转化利用技术的不同,能源利用的主要方式可以分为直燃供热( 直接燃烧、固化成型后燃烧和混燃发电)、气化( 生物质燃气、沼气) 和液化( 燃料乙醇和生物柴油)三类。
  
  2. 1. 1直燃供热
  
  直燃供热即将秸秆直接燃烧获取热量,可以分为传统方式和现代方式两种。将田间收获的秸秆直接燃烧以满足农村炊事取暖的要求。是一种相对传统落后的能源利用形式,秸秆利用率低,生态效益、社会效益和经济效益差。随着社会主义新农村和城乡一体化进程的推进,农民的生活质量和环保意识也在不断提高,目前农户主要应用安全、卫生、方便的各类燃气进行供热,采用传统方式提供热量的农作物秸秆用量在逐年减少。
  
原文出处:李海亮,汪春,孙海天,严晓丽,梁琦. 农作物秸秆的综合利用与可持续发展[J]. 农机化研究,2017,08:256-262.
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