昌图县秸秆综合利用模式优化分析

王旭维 张云凯 段洪君 陈秀范 刘玉龙

(1.昌图县辽河保护区管理局，辽宁铁岭112599；2.昌图县农村经济发展局，辽宁铁岭112599；3.昌图县辽河保护区后窑管理所，辽宁铁岭112530；4.昌图县宝力镇农业技术综合服务站，辽宁铁岭112536；5.昌图县辽河保护区通江口管理所，辽宁铁岭112527)

引言

作物秸秆作为一种极具潜力的生物质资源，含有丰富的碳、氢和氧等养分，具有资源丰富、发热量高和清洁环保等优点，可有效替代常规化石燃料，延长各产业链发展，缓解区域能源与环境压力。随着农村用能方式的改变以及以化肥投入为代表的农业技术的广泛使用，秸秆这种资源却变成了令人厌恶的 “垃圾”，房前屋后，河道路旁，林带荒沟到处堆积着陈年的秸秆，不仅影响了村屯环境，而且对河道行洪和护林防火都带来了隐患，近几年，秸秆焚烧有禁不止，也同时带来了严重的环境污染。多渠道开展秸秆综合利用，变废为宝，至关重要。

昌图县位于辽宁省最北部，区域面积4317km2，下辖39个镇场，人口103万，其中农业人口83万，全县耕地面积耕地32.6万hm2，农作物以玉米为主，种植面积达玉米近24.0万hm2，占现有耕地面积的74%，水稻1.13万hm2。正常年份全县粮食总产量250万t，2016年接近了284.9万t(28.5亿㎏)，是全国最大的商品粮生产基地、著名的畜禽生产加工基地，多次获得国务院授予的全国粮食生产先进县标兵，属于北方典型的旱作农业县。

全县秸秆总量280.5万t，其中玉米秸秆为270万t，水稻秸秆7.5万t，花生1.8万t，其他1.2万t。

1 利用现状

1.1 可用205万t，综合利用73%

主要用作燃料、肥料 (秸秆还田)、饲料、基料及工副业生产原料外，还有近1/3以上的秸秆未被综合利用。每年10月末至翌年3月末，农民不定时地在农田里焚烧秸秆，或堆放废弃在地头村尾，致使秸秆这种很好的资源造成严重的浪费，而且秸秆挤占了村屯道路乃至占据了河道，污染了水环境，村屯环境脏乱差，影响交通安全。农民烧荒，不仅使地力下降，而且极易引起火灾，甚至在村屯内火烧连营，这种情况，每年都有所发生。

1.1.1 农户自用炊事采暖直燃约50万t

由于近几年国家加快城市化进程，年轻农民外出打工，农村人口减少，并且户型变小，加之较以前，取暖原料多样化，如煤、燃气、电等以及集中供热，致使秸秆作为农村唯一的取暖炊事用能，使用量将会越来越少。

1.1.2 秸秆能源化利用

昌图县有国能生物发电有限公司1家，年消耗秸秆10万t，秸秆固化企业3家，年消耗秸秆3万t。生产出的成品固化燃料主要供应制药企业以及周边农户和小企事业单位。昌图县年秸秆能源化利用约13万t。唯一的生物质电厂消纳能力有限；固化燃料企业生产成本偏高，影响了企业可持续发展。随着国家乡村振兴战略的实施，农村的集中供暖也将会逐渐兴起，以秸秆为原料的集中直燃供暖将会成为主流。秸秆直燃是最好的消纳方式，最有前景的是使用特制的生物质锅炉，在人口相对集中的农村集镇，进行统一供热，收到了良好的效果。目前铁岭众缘环保设备制造有限公司生产的特制生物质锅炉已经应用于供暖企业，供暖成本低，秸秆存储灵活，消纳秸秆量大，已经显现了强大的优势，正在进行大范围推广。铁岭市两家子农场已经初试成功。

1.1.3 秸秆饲料化利用

昌图县充分利用秸秆资源，大力发展畜牧业，引进玉米秸秆回收机、玉米秸秆青黄储机等机械，先后推广了秸秆青贮、半干 (青)贮、秸秆氨化、碱化、盐化和微生物处理等秸秆加工利用新技术，应用情况良好。2016年昌图县秸秆饲料化利用约为76.8万t。其中秸秆青贮、半干青贮5.7万t， (其中全株青贮0.8万t)，氨化、盐化10万t，微贮4万t，共建贮窖(壕)5.1万m3。长杆短喂56.3万t。花生秧、花生壳等农林废弃物加工饲料，年提供饲料约0.8万t。

1.1.4 秸秆肥料化利用

为提高秸秆肥料化利用率，昌图县积极推广秸秆还田，以高留茬粉碎式还田为主，实施保护性耕作。同时，引导种植大户和合作社利用生物菌剂开展秸秆堆沤还田；2016年全县完成秸秆完全粉碎还田作业2.89万hm2，秸秆利用量50.6万t。保护性耕作2～4万hm2，秸秆还田量12.6万t。

1.1.5 秸秆基料化、原料化利用

昌图县秸秆基料化、原料化利用率虽然较低，但已经出现了可喜的兆头，具有广阔的的发展空间。目前，基料化利用主要是兴民玉米芯加工有限公司，公司生产的产品用于食用菌生产的基料销往多个国家。此外农户用秸秆粉碎的基料生产黑木耳已经成功，正在逐步推广。原料化利用主要是水稻秸秆销往外地作为工业原料和大棚保暖草帘。昌图县秸秆基料化、原料化利用年均2万t。

1.2 存在的问题

1.2.1 秸秆饲料化利用

基础设施薄弱，秸秆青 (黄)贮壕 (窖)设施简陋，贮窖造价200元/m3左右，并且技术环节要求较高，缺乏政策鼓励和资金投入措施，群众积极性不高。

1.2.2 秸秆肥料化利用

由于东北属于一季作物区，冬季温度较低，当年秸秆全量还田腐烂有难度，加之辽北十年九春旱，春季适宜播期很短，会影响来年春季播种，因此土地消纳秸秆的总量不大，即使深翻，最大限度也需要至少3a秸秆才能真正在土壤中腐烂。因此不能连年进行，或者每年只能还田1/3。

1.2.3 秸秆基料、原料化利用

市场开发还需加强。

1.2.4 秸秆收储运方面

经纪人存储需要租用场地、配备消防设施，生产成本较大。小户难以承受，国家补贴较少。

2 秸秆利用基本原则

2.1 多元利用，农用优先

坚持秸秆综合利用与农业生产、农村生活相结合，在满足种植业、畜牧业及农户用能需求的基础上，做好肥料化、饲料化、燃料化等领域新技术、新装备、新工艺的示范推广，合理引导秸秆基料化、原料化等综合利用方式，推动秸秆处理利用向多元循环的绿色方向发展。

2.2 分类指导，因地制宜

根据秸秆资源的数量、品种、分布特征和综合利用现状，结合当地的农业及相关产业的发展规划以及对产业对秸秆的需求情况，引导各地选择符合本地生产条件和经济发展状况的秸秆综合利用建设项目和秸秆综合利用模式。

2.3 分步实施，科技推动

既要立足当前，努力实现秸秆禁烧的目标，又要着眼长远，充分把握秸秆综合利用技术的发展趋势，大力引进新技术，努力拓展新领域，推动秸秆利用向产业化程度高、循环链条长的领域发展，实现秸秆资源利用价值的生态效益、社会效益、经济效益的最大化。

2.4 市场导向，多面扶持

充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，建立以市场为导向、企业为主体、农民积极参与的长效机制。农业生态环境保护建设是国家生态文明建设的重要组成部分，是农业可持续发展的重要基础。秸秆综合利用是向绿色农业发展的必须做好的一项工作，政府要积极在政策上给予扶持，要建立绿色农业生态补偿机制。通过多渠道开展秸秆综合利用和多种方式的鼓励补偿政策，实现农业清洁化生产和可持续发展。

3 秸秆综合利用模式及优化分析

3.1 玉米秸秆还田养地模式

玉米秸秆粉碎全量还田翻压技术可避免焚烧秸秆，能够合理利用秸秆、保持生态环境、培肥地力，是当今我国合理利用秸秆资源的有效措施之一。

3.1.1 玉米秸秆粉碎部分回收部分还田覆盖免耕播种技术模式

玉米秸秆粉碎部分回收部分还田覆盖有2种方法：利用带有秸秆回收装置的玉米联合收获机或秸秆粉碎回收机将秸秆部分回收，回收的秸秆做牛羊饲料进行黄贮，部分秸秆还田覆盖进行宽窄行免耕播种保护性耕作；玉米机械化收获秸秆粉碎还田后，利用秸秆打捆机组将秸秆部分捡拾打捆，然后送发电厂发电。粉碎后的秸秆用搂草机组搂成一条，再进行部分捡拾打捆。剩余秸秆实施部分还田覆盖保护性耕作。

工艺流程为：秋季玉米机械化收获秸秆粉碎回收或玉米机收摘穗后秸秆粉碎回收机回收 (约2/3)、部分还田覆盖(约1/3)→秋季必要深松→春季宽窄行免耕播种。

这种技术模式的优点是秸秆利用更合理，部分回收秸秆作饲料，节约饲料成本，有利于畜牧业发展。玉米机械化收获粉碎后，农机合作社或养机户利用打捆机组将秸秆部分捡打捆，然后送至秸秆发电厂。不仅实现迅速倒地，给农田深松整地等秋季作业争取时间，还可以创造一定经济效益，更重要的是避免秸秆焚烧。部分还田秸秆保证秸秆覆盖率和免耕播种质量，适宜保护性耕作，是昌图县今后主推的保护性耕作技术模式。

3.1.2 玉米秸秆粉碎全量还田翻压技术模式

根据昌图县实际情况和操作能力，实施秸秆机械翻埋还田和秸秆生物反应堆，是现阶段秸秆综合利用最直接、最有效的途径。秸秆机械翻埋还田就是用秸秆粉碎机将摘穗后的农作物秸秆就地粉碎，均匀抛撒在地表，随即翻耕入土，使之腐烂分解，有利于把秸秆的营养物质完全地保留在土壤里，增加土壤有机质含量、培肥地力、改良土壤结构，并减少病虫危害。秸秆生物反应堆是通过在秸秆加入微生物菌种、催化剂和净化剂，在通氧 (空气)的条件下，被重新分解为二氧化碳、有机质、矿物质、非金属物质，并产生一定的热量和大量抗病虫的菌孢子，继而通过一定的农艺设施把这些生成物提供给农作物，使农作物更好地生长发育。由于冬季温度低，空气干燥，秋收后秸秆很难在地表腐烂，影响来年春季正常耕作。利用联合收割机收割玉米，将玉米秸秆粉碎，均匀抛撒地面，然后 (可以加生物菌剂)深翻还田。增加土壤中速效氮含量，降低土壤容重，利于土壤保水保肥。适于昌图县中部和东部地区的平原地区，风沙地区降水量偏少慎用。要3a轮番1次，不能连年深翻。

其工艺流程为：秋季玉米机械化收获秸秆粉碎全量还田 (秸秆长度≤10cm，否则需进行秸秆二次粉碎)→秋季液压翻转犁翻耕掩埋秸秆 → 秋季耙压(春季平播)或旋耕起垄 (垄播)。秸秆粉碎全量还田技术的前提是玉米机械化收获后秸秆粉碎全量还田、不焚烧秸秆。根据东北地区的耕层结构，确保耕层土壤养分的作业深度为20～25cm，避免把生土翻到土壤表层。在翻耕前均匀抛撒适量生物菌剂，可加快秸秆分解速度，避免秸秆分解过程中与作物幼苗争夺壤中速效氮，从而影响幼苗正常生长。秋季耙压之后处于待播状态，适于平播，但要留好地头垄，并做好标记。翻耕后及时进行耙压或浅旋作业，平整土地的同时镇压，防止土壤失墒；地表秸秆较长 (大于10cm)且量大、覆盖不均匀的地块耕整地前必须进行二次秸秆粉碎处理作业，作业后秸秆长度小于10cm，以保证耕整地的作业质量。

3.2 秸-饲-肥种养循环模式

将农作物秸秆添加辅料和必要的营养元素制成牲畜饲料 (也可以直接长秆短喂)过腹还田，从而实现种植养殖有机结合，秸秆循环利用，降低了农业的面源污染，做到了可持续发展。主要方式有青 (黄)贮，压块、长秆短喂等。畜禽粪便还田需要腐熟，要有场地和时间过程。

3.3 秸-沼-肥能源生态模式

利用秸秆制沼气，沼渣沼液直接还田。秸秆消纳量虽然不大，但可以转化为能源，适合山区集镇社区建设。即有效消纳秸秆，又能为山区农户相对居住集中的社区提供生活用能燃气。

3.4 秸-菌-肥基质利用模式

将秸秆粉碎，压制，配置成食用菌栽培基质或果蔬、花卉育苗基质，利用后可以还田，增加了多级循环利用。食用菌较发展地区可以大量推广，并且可以工厂化规模生产。虽然具有地域局限性和产业局限性，但随着人们的膳食结构发生变化，百姓对食用菌的需求越来越大，秸秆基料化发展前景会更加广阔。

3.5 秸-燃-能再生能源模式

秋收后将秸秆直接打包，送往生物质电厂直燃供暖、发电，或者通过秸秆压块，做成固化颗粒，利用生物质锅炉燃烧，减少污染排放，是很好的再生能源，减少了石化能源带来的污染。秸秆消纳量大，但受电厂和压块厂生产能力的制约。直燃供暖几年发展呈发展势头，解决了燃煤锅炉替代问题；可以就近解决秸秆处理问题；对秸秆燃料的要求对比发电厂比较宽泛；不用经过粉碎和固化成型可以直接燃烧；方捆秸秆和圆捆秸秆都可以作为燃料来使用。秸秆直燃供暖将成为今后秸秆能源化的发展方向。

4 结论

通过对秸秆综合利用模式的分析，找出了适合本地区的合理科学模式，从而积极鼓励引导农户和企业开展秸秆综合利用，发展绿色农业耕作技术即通过利用有机肥料、使用生物防治病虫害和杂草管理相结合的方式，保持和提高土壤肥力，节约和保护水资源，减少农业对生态环境破坏，恢复和重建生态资源基础，并始终把农业发展建立在自然环境良性循环的基础上，进而达到在农业发展过程中，始终保持人、环境、自然与经济的和谐统一。

玉米秸秆还田养地模式、秸-饲-肥种养循环模式、秸-燃-能再生能源模式是昌图县秸秆综合利用的主流和最优方式，短时间内消纳能力强，长时期，可以培肥地力。3种可以取长补短，其他可以做些适当补充，待产业成熟，也可适当扩大发展。

在中南部平原地区产粮重点区，秸秆收集量大，地势平坦，利于机械化收获、捡拾、打捆、播种等系列化耕作，而秸秆发电厂正处在这一区域秸秆可收10km半径之中，适合推广秸秆饲料化、肥料化 (还田)，秸秆能源化 (秸杆直燃能最大限度的消纳秸秆)，最大限度的消纳秸秆。

在昌图西北部处于科尔沁沙地边缘，主要作物是花生，花生壳具有油性，经固化成块后，燃值高，效果非常好，适合花生壳固化成燃料发展秸秆能源化。玉米种植面积不大，秸秆量相对较少，更适合秸秆饲料化，通过过腹还田，消纳秸秆，其余用作农户炊事和取暖。

在昌图东部山区，适合推广秸秆饲料化、基料化和小型能源化。受地理地貌限制，不适合大面积机械化作业，加之现阶段鼓励发展林下经济，食用菌栽培有了很快的发展，以秸秆作为基料废物利用，消纳了秸秆，增加了收益。发展养殖业，利用养殖来过腹还田，产生的粪便可以还田培肥地力，还可以为发展小型沼气提供原料，沼渣沼液还田发展绿色食品，实现农业可持续发展。