稭稈

稭稈

禾本科農作物成熟脫粒後剩餘的莖葉部分
稭稈,古稱藁,又稱禾稈草,是指水稻、小麥、玉米等禾本科農作物成熟脫粒後剩餘的莖葉部分,其中水稻的稭稈常被稱為稻草、稻藁,小麥的稭稈則稱為麥稈。在工業化以前,農民對稭稈的利用五花八門,非常豐富。比如在中國南方,人們将稻稈曬幹儲藏,可用作柴火,編織座墊、床墊、掃帚等家用品,鋪墊牲圈、喂養牲畜,堆漚肥還田,甚至用于制作簡易房屋的屋頂等,很少被直接浪費掉。中國近二十年來由于煤、電、天然氣的普及、各種工業制品的豐富,農村對稭稈的需求減少,大量稭稈的處理成為了一個嚴重的社會問題,雖然法律禁止,但很多地方農民仍然直接在田地裡燃燒稭稈,引發空氣污染、火災、飛機無法正常起降等後果。[1]
    中文名:稭稈 外文名:Straw 别名: 簡介:稭稈是成熟農作物莖葉 農作物:小麥、水稻、玉米等

稭稈還田的适宜有效條件

由于中國人均占有耕地少,複種指數高,倒茬間隔時間短,加之稭稈碳氮比高,不易腐爛。所以稭稈還田常因翻壓量過大,土壤水分不适,施氮肥不夠,翻壓質量不好等原因,出現妨礙耕作,影響出苗,燒苗,病蟲害增加等現象,有的甚至造成減産。為了克服稭稈還田的盲目性,提高效益,推動稭稈還田發展。中國農科院土肥所等單位研究了中國華北、西南、長江中遊、浙江三熟制種植區,江蘇水旱輪作區的稭稈還田的适宜有效條件,使稭稈還田各項技術具體化、數量化、綜合起來有如下7個方面。

稭稈還田方式及其适應性

稭稈直接還田目前主要有三種方式,即機械粉碎翻壓還田,複蓋還田和高留茬還田。

華北地區除高寒山區,絕大部分地區可采用稭稈直接粉碎翻壓還田。水熱條件好,土地平坦,機械化程度高的地區更加适宜。

西南地區和長江中遊地區的研究表明,水田宜于翻壓,旱作地宜于複蓋。

浙江三熟制地區,将早稻草翻壓還入晚稻田是該地的主要方式。

稭稈還田量及還田周期

還田稭稈數量基于這樣考慮:還田的稭稈量能夠維持和逐步提高土壤有機質含量。從生産實際出發,一般以本田稭稈還田。

華北地區的試驗表明每畝翻壓200~400公斤麥稭(風幹量)都有較好的增産效果。可以補償土壤有機質的損耗,并且可逐年提高土壤有機質含量。

對華北地區玉米稭稈還田量的研究表明,翻壓還田以300公斤為宜,一般不超過400公斤,整株複蓋以500~700公斤為宜。玉米每畝稭稈産量(除去上部作飼料部分)一般在280~400公斤,采用本田稭稈還田,一年還田一季,就可以逐年增加土壤有機質含量。

西南地區每畝有300~450公斤稻草産出,畝施300公斤(風幹重)稻草即可得到滿意的增産效果。所以冬水田翻壓稻草或冬作物上複蓋都以每畝還田量300~400公斤為宜,高留茬還田量在200~300公斤之間。再生稻産量不高,其稻草可全部還田。

長江中遊地區,在水稻小麥棉花三種作物上,無論是翻壓或複蓋都以每畝200公斤最經濟有效。為了保持土壤有機質平衡,規定了土壤有機質保持目标。砂質田為2.2%~3.5%,粘質稻田為2.5%~3.0%,沖積性砂土為1.2%。按照上述稭稈還田量,每年還田一季稭稈即能達到土壤有機質保持目标,并有所增加。浙江地區整草免耕還田稻草量約占本田稻草量的1/3~1/2,約相當于160~240公斤,碎草翻埋還田每畝約200公斤,晚稻草還冬作田,麥田免耕蓋草約150~300公斤,冬綠肥田蓋草約100~200公斤。江蘇稻麥輪作區,稭稈複蓋還田量多在100~300公斤之間,黃泥土最高産量的還田量為173公斤,淮北稻麥二季最适年還田量為241公斤。

總的看來水稻、小麥稭稈的适宜還田量(風幹重)以200~300公斤/畝為宜。玉米稭稈在300~400公斤/畝為宜。一年一作地塊和肥力高的地塊還田量可适當高些,在水田和肥力低的地塊還田量可低些。每年每畝地一次還田200~300公斤稭稈,可使土壤有機質含量不會下降,并逐年有所提高。

适宜的翻壓複蓋時間

華北地區麥稭直接翻壓還田,一般在6月上中旬進行,麥收後随即将麥稭切碎,均勻撒開,施肥翻耕整地播種,在玉米行間蓋麥稭和高留茬滅茬還田要突出一個早字。一般在6月下旬至7月上、中旬進行。

華北地區玉米稭稈翻壓還田時間應越早越好,最理想是玉米上部還有2~3片綠葉時及時翻壓還田,此時大緻在9月下旬至10月上旬。複蓋還田亦多在玉米收獲後,将玉米稭稈順垅割倒或壓倒。

長江中遊地區麥田蓋草從播種到4葉期均可,但以播種後複蓋和分蘖初期(冬至)蓋草較好。在棉花上蓋草适宜時間為6月中、下旬,延至7月随時間推移,複蓋效果明顯下降。在雙季稻區采用早稻草原位直接還田,收割後即可實行。在西南地區冬水田稻草還田,8月中下旬水稻收割時将稻草撒鋪于田面或留高茬40厘米~50厘米及時耕翻入土。再生稻則全部稻草稻樁還田泡水過冬,第二年春耕翻壓。麥田免耕蓋草和油菜田免耕蓋草播後即可實行。江蘇稻麥輪作區,稻田免耕或耕翻種麥的田塊,施足基肥,播後噴施除草劑即可蓋草。麥草複蓋還田,可在麥收後耕地,施肥灌淺水施面肥後蓋草。浙江三熟制稻田,早稻脫粒後即可将稻草撒勻翻埋還田。麥田免耕複蓋從播種至四葉期均可,以播後複蓋最為普遍,冬綠肥田蓋草晚稻收割後即可進行。

翻壓深度和粉碎程度

農業機械是制約稭稈還田的重要因素,翻壓和粉碎都離不開農業機具。華北地區麥稭不同翻壓深度的試驗表明,翻壓深度大于20厘米,或将稭稈耙勻于20厘米耕層中,對玉米苗期的生長影響不大,翻壓深度小于20厘米,則對苗期生長不利。從粉碎程度上看小于10厘米較好。玉米稭粉碎翻壓還田粉碎程度多在10厘米~15厘米,翻壓深度在20厘米~25厘米。目前玉米稭整株翻壓和整株複蓋已引起人們的關注,特别适于在一年一熟的地區實行。南方稻草翻壓還田主要用早稻草還晚稻田,稻草切一刀或二刀約15厘米~20厘米。據調查大中型拖拉機配上各種型号的犁翻壓深度可達18厘米~42厘米,多數在22厘米~27厘米,切碎機可把稭稈切碎0~100毫米,完全可以滿足北方小麥、玉米稭稈還田的需要。南方用脫切機或旋耕機與12馬力手扶拖拉機配套把稻草壓入田中。

合理配施氮磷肥

作物稭稈的碳氮比值較大,一般在60~100∶1。微生物在分解作物稭稈時,需要吸收一定的氮營養自身,造成與作物争氮影響苗期生長,加之中國土壤普遍缺氮,磷鉀也較缺乏,所以稭稈還田時一定要補充氮素,适量施用磷鉀肥。稭稈還田可與各地的平衡施肥相結合。

調控土壤水分

合适的土壤水分含量是影響稭稈分解的重要因素。華北地區稭稈還田把土壤水分調控在20%左右最有利稭稈的分解。南方水田翻壓稭稈要注意淹水還原狀态下産生甲烷、硫化氫等有害氣體。在未改造好的下濕田、冷浸田、爛泥田和低窪漬澇田、不要進行稭稈翻壓還田。在一般稻草翻壓還田的田塊,水分管理要淺灌、勤灌适時烤田,在分蘖初期及盛期各耘田一次,以便增加土壤通透性,排除稻草腐解過程中産生的有害氣體。南方旱作物上,稭稈還田也要注意調節水分,經常保持土壤濕潤。

防治病蟲害和雜草

稭稈還田,特别是稭稈複蓋為病蟲害提供了栖息和越冬場所,盡量減少複蓋稭稈病穗的殘存和越冬基數,是減少病蟲害傳播的有效方法。因此凡有上述病蟲害嚴重發生的稭稈都不能進行還田。南方水稻稭稈凡有紋枯病、稻瘟病、白葉枯病等病害的稻草不宜還田,有三化螟發生的田塊,稻樁應深壓入土中。

雜草是農業生産的大敵。它與作物争水、肥和光能,侵占地上部和地下部空間,影響作物光合作用,降低作物産量和品質,雜草還是病蟲害的中間寄主。華北地區6~9月份是高溫多雨季節,雜草生長很快,及時防除雜草十分重要。及早在玉米行間複蓋麥稭能有效抑制雜草生長,如果與使用除草劑相結合,除草效果就會更好。南方麥田除草劑應在播後苗前噴施,每畝用100克60%丁草胺乳油兌水75公斤,土面噴霧,趁墒複蓋稭稈。

增産機理

農田生态環境即作物生長環境,它包括農田小氣候,土壤結構和水熱狀況,植物養分及其循環,雜草生長,植物病蟲害等因素。生态環境之優劣直接影響作物生長,而稭稈複蓋及翻壓在不同程度上改善了農田生态環境。曾木祥等總結了中國稭稈還田增産機理方面的研究認為;稭稈還田的養分效應,改土效應和改善農田生态環境效應,是稭稈還田的增産機理。

對農田生态環境的影響

⒈保墒和調控田間溫濕度

稭稈複蓋地面,幹旱期減少了土壤水的地面蒸發量,保持了耕層蓄水量;雨季緩沖了大雨對土壤的侵蝕,減少了地面徑流,增加了耕層蓄水量。複蓋稭稈隔離了陽光對土壤的直射,對土體與地表溫熱的交換起了調劑作用。

⒉抑制雜草

農田複蓋稭稈有很好的抑制雜草生長的作用。稭稈複蓋與除草劑配合,提高了除草劑的抑草效果。播麥後3天,每畝噴施750倍丁草胺乳油後蓋草,比單噴丁草胺處理,小麥生長後期每畝雜草減少12.4萬苗。

稭稈建材

稭稈是高效、長遠的輕工、紡織和建材原料,既可以部分代替磚、木等材料,還可有效保護耕地和森林資源。稭稈牆闆的保溫性、裝飾性和耐久性均屬上乘,許多發達國家已把“稭稈闆”當作木闆和瓷磚的替代品廣泛應用于建築行業。此外,經過技術方法處理加工稭稈還可以制造人造絲和人造棉,生産糠醛、饴糖、酒和木糖醇,加工纖維闆等等。

傳統石棉瓦不僅含緻癌成份,而且因使用壽命短,易腐爛污染、不美觀等缺點被禁止使用,而近年來興起的彩鋼瓦使用成本高,壽命短、不隔音隔熱、易生鏽等問題難以解決。針對傳統建築材料存在的諸多難以解決的問題,生态稭稈再生彩瓦憑借自身品質超群的優勢和得益于國家政策的支持,生态稭稈再生彩瓦、生态無機複合麥稭闆産品強度高、不變形、不起殼、抗老化,可釘、可鋸、可創、可鑽、握釘力強、可加工性能好,并有其自身優良的物理性,成本低、無污染、無放射性、不含甲醛、防火、防水、極佳的環保性,廣泛的适用性,決定着無限的發展前途。國内的建築業對彩瓦的需求量急劇攀升,強勢推動了這個新興産業的迅猛發展,市場空間大,是傳統瓦、裝飾闆材的換代産品。

再生使用

可再生生物油

中國科學技術大學可再生潔淨能源實驗室宣布,由朱錫鋒、郭慶祥教授等研制的一項最新科技成果可以從根本上解決這一老大難問題。他們将木屑、稻殼、玉米稈和棉花稈等多種原料進行熱解液化和再加工,可變廢為寶,将它們轉化為生物油,其中木屑産油率60%以上,稭稈産油率50%以上,生物油熱值16~18兆焦/千克。這項成果已經過中試,實現産業化已指日可待。

據介紹,中國每年僅農作物稭稈和農産品谷殼等就有7億多噸,就地焚燒不僅浪費資源,還導緻嚴重的環境污染。采用這項技術,可将稭稈等生物質直接轉化為生物油,作為燃料可以直接在燃油鍋爐和工業窯爐中燃燒使用,精制提煉後可作為車用燃料使用,還可以分離提取高附加值的化學産品。

中國科大的專家們根據多年研究經驗,提出了該技術實現産業化的最佳路線:首先在原料産地将生物質規模适度地分散熱解,轉化為便于運輸和儲存的初級液體燃料——生物油,然後将各地熱解得到的生物油收集後進行再加工,這樣可從根本上解決生物質資源分散和受季節限制等大規模應用的瓶頸問題。

據介紹,熱解液化單機最佳規模為每小時處理2噸稭稈(稭稈收集半徑約為10公裡),産出1噸生物油,生産成本大約為790元/噸。生物油經過簡單的品質改良後,熱值約增至為18~20MJ/kg,銷售價格假設為1000元/噸,用它替代柴油和重油,提供同樣的熱量,價格分别相當于柴油和重油現有價格的43.2%和63.1%。

發酵飼料

含有水分和糖分較多的稭稈是很好的飼料原料,尤其是玉米稭稈、小麥稭稈等。

發酵稭稈飼料要有以下步驟(以青貯為例):

1、把握好收割時間:制作青貯的玉米稭稈既不能收割太早也不能收割過晚。收割早時稭稈水分大,糖分少,發酵效果不好;收割過晚,稭稈水分和營養流失,青貯适口性差。一般密植青刈玉米在乳熟期,豆科植物在開花初期,禾本科牧草在抽穗期,甘薯藤在霜前收割。

2、快速運輸:玉米稭稈收割後要及時運至青貯地點,以防耗時過長造成水分蒸發,細胞呼吸及物料氧化作用造成營養損失。

3、料長合适:一般将原料切成2~3厘米,以利于裝窖時踩實、壓緊、排氣,同時沉降也較均勻,養分損失少。此外,切短的植物組織能滲出大量汁液,有利于乳酸菌生長,加速青貯過程。

4、撒料裝窖:5噸青貯物料用金寶貝發酵劑1公斤。将金寶貝青貯飼料發酵助劑用米糠(麥麸皮或玉米粉)按1:10左右的比例稀釋,噴水,物料水分調至60~70%,備用。水分合适與否判斷辦法:手抓一把物料,見水印不滴水,落地能散開卻可。将青貯原料的水分含量調至60~70%,然後開始裝窖,随裝随踩,一邊裝原料,一邊撒發酵菌劑,每裝30厘米左右踩實1次,尤其是邊緣踩得越實越好,盡量1次裝滿全窖。

5、蓋草封土:裝填量需高于邊緣30厘米,以防青貯料下沉。周圍用木闆等圍好,2~3天下沉後除去木闆,蓋上一層切短至5~10厘米,厚度約20厘米的青草,然後蓋土踩實,蓋土的厚度為60厘米,堆成饅頭形狀,拍平表面,并在窖的周圍挖排水溝。最初幾天應注意檢查,發現蓋土裂縫及時修好。采用塑料薄膜複蓋法制作青貯時,其他步驟與一般青貯相同,但應注意最後複蓋塑料薄膜後壓土或壓上其他重物,薄膜應嚴格密封,防止漏氣。

一般青貯飼料發酵40天左右就可以飼喂了,要從上直下垂直分層取料,每次取10厘米左右,取完密封。初喂牛羊不習慣不愛吃,經過一段試喂調整,牛羊習慣後進行正常飼喂。

氨化過程

選擇地勢較高、貯取方便、便于管理的地方建池。池的大小可根據需要确定。本項目氨化池為半地下式,磚砼池。選用尿素氨化劑。将尿素按要求配成溶液,分數次噴灑在稭稈上拌勻,邊裝池邊壓實,裝滿後用薄膜複蓋密封,再用鎮壓物壓好。

氨化飼料的品質鑒定:氨化的稭稈在飼喂牲畜之前應進行品質鑒定,一般來說,經氨化的稭稈顔色應為杏黃色(氨化的玉米稭稈為褐色),質地變軟,釋放餘氨後,氣味糊香。如果氨化稭稈變為白、灰色,發黏或結塊等,說明稭稈已經黴變,不能再飼喂牲畜。如果氨化稭稈的顔色同氨化前基本一樣,雖然可以飼喂,但說明沒有氨化好。

固化成型

稭稈固化成型技術是采用稻草稭稈、麥稭稈、玉米稭稈等農業廢棄物作為原材料,通過專用設備稭稈壓塊機經過粉碎處理、壓縮處理等工藝,壓制成一種可直接燃燒的固體生物質燃料。

将準備壓制的稭稈進行鍘切或揉絲,其長度50mm以下,含水率控制在10~25%範圍内,經上料輸送機将物料送入進料口,通過主軸轉動,帶動壓輥轉動,并經過壓輥的自轉,物料被強制從模型孔中成塊狀擠出,并從出料口落下,回涼後(含水率不能超過14%),裝袋包裝。

固化成型後的生物質顆粒燃料比重大、體積小,便于儲存和運輸,是優質固體燃料,其熱值可達3200-4500大卡,具有易燃、灰分少、成本低等特點,可替代木柴、原煤等燃料,廣泛應用于取暖、生活爐竈、工業鍋爐、生物質發電廠等。

稭稈壓塊燃料作為新的商品能源已在各個行業得到了大量的使用。而且因其密度高、熱值高、形狀規則、流動性好,很方便的可以實現燃燒自動控制,可以為企業節省大額的能源成本。

堿化處理方法

火堿溶液處理法。火堿又叫苛性鈉,每100公斤稭稈用4~5公斤火堿,溶解在80公斤至100公斤的水中,在常溫下放置,停8小時至10小時即可使用。也可以用火堿溶液将粉碎的稭稈噴灑、濕潤、拌勻、堆積壓制成塊狀飼料,供長期使用。

石灰溶液處理法。每100公斤鍘碎的稭稈用1公斤~2公斤生石灰,加水200公斤~300公斤,再加入0.5公斤~1公斤食鹽,拌勻後在水泥地面上堆放24小時~36小時即可使用。

混合液處理法。将完整的稭稈鋪放成15厘米~20厘米厚一層,噴灑1.5%的火堿和同樣濃度的生石灰混合液,使稭稈的含水量達到70%左右,壓實後再一層一層地鋪放噴灑,每100公斤稭稈噴80公斤混合液,經過7天~10天堆放即可使用。

氨水處理法。先将稭稈鍘碎,裝進窖内壓實。然後按照每100公斤稭稈澆灌12公斤25%濃度的氨水溶液,或19公斤15%的氨水溶液,窖内溫度不要低于20攝氏度,密封貯存5天後取出晾曬,待氨水氣味消失後即可使用。

燃燒危害

很多大城市明令禁止燃燒稭稈,原因是因為燃燒稭稈所生成的氣體對大氣有極大地危害。

1、增加空氣中CO2的含量,其CO2的提高比例遠遠大于燃燒普通樹木的比例。

2、增加空氣中的可吸入顆粒物,此顆粒物為白色粉末狀固體。

3、降低空氣的能見度,燃燒時稭稈生成大量的白色固體煙霧。由于固體極小,所以成粉末狀飄散,極其影響城市、高速公路、機場等地的能見度。

1998年四川雙流縣的農民燃燒稭稈,導緻成都雙流機場數十個航班不能正常起降,造成很大的經濟損失。

注:如果使用節能稭稈燃氣爐,即可大大降低稭稈燃燒對空氣的危害,并且相關規定是允許用稭稈燃氣爐來燃燒稭稈的。

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