秸秆建筑材料论文

2022-04-16

摘要:秸秆作为农村最广泛最常见的一种资源,农村秸秆利用率较低。根据我国国情,应充分提高秸秆资源化水平,如利用秸稈环保制品、秸秆饲料、秸秆发电、秸秆堆肥等方式对秸秆资源进行综合利用,形成秸秆产业,实现农村经济发展,提高农村居民生活环境。下面是小编整理的《秸秆建筑材料论文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。

秸秆建筑材料论文 篇1:

不同pH值环境下麦秸秆纤维腐蚀规律研究

摘要:随着人们环保意识的提高,废弃秸秆逐渐被人们所重视并加以利用。在土木工程界,秸秆常被用作加筋材料加固软土地基,由于土体复杂的环境会影响秸秆的力学性能,所以需要考虑秸秆的腐蚀问题。通过将麦秸秆置于不同pH值的HCl溶液和NaOH溶液中浸泡不同时间后,测定其质量变化和抗拉强度的大小,来研究麦秸秆在不同pH值环境下的腐蚀规律。结果表明,不同pH值酸碱溶液都会对麦秸秆造成腐蚀,使其力学性能下降,但腐蚀规律却有差异。经pH=14的NaOH溶液腐蚀后的麦秸秆整体发生萎缩,完全丧失力学性能;HCl溶液腐蚀后的麦秸秆抗拉强度要远小于NaOH溶液腐蚀后的麦秸秆;同一pH值环境下麦秸秆抗拉性能随着腐蚀时间的增加逐渐下降。

关键词:麦秸秆;抗拉强度;质量损失;酸碱腐蚀

我國是农业大国,农作物秸秆资源丰富,每年产生各类秸秆等农业废弃物约7.2亿t,是一种数量巨大的可再生资源[1]。大量秸秆被焚烧或废弃于田间,不仅造成环境污染,还浪费了宝贵的可再生资源[2-3]。因此,研究秸秆综合利用技术,将丰富的农业废弃物资源变废为宝,是促进农业可持续发展的重要举措[4]。

[JP2]在土木工程界,许多学者尝试将秸秆纤维运用到土木工程建设中,并获得了初步成效[5]。范军等将小麦秸秆制作成压缩块,放入纤维混凝土空心砌块中制成秸秆混凝土草砖,草砖在满足强度的要求下,[JP3]还具备更好的保温性能[6]。秸秆纤维复合材料由于其力学性能好,且是环境友好型材料,被大量应用于装饰装潢材料中[7-8]。柴寿喜等尝试将秸秆纤维作为加筋材料加入到固化的盐渍土中,来改善盐渍土的力学特性。试验结果表明,麦秸秆加筋对土体的横向变形有较强的约束作用,改善了土体稳定性,提高了土体抗压强度和抵抗变形的能力[9-11]。[JP]

需要指出,土木工程环境比较复杂,或是酸性环境,或是碱性环境,在这些复杂环境下,秸秆会发生腐蚀而影响其力学性能,所以必须要考虑秸秆的腐蚀问题。有研究显示,在碱性环境下,秸秆易腐烂,从而导致加筋土无侧限抗压强度随着固化过程的进行而降低[12]。Hsu等用稀硫酸处理水稻秸秆,在一定的温度条件下溶液中的含糖量达到83%[13]。Cheng等的研究表明,用碱处理使温度达到100 ℃时,秸秆中60%~70%的木質素被溶解[14]。曹旭辉等采用浓度为1%的NaOH溶液处理不同粒径的稻草纤维时,经处理后的质量损失率在40%左右[15]。由上述试验可知,酸碱性环境对秸秆腐蚀会导致秸秆纤维遭到严重的破坏,丧失力学性能。因此,了解秸秆在酸碱环境下的腐蚀规律是合理运用秸秆纤维的前提。

本试验将麦秸秆置于不同pH值的HCl溶液和NaOH溶液中,浸泡不同时间后取出,分别对其质量和抗拉强度进行测试,分析pH值及浸泡时间对麦秸秆力学性能的影响,研究秸秆在酸性和碱性环境下的腐蚀规律。从而为秸秆在土木工程中的综合利用提供有效的指导。

1材料与方法

1.1试验材料

试验所用麦秸秆收集于江苏省盐城市农村,人工收割,经过自然风干后存放于干燥阴凉之处,选取完整、没有虫害、秆径适中的麦秸秆作为试样。用38% HCl试剂配制pH值=1、3、5的HCl溶液,NaOH分析纯配制pH值=10、12、14的NaOH溶液。试验用水为实验室自制蒸馏水,HCl溶液和NaOH溶液配制完成后,用pH测试笔测量溶液精准pH值,如果误差较大,则需重新配制。麦秸秆的烘干采用DHG9123A型电热恒温鼓风干燥箱,抗拉强度的测定使用WDW-10E型电子万能试验机。

1.2试验设计

选取风干后粗细均匀的麦秸秆若干,截取最长一节秸秆,将其剪成15 cm的小段,每5根为1组,测得其质量后,用细线捆好(图1)。此后,将配好的HCl溶液和NaOH溶液分别倒入1 000 mL塑料量筒中,每个量筒中放入1组秸秆,确保秸秆整个没入到溶液中。最后,用保鲜膜将量筒口密封好,以防止溶液挥发(图2)。

将秸秆在浸泡15、30、45、60、90 d后取出,放入70 ℃的干燥箱中烘干至恒质量,观察秸秆外表的变化,用电子天平测定烘干后秸秆的质量,计算秸秆的质量损失率,计算公式如下:

[JZ]秸秆质量损失率=[SX(]秸秆原质量-烘干后秸秆质量秸秆原质量[SX)]×100%。

采用WDW-10E型电子万能试验机对秸秆的极限抗拉强度进行测试。由于秸秆太细,万能试验机的夹具不能很好地夹住秸秆,所以要对秸秆的两端进行处理。取3 cm×3 cm大小的氯乙烯塑料,将秸秆的一端夹在2片塑料中,抹上AB胶(图3)。48 h后,待AB胶到达最大强度,将制备好的秸秆样放入到万能试验机中进行抗拉强度测试。

试样受拉过程如图4所示,秸秆试样长150 mm,标距,即2个夹具之间的距离为120 mm,加载速度为5 mm/min。试验时,要注意秸秆不能发生弯曲或折断,同时试验机拉力方向要沿着秸秆纵向长度方向。

2.1烘干后秸秆样

不同pH值碱性环境腐蚀后秸秆样如图5所示,图5-a、图5-b、图5-c分别对应pH值=10、12、14时的NaOH溶液浸泡、烘干后的秸秆样。从图5可知,pH值=14的NaOH溶液浸泡后的秸秆外观变化较为明显,秸秆整体发生了萎缩,相互之间缠绕在一起,颜色比天然状态下的秸秆要变黄许多,稍一用力,秸秆便可被拉断,根本不具备抗拉强度。说明强碱环境[CM(25]下秸秆内部结构遭到了破坏,丧失力学性能。pH值=10、[CM)][FL)]

12的NaOH溶液腐蚀后秸秆与天然状态秸秆外观上并没有比较明显的变化,但两者腐蚀后秸秆有明显质量损失,说明秸秆同样受到了这2种碱性溶液的腐蚀,但是受腐蚀程度远没有强碱性溶液中的秸秆严重。

图6为酸性环境腐蚀后秸秆样,图6-a、图6-b、图6-c分别对应pH值=1、3、5的HCl溶液腐蚀后的秸秆样,图6-d为HCl溶液腐蚀后的秸秆与天然状态下秸秆进行的对比。从左到右依次为pH值=1、3、5的HCl溶液腐蚀后的秸秆以及天然状态下的秸秆。由图6可知,相比较天然状态下的秸秆,酸性溶液腐蚀后的秸秆要明显变细许多,颜色也要比天然状态下秸秆深许多,手感较为柔软,能够轻易弯折。其中,经pH值=1的HCl溶液腐蚀后的秸秆整体呈青黑色,秆径纤细;其他2种pH值HCl溶液浸泡后的秸秆仍旧是黄色,秸秆表面出现了黑色霉斑。同碱性溶液一样,不同pH值酸性溶液也会对秸秆产生不同程度的腐蚀,即溶液中酸的浓度会影响秸秆的腐蚀程度。

的破坏[16]。本次试验中NaOH溶液变成了黄色极有可能是麦秸秆中木质素和半纤维素受到腐蚀分解,溶解到NaOH溶液中,致使溶液变成了黄色。浸泡过秸秆的HCl溶液依舊呈无色,溶液比较浑浊,量筒内壁上有几处比较明显的霉斑。综合对比可以得出,酸碱性溶液都会对秸秆造成腐蚀,但腐蚀机理却有根本性的不同。

2.2秸秆质量损失规律

图8、图9分别为秸秆在不同pH值的NaOH溶液和HCl溶液中腐蚀时间与腐蚀质量损失百分比关系图。分析图8、图9可知,0~15 d这段曲线比较陡峭,15~90 d的曲线相对比较平缓。这表明,秸秆在碱性环境和酸性环境下15 d内腐蚀速率较快,质量损失比较严重。浸泡入pH值=10、12、14的NaOH溶液15 d后,秸秆质量损失分别为29.63%、3254%、28.06%;pH值=1、3、5的HCl溶液浸泡的秸秆质量损失分别为27.78%、28.00%、29.63%。15~90 d这段时间内,秸秆的质量损失仍有少量增长,表明NaOH溶液和HCl溶液仍在腐蚀秸秆,但腐蚀速率明显降低,这说明NaOH溶液和HCl溶液对秸秆的腐蚀主要集中在浸泡后15 d内。腐蚀90 d后,不同pH值的NaOH溶液中秸秆质量损失分别为3229%、43.09%和38.49%;不同pH值HCl溶液腐蚀后秸秆质量损失为 32.69%、33.33%和33.93%。

2.3秸秆抗拉强度特性

图10、图11为秸秆在pH值=10和pH值=12的NaOH溶液中浸泡不同天数后的拉力与拉伸位移关系图,pH值=14的NaOH溶液腐蚀后的秸秆结构遭受严重破坏,不具备抗拉性能。从2幅图中可以看出,秸秆拉力先随着其位移增加整體上呈线性增大趋势,当拉力增大到一定数值后,秸秆会被拉

断,此时拉力从峰值降下来,此时的峰值就是秸秆的极限拉力,随后拉力再随着拉伸位移的增加而慢慢减小,最终降为0。需要指出,由于拉伸过程中聚乙烯塑料中的秸秆会发生移动,所以秸秆的拉伸位移并不是秸秆的形变。

为秸秆在不同pH值的NaOH溶液中腐蚀时间与秸秆极限拉力关系图。从图12可以看出,随着浸泡时间的增加,秸秆的抗拉性能总体上呈现出降低趋势。经pH值=10的NaOH溶液浸泡15 d后的极限拉力为629 N; 90 d后极限

拉力降低为351 N。经过pH值=12的NaOH溶液浸泡15 d后的秸秆极限拉力为551 N;腐蚀90 d后极限拉力变为 422 N。腐蚀时间对于秸秆的抗拉性能有比较显著的影响,随着时间的增加,pH值=10、pH值=12的处理腐蚀90 d后秸秆抗拉强度分别要比腐蚀15 d的降低近44.2%、23.4%。虽然15~90 d 这段时间内,秸秆的质量损失变化不大,但秸秆抗拉性能却显著降低。这表明在15~90 d这段时间内,NaOH溶液对秸秆腐蚀作用仍在继续,秸秆力学性能持续降低。所以秸秆在碱性环境下腐蚀时间越长,其力学性能就越差。[JP]

分别为浸泡60 d和浸泡90 d后秸秆拉力与拉伸位移关系图。分析2幅图可知,麦秸秆经HCl溶液腐蚀后应力应变关系大体趋势与碱性环境下一致,不同pH值HCl溶液腐蚀60 d后,秸秆极限拉力分别为302、335、344 N,要远远小于碱性环境腐蚀后秸秆的极限拉力。同样,酸性环境浸泡90 d后,秸秆的极限拉力分别降为了214、158、125 N,同样要远远小于相同天数NaOH溶液腐蚀后麦秸秆的极限拉力。

综合分析来看,同一环境下,腐蚀时间越长,秸秆抗拉性

能越差,说明随着腐蚀时间增加,虽然秸秆外观和质量损失没有明显变化, 但秸秆仍然受到酸碱环境的腐蚀。其次,NaOH溶液和HCl溶液浓度越高,秸秆受到的腐蚀也越严重,抗拉性能也越低,说明酸碱浓度也是影响秸秆腐蚀的一个重要因素。相同时间下,秸秆受HCl溶液腐蚀后抗拉强度要远远小于受NaOH溶液腐蚀。这很有可能跟酸碱性环境对秸秆腐蚀机理不同有关。

麦秸秆主要是由木质素、纤维素、半纤维素、蜡质和灰分组成[17]。木质素是构成麦秸秆细胞壁的一种重要物质,通过形成交织网来硬化细胞壁,强化植物组织。纤维素是植物细胞壁的主要组成成分,赋予稻麦秸秆纵向抗拉强度,起着骨架作用,纤维素含量越高,其纵向抗拉强度越好。碱性环境对半纤维素和木质素影响较大,宋籽霖等的研究显示,氢氧化钠预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经氢氧化钠处理后的秸秆半纤维素含量降低了14.2%~52.4%,木质素含量降低了9.3%~29.3%[18]。而酸性环境能够降解麦秸秆中纤维素,降低纤维素成分的含量,破坏麦秸秆结构[19]。这可能是麦秸秆受HCl溶液腐蚀后,手感较为柔软,抗拉强度降低,截面尺寸明显变小的原因。

3结论

本试验从秸秆的外观变化、质量损失以及抗拉性能3个角度分析了酸碱环境对麦秸秆的腐蚀规律,得到如下结论:

(1)酸碱环境都会对秸秆造成严重的腐蚀,但两者腐蚀机理却各不相同,秸秆的质量损失为30%~40%。

(2)在强碱环境下,秸秆内部结构会遭到严重破坏,其直观表现为秸秆重度萎缩,失去抗拉性能,丧失力学特性。

(3)随着酸碱对秸秆腐蚀时间的增加,秸秆的抗拉强度逐渐降低。

(4)酸性环境下,秸秆中起支撑作用的骨架物质——纤维素含量会明显减少,所以酸性腐蚀后的秸秆抗拉强度要远远小于碱性复试后的秸秆的抗拉强度。

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[FQ)]

作者:孙浩 徐桂中 吴发红 王南江 朱杰

秸秆建筑材料论文 篇2:

辽河上游农村秸秆综合利用

摘要:秸秆作为农村最广泛最常见的一种资源,农村秸秆利用率较低。根据我国国情,应充分提高秸秆资源化水平,如利用秸稈环保制品、秸秆饲料、秸秆发电、秸秆堆肥等方式对秸秆资源进行综合利用,形成秸秆产业,实现农村经济发展,提高农村居民生活环境。

关键词:秸秆;农村;资源化利用;综合利用

辽河上游农村秸秆种类多、产量大,其中大量秸秆没有被合理利用而被焚烧丢弃,造成资源浪费和环境污染。

1 农村秸秆污染概况

中国作为粮食产量大国,玉米、小麦、稻谷产生的秸秆量每年可达6亿吨,我国秸秆产量每年已超8亿吨,其中辽宁省农作物秸秆实物资源量每年可达3000万吨。秸秆作为一类生物资源长期以来都没有得到合理利用,大量的秸秆资源被随意丢弃焚烧,浪费资源的同时造成一系列的环境污染问题。辽河上游地区秸秆不合理处置会导致秸秆中丰富的有机质进入水体,从而造成辽河水体富营养化等问题,综合利用秸秆资源对于改善辽河上游农村面源污染问题具有一定意义。

2 秸秆综合利用技术模式

在秸秆产量不断增加的条件下,秸秆中丰富的有机质资源应该得到充分利用,从而达到对资源的合理使用。秸秆中总能量与玉米以及淀粉大致相同,秸秆燃烧产生的能量约为煤的50%,纤维素含量占总量的30%。现阶段秸秆资源化利用总体分为两类,生物质资源利用及生物炭资源利用。其中生物炭资源利用技术已经广泛开展并取得一定效益;而生物炭资源技术与当前可持续发展的低碳经济相契合,也可以取得一系列有意义和经济价值的产物。

2.1 秸秆环保制品

采用秸秆为原料制快餐盒、建筑材料等制品,成本低,价格低廉,原材料来源广泛易取得,制作过程无毒无害无二次污染,各项指标均可满足国家要求,并且在使用过后易于降解,对于环境及经济方面均有利,因此而受到环保部分的大力支持,市场前景广阔。

2.2 秸秆饲料

秸秆作为一种替代性食物来源,可以代替玉米等高价农作物作为饲料补充。在使用前经过预处理过程,如青贮、氨化、微生物发酵等化学、生化方法,及粉碎、切割、膨化等物理处理方法。通过以上处理方法可以提高秸秆中粗蛋白含量并降低粗纤维和木质素的含量。其中厌氧青贮发酵法可以将部分纤维素转化为蛋白质类产物,提高饲料的营养价值以及消化率,使饲料产物达到国家标准。

2.3 秸秆生物质发电

在国家电力资源紧张的背景下,秸秆生物质发电技术具有重要意义。秸秆可以通过直燃发电、供热,从而实现热电联供,近年来对于秸秆固化成型技术有了一定的突破,但对于发电设备仍具有一定要求。秸秆另一种发电方式就是利用生物质气化技术,采用固定窗和流化床的工艺形式,输出电力和燃气。生物质发电分为小型、中型、大型气化发电系统。其中小型中型发电系统较为成熟,而大型气化系统应用较少。气化技术中焦油堵塞问题是当前存在的难解决问题,导致气化站运行受到限制。

2.4 秸秆堆肥

秸秆肥料化是最传统的秸秆回收利用手段之一,通过直接还田、焚烧还田、过腹还田及堆沤还田等方式加以利用。其中焚烧还田将秸秆燃烧的草木灰作为辅助钾肥加入田地,但秸秆的露天焚烧会对大气造成污染,已被国家明令禁止。秸秆堆肥技术是一种新型的秸秆回用技术。在一定的堆肥场地下,通过特定的降解微生物对秸秆有机质进行降解处理,制造出有机复合肥料,成本低但改善土壤肥力效果明显,解决秸秆处理问题的同时减少了化肥的使用。

3 结束语

秸秆资源化利用的水平提高,对我国能源利用,循环经济快速发展,改善农村生态环境具有重要意义。利用好秸秆资源对推动农村发展及农村问题的解决具有积极的意义。秸秆资源产业化的实现可以通过利用农村最多的原材料大幅提高农村生活水平,对于农村经济发展,保护环境等方面都有一定的改善,为建设新型环保农村提供有力保证。

基金项目:国家“十二五”科技重大专项子课题(No. 2012ZX07202003-05);国家自然科学基金项目(41401262);辽宁省教育厅一般项目(L2015202);辽宁省博士科研启动基金计划项目(201501131)。

作者简介:董兴(1993-),男,硕士研究生,从事环境科学研究。

*通讯作者:董文灵,女,硕士研究生,从事环境科学研究。E-mail: 465793145@qq.com

作者:董兴 董文灵

秸秆建筑材料论文 篇3:

低碳经济下的农作物秸秆综合利用研究

摘 要:农作物秸秆富含多种有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硫等多种养分,是一类具有多种用途的可再生生物质资源。实现秸秆综合利用对于发展我省低碳经济,推动农村经济发展具有重大意义。基于当前农作物秸秆利用的技术层面和应用层面出现的问题,提出了相应的发展对策建议。

关键词:农作物秸秆;低碳经济;综合利用

近年来,发展低碳经济已成为中国经济发展的一大趋势,农作物秸秆综合利用技术就是把低碳经济的发展理念应用于农业系统中,在农业生产中把秸秆重新利用,实现农业发展和生态环境的双赢 [1]。

中国是粮食等经济作物种植大国,每年产生的农作物秸秆达10亿多吨[2]。湖南省是一个农村人口占60%以上的典型农业省份,种植业是湖南省农业发展的支柱产业,农作物秸秆作为种植业中的主要副产物,是农村重要的物质资源,农作物秸秆的综合利用,对促进湖南省农业发展,繁荣农村经济,增加农民收入等方面有着重要的理论意义和现实意义。

低碳经济,是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。

秸秆的综合利用是指在农村生产系统中,以秸秆为起点,以解决资源短缺为目标,实现有机物多重循环、多层利用,从而提高农业生态系统综合效率的一种利用方式[3]。实现农作物秸秆的高质清洁综合利用是实现农村低碳经济发展的重要内容,对实现农村经济可持续发展具有重大意义。

一、秸秆综合利用现状

(一)技术层面

1.农作物秸秆还田技术。农作物秸秆还田是补充和平衡土壤养分,实现改良土壤质量的有效途径[4]。目前小麦秸秆还田技术的主要实践方式是在使用联合收割机收割的同时,利用安装在联合收割机上的专门装置同时粉碎秸秆,并抛洒在地表。另如常用的玉米秸秆还田技术有如下几种,玉米成熟后,一是应用玉米联合收获技术,在收获玉米的同时直接实现秸秆还田;二是应用玉米青贮收获技术,在玉米摘除果穗或连带果穗时直接进行田间收获玉米秸秆,粉碎后用作青贮饲料,进行过腹还田;三是在人工摘除玉米果穗后,应用秸秆还田机械将秸秆粉碎还田 [5]。

据实验测定,还田玉米秸秆500kg,相当于施用传统土杂肥2 500kg。一年后土壤有机质含量相对提高0.05%~0.23%,全磷平均提高0.03%,速效钾增加31.2mg/kg。土壤容重下降0.03~0.16 g/cm3,土壤孔隙度提高2%~4%[6] 。坚持多年秸秆还田的耕地,不仅可以提高磷肥利用率,同时还可以补充土壤中的钾素,地力也可提高0.5~1个等级,实现平均增产幅度在10%以上。

2.农作物秸秆饲料技术。该技术的应用主要以玉米秸秆的青贮加工为主,秸秆本身富含纤维素、木质素、半纤维素等非淀粉类大分子物质,直接作为饲料则营养价值过低。只有利用微生物发酵技术,通过微生物代谢产生特殊酶的降解作用,把大分子物质分解为小分子单糖或者低聚糖 [7],才能增加其作为饲料的营养,实现农作物秸秆的合理利用。该技术的优势在于,实现了在饲料的营养物质不流失的情况下,使饲料最大限度的保持了青鲜多汁的特点,同时具有酸香味,牲畜比较爱吃,贮存时间长。既可实现常年喂养牲畜的需要,又实现了农作物秸秆的综合利用,形成生态农业的良性循环。

3.农作物秸秆能源技术。即利用农作物秸秆代替煤炭为燃料。利用的主要方式是秸秆气化,如以玉米蕊、棉柴、玉米秸、麦秸等秸秆粉碎后为原料,在缺氧的状态下经过气化设备(气化炉)加热、裂解,和碳发生氧化还原反应,最终生成CO、H2、CH4、CnH2n可燃气体,这种混合的可燃气体就是秸秆气。然后经净化、除尘、冷却、储存加压,再通过输配系统送往用户,用作燃料或生产动力。通过秸秆气化技术可以实现农村生活集中供气,是实现秸秆高效率、高质量利用的重要途径。由于秸秆气化的燃烧效率在70%~75%,比使用燃气的效率高出15%~20% [8],也远高出直接燃烧秸秆的燃烧效率。

利用把农作物秸秆转化成能源的技术,生产各种清洁燃料,从而代替煤炭、石油和天燃气等燃料。既能提高秸秆利用效率,又能减少CO2等有害气体的排放量,使秸秆的利用更为经济合理。

4.秸秆制板技术。该技术以玉米秸、麦秸等秸秆为原材料,综合了物理、化学、电气、机械等加工技术原理,利用高压模压机械设备,经辗磨处理后的秸秆纤维与树脂混合物在金属模具中加压成型,制成各种高质量的低密度、中密度和高密度的纤维板材制品,具有广泛的应用范围 [9]。

秸秆是高效、经济的轻工业、纺织业和建材业原料。用秸秆制成的墙板拥有保温性、装饰性等特点,秸秆板材制品具有高强度、抗腐蚀、防火性、不变形、不开裂、美观及价格低廉等特点。秸秆制板技术的推广,对于缓解国内木材供应不足和需求居高不下的局面、节约有限森林资源、发展低碳经济具有十分重要的现实意义。

同时,秸秆制板技术能充分利用麦秸秆、玉米秸秆等农产品残余纤维,变废为宝,提高农业产品的附加值和科技含量,促进地方经济的持续发展,优化农村经济结构。另外,利用秸秆制板技术实现循环利用农业生产废弃物,可以大大减少农村每年焚烧秸秆引起众多问题,诸如影响耕地酸碱平衡、烟雾影响交通安全、废气污染空气等。

(二)实际应用层面

1.直接还田。农村秸秆还田普遍是直接还田,这种简单的还田模式会为农业生产带来很多隐患,如许多带病秸秆如果不经过灭菌处理直接还田,极容易造成病虫害的大规模蔓延,危害农业生产。

2.秸秆饲料加工水平低。秸秆在农村加工成饲料的水平较低,普遍采用很初级的加工。同时由于大量的劳动力涌入城市,农村劳动力的缺乏导致秸秆的收集比较困难,农村现有的剩余劳动力无法完成秸秆的收割、运输等体力活,从而难以实现秸秆综合利用加工成饲料。

3.秸秆能源利用粗放。秸秆气化是农作物秸秆通过气化炉的加工处理最终生成含一氧化碳、氢气、甲烷等混合气体的可燃气体,是一种清洁燃料。但由于该方法前期投入较大,同时受到收集、运输秸秆等条件的制约,可行性不强,在湖南省农村的利用方式主要是直接燃烧。

4.工业利用有限。工业原料将秸秆作为工业生产的原料,用于造纸、板材、器皿、包装用品、建筑材料等生产加工所需要的基础材料,但是这种企业的规模往往很小,消耗秸秆有限,同时也受到收集、运输堆放等条件的制约。

二、秸秆综合利用存在的问题

1.认识不足,推广力度有限。中国七千多年的农业发展史,秸秆一直被看做是农业生产的副产品,农业生产者普遍存在重粮食生产、轻秸秆利用的传统观念。随着时代的发展,稻麦秸秆被作为家用燃料已经减少,而作沤制肥料费工费力也不划算。相当一部分农民认为秸秆焚烧后的草木灰也是钾肥,既省事又方便。所以尽管政府采取了种种措施禁止焚烧秸秆,但由于多数农民看问题仅从眼前的利益出发,加之收集秸秆和劳动成本不成比例的现实,仍有很多秸秆被废弃或焚烧。另外,有关部门对秸秆还田政策研究不够,缺乏行之有效的政策引导和制度约束。部门之间也未能形成真正的合力,环保部门从环境角度讲禁烧,农业部门从避免焚烧角度讲“麦套稻、稻套麦”推广直播技术。农机部门从秸秆的转化升值和新机具推广谈综合利用和机械化还田,力量单一。

2.资金投入不足。秸秆综合利用的主要工具都是机械设备,前期投资大,且由于农作物生长时间关系,设备的利用程度低,收益比较慢,影响了机械化利用的推广。同时,国家对秸秆综合利用尚未形成有效的投入保障机制。农民成为秸秆综合利用的投入主体,从而造成布局分散、经济实力弱等缺陷。对于秸秆综合利用机械化技术推广这种涉及农业全局性、公益性的大型农业机械化工程,社会效益、生态效益皆好,而短期直接经济效益不太明显。且目前由于各级政府有关部门对推广秸秆综合利用机械化技术重视不够,这些方面的投入还远不能适应形势发展的需要,优惠政策和扶持力度相对不足,制约了农民采用机械化技术综合利用秸秆的积极性,影响了秸秆综合利用机械化技术的进一步推广。

3.未形成产业化经营的利用格局。在秸秆综合利用,当前,湖南省已经基本形成拥有秸秆—饲料—养殖;秸秆—菌肥—种植;秸秆—纸浆—纸产品;秸秆—板材—建筑材料;秸秆—食用菌等产业链的整体格局。但是,这种将秸秆综合利用作为产业化来发展的应用在湖南省个别地方并没有得到深入普及,以企业化、市场化管理模式来经营秸秆气化站、秸秆制板厂等的进展很不显著。

三、措施

1.加强推广的力度和广度。推广秸秆综合利用在农村的普及程度的关键是给秸秆找出路,只有让广大人民群众真正了解到秸秆综合利用的种种优势,才能实现秸秆变废为宝,最终实现农业的可持续发展。湖南省各县市农业宣传部门应该定期组织秸秆综合利用的技术推广人员深入各乡镇村街,采取形式多样、简明易懂又不乏趣味的宣传方式进行宣传指导。宣传小麦、玉米等生物秸秆还田的好处,及时解决农民在秸秆综合利用实际操作中遇到的技术和设备问题,真正使秸秆还田技术妇孺皆知,达到有效推广的效应。

2.加大资金投入。政府部门和各基层单位的资金支持和政策扶持是实现秸秆综合利用的重要保障,应该坚持“谁投资、谁受益”的原则。由政府主导,有效拉动企业、社会和农民投入,逐步形成多层次、全方位、多渠道的多元投资机制。各地方基层单位要充分运用国家、省、市用于秸秆综合利用的资金,发挥财政资金“四两拨千金”的作用,用效益吸引企业和农民主动参与该项目建设。如秸秆气化站前期建设虽然需一定的投人,但长期来看,效益明显。一般1kg秸秆就可产2m2秸秆气,一般家庭全年需1 000多公斤秸秆。如果能够组织到200户农民建一个气化站,基本就能够做到盈亏平衡,如果能够引导更多的农户集体建立一个气化站,则规模效益更加明显。

一方面,政府应该出台更多的秸秆综合利用的扶持政策。支持企业、集体和个人发展秸秆综合利用有关产业,鼓励发展如秸秆沼气、秸秆栽培食用菌、秸秆肥料、秸秆燃料技术等。对于与秸秆综合利用有关的项目,有关部门应该积极立项,迅速审批。另一方面,应该推行秸秆综合利用补贴政策。对购置玉米联合收获机、秸秆还田机、青贮收获机、小麦秸秆切碎机、秸秆捡拾打捆机等秸秆综合利用机械的农户给予每台机械购机价格一定比率的补贴 [10]。

3.建立湖南省秸秆综合利用产业化经营策略。产业化是中国农业和农村经济发展的根本趋势,也是发展低碳循环农业的重要途径。秸秆利用产业化的关键是多渠道、多形式的筹措发展资金,并结合当地资源优势,重点培育龙头企业和优势产业。产业化经营有利于秸秆综合利用机械化技术在农业中的广泛应用,便于区域内相关产业之间的耦合,同时,循环型农业的发展也会加快农业产业化升级,两者相互之间协同发展,必将促进中国农业的可持续发展。

农村秸秆综合利用的产业化应该以科技为依托、市场为导向、效益为中心,按照产、供、销,种、养、加工,工、农,科、教全方位多层次,实现各个方面的一体化经营原则,把农业生产秸秆利用的各个环节结成统一的利益共同体。实施秸秆综合利用产业化经营,离不开生产的规模化、专业化,布局的区域化,经营的一体化、服务的社会化、管理的企业化,这些都是实现农村秸秆综合利用产业化的必备条件。

龙头企业是秸秆初加工、深加工产业化的重要纽带。秸秆收集来源多而杂,各农户的信息来源、销售能力和市场应变能力有限,只有依靠多个龙头企业将散户联系起来,形成统一的利益共同体。按照基地+企业+技术+散户的运转模式,由风险承受能力强的企业来负责信息、运输、销售、市场运作等问题,由基地发挥人员培训、技术、宣传等功能,打造成以散户为载体,企业为纽带,市场化运作的秸秆综合利用产业集团,实现秸秆规模利用的多赢局面 [11]。

4.政策建议。中国支持发展新能源的财税政策体系,具体的扶持政策包括四个方面:通过建立风险基金,实施弹性亏损补贴;秸秆能源化利用补助资金;示范补助;税收优惠。在目前的电价和税收政策下,生物质发电企业增值税实际税负约11%,远高于火力发电(6%~8%)和小水电(3%)税负水平[12]。因此,国家应该加强对企业秸秆能源化项目的政策性扶持力度。在现有政策扶持有限的情况下,应辅助以其他比如专项补助措施等。鼓励和支持现有秸秆发电企业的运转,杜绝秸秆发电企业在成本的压力下演变为燃煤电厂。同时,应该有步骤地将扶持范围扩大到秸秆综合利用一系列相关的领域中,如秸秆堆肥、秸秆建筑新材料等领域。

国家应给予适当的政策倾斜,如提高补贴额度、建立购置与秸秆综合利用有关的机械化设备的信贷优惠政策,调动农民使用秸秆利用机械、设备的积极性,做到有目的、有重点地引导秸秆综合利用的发展,实现低碳经济在农业生产上的有机结合。

参考文献:

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[2] 赛迪中国市场情报中心.2009 年新能源行业报告[R],2009.

[3] 刘宗仁,查养社.秸秆综合利用促进农业发展方式转变[J].农机科技推广,2010,(5):38-39.

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[6] 丹麦——秸秆发电创造“能源新童话”[N].市场报,2006-07-19.

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[9] 展进涛,陈超.劳动力转移对农户农业技术选择的影响[J].中国农村经济,2009,(3):75-84.

[10] [美]舒尔茨.改造传统农业[M].北京:商务印书馆,2006.

[11] 欧晓明,曾晓红.农业技术应用风险及对策[J].农业与技术,2008,(1):23-24.

[12] 刘兆征.当前农村环境问题分析[J].农业经济问题,2009,(3):70-74.

[责任编辑 安世友]

作者:胥畅,王胜清

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