玉米秸秆综合利用现状和发展前景

王立新

（榆树市农业环境保护与农村能源管理站，吉林榆树 130400）

摘要：我国是一个农业大国，玉米种植面积大，玉米秸秆资源丰富。但是，许多地区主要靠燃烧玉米秸秆进行处理，不仅污染环境，而且导致资源的巨大浪费。玉米秸秆是很好的饲料和肥料，同时可以产生新能源，并且是经济适用的工业原料。此外，玉米秸秆在食用菌生产和建筑材料生产方面也显示出良好的效果。

关键词：玉米秸秆；综合利用；现状；发展前景

0 引言

我国每年秸秆燃烧越来越严重，由此产生的烟尘已经成为严重的社会危害。随着全球能源和环境问题的紧迫性越来越高。农业秸秆作为生物资源的开发和利用在我国受到了广泛关注，可再生秸秆资源的使用越来越广泛。秸秆可以代替木材用于造纸，可以生产纤维板、复合板、轻质墙体、复合门窗、隔热板、包装盘、还可以替代一次性餐具，包装缓冲板等。因此，秸秆资源的综合利用已成为重要的产业。

1 国内外玉米秸秆综合利用现状

1.1 饲料处理

玉米秸秆的主要成分包括木质素，纤维素和半纤维素。玉米秸秆作为动物饲料已有很长的历史，但粗纤维含量高，体积大，质地粗糙，营养成分少，可口性差。因此，需要对秸秆进行处理以提高其消化率并减少粗纤维含量。当前，处理秸秆饲料的成熟的方法主要有一下几种：

1）青贮：秸秆青贮饲料可以有效地使秸秆保持绿色，以便牲畜在冬天可以食用绿色饲料。青贮饲料后的秸秆不仅改善了消化率，还添加了各种维生素、氨化基酸、胡萝卜素和其他营养成分，使奶牛的产奶量提高了10%~20%。青贮饲料的方法包括塑料袋青贮饲料和窑式青贮。

2）氨化：氨化的作用是切断粗饲料中纤维素和木质素的紧密结合，分离纤维素和木质素，从而达到动物消化吸收的目的。此外，氨化还有效地增加了秸秆的粗蛋白含量。通常，氨化处理后秸秆的消化率可提高约20%，饲料消耗可提高约20%。经过氨化处理后，秸秆粗蛋白也增加了1~1.5倍，还改善了其口味和进料速度。营养总值可以翻倍至0.4~0.5饲料单位，即1 kg氨化秸秆的营养价值相当于0.4~0.5 kg燕麦。

3）热喷：原理是使用热喷来熔化饲料中的木质素。降低纤维的结晶度，使饲料颗粒变小，增加总面积，以达到增加饲料采食量，提高畜禽消化吸收率以及高温杀虫和杀菌的目的。使用该技术对秸秆粗饲料进行热喷，可使整株植物的采食量从0%~50%增加到95%以上，消化率高达50%。将这两个阶段结合起来可以使整个工厂的利用率提高2~3倍此外。

1.2 秸秆还田

秸秆富含有机质和氮，磷，钾，钙和硫等营养物质，秸秆还田可以增加土壤有机质，使养分的结构更合理，然后改善土壤的理化特性，使土壤疏松并增加渗透性。此外，将秸秆还田还可以优化农田的生态环境。目前，将秸秆还田的主要方法有一下几种：

1）机械直接还田：该技术可分为两种：田间切碎还田和田间整秆还田。采用设备在田间时直接将秸秆切碎还田，这使得多个步骤可以同时执行，生产效率可以提高40~120倍。田间切碎还田还可以整合破碎，旋耕，加速秸秆在土壤中的分解和吸收，改善土壤结构及其理化特性，提高土壤肥力，并促进作物连续增产。

2）覆盖栽培还田：用秸秆覆盖种植时，分解后的秸秆可以增加土壤有机质，增加氮，磷，钾和微量元素，改善土壤的理化特性，并减缓土壤的生物周期。此外，用玉米秸秆覆盖可以提高土壤的保水能力，调节土壤水供应，提高用水效率，促进土地植物生长。

3）堆沤腐解还田：秸秆堆肥返田是解决目前我国有机肥短缺的主要途径，也是改善土壤，提高中低产田肥力的重要措施。秸秆还田的主要目的是使用一种快速堆肥剂来生产大量的纤维素酶。在较短的时间内，由各种农作物的秸秆形成有机肥料，使秸秆可以立即返田，易于实施，具有良好的经济，社会和环境效益。

1.3 工业生产原料

首先，玉米秸秆是造纸的重要原料。用它制成的纸性能好，不易断裂，纸板箱和包装箱美观耐用，还可以加工各种手工艺品和日用品。由玉米秸秆制成的人造板与刨花板相比具有表面质量好，外观漂亮，静态抗弯强度高，抗拉强度均匀的优点，可广泛应用于许多领域。下面详细描述了秸秆和非木质面板的研究现状。

1）植物秸秆制餐具的研究现状：植物秸秆餐具是由植物秸秆纤维制成的餐具，例如玉米秸秆、小麦秸秆、甘蔗皮和椰子壳。由于它结合了纸张和塑料餐具的优点，因此在市场上有极好的发展机会。秸秆餐具的优点：①与纸餐具（尤其是纸板）相比，它不消耗木材，并且在造纸和制浆过程中不被黑液污染。但是，它的降解速度比纸要快；②与塑料餐具相比。包括可降解塑料，它具有更彻底的可降解特性；③利用农业资源，增

·66·工作研究农业开发与装备 2021年第1期

加农产品附加值。一次性秸秆餐具在资源和环境保护方面具有明显的优势，在其他类型的一次性快餐餐具中是无法比拟的。

2）非木质人造板的研究现状：随着木材短缺成为日益严重的国际问题，各国正在积极寻求木材替代品，例如使用毛竹和农业残留物开发木材替代品。许多国家、地区已经建立了许多工厂，这些工厂使用非木材材料生产人造板。近年来，国外刨花板的生产发展迅速，生产越来越成熟。根据国外经验，竹编织胶合板可以代替木胶合板作为轻型飞机机体，纸浆板可以用作吸音板。德国使用棉秆生产纤维板和刨花板，同时还在进行麦秸刨花板生产线的研究。日本制造的竹切单板用于地板和家具表面的装饰。由于竹纤维坚固，因此具有良好的耐磨性。当前，有超过1 000个制造商，山东、河北、河南、陕西、四川等省份使用棉秸秆生产湿纤维板和刨花板。但由于木材供需之间的紧张关系是一个长期问题，因此非人造板的发展前景非常广阔。

2 玉米秸秆综合利用发展前景

随着人们生活质量的提高旅游业的迅猛发展，户外用餐变得越来越普遍，这极大地刺激了快餐业的发展。实际上，一次性餐具为人们带来了健康和生活便利的保证。但是，传统的一次性餐具主要是聚苯乙烯（EPS）为原材料制作，由于聚苯乙烯（EPS）暴露在空气中或埋在地下数十年不会降解，而且重量轻，尺寸大难以回收，这带来了眼中的环境污染问题。聚苯乙烯（EPS）泡沫塑料还会导致土壤退化、水污染。由于这种“白色污染”，人类赖以生存的空间付出了巨大的不可逆转的代价。绿色包装的发展是快餐包装领域的技术，也是快餐包装发展以适应环境和保护自然的必然趋势。主要的措施有三种：①加强回收，建立回收网络；②可降解塑料的研究；③积极开发使用绿色植物纤维为原料。当前，回收存在这回收成本高、分离和分类困难以及尚未形成可靠和有效的再循环通道等问题。我国塑料废物的回收才刚刚开始，回收率很低，因此，近年来，关于可降解塑料的研究引起了广泛的关注，并且其应用变得越来越广泛。鼓励使用天然植物纤维和其他可持续材料作为包装材料，只有以植物纤维为原料大力开发真正的绿色快餐餐具才是解决我国白色污染的有效途径。

在这种情况下，资源丰富的农作物的玉米秸秆无疑是一个有吸引力的目标。根据数据，全世界每年收集超过20亿t农作物秸秆。我国每年生产7亿多t秸秆，其中1.2亿多t玉米秸秆用于造纸，饲料，化肥，酒精饮料等行业。因此，在现代经济发展的背景下，如何充分利用农作物秸秆，如何将资源效益转化为经济效益，是十分重要的社会，经济和环境的项目，玉米秸秆的综合利用具有广阔的前景。目前主要有一下几种途径：

1）使用玉米秸秆生产燃料乙醇：相关的研究已经证实，在用稀硫酸处理玉米秸秆并将大量的半纤维素直接水解为葡萄糖、木糖和阿拉伯糖等混合液体后，其余的纤维素会受到纤维素酶的影响。可以直接转化为所需的葡萄糖，并且可以将相应数量的酵母水解混合糖溶液直接发酵成燃料乙醇。

2）以玉米秸秆的气化为能源：如果将玉米秸秆用作传统能源，其效率将大大降低，并会污染环境。在热解和气化之后，可以获得相对清洁的能源，这也是进一步促进农村节能环保的主要途径。在科学技术不断发展的背景下，秸秆气化技术在秸秆处理中的作用将越来越明显。该技术正在逐渐成熟，值得大力推广应用。

3）覆盖玉米秸秆并返回田间：大量的玉米秸秆覆盖可以更好地调节土壤温度，从而减少土壤温度的持续和突然变化，并影响作物的生长。另外，秸秆覆盖降低了土壤表面的可溶性盐含量，从而增加了土壤有机质并有效降低了土壤的pH。覆盖着大量的玉米秸秆，可以使土壤水分保持一定水平。当秸秆总覆盖量为3 000 kg/hm2时，与未覆盖的玉米秸秆相比，0~200 cm土壤的蓄水量将增加约5%。同时，这也将增加农作物的产量，这也是有效解决我国淡水资源严重短缺的关键途径之一。当前有三种主要的将玉米秸秆还田的方法：直接返回田间，间接返回田间以及生化分解后返回田间。其中，直接返回田地便宜，方便，快捷，是一种广泛使用的将秸秆还田的方法。

3 结语

本文在分析了诸如氧化玉米秸秆和秸秆饲料等玉米秸秆的综合利用之后，探索了玉米秸秆的未来发展方向，包括使用玉米秸秆覆盖田地和使用玉米秸秆气化作为能源，利用玉米秸秆生产燃料乙醇等。详细介绍了玉米秸秆在当前国内农业发展中的综合利用和建立农业生态环境的好处，为进一步促进玉米秸秆的可持续发展提供重要参考。

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