农村大众报记者李伟：近年来,为了改善空气质量,各地都出台严厉措施,杜绝秸秆焚烧,同时,出台多项补贴政策,鼓励秸秆直接还田。但秸秆直接还田也带来了很多负面效应,如短期内难分解,影响了下茬作物生长;分解秸秆过程中需消耗土壤中的氮元素,造成土壤肥力下降;此外还加重了农田病虫害的发生。如何实现秸秆的高效还田,成为当前迫切需要解决的一个问题。
11月21日至23日,中国植物营养与肥料学会第九次会员代表大会在济南举行,会上,中国工程院院士、南京林业大学教授张齐生表示,通过秸秆气化联产“电、炭、肥、热”技术路线,既能实现秸秆的能源化利用,其产物也能高效还田。
传统的循环农业模式,仍有借鉴价值
在这里输入你的内容，最近几十年,我国为了提高农作物产量,过度使用化肥、农药,农家肥几乎不再使用,造成耕地土壤板结、酸化现象加重,农产品质量安全受到威胁,农业的可持续发展面临严峻挑战。
回顾历史,中国几千年的农耕文明得到维系、传承和发展,得益于农家肥。而农家肥正是由秸秆和粮食通过不同形式转化而来的。张齐生认为,传统的循环农业从土壤中生长出来的粮食和秸秆,经过不同的转化途径,最终都回到了土壤,这种从土壤中来,到土壤中去的反复循环使中国的农业实现了几千年的持续经营。秸秆还田不仅补充了土壤紧缺的有机质、钾元素和硅元素,还有其他多种微量元素。
张齐生认为,如今,种植业要恢复传统的“从土壤中来,到土壤中去”的简单循环已经不现实。在新的形势下,采用工业化的可控手段,快速把秸秆分离成气体、固体和液体三相物质,把气体作为能源有效加以使用,让固体和液体经过科学的加工再回到土壤,补充土壤中缺损的养分和改善土壤结构,建立现代的循环农业体系。
新技术帮忙,秸秆告别单一用途
当今,制约世界每个国家经济发展的三大要素是资源、能源和环境承受能力,地球上的矿石资源和化石能源经过几千年的连续开采,储量已接近枯竭,生物质是未来新能源的一个重要来源。农作物秸秆就是最典型的一种生物质材料,我国每年产生的秸秆数量高达7亿多吨。
现有的秸秆利用方法虽然很多,但为什么不能见成效呢?张齐生认为,秸秆作为能源使用主要有直接燃烧发电、固化成型造粒、干馏制气、发酵制沼气、秸秆热解制气、生物制油和制酒精等应用技术。但这些利用方式都存在某方面的严重不足,制约了秸秆资源化利用技术的推广和应用。
张齐生带领科研团队,提出了与众不同的秸秆气化联产“电、炭、肥、热”技术路线,将秸秆气化,产生的可燃气用于发电并入国家电网;产生的炭,进行回收,与化学肥料一起制成炭基复合肥回田;产生的生物质提取液作基质,制成液体肥或叶面肥回田,既有肥效、又有药效。另外,可以选择不同发电机类型、发电后产生的余热可供农业大棚和居家使用。
“这一技术路线,可以改变传统秸秆利用方法的单一,使秸秆炭和生物质提取液回田,实现秸秆从土壤中来到土壤中去的归宿。”张齐生说。
秸秆“改头换面”回田,肥效明显
秸秆在高温、缺氧条件下,产生的可燃气可以供热发电。经热解后未完全气化的部分固体产物进入炭层,密封冷却后排出炉外,获得秸秆炭。
据张齐生介绍,秸秆炭回田,不仅可以补充养分,改善土壤结构,和氮作用,还可生成土壤的有机质;生物质提取液回田不仅有肥料的使用,还具有防病效果,可减少农药的使用。因此,现代循环农业体系是传统循环农业的发展和提高。”
秸秆炭可用于制作炭基复合肥,既有肥料的作用,又有改良土壤的效果。目前,国内多地已经进行了相关试验。2015年,在黑龙江省进行的炭基复合肥土豆田间试验表明,与同等施肥量的常规施肥处理相比,土豆增产幅度为23.1%。
此外,秸秆热解气化时产生的液体经冷凝、分离可得到含有酸类、醇类、酯类、醛类、酮类、酚类等多种有机化学成分的秸秆提取液。这些有机化合物本身都具有生物活性,具有促进作物生长和抑菌、杀菌性能。临沂市的西红柿试验结果表明:使用提取液为基质的叶面肥后,西红柿表面色泽鲜艳、坐果率增加,单株产量提高,500倍提取液与对照相比,每亩可增产31.66%。