【正文】 、“三秋”雙搶季節(jié)，全國各地由此而引發(fā)的火災(zāi)、機場停運及飛機迫降、航班延誤及旅客滯留、高速公路交通受阻等事故，以及由此造成重大的經(jīng)濟損失頻頻見于報端。雖然中央有關(guān)部門和各級政府三令五申禁燒秸稈，并出臺了焚燒秸稈、鼓勵利用秸稈的一系列政策，但由于秸稈利用的有效出路不暢，焚燒現(xiàn)象屢禁不止，上述事故有增無減。特別是在小麥、玉米收獲兩季田野仍然是狼煙四起，濃煙滾滾，地空能見度降低，空氣質(zhì)量惡化。如果加以利用這部分資源，勢必會大大緩解農(nóng)村能源不足問題[4]。 我國食用菌菌棒每年產(chǎn)量巨大，近年來，國內(nèi)外學(xué)者一致在探索合理利用食用菌菌渣的有效途徑。近年來，秸稈利用技術(shù)在我國有一定的發(fā)展，主要的資源化利用途徑有秸稈肥料利用技術(shù)、秸稈飼料利用技術(shù)、秸稈原料利用技術(shù)以及秸稈能源利用技術(shù)等。食用菌菌棒是栽培各種菌類后剩下的廢棄物，其內(nèi)含有氨基酸、蛋白質(zhì)及其他的營養(yǎng)物質(zhì)，有“菌體蛋白”之稱，含有大量菌絲體。其主要基質(zhì)有棉籽殼、玉米芯、鋸木屑及多種作物秸稈和工業(yè)廢料。據(jù)估計，我國每年的菌棒年生產(chǎn)量已達(dá)500～600萬噸，這是一筆豐富的可再利用的資源。秸稈作為肥料還田是秸稈利用的主要方法之一，由于其簡單易行，政府部門一直鼓勵農(nóng)民采用這種方法[5]，并獲得了良好的社會、經(jīng)濟效益。秸稈還田后，土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分都有所增加，對改善土壤結(jié)構(gòu)有重要作用。秸稈覆蓋和翻壓對土壤有良好的保墑作用并抑制雜草生長。實踐證明，秸稈還田能有效的增加土壤中的有機質(zhì)含量、改善土壤、培養(yǎng)肥力，特別是解決我國氮、磷、鉀比例失調(diào)的矛盾，補充磷、鉀化肥不足有十分重要的意義，此外還可以改善農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境。據(jù)測定，每100公斤菌棒干料中，仍有40%～55%的食用菌絲體殘留在肥料中，菌棒中粗蛋白含量大多在6%～8%，粗纖維素降低50%，木質(zhì)素降低30%左右。這為充分利用菌棒作飼料提供了科學(xué)依據(jù)。經(jīng)過適當(dāng)處理，可以做成飼料、餌料或其它添加劑，用于豬、牛、羊、雞、鴨、兔、松鼠、北方鹿及魚類等動物的飼養(yǎng)，替代部分糧食，降低生產(chǎn)成本農(nóng)作物秸稈是牲畜的主要飼料之一，有機物消化率在40％以上。有關(guān)化驗結(jié)果表明，玉米秸稈含有30％以上的碳水化合物、2％～4％％～1％的脂肪，既可青貯，也可直接飼喂，／克，營養(yǎng)豐富，總能量與牧草相當(dāng)。特別是對玉米秸稈進(jìn)行青貯、黃化、氰化及糖化等處理，可提高采食率，效益更可觀[6]。菌棒和秸稈作為生產(chǎn)原料主要較多的應(yīng)用于造紙和編織行業(yè)。此外，菌棒和秸稈經(jīng)過揉碎、改性處理，還可用于制造建筑用纖維板、保麗板、壓模板、包裝板等，其密度、強度并不比木板低，可以節(jié)約大量木材，提高資源利用率，是農(nóng)村工業(yè)的理想項目之一[7]。隨著科技發(fā)展，菌棒和秸稈的工業(yè)利用得到了長足的發(fā)展，其經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。菌棒和秸稈能源利用技術(shù)是指菌棒和秸稈生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)，主要包括菌棒和秸稈的氣化、水解、壓塊成型及炭化技術(shù)等，是利用新技術(shù)把菌棒和農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)換成高效、潔凈、方便的高品位能源，既可緩解我國常規(guī)能源緊張狀況、提高農(nóng)村人民的生活質(zhì)量，同時又可解決菌棒和秸稈的出路問題、減少其對環(huán)境的不利影響[8]。第一，對菌棒和秸稈綜合利用的認(rèn)識不足：由于認(rèn)識偏差，認(rèn)為菌棒和秸稈是廢棄物，而不是資源，因此開發(fā)利用的重視程度不夠，國家政策和資金的扶持不夠，設(shè)備研究相對滯后。第二，菌棒和秸稈綜合利用推廣力度不夠：目前菌棒和秸稈資源利用仍以傳統(tǒng)技術(shù)為主，缺乏新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，秸稈利用的關(guān)鍵技術(shù)難題尚未突破；秸稈利用各項技術(shù)的集成組裝性不夠，適合于農(nóng)戶分散經(jīng)營的小型化、實用化技術(shù)缺乏，而且與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式來說，收益與成本相比沒有足夠的吸引力，導(dǎo)致菌棒和秸稈利用的終端市場不成熟。第三，沒有形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營格局：由于經(jīng)濟體制、技術(shù)水平差異，利用與研究脫節(jié)等問題，菌棒和秸稈資源的開發(fā)利用在區(qū)域上出現(xiàn)不平衡；菌棒和秸稈資源雖然豐富，但極其分散；從總體上講，中國菌棒和秸稈資源綜合利用技術(shù)研發(fā)水平落后，企業(yè)技術(shù)水平低，資源轉(zhuǎn)化和有效利用率低，沒有形成較好的技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)化氛圍[9]。經(jīng)食用菌轉(zhuǎn)化后的菌棒，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等均已被不同程度的降解，還含豐富的菌體蛋白、多糖、維生素及Fe、Ca、Zn、Mg等微量元素，其營養(yǎng)價值可與麥麩、玉米面相比；且作物秸稈經(jīng)食用菌轉(zhuǎn)化以后呈疏松多孔狀，易于粉碎。秸稈是成熟農(nóng)作物莖葉部分的總稱，它貯藏了一半以上農(nóng)作物秸稈光合作用的產(chǎn)物。作物秸稈是一種具有多種用途的可再生生物資源，有機質(zhì)含量豐富，還含有大量的微量元素（N、P、K、Ca、Mg、S等）。有機物、無機鹽和水構(gòu)成了農(nóng)作物秸稈的主要成分，有機物的主要成分是纖維素類碳水化合物，此外還有少量的粗蛋白和粗脂肪。整個細(xì)胞壁的15%30%由木質(zhì)素構(gòu)成[10]，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以被微生物分解，而纖維素和半纖維素則較易被微生物或酶分解。但是，在秸稈系統(tǒng)中，木質(zhì)素和半纖維素結(jié)合在一起將纖維素包裹在里面，微生物和酶對纖維素的作用就被削弱，并且草食動物的瘤胃中缺乏降解木質(zhì)素的酶，故秸稈的營養(yǎng)物質(zhì)不能被釋放出來，限制了纖維素和半纖維素的降解和利用，降低秸稈的消化效率。因此，木質(zhì)素的降解必須先于纖維素降解，提高秸稈消化率的關(guān)鍵是降解木質(zhì)素[11]。眾所周知，沼氣是一種重要的可再生清潔能源，既可替代秸稈、薪柴等生物質(zhì)能源，也可替代煤炭、天然氣、液化石油氣等化石能源，而且燃能效率明顯高于秸稈、薪柴、煤炭等[12] (邱凌，1998)。每立方米純甲烷的發(fā)熱量為34，000)，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20，800一23，600)，即 1m3沼氣完全燃燒后， [13](2006)。目前，無論是發(fā)達(dá)國家，還是發(fā)展中國家都十分重視發(fā)展沼氣。即使包括美國這樣經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家在內(nèi)，也都積極發(fā)展沼氣，甚至在積極發(fā)展大型沼氣工廠。美國俄克拉何馬州一家沼氣工廠飼養(yǎng)了七萬五千多頭牲口，每天用200噸動物糞便作為產(chǎn)沼氣原料，大量生產(chǎn)沼氣，并通過地下管道將沼氣和天然氣一起輸送出去，作為工業(yè)動力能源。另外近年也在積極研究利用沼氣技術(shù)來處理城市垃圾，變廢為寶。拉丁美洲已有28個國家和地區(qū)不同程度地開展了沼氣技術(shù)的研究與應(yīng)用。在英國，利用人和動物的各種有機廢物，通過微生物厭氧消化所產(chǎn)生的甲烷，可以替代整個英國25%的煤氣消耗量。蘇格蘭已設(shè)計出一種小型甲烷發(fā)動機，可供村莊、農(nóng)場或家庭使用。美國一牧場興建了一座工廠，主體是一個寬3Om、長Z13m的密封池組成的甲烷發(fā)酵結(jié)構(gòu)，它的任務(wù)是把牧場廄肥和其他有機廢物，由微生物轉(zhuǎn)變成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。這座工廠每天可處理1650t廄肥，足夠1萬戶家庭使用。目前美國已擁有24處利用微生物發(fā)酵的能量轉(zhuǎn)化工程。沼氣是有機物經(jīng)過厭氧或兼性厭氧微生物的作用而產(chǎn)生的以甲烷為主的氣體。它是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫、氮及其他一些成分。沼氣的組成中，可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重?zé)N等氣體。不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55%一70%、二氧化碳含量為28%一44%、%[14]。沼氣可以通過厭氧發(fā)酵各種有機質(zhì)包括農(nóng)作物秸稈、人畜糞便以及工農(nóng)業(yè)排放廢水中所含的有機物等而得到?？傊?，凡是有生物的地方都有可能獲得制取沼氣的原料，所以沼氣是一種取之不盡，用之不竭的再生能源。菌棒和秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣是指以菌棒、水稻、玉米、花生等農(nóng)作物秸稈作為原料，經(jīng)過粉碎并添加發(fā)酵菌劑做堆漚等預(yù)處理后，加入沼氣池進(jìn)行厭氧發(fā)酵來生產(chǎn)沼氣和有機肥料。菌棒和農(nóng)作物秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù)主要是以厭氧消化和生物酶技術(shù)為主。厭氧消化反應(yīng)的主要機理是有機物在厭氧的條件下被微生物分解，轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等，并合成自身細(xì)胞物質(zhì)的過程[15]。菌棒和秸稈的厭氧消化反應(yīng)是一個生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，一般可分三個階段[16]：第一階段是水解階段，將秸稈中不可溶復(fù)合有機物轉(zhuǎn)化成可溶化合物；第二階段是產(chǎn)酸階段，可溶化合物再轉(zhuǎn)化成短鏈酸與乙醇；第三階段是產(chǎn)甲烷階段，上述產(chǎn)物再經(jīng)各種厭氧菌轉(zhuǎn)化成為以甲烷與二氧化碳為主的可燃混合氣體，即沼氣。傳統(tǒng)的菌棒和秸稈發(fā)酵技術(shù)都是采用濕發(fā)酵技術(shù)[17]，即將菌棒和秸稈與人畜糞便、工業(yè)廢水等有機物混合，在厭氧菌的作用下生成沼氣的。而菌棒和秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù)與傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)相比有以下區(qū)別：（1）不需要大量的水。傳統(tǒng)的發(fā)酵方法需要的水量較大，而干發(fā)酵的發(fā)酵池中的需水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于濕法的用水量。（2）不需要大量接種物。菌棒和秸稈干發(fā)酵的原料有菌棒和農(nóng)作物秸稈，而傳統(tǒng)的發(fā)酵還要有人畜糞便、工業(yè)廢水等有機廢棄物來作為接種物，和農(nóng)作物秸稈在發(fā)酵池中共同作用，帶動秸稈發(fā)酵最初的的啟動。（3）需要預(yù)處理。由于菌棒和秸稈自身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易分解，所以在入池前，要先對菌棒和秸稈進(jìn)行粉碎，添加發(fā)酵菌，堆漚等預(yù)處理，不能像傳統(tǒng)的發(fā)酵那樣，直接將原料加入發(fā)酵池中。（4）后處理容易。由于用水量少，幾乎沒有污水的排放，所以污水處理要比傳統(tǒng)的發(fā)酵更容易，而且發(fā)酵后的剩余物中只有沼渣，可以作為有機肥利用，沒有傳統(tǒng)發(fā)酵后剩余的沼液，所以也不用進(jìn)行脫水處理。另外，干發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣的含硫量也低于傳統(tǒng)的發(fā)酵，因此不用再對混合氣體脫硫，可以直接利用。（5）裝置簡單。與傳統(tǒng)的發(fā)酵裝置相比，干發(fā)酵裝置的結(jié)構(gòu)更簡單，因為原料秸稈已經(jīng)經(jīng)過預(yù)處理，不添加其他的接種物，所以發(fā)酵室內(nèi)不需要安裝攪拌器。傳統(tǒng)的沼氣發(fā)酵均采用濕發(fā)酵技術(shù)，由于濕法技術(shù)發(fā)酵耗能高、處理干物質(zhì)的成本高等缺點，限制了其適應(yīng)的范圍和地域。而秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù)與傳統(tǒng)的濕發(fā)酵技術(shù)相比有以下優(yōu)點[18]： （1）自身耗能低。冬季僅耗用自身產(chǎn)生的能量10～15%。而濕法要耗用30%左右的能量，在北方寒冷地區(qū)冬季甚至?xí)_(dá)到45%，大大限制了沼氣技術(shù)在北方寒冷地區(qū)的推廣。（2）節(jié)省成本?？梢灾苯犹幚磙r(nóng)作物秸稈，節(jié)