我国稻草资源化利用现状及其评价

azicazolutujo

调查分析，目前稻草资源化利用途径主要作为能源、肥料、饲料、纤维材料、基质原料。
3.1 能源
稻草作为能源是因为其自身的生物质特性，用现代技术可以转化成固态、液态和气态燃料，当其含水率在3%左右时，其平均热值17636KJ/Kg，其热值约为标准煤的一半。稻草直接燃烧主要分炉灶燃烧和锅炉燃烧[9]。炉灶燃烧设备操作简便，我国农村目前多采用炉灶燃烧，此方式在解决农村能源短缺起到了至关重要的作用，据统计我国农村炉灶燃烧秸秆占总量的65%～84%，但因其燃烧效率很低，只利用了其热能的10%，因此，会造成严重的生物质资源浪费。而锅炉燃烧可大幅度提高燃烧效率，适用于水稻种植规模化、集约化程度较高的地区。稻草通过发酵法生产生物乙醇燃料[10]，被认为是未来20a最具发展前景的生物燃料。我国在“十五”期间，有了较为成熟的以粮食为原料生产酒精的生产技术和大规模生产能力，但我国粮食不足的情况是现实，因此发展非粮乙醇保障国家粮食安全，具有重要意义。我国目前稻草作为能源的方向除直接燃烧和生产乙醇外还有：高效沼气发酵装置及发电、热解液化制备燃料油、间接液化合成柴油等。
3.2 肥料
3.2.1 直接还田
稻草直接还田的方法主要有留高茬法、墒沟埋草法、农田铺草法、铡草还田法、稻草覆盖还田法。其中留高茬法是将收割时留下的一定高度的稻草直接翻入土中，此法省时省力，但如果采用机械翻耕只适用于大面积稻田，而且机械设备较为昂贵，面积较小的稻草一般采用牛耕；墒沟埋草法是将稻草埋入墒沟，这种方法对土地利用率高，并有利于改善稻田灌溉；农田铺草法改土效果较慢，而铡草还田法效果較好，但是比较费力费时；稻草覆盖省时省力，效果也较好，还能将低甲烷等气体排放，但此法对水源要求较高。
3.2.2 间接还田
稻草间接还田主要包括牲畜过腹还田和发酵还田两种方法。牲畜过腹还田是将稻草作为饲料饲喂给牲畜，将牲畜的粪便还田；发酵还田是利用微生物进行生物化学反应将稻草腐熟后形成类似于腐殖质的高效有机肥施入稻田。稻草间接还田效果较好，但需要占用较大的空间和较长的时间，较难推广。
3.2.3 生产复合肥
将稻草经过物理、化学、生物等一系列工艺加工成富含有机质和氮、磷、钾元素的复合肥料，实现土壤有机和无机平衡，达到改良和修复土壤的作用。
3.3 饲料
3.3.1 物理方法加工
物理方法是改变稻草的外形结构，不改变其化学组分的方法，如切断、粉碎等。此方法不能提高稻草的营养价值，而且加工过程设备成本和加工成本较高，不易推广。
3.3.2 化学方法加工
现有的稻草化学法加工主要有碱化、酸化、氧化和氨化。前3种方法在应用过程中药品用量和反应条件不易控制，并且会导致牲畜中毒事故的发生，而未得到推广。氨化法可以改变稻草的化学组成，提高稻草的适口性和营养价值。
3.3.3 生物方法加工
生物方法处理主要包括酶处理和微生物处理。生物处理方法可提高稻草饲料化的适宜性而且不造成环境污染，是处理稻草较好的方法。经研究，稻草经过生物处理后，营养成分增加，转化率提高，并且可以提高牲畜的抗病力，提高肉、奶品质。
3.4 纤维材料
利用稻草纤生产生物质材料有着广阔的前景。目前研究中重要利用稻草中的纤维生产纸浆、人造纤维板材以及轻质建筑材料；稻草经过常压水解、萃取等工艺制戊糖产品，剩余组分生产人纤浆；以稻草为原料制取膳食纤维、微晶纤维素等。
3.5 基质原料
稻草是良好的食用菌栽培基质，粉碎并添加豆饼、牛粪等作为氮源栽培草腐生菌类效果良好。运用稻草栽培食用菌，投资少、收益高，并且具有良好的生态效益。生产实践表明，运用稻草作为基质原料栽培草菇、双胞菇，产量高、营养价值丰富，每100Kg稻草可生产160Kg平菇[11]。以稻草为基质原料养殖高蛋白蝇蛆和蚯蚓等也有较多的研究和报道。
4 稻草资源化利用评价
由表2可知2011年我国稻草资源量为1.5亿吨左右，其中早稻稻草占14%，中晚稻稻草占86%，并且早稻种植主要集中于长江流域及其以南地区，中晚稻（包括中稻、一季晚稻和双季晚稻）的种植遍布全国的大部分省（市、自治区0），北方水稻种植主要集中在黑龙江、吉林和辽宁三省。2011年稻草资源量超过1000万t的省份有湖南、黑龙江、江苏、江西、湖北、四川、安徽7省，这7省总量占全国总量的79.6%。
通过确定稻草可收集利用系数，并以2011年我国稻草资源量为基础数据，计算我国稻草可收集利用量的数据显示，可收集利用的稻草量达1.2亿吨左右，虽然残留在田间和收集过程中浪费的量占19%左右，但我国可收集利用的稻草量仍十分巨大。如此丰富的生物质资源，其有效利用现状并不乐观。我国稻草资源主要流向：15%用于还田，2.3%用于工业化生产，有近60%用于薪柴和露地燃烧[12]。因此我国稻草资源具有巨大的应用潜力。
总结对稻草资源化利用的评价，从不同用途的效果及其适宜性出发，真正实现稻草资源化利用必须实现规模化、集约化的工业生产。目前有关以稻草资源化利用评价的研究并不多，本文总结几种可实现规模化生产的稻草资源化利用途径，为真正实现稻草资源化利用奠定基础。
5 结语
通过分析计算得出我国稻草资源量和可收集利用量的数据，可知我国稻草可资源化利用的量非常丰富，并且具有巨大的开发利用潜力。
稻草是一个巨大的污染源，同时也是一个巨大的生物质资源宝库。分析稻草资源化利用现状，可知我国稻草资源浪费严重，资源化利用程度较低。因此，在配套相关政策的基础上，提升其资源利用技术水平，生产具有市场竞争力的产品，真正实现稻草资源资源化、集约化的工业生产，才能为我国可持续发展做出重要贡献。
上述分析结论，是基于各地稻草资源量为基础数据，但各地区影响稻草资源化利用的因素各不相同，后续研究中细化影响各省（市、自治区）稻草资源化利用的因素，为实现稻草的资源化利用奠定基础是必要的。
参考文献
[1] 张杰. 稻草亚硫酸钾法制浆工艺和机理的研究[D].天津：天津科技大学， 2009.
[2] 邬义明. 植物纤维化学[M].北京：中国轻工业出版社，1991：63-68.
[3] 谢光辉，王晓玉，韩东倩，薛帅. 中国非禾谷类大田作物收获指数和秸秆系数[J]. 中国农业大学学报，2011，16（1）：9-17.
[4] 王晓玉，薛帅，谢光辉. 大田作物秸秆量评估中秸秆系数取值研究[J]. 中国农业大学学报，2012，17（1）：1-8.
[5] 毕于运，王红彦，王道龙，高春雨，王亚静. 中国稻草资源量估算及其开发利用[J]. 中国农学通报，2011，27（15）：137-143.
[6] 王亚静，毕于运，高春雨. 中国秸秆资源可收集利用量及其适宜性评价[J]. 中国农业科学，2010，43（9）：1852-1859.
[7] 张宗毅，曹光乔，易中懿. “十二五”农业机械化发展区域划分研究[J]. 中国农业资源与区划，2011，32（4）：50-55.
[8] 孙永明，李国学，张夫道，施晨璐，孙振钧. 中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J]. 农业工程学报，2005，21（8）：169-173.
[9] 张明，袁益超，刘聿拯. 生物质直接燃烧技术的发展研究[J]. 能源研究与信息，2005，21（1）：15-20.
[10] 鄧可蕴. 21世纪我国生物质能发展战略[J].中国电力，2000， 33（9）：82-84.
[11] 田宜水，孟海波. 农作物秸秆开发利用技术[M]. 北京：化学工业出版社，2009：178.
[12] 赵军，王述洋. 我国农业生物质资源与利用[J]. 现代化农业，2007（1）：30-31.
作者简介：孙世荣（1992-），男 ，东北林业大学在读研究生，主要从事生物质资源利用研究。