吉林省玉米秸秆综合利用存在的问题与解决方法

2018-09-22刘春雨于凤洋

绿色科技 2018年16期

刘春雨，王玉，于凤洋

(吉林省环境科学研究院，吉林长春 130012)

1 概述

吉林省是国家粮食主产区和农业大省，每年可收集利用的秸秆资源量约为4000万t[1]，但是秸秆利用率相对较低，秸秆露天焚烧已经成为社会普遍关注的环境热点问题。目前，吉林省在玉米秸秆禁烧和综合利用上采取了5项措施，分别是：秸秆肥料化、燃料化、饲料化、基料化和原料化。虽然取得了一些成效，但距离秸秆综合利用率全面达到85%的目标，还有一定的差距。为此，根据吉林省玉米秸秆综合利用现状，针对存在的问题提出合理的解决方案，势在必行。

2 吉林省玉米秸秆综合利用现状

吉林省持续推行秸秆禁烧政策，但由于农村面积大，地块零散程度高，农闲期较长，很难持续采取高压态势。同时，随着新能源的普及，玉米秸秆作为生活燃料的属性消失，而作为饲料和工业原料等方面的还存在一定的不足，传统耕作模式的耕作特点使得就地焚烧秸秆现象“屡禁不止”。

2.1 玉米秸秆直接还田

由于玉米秸秆中含有作物生长所必需的氮、磷、钾诸元素，实践也证明玉米秸秆还田可以增加土壤有机质(鲜玉米秸秆1000～1500 kg纯氮3.65 kg、五氧化二磷1.85 kg)，可改善土壤结构，持久地培肥地力，提高土壤的保水保肥性能[2]。同时，玉米机械化秸秆还田技术属于保护性耕作技术，是农业生产上减少环境污染，改善农业生态环境，促进农业可持续发展的一项重要措施。

目前，榆树市、四平梨树县等地区，采用了一种“秸秆全覆盖免耕还田模式”，该模式秸秆消耗量大、转化成本低，仅运输成本每亩地就可以减少支出30元左右，为此吉林省各地区纷纷效仿。

2.2 玉米秸秆燃料化

长春市九台区、吉林市、大安市安广镇等地区，通过秸秆发电、秸秆供热试点带动了秸秆打包收储、秸秆成型燃料加工、生物质锅炉及户用炉具设备制造等上下游产业链条的发展。目前长春市九台区此项工作开展的比较到位，预计2018年秸秆综合利用率可达到了86%。

2.2.1 压块燃料成本预算

投产1台套生产秸秆压块设备，设计生产能力为3 t/h，按10 h/d计算，产量预计为1万t/a。生产玉米秸秆压块燃料成本预算见表1。

表1 生产玉米秸秆压块燃料成本预算

注：按照目前玉米秸秆压块市场500～580元/t元计算，利润约为170～252元/t

2.2.2 颗粒燃料生产成本预算

投产1台套秸秆颗粒设备，设计生产能力为1.5 t/h，按10 h/d计算，产量预计为0.5万t/a。生产玉米秸秆颗粒燃料成本预算见表2。

表2 生产玉米秸秆颗粒燃料成本预算

注：按照目前秸秆压块市场560～650元/t元计算，利润约为220～310元/t

2.3 玉米秸秆生物质综合利用

生物质可分为3种类型：农作物的秸秆、杂草、落叶、果壳、树木枝条等；人畜禽粪便、生活垃圾等；农副产品加工后的剩余物[3]。正因以上特点，生物质作为将来的一种主要能源，日益受到世界各国政府与科学家的关注。目前，生物质能技术的研究与开发已成为热门课题之一。

多年来，我国一直在探索秸秆处理并尝试破解秸秆生物质综合循环利用创新技术，积极寻求和统筹开发兼顾农业生产、生态环境、可持续发展的秸秆利用先进技术，解决积重已久的秸秆处理难题，并获得重大突破。

目前，吉林省通化地区正在开展生物质综合利用项目，通过利用玉米秸秆以及畜禽粪便等废弃物，生产有机肥、沼气等产品。

生产有机肥工艺技术特点：将秸秆加工成颗粒，经过炭化处理后形成生物质碳料，再添加钾、氮、磷肥等后，生产的产品包括：生物质缓释复合肥、专用配方复合肥等。

生产沼气工艺技术特点：在极寒天气(-40 ℃)情况下，沼气池能够实现运行平稳、产气稳定，解决了大中型沼气池在东北地区冬季不产气的难题。

生物质综合利用基本情况见表3。

表3 生物质综合利用基本情况

3 存在的问题

3.1 秸秆还田方面

(1)玉米秸秆直接还田量过大或不均匀，会影响秸秆在土壤中的分解速度，产生土壤微秸秆生物与作物幼苗争夺养分的矛盾，导致幼苗出现黄苗、死苗现象，影响作物产量[4]。

(2)秸秆还田使土壤变得过松，孔隙大小比例不均，土壤含水量降低，加上秸秆本身吸水和微生物分解吸水，秸秆与土壤不能紧密接触，导致跑风，影响秸秆的腐解，也影响种子发芽生长，出现扎根不牢现象。

(3)秸秆还田后病虫害有加重发生的趋势。由于秸秆直接粉碎过程中无法杀死秸秆中的虫卵、带菌体等一些病虫害，还田后会留在土壤里越冬，增加了对下一茬作物的受害几率。

(4)机具作业对土地压实。在吉林省现行的保护性耕作技术模式中，秸秆还田主要由加装还田结构的自走式玉米收获机实现，这种大型机械的自重一般在7t左右，产生的压强大，作业后明显压实土壤，当土壤湿度较大时地表还会产生明显的下陷；发展秸秆综合利用，需要搂草机和打包机先后两次作业，有时还需要装卸运输车辆进地。因此，多年来农户对保护性耕作收获后，秸秆还田所造成的耕层紧实的诟病较多。

(5)气候的年际变化、地形和土壤结构等对发展保护性耕作有较大影响。冬春降水(雪)较多的年份，洼地、土壤质地黏重的地块易造成的春季墒情大，地温提升缓慢等问题。现实中，流转土地规模较大的农机合作组织面对该问题时很少采用延迟播种始日的方式，主要考虑到现有机具台数很难在缩短的播种期内完成作业。

当种种不利于保护性耕作技术实施的因素显现时，农户都面临这样的取舍，一方面面对强大的行政执法力度，禁烧的红线和技术规程的明确要求，另一方面则面临不能保障播种作业质量，减产甚至毁种的威胁，着实两难[5]。

3.2 燃料化方面

(1)对于燃料化方面，原料收集是最大的瓶颈，尤其玉米秸秆的收、储、运环节，目前还没有完全形成一体化(吉林市、农安县、九台区等地区对此方面有比较详细的规划，但都没有非常成熟的经验可以借鉴)。

(2)玉米秸秆成型燃料加工与利用(销售、收购)环节存在脱节现象，由于产品积压，极易导致玉米秸秆成型燃料加工企业停产或倒闭。

(3)目前成型燃料生产企业采用的生产工艺有：环膜压缩、平模压缩、螺旋挤压和活塞冲压等，以上工艺成型好，但是模具磨损较为严重，能耗高，生产效率较低、生产环境差、生产管理粗放是普遍现象。多数成型燃料生产企业存在着管理松懈、环境保护意识不强的问题，但为了加快秸秆消耗力度，“应该停但不能停”的尴尬使政府在应对环境污染和安全生产(粉尘、防火)过程中可用的措施“捉襟见肘”。