国外秸秆利用借鉴与中国秸秆利用探索

2019-01-19姜宝兴陈玲梅

绿色科技 2019年24期

姜宝兴陈玲梅

摘要：指出了鼓励和引导农作物秸秆的综合利用，对于合理化利用中国大量的秸秆资源，提高我国农作物秸秆的综合利用水平，保护社会生态环境，增加广大农民农作物经济来源，具有重要的现实意义。在仔细研究国外农作物秸秆成功利用实例的基础上，分析了中国目前在农作物秸秆利用方面存在的阻碍，并借鉴国外成功的经验，对我国目前的农作物秸秆利用改善提出了合理化建议。

关键词：秸秆利用;循环经济;绿色环保;发展路径;农业经济

中图分类号：S216.2

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2019） 24-0182-03

1 引言

中国是粮食生产大国，每年产粮总量位居世界第一位，同时中国每年也会生产大量的农作物秸秆。2015年中国主要的作物秸秆理论生产量为10.4亿t，可收集的资源量为9.O亿t，利用量为7.2亿t，秸秆综合利用率为80. 1%。十三五期间，我国还将进一步加大秸秆综合利用的工作力度，不断完善秸秆“收储运”体系和扶持政策，推动秸秆综合利用产业化、规模化发展。

2 秸秆利用现状

2.1 禁止焚烧秸秆

新中国成立初期，碍于技术和观念的限制，对待农作物秸秆的态度较随意，任由农民用作生活能源，比如取暖，少部分用作牲口饲料。中国经济快速发展之后，农村对于过剩的农作物秸秆，普遍采用露天集中焚烧，这样不仅造成了巨大的空气污染，同时还对交通、水体造成了不可逆的破坏。当前制约农村环境的首要问题在很大程度上来自于农作物秸秆，秸秆问题甚至将来会成为危及城市环境的来源。为保证经济快速发展，减少环境破坏，中国在农作物秸秆问题上积极进行秸秆禁烧政策。

中国各省市积极响应国家政策，切实实行秸秆禁烧政策。各省市通过政策鼓励，寻找更加正确的秸秆利用手段，利用无人机等先进科技手段监测火点等，在秸秆禁烧方面涌现了许多行之有效的方法，大大降低了在露天焚烧秸秆的发生率。

2.2 政策推动秸秆利用新途径

整体提升秸秆的综合还田率和重复收集使用率，积极扩展利用秸秆的养殖业、大力推广农业保护性耕种、推进使用秸秆代替木材、发展秸秆的能源利用技术等有关秸秆整体使用技术;加快研究秸秆的收集储备运输综合使用体系以及相关奖励推进措施;建立主要地区秸秆综合利用的扶持政策;探索建立秸秆二次返田或搜集的扶持制度，加快推进秸秆二次还田沃土、养殖、秸秆代木、经济型菌类种植、秸秆固化成型、秸秆炭质化等不同的利用途径。通过制定行之有效的制度推动秸秆利用新途径的实施。

2.3 秸秆资源“五料化”利用途径

2008年，国务院办公厅印发《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》（国办发[2008]105号）之后，我国各地区、有关部门积极推动秸秆的全面开发利用，以国家提出的秸秆利用“五料化”为中心，加快发展秸秆的综合利用。“五料化”主要是指秸秆肥料化、饲料化、原料化、燃料化、基料化。

利用秸秆制作肥料的主要手段包含：腐熟还田法、秸秆直接还田法、堆沤还田法、生物反应堆法。直接还田法是目前中国农作物主产区利用秸秆制作肥料的主要方法之一。腐熟还田技术主要用于环境较湿润、积温较高的地区。生物反应堆技术可以较充分的利用秸秆资源，改善农作物的品质，改良温室生产的微生态环境。堆沤还田技术可产生许多能够供给农作物利用的营养物质。

利用秸秆生产饲料的方法主要包括：青（黄）贮法、碱化法、氨化法、直接压块加工饲料法、揉搓丝化加工饲料法。其中青（黄）贮法生产的饲料具有损耗秸秆原有营养成分少、转化效率和利用率高的优点。而碱化/氨化法更加的经济实用，因而更加便于实现并推广。直接压块饲料法在发生旱灾严重的地区具有重要的应用价值，可以大大的储存由压块生产的饲料，从而降低农业生产成本。揉搓丝化加工饲料法可以制作高质量的粗料，在饲养时结合使用粗料可以降低饲养成本，同时提升牲畜对饲料的消化吸收。

直接使用秸秆作为原料的利用手段包含：人造板材生产法、复合材料生产法等。利用秸秆制作的人造板材可部分代替纯木质板材，适用于家具的生产制造和室内装饰或者装修，拥有节约木材、减少污染的优点。

秸秆固化成型法、秸秆炭质化法、秸秆堆沤生产沼气法等技术手段，是当下利用秸秆作为燃料使用的基本方法。

秸秆基料方法主要是利用秸秆作为载体种植经济型菌类。此方法具有广泛的地区适应性，几乎不受地域的约束限制，在当前情况下能够大面积推广，于此同时，可以给农民带来一定的经济收入，促进城乡经济发展（图1）。

3 秸秆综合利用的问题

3.1 农民对秸秆经济的认识不足

早期中国农民对于秸秆非常珍惜，秸秆可以作为很好的日常能源，但是随着中国经济的飞速发展，越来越多的农民摆脱了贫困，过上了较为富裕的生活。家家户户在用起了绿色方便的天然气的同时，却忽略了原本用作能源的秸秆，每年秋收之后，农村往往会出现大量的过剩秸秆等待处理，由于中国农民对秸秆认识的不足，往往会采取露天焚烧。尽管我国各级政府部门积极执行秸秆禁烧政策，但是违规的露天焚烧秸秆的现象还是时有发生。即使农民不去焚烧秸秆，也会导致秸秆被堆积在一起，经过风吹雨打，田头的秸秆堆会腐烂，这样就彻底丧失了秸秆的利用价值，完全变成了污染环境的垃圾，如果这些腐烂的秸秆被丢人河流之中，将会大大污染水质，引发水体的富营养化。

3.2 秸秆收集成本较高

中国拥有广袤的领土面积，每年都能够生产大量的秸秆，与此同时，秸秆的分布具有区域性，我国河南省、江苏省、山东省等13个产量大省所拥有的秸秆储备量大约占了总储备量的7成以上。虽然秸秆分布比较密集，但是在實际收集利用过程中却存在许多障碍。

秸秆的收集率低在很大程度上表现为秸秆的质量和体积不协调，例如玉米秸秆与玉米的重量比例大约为1：1，但是玉米秸秆的体积却是玉米的数倍。再例如在麦秸秆的收集过程中，主要采用捆扎麦秸捆的方式，这样虽然可以大大减小麦秸的原有体积，但是在运输麦秸秆的过程中依然会产生较大的运输成本。其次，中国农村东部地区的大面积耕地分布具有离散性，不像美国等国家的农场一样可以统一而且较高效率的进行秸秆收集。因此在秸秆的综合利用上，中国不得不考虑秸秆综合收集的问题。

3.3 秸秆综合利用效率太低

在对秸秆的综合利用上，中国综合我国特有的国情创造性的提出了“五料化”利用模式，但是因为观念以及条件等因素的限制，中国秸秆利用的效率很低。

在秸秆的燃料化方面，现在中国农村的传统炉灶对秸秆的直接焚烧利用效率仅为20%，如果使用秸秆颗粒燃烧配套的专业汽炉灶，相同的秸秆利用率将会达到90%以上。同样是用作燃料使用，传统炉灶不仅使秸秆的利率降低，而且还会产生大量污染环境的气体。

农民对于秸秆经济的认识不足，使得中国农民对待秸秆的态度，仅仅就像是对待农作物的副产物。经过走访发现，大多数农民在对待秸秆问题上，只是知道国家禁止焚烧的政策，但是却不知道如何正确的去处理。然而在调查部分地区的生物质发电厂时，却出现了秸秆资源库存紧缺的情况。一方面是农民面对无法处理的秸秆而焦头烂额，另一方面却是生物质发电厂的原料紧张。本来可以给农民和发电厂带来双重利益的秸秆资源却因为政策和实施的限制，丝毫没有发挥作用，白白浪费。

在秸秆其他的综合使用领域，目前的中国还是存在一些技术欠缺和政策障碍。比如使用秸秆进行生物质发电，在环保能源中所占的比重较低。现如今，全中国现存的秸秆发电厂，理论上每年可以使用大约4000万t的秸秆资源，但是实际中能够利用的秸秆资源大约仅为1800万t。再比如秸秆的固化成型技术，理论上虽然已经具有了接近560万t的产能，但是在实践中，却因专用化炉具不能推广配备使用等因素，实际每年被固化成型技术使用的秸秆总量仅仅不到200万t。

3.4 秸秆利用技术不够先进

我国虽然每年在秸秆环保利用上投入不少的人力财力，但是相比发达国家，我国的秸秆利用技术还是不先进，这从根本上导致了中国秸秆利用率低的情况。

不仅如此，我国对秸秆综合利用技术的创新性缺乏，研究的基础比较弱，也极大的制约了中国对秸秆综合利用技术的发展。

4 國外秸秆资源化利用及启示

4.1 保护性耕作

大部分发达国家将保护性耕作写入法律来强制性执行，而保护性耕作也为这些发达国家或直接或间接的带来了巨大的农业经济效益。

美国为了改善西部地区因滥用化工肥料带来的“黑色风暴”，加强对保护性耕作的研究力度，最终于20世纪30—40年代广泛使用残差覆盖耕作，实行免耕、少耕作，最终得以改善西部农场的问题。

在对秸秆的肥料化利用过程中，秸秆翻压还田技术已经成为一项广受欢迎的保护性耕作技术，深受发达国家的重视。美国一直坚持秸秆全量翻压还田，即通过农机，在秸秆的采集时期便将秸秆处理还田，以此达到将秸秆用作肥料的目的。利用采集期还田，不仅不会出现因搁置秸秆而出现虫蚀、腐烂的问题，更不需要人工收集秸秆产生额外的劳动。位于英国的洛桑试验站在持续的实验监测中发现，每年中把1 hm2的玉米作物秸秆重新返还田野，土壤所含有的有机物质总含量会相对上涨0. 4%，在经过多次的秸秆还田对比试验中，发现秸秆通过直接返还土壤要明显好于堆积腐烂后还田，其中直接还田后，更能增加土壤的有机质含量。

4.2 秸秆饲料

欧美国家对秸秆饲料化的利用状况也比较成熟，约有20%的秸秆被重新加工用做饲料。据估算，It普通的秸秆经过专业的处理后，再用作饲料的营养价值约等于0. 25 t的优质粮食。世界上主要国家对秸秆用作饲料的手段主要包括生物处理法、物理机械处理法、化学处理法。其中秸秆的物理处理就是直接通过切短或粉碎、浸泡、将秸秆压制煮熟和膨化等方式，使牲畜对秸秆的消化率提高，此方法操作易于实施，具有较大的实用性。

4.3 秸秆再加工产品

类似于中国对秸秆进行原料化的利用，国外在秸秆的综合原料化利用方面，主要有：秸秆乙醇加工、秸秆建材料、秸秆建筑等。

其中秸秆板的生产，美国路易安那州早在20世纪80年代就已经开始发展，目前早已经形成了完整的秸秆板产业生产体系，建于1998年的，位于加拿大的艾索波德麦秸板厂，是世界上目前最大的麦秸板厂，其公司现有技术比较成熟，麦秸板的年产量大，对秸秆资源的综合利用率较高。

秸秆作为一种完全环保的亲环境型材料，用作建筑方面可以说是完全环保的。用于建造房屋的秸秆，避免了人们直接利用燃烧的方式处理秸秆，可以大大减少空气中的污染物含量。在对秸秆建筑进行防火能力的检查时，惊人的发现：在抗燃方面，秸秆建筑要比传统的木构架建筑表现更为优秀。抗虫蚀方面，由于秸秆本身的组成成分较为单一，对于啮齿类昆虫来说没有木材的吸引力大，所以在虫蛀问题上，秸秆建筑也要比木质建筑表现的优秀。

5 中国新时代秸秆利用发展路径与建议

5.1 强化秸秆经济技术研发

秸秆的综合利用离不开技术的革新和进步，强大的技术支持是提升秸秆利用率的综合保障。目前中国已经创造性地提出了秸秆利用的五料化，但是在面对秸秆利用五料化的技术方面，我国的技术创新太少，相比于欧美等西方国家，我国在技术领域显然落后很多，例如在秸秆板、秸秆发电、残茬还田方面，我国与发达国家相比，落后甚多。不够先进的技术必然造成投资者更多的成本投入以及相对微薄的效益，所以秸秆经济的最主要核心在于抓紧革新技术。

5.2 加强秸秆新型清洁能源转变

强化对秸秆用作新能源技术开发利用，提高由秸秆生产的新能源在当今能源结构中的比例，当下最重要的就是推广使用秸秆堆沤沼气和秸秆固化成型作燃料、利用秸秆进行生物发电等技术。切实落实绿水青山就是金山银山的发展理念，积极响应国家禁止焚烧秸秆的政策，在保护环境的前提下，进一步借鉴国外在新能源方面的成功性经验，大力发展秸秆固结成型燃烧设备，秸秆直燃、混燃、气化等秸秆发电模式，加大秸秆的清洁利用。

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收稿日期：2019-11-25