CN104705488A - 一种稻麦秸秆分段利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种稻麦秸秆分段利用的方法，在稻麦成熟期分两次收割稻麦秸秆，首先收割上部秸秆，留茬30-50cm，再收割稻麦下部秸秆；将获得的上部秸秆用作饲料或厌氧发酵产沼气，将获得的下部秸秆用作燃料；本发明方法可以提高稻麦籽粒收获效率，同时上部秸秆作为饲料利用，可增加秸秆消化率，降低饲喂成本，作为产沼气原料，可增加秸秆产气率；所获得的下部秸秆，作为燃料可增加热值，降低秸秆使用单位成本，提高稻麦秸秆成型颗粒燃料的市场竞争力。

Description

一种稻麦秸秆分段利用的方法

技术领域

本发明属于农业资源利用与生态环境保护领域，特别是一种稻麦秸秆分段收割的方法。

背景技术

近年来，随着农作物产量逐年提高，农作物秸秆产生量显著增加，与此同时，农村城镇化发展及农民生活水平持续提高，秸秆作为柴薪的利用比例逐步下降，大量过剩秸秆被遗弃在路边，或被田头焚烧，给生态环境与生命、财产安全带来了极大的隐患，因此，研究开发秸秆利用方法与技术，十分重要且迫切。

针对农作物秸秆综合利用，各级政府及社会各行各业科研机构均投入了大量人力物力，开展了广泛、系统、深入且卓有成效的研究工作，形成了秸秆利用的“5F”技术，即Fertilizer(肥料)、Fodder(饲料)、Fuel(燃料)、Fiber(纤维)、Feed stock(原料)，这些技术成果的广泛应用，为推动秸秆禁烧工作起到了关键性的支撑作用。

稻麦秸秆因其木质化程度高与灰分含量大，无论作饲料其消化率或还是生产沼气其转化率，均不高，即使加工制粒作为燃料使用，其热值也远低于棉花、玉米等秸秆，因此，如何提高稻麦秸秆作饲料消化率或生产沼气转化率或作为成型颗粒燃料热值，一直是稻麦秸秆综合利用亟待解决的重大技术难题。

目前常用处理稻麦秸秆的方式为：在稻麦成熟期统一收割，留茬10-15cm，然后旋耕还田，由于稻麦产量越来越高，秸秆产生量越来越大，加之现有还田机械马力小还田质量差，每季秸秆均还田反而容易造成后茬作物减产，且也消费了秸秆资源。

为提高不同秸秆利用效益，王亚静等(“中国秸秆资源可收集利用量及其适宜性评价”，中国农业科学2010，43(9)：1852—1859)依据各种用途以及秸秆的不同特性(例如耐燃性、适口性等)，将秸秆划分为最适宜、一般适宜、次适宜等不同级别，分别就不同级别的秸秆可收集利用量进行定量估算，为不同秸秆资源的有效利用提供了科学依据，但这些研究并未与秸秆收割方式相关联，未考虑不同收集方式所带来的秸秆整体性状改变，而这些改变会影响秸秆利用效率，以致现有技术不能充分发挥其应有使用价值。

目前本领域“分段收割”是指根据小麦与水稻成熟期分阶段进行收割，以实现对秸秆有效收集与充分利用，而对于秸秆的分阶段收割，未见报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种稻麦秸秆分段收割的方法，针对稻麦秸秆不同高度的组成分、生物降解性以及燃烧特性存在差异，通过分段收集的方法，实现对稻麦秸秆各部位的高效转化与高值利用，本发明是这样实现的：

一种稻麦秸秆分段利用的方法，其特征在于，在稻麦成熟期分两次收割稻麦秸秆，首先收割上部秸秆，留茬30-50cm，再收割稻麦下部秸秆；将获得的上部秸秆用作饲料或厌氧发酵产沼气，将获得的下部秸秆用作燃料。

进一步，本发明所述的留茬30-50cm是指：收割小麦上部秸秆时留茬30-40cm；收割水稻上部秸秆时留茬35-50cm。

进一步，本发明所述收割稻麦下部秸秆是指，小麦上部秸秆收割后，直接收割下部秸秆；水稻上部秸秆收割后，待留茬风干至含水率低于30％，再收割下部秸秆。

进一步，本发明所述的将获得的上部秸秆用作饲料是指：获得的小麦上部秸秆直接粉碎作为饲料；获得的水稻上部秸秆收获后添加乳酸菌，然后包裹青贮， 取青贮20-180d期间内的水稻上部秸秆粉碎作为饲料。

进一步，本发明所述的将获得的上部秸秆用于厌氧发酵产沼气是指：将小麦上部秸秆直接粉碎，接种污泥，进行厌氧发酵产沼气；水稻上部秸秆收获时添加乳酸菌，然后包裹青贮，取青贮20-180d期间的水稻上部秸秆粉碎，接种污泥，进行厌氧发酵产沼气。

本发明的技术总体性能指标与同类技术比较的优势在于：水稻与小麦采用分段收割，一方面可以提高收割机对稻麦籽粒收获效率与作业效率，尤其是全喂入收割机，另一方面，第一次收割的上部秸秆，由于含有较高的可溶性有机物与蛋白质，作为饲料利用，可增加秸秆消化率，降低饲喂成本与提高动物养殖的经济效益，作为产沼气原料，可增加秸秆产气率降低沼气工程造价与沼气生产成本，增加沼气工程效益；第二次收割的下部秸秆，由于含有较高的木质纤维，作为成型颗粒燃料，可增加其热值，降低秸秆使用单位成本，提高稻麦秸秆成型颗粒燃料的市场竞争力；此外，就水稻秸秆而言，待稻秸高茬风干，实施分段与分时段收集，可解决收集稻秸因含水量高贮存易腐烂变质问题，也可避免因常规稻秸在田间自然风干后再收集而造成的下茬作物播种或移栽时间耽误。

具体实施方式

实施例1不同高度水稻秸秆饲料品质比较

水稻秸秆采样时间为2014年11月，地点为江苏省六合区竹镇镇江苏省农业科学院动物科学实验基地；水稻品种两优培九、武育粳3号、扬辐粳8号等均为大面积生产上常用品种，采用常规方式栽培。在水稻收获期分段收割，分别获取30cm以上的上部秸秆和0-30cm的下部秸秆，分别对它们的品质检测进行检测，检测方法以《饲料手册》(北京科学技术出版社，1984)为依据，检 测结果如表1所示。

表1不同品种水稻不同高度秸秆饲料品质检测结果

小麦秸秆取样时间为2014年6月，取样地点为自徐州铜山花碱土改良试验站，小麦品种为徐麦30、33与保麦1082，均为当地大面积推广应用品种，采用常规方式栽培。在小麦收获期分段收割，分别获取30cm以上的上部秸秆和0-30cm的下部秸秆，分别对它们的品质检测进行检测，检测方法以《饲料手册》(北京科学技术出版社，1984)为依据，检测结果如表2所示。

表2不同品种小麦不同高度秸秆饲料品质检测结果

		CP％	ADF％	NSC％
					徐麦30	上部	3.10	40.25	2.00
	下部	2.22	41.41	1.52
					徐麦33	上部	3.86	38.75	3.87
	下部	2.75	38.46	1.87
					保麦1082	上部	4.23	38.09	2.09
	下部	3.60	39.06	2.42

从表1、2可以明显看出，水稻和小麦上部秸秆(30cm以上部分)的非结合性碳水化合物与粗蛋白含量明显高于下部秸秆(0-30cm部分)，即稻麦上部秸秆 作为饲料利用具有更高的营养价值，可见仅以分段收割中稻麦的上部秸秆作为食草动物粗饲料，更加有利于食草动物生长。

具体操作过程中，因小麦上部秸秆含水量较少，可直接粉碎作为饲料，而水稻上部秸秆含水量较大，收获后需添加乳酸菌，然后包裹青贮，取青贮的20-180d期间内的水稻上部秸秆作为饲料利用。

实施例2稻麦不同高度秸秆热值检测

水稻检测为时间为2014年11月，检测地点为江苏省六合区竹镇镇江苏省农业科学院动物科学实验基地，检测样品南粳46号，由江苏省农业科学院提供，采用常规方式栽培，在水稻收获期分别采用一次收割和分段收割两种方式，一次收割时贴近地面整株收割，分段收割时，分别获取35cm以上的水稻上部秸秆和0-35cm的下部秸秆。

小麦检测为时间为2014年6月，检测地点为江苏省六合区竹镇镇江苏省农业科学院动物科学实验基地，检测品种为宁麦11，由江苏省农业科学院提供，采用常规方式栽培，在小麦收获期分一次收割和分段收割两种方式，一次收割时贴近地面整株收割，分段收割时，分别获取30cm以上的小麦上部秸秆和0-30cm的下部秸秆。

分别对小麦和水稻秸秆整株以及小麦或水稻秸秆其上下两段燃烧值进行检测，检测方法为：将自然干燥(含水量5％左右)的稻麦秸秆粉碎过20目网筛，然后利用FW-4型红外压片机(天津市新天光分析仪器技术有限公司)将其压成质量约0.7g的薄片，用于热值测定。热值测定具体方法：热值利用XRT-1A型数显氧弹式热量计测定，在氧弹内部系上点火线并盖上盖子，检查气密性。打开氧气瓶阀门，向氧弹中充入氧气，然后将氧弹放入自动量热仪中，同时进行干物质含量确定，换算出单位干物质的发热量，检测结果如表3所示：

表3稻麦秸秆热力值测定结果

由上表可见，稻麦下部秸秆热力值明显高于整株秸秆，采用分段收割的方法，仅将分段收割中稻麦下部秸秆作为燃料使用，可以提高燃料的热力值，提高秸秆的利用价值。

具体操作过程中，小麦秸秆含水量少，上部秸秆收割后可直接收割下部秸秆用作燃料；而水稻秸秆含水量较大，上部秸秆收割后，须待留茬风干至含水率低于30％时，再收割下部秸秆用作燃料。

实施例3小麦不同节段厌氧发酵产沼气量比较

小麦秸秆取自徐州铜山花碱土改良试验站，取样时间为2014年6月，小麦品种为徐麦30、33与保麦1082，均为当地大面积推广应用品种。

在小麦收获期时采用分段收割方法，首先收割上部秸秆，留茬30cm，再收割下部秸秆。

发酵方法：采用常规发酵技术，将麦秸样品风干分段粉碎通过1mm筛，选用500mL的发酵瓶，设置发酵罐中TS浓度为5％，污泥接种量为底物干重的40％，试验前将发酵原料，污泥，水按所需要的质量混合装入500mL的发酵瓶中，总体积为350ml，保证pH值在7.0—8.5之间，最后将它们置于37℃恒温水池内进行厌氧消化，发酵时间40天。每天收集产气量。累积产气结果见下表：

表4不同段小麦秸秆厌氧发酵产沼气量比较ml/gTS

小麦品种	0～30cm	＞30cm
			徐麦30	267.35	271.98
徐麦33	297.25	302.83
			保麦1082	307.65	321.13

由表4可见，小麦上部秸秆(大于30cm)产气量明显于高于下部秸秆(0～30cm)，因此，仅利用分段收割中第一收割的小麦上部秸秆，更有利于厌氧发酵。

具体操作时，因小麦秸秆含水量远低于30％，所得秸秆直接收割粉碎，接种污泥，进行厌氧发酵产沼气；而水稻上部秸秆含水率较高，在收获时须添加乳酸菌，包裹青贮，在青贮20-180d期间内，再接种污泥，进行厌氧发酵产沼气。

实施例中水稻青贮可依据“添加乳酸菌和米糠对水稻秸秆青贮品质的影响”(许能祥等，江苏农业学报，2010，26(6)：1308—1312)；或“乳酸茵和纤维素酶对稻草青贮品质的影响”(李静等，南京农业大学学报2008，31(4)：86—9)中所公开的内容进行青贮。

Claims (5)

1.一种稻麦秸秆分段利用的方法，其特征在于，在稻麦成熟期分两次收割稻麦秸秆，首先收割上部秸秆，留茬30-50cm，再收割稻麦下部秸秆；将获得的上部秸秆用作饲料或厌氧发酵产沼气，将获得的下部秸秆用作燃料。

2.根据权利要求1所述稻麦秸秆分段利用的方法，其特征在于：所述的留茬30-50cm是指：收割小麦上部秸秆时留茬30-40cm；收割水稻上部秸秆时留茬35-50cm。

3.根据权利要求1或2所述稻麦秸秆分段利用的方法，其特征在于，所述收割稻麦下部秸秆是指，小麦上部秸秆收割后，直接收割下部秸秆；水稻上部秸秆收割后，待留茬风干至含水率低于30%，再收割下部秸秆。

4.根据权利要求3所述稻麦秸秆分段利用的方法，其特征在于，所述的将获得的上部秸秆用作饲料是指：获得的小麦上部秸秆直接粉碎作为饲料；获得的水稻上部秸秆收获后添加乳酸菌，然后包裹青贮，取青贮20-180 d期间内的水稻上部秸秆粉碎作为饲料。

5.根据权利要求3所述稻麦秸秆分段利用的方法，其特征在于，所述的将获得的上部秸秆用于厌氧发酵产沼气是指：将小麦上部秸秆直接粉碎，接种污泥，进行厌氧发酵产沼气；水稻上部秸秆收获时添加乳酸菌，然后包裹青贮，取青贮20-180 d期间的水稻上部秸秆粉碎，接种污泥，进行厌氧发酵产沼气。