关于农作物秸秆综合利用的研究

江苏农牧科技职业学院毕业设计（论文）题目：农作物秸秆综合利用姓名：姚瑶学号：201010552二级院系部：动物科技学院班级:饲料10专业：饲料与动物营养指导教师：任善茂职称：副教授企业导师：徐洲职称：技术员二〇一三年六月江苏农牧科技职业学院毕业论文（设计）I农作物秸秆综合利用【摘要】农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，但近几年我国粮食主产区出现了较为严重的焚烧秸秆现象，造成了环境污染,也造成了事故多发。为了解决人类资源、环境和发展之间的关系问题,高效合理地利用这一宝贵的资源。本文对我国农作物秸秆资源的种类、结构，营养特点等进行了详细分析,从可持续发展和环境保护的角度,介绍了我国农作物秸秆资源及其利用现状,并介绍了秸秆饲料加工利用的方法及途径。【关键词】农作物秸秆；综合利用；利用现状；饲料加工农作物秸秆的综合利用IIComprehensiveutilizationofcropstraw【Abstract】Cropstrawisavaluablerenewableresource,butChina'smajorgrain-producingareasinrecentyearsappearedmoresevereburningphenomenon,causedtheenvironmentpollution,alsocausedtheaccident,.Inordertosolvetherelationshipbetweenhumanresources,environmentanddevelopmentproblems,effectiveuseofthisvaluableresourcereasonably.Inthispaper,thetype,structureofcropstrawresourcesinChina,nutritioncharacteristicsareanalyzedindetail,fromtheperspectiveofsustainabledevelopmentandenvironmentalprotection,introducesthecropstrawresourcesandtheirutilizationinourcountry,andintroducesthemethodandwayofstrawfodderprocessinganduse.【Keywords】ThecropsstrawComprehensiveutilizationofUsingthepresentsituationFeedprocessing江苏农牧科技职业学院毕业论文（设计）III目录引言……………………………………………………………………………………………11.秸秆资源…………………………………………………………………………………12.秸秆的利用价值……………………………………………………………………………22.1秸秆的结构特点……………………………………………………………………22.2秸秆综合利用情况及特点…………………………………………………………23.秸秆饲料利用现状及加工应用……………………………………………………………43.1秸秆饲料利用现状………………………………………………………………53.2秸秆的加工处理方法………………………………………………………………53.3秸秆饲料在动物上的应用…………………………………………………………64.结论…………………………………………………………………………………………7参考文献………………………………………………………………………………………9致谢…………………………………………………………………………………………10江苏农牧科技职业学院毕业论文（设计）1引言随着农业现代化的快速发展，我国农作物秸秆资源总量总体呈不断增长之势。近年来，农民生活水平不断提高，秸秆直接作为生活燃料的比例大幅减少，许多地区农作物秸秆成为废弃物，越来越多的农户大规模露天焚烧秸秆，这已成为显著的社会问题，长期以来，我国各地区都在提倡循环农业，要求遵循“减量化（Reduse）”、“再使用（Reuse）”、“再循环（Recycle）”的“3R”原则，其中，“再循环”原则要求产出来的农副产品在完成其使用功能以后，重新变成可以使用的资源，而不是无用的垃圾[1]。据粗略统计，每年约产农作物秸秆5.7亿吨，但是植物秸秆因其茎细胞壁中含有木质素而很难作为工业原料及饲料。目前，全国大约有3%的秸秆直接作为农村生活生活燃料；10%用于牲畜的饲料；23%用作副工业产品；60%直接还田，而大量的秸秆被就地焚烧，存在着“三低一重”的缺点,即秸秆利用率低、转化率低、经济效益低、环境污染严重[2]。农作物秸秆的综合利用是保护生态环境、节约可再生资源的需要,也是缓解农村饲料、肥料、燃料和工业原料的紧张状况、促进农业可持续发展的迫切要求。如何提高秸秆的利用率研究仍是当今重大课题之一。1秸秆资源农作物秸秆是籽实收获后剩留下的含纤维成分很高的作物残留物,包括禾谷类、豆类、薯类、油料类、麻类、以及棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物的秸秆。我国的秸秆资源非常丰富,目前仅重要的作物秸秆就有近20种,且产量巨大[3]。据调查统计，2010年全国秸秆理论资源量为8.4亿吨，可收集资源量约为7亿吨。秸秆品种以水稻、小麦、玉米等为主。我国的粮食生产带有明显的区域性特点，辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、河北、河南、湖北、湖南、山东、江苏、安徽、江西、四川等13个粮食主产省（区）秸秆理论资源量约6.15亿吨，占全国秸秆理论资源量的73%。表12010年我国主要秸秆资源量秸秆稻草秸秆（亿吨）小麦秸秆（亿吨）玉米秸秆（亿吨）棉杆（万吨）油料作物秸秆（万吨）豆类秸秆（万吨）薯类秸秆（万吨）资源量2.111.542.732600370028002300农作物秸秆的综合利用22秸秆的利用价值2.1秸秆结构特点秸秆的主要成分是纤维物质和少量粗蛋白、粗脂肪，粗纤维是饲料中所有不溶于一定浓度的稀酸、稀碱、乙醇有机物物质的总称。粗纤维包括纤维素、半纤维素、多缩戊糖及镶嵌物质（木质素角质）等。木质素是结构牢固的酚类聚合物，纤维素和半纤维素都属于多糖类物质，其中纤维素是高分子量的葡聚糖，半纤维素主要是木聚糖[4]。表2我国主要农作物秸秆物质成分表成分小麦秸秆玉米秸秆稻草秸秆豆类秸秆营养成分%水分10.011.213.410.8粗蛋白3.13.51.89.1粗脂肪1.30.81.51.9粗纤维32.633.428.044.6无氮浸出物43.942.742.932.42.2秸秆综合利用情况及特点农作物光合作用的产物一半在籽实中，一半在秸秆里。传统农业和简单再生产对秸秆的利用，仅仅是烧火做饭、饲养牲畜、盖房、取暖和肥田等。随着现代加工技术发展，经过科学处理，秸秆的营养价值还可以大幅度提高。在许多国家，农作物秸秆的资源化利用中形成了“5F”路线，即Fertilizer（肥料）、Feed（饲料）、Fuel（燃料）、Fiber（纤维）、FeedStocr（原料）,秸秆蕴藏着丰富的能量，含有大量的营养物质，开发利用潜力巨大，发展前景十分广阔，加强农作物秸秆综合利用对加快农村经济发展具有重要作用。2.2.1秸秆饲料秸秆的自然密度通常为每立方米30～50千克，如此“蓬蓬松松”的原料很不利于运输和储存，影响其深加工或二次开发利用。因此对秸秆首先进行就地高密度压缩是解决秸秆综合利用“瓶颈”的关键，只有将秸秆高密度压缩了，才能为下一步的开发利用及流通创造有利条件。近几年，国内部分研究机构与农场协作攻关，采用机械手段对秸秆进行了不同程度的压缩试验，结果表明作为秸秆压缩饲料不但营养水平有所提高，而且还方便了流通。我国是一个农牧业大国，同发达国家相比，畜牧业的比例偏低。随着人民生活水平的提高，膳食结构将向奶、肉、蛋倾斜，这就对畜牧养殖业提出了更大的要求，而畜牧业的大发展就需要有丰富的饲料资源。面对草原退化沙化严重、牧草供应不足、江苏农牧科技职业学院毕业论文（设计）3树叶资源难以采集利用的矛盾，以秸秆为主的畜牧粗饲料开发潜力是巨大的。2.2.2秸秆还田农作物秸秆还田技术主要是机械化秸秆粉碎直接还田技术，它是以机械的方式将田间的农作物秸秆直接粉碎并抛洒于地表，随即耕翻入土，使之腐烂分解，从而培肥地力，实现农业增产增收。机械化秸秆还田技术具有显著的经济效益和社会效益。2.2.3秸秆燃气秸秆燃气，是利用生物质通过密闭缺氧，采用于溜热解法及热化学氧化法后产生的一种可燃气体，这种气体是一种混合燃气，含有一氧化碳、氢气、甲烷等，亦称生物质气。2.2.4秸秆发电目前我国秸秆直燃发电的基本情况：据介绍，目前用于直燃发电的秸秆主要有三类，第一类为黄色秸秆，主要是玉米秸秆、小麦秸秆、稻草等草木类农作物秸秆，具有体积大、重量轻、密度小等特点，为满足锅炉燃烧发热量，保证单位时间内的上料量，需要打捆至规定的体积和重量后输送至炉膛内燃烧；还有一类为灰色秸秆，主要是棉花秸秆、大豆秸秆、树枝、木材下脚料等密度较大的木本类植物，需破碎加工后输送至炉膛内燃烧；第三类是为提高燃烧值压缩为一定体积的颗粒的秸秆。在加工处理上，黄色秸秆的操作难度最大。2.2.5秸秆作为原料,生产生物活性有机肥根据根际土壤微生态学和植物营养生理学原理,采用生物发酵工程技术,设计以翻堆与充氧相结合的新工艺,促进畜禽粪便的好氧生物发酵,分解各类有机大分子物质;同时,利用发酵生物热能杀灭各种病虫卵,降低水分含量,最后生产无臭无味的生物活性有机肥。生物活性有机肥是以多功能微生物活性菌及其在发酵过程中产生的生命活性物质为核心,以优质肥料型有机质为载体,再配以少量的有机养分及微量元素合理组合而成的无污染、无公害、适于发展绿色食品的新肥料。2.2.6秸秆建材秸秆建材也是秸秆加工利用的新兴领域,通过科学配方,产生化学反应,让秸秆成为填充料。该种建材的特点是重量轻、安装方便、防火、阻燃、防震、价格便宜。秸秆是高效、长远的轻工、纺织和建材原料,既可以部分代替砖、木材等材料,还可有效保护耕地和森林资源。秸秆墙板的保温性、装饰性和耐久性均属上乘,许多发达国家已把“秸秆板”当作木板和瓷砖的替代品广泛应用于建筑行业。此外,经过技术处理加工秸秆还可以农作物秸秆的综合利用4制造人造丝和人造棉,生产糠醛、饴糖、酒和木糖醇,加工纤维板等。2.2.7秸秆可变生物油将木屑、稻壳、玉米秆与棉花杆等多种原料进行热解液化和再加工,可变废为宝,将它们转化为生物油,其中木屑产油率达60%以上,秸秆产油率达50%以上,生物油热值16～18MJ/kg。这项成果已经过中试,实现产业化已指日可待。2.2.8秸秆煤炭以小麦秸秆与棉花杆、稻草、稻壳、花生壳、作物芯、树枝、树叶、锯末等农作物、固体废弃物为原料,经过粉碎后加压、增密成型,即为“秸秆煤炭”。具有以下特点:环保节能;比重大,燃烧时间长;热值高;体积缩小便于燃烧、贮存和运输;应用范围广,可以代替木柴、液化气等,是国内新型的环保清洁可再生能源。2.2.9秸秆沼气秸秆气化技术是利用一套机械装置,将秸秆进行缺氧燃烧,并通过还原和裂解过程,将秸秆中的大部分有机质转换为可燃气体,经过除尘、冷却和净化等工序后送至储气柜,再经由输气管道送到各户供炊事和取暖用。2.2.10秸秆工艺品秸秆编织工艺是较易被回收利用的方法,得到了广大农民的支持。3秸秆饲料利用现状及加工应用3.1秸秆饲料利用现状我国秸秆资源丰富，每年秸秆产量达5.7～6亿吨左右，占世界秸秆总量的20%～30%，而用于饲料部分的还不足10%。我国在利用植物纤维原料生产酒精方面进行了大量的研究，在纤维素酶法糖化及酒精发酵等几个关键环节取得可喜进展。饲料的营养价值随其纤维素、半纤维素和木质素的含量增加而降低，这是因为它们不易被消化分解，而且会阻碍其他营养物质与各种酶接触，降低了饲料的消化利用。由于秸秆的粗蛋白含量低、维生素缺乏、钙、磷含量低，硅酸盐含量高、消化率低、消化能含量低，导致秸秆直接饲喂给家畜的效果很差。如果对