贵州省薏苡秸秆处置现状调查分析—以兴仁市为例

2022-03-31刘鸿雁叶苹苹刘玉琳龚俊杰

环保科技 2022年1期

刘芳刘鸿雁叶苹苹刘玉琳常森龚俊杰

(贵州大学农学院，贵阳 550025)

薏苡(Coixlacryma-jobiL)，属禾本科植物，不仅是营养丰富的食材，更是一种拥有祛风湿、利肠胃、利尿、消水肿等作用的药材。兴仁市薏苡产业作为国家重点扶贫产业之一，有着悠久的薏苡种植历史[1]，薏苡秸秆作为薏苡的副产品，产量大，分布广，是一项十分重要的可再生资源，但是兴仁市薏苡秸秆处置方式较为单一，主要为焚烧。近年来，随着经济发展，农民物质生活水平有很大的提高，但是薏苡秸秆利用方式少且综合利用技术落后，大量薏苡秸秆被丢弃或直接在田间焚烧，造成了严重资源浪费和环境污染，如大气中的PM2.5和PM10增加[2]。国家在“十三五”环保规划中明确要求，秸秆利用率要达85%以上，同时国家法律中也明确规定禁止露天焚烧秸秆。因此，了解薏苡秸秆处置方式现状，对于资源利用和环境保护，以及乡村振兴具有重要意义。

1 薏苡生产及秸秆资源化利用现状调查分析

1.1 薏苡生产及秸秆资源化利用现状

兴仁市薏苡产量较高，2016年中国薏苡总产量约为33.41万t，贵州省产量22.9万t，兴仁的产量份额是10.5万t，在全国市场占据份额达80%以上[3]；2017年全球小白壳薏苡种植产量约为13万t，其中兴仁的产量就高达7.5万t，占全球小白壳薏苡产量的60%以上[1]。

回龙镇种植面积为5 931万m2，其中作为主要农作物的薏仁米种植面积高达4 000万m2，每亩平均薏苡产量约为300 kg，薏苡总产量约为18 000 t，产生的秸秆资源量约为120 000 t。兴仁市种植面积约为23 345万m2，薏苡产量约105 000万t，秸秆产生量约为700 000 t。通过调查，回龙镇薏苡秸秆现有处置方式见表1，由表1可看出秸秆焚烧是主要的处置方式，占秸秆产生量的81%。相关估算方法如下：

(1)秸秆产生量

Si=APi

式中Si为薏苡秸秆产生量(kg)，i指薏苡秸秆部位；A为薏苡种植面积(亩)；Pi单位面积薏苡秸秆资源量(kg/亩)，为2000。

(2)秸秆不同处理方式量估算

vi=Spi

式中v为秸秆用量(吨)，i为处理方式(焚烧、直接还田、用作饲料、丢弃或乱堆)；pi为调查中薏苡秸秆不同处理方式占比值，i为不同处理方式。

表1 回龙镇薏苡秸秆处置方式结果估算

分析数据显示(表1)，回龙镇薏苡秸秆焚烧量占比最高，占81%；直接还田其次，而直接还田的方式有将秸秆直接覆盖在农田上，以及采用翻压的方式；仅有8%的薏苡秸秆通过二次处理作为饲料喂养牲畜。虽然薏苡秸秆通过上述处置方式看似都得到了资源化利用。但是有效的资源化利用率却很低，大量的秸秆焚烧对环境造成了一定的危害，政府也没有采取更加有效合适的方式解决，使得薏苡秸秆资源化利用率低，随意丢弃等现象仍然会在未来持续很长一段时间[4]。

1.2 存在问题

1.2.1 环境污染与资源浪费

尽管《中华人民共和国大气污染防治法》中明确规定禁止露天焚烧农作物秸秆，但从表1可看出回龙镇当地农民对于薏苡秸秆最主要的处置方式是焚烧，农作物秸秆中含有碳、氮、磷、钾及各种微量元素，秸秆焚烧严重时，会导致颗粒物等污染物的负荷增加，直接造成大气环境的污染，危害人类身体健康，还可造成土壤中所含肥力降低和水分减少，甚至造成土壤板结，使作物得不到好的生长环境，导致作物产量降低。秸秆作为副产物，也有广泛用途，但就兴仁市而言，并没有得到很好的使用，从表1的调查情况可知，当地秸秆利用率小于20%，导致资源严重浪费。

1.2.2 劳动量大，成效不足

贵州省兴仁市是典型的喀斯特地貌地区，对于当地农户来说，大多数耕地位于山上，平地较少，种植地多为坡耕地，机械化种植程度低，大多都是以人工耕作为主。也正因如此，当地秸秆资源收集难度大，农户大多会选择就地焚烧、就地堆放等方式处理薏苡秸秆，造成当地秸秆资源化利用效率低的现状。

1.2.3 民众对秸秆资源利用意识欠缺

无论是经济还是文化教育，贵州省在中国一直处于落后状态，尽管这些年国家在对贵州省进行扶贫攻坚，但短时间内，民众的资源化利用以及环境保护意识仍不足。以至于民众对于秸秆资源化利用的意识有较大欠缺，依旧采取传统处理方式。

2 薏苡秸秆成分分析及资源化利用方式分析

目前国内秸秆利用模式可概括为能源化、肥料化、饲料化、基质化、原料化等，推广秸秆“五料化”利用技术可加快秸秆的应用发展进程[5-7]。农作物秸秆的组成成分比较复杂，其中分为工业组成和化学组成，工业组成有水分、灰分、固定碳和挥发分等[8]，化学成分有纤维素、木质素、粗灰分、半纤维素、可溶性糖和粗蛋白等。通过工业组成将农业废弃物资源化利用，变废为宝，以促进农业环境改善；秸秆含有丰富的氮、磷、钾、维生素和有机元素，综合利用可以变废为宝。通过对薏苡秸秆化学组成的分析，为薏苡秸秆的综合开发利用找到多种用途，除传统的秸秆粉碎还田作有机肥料外，还探索出了秸秆饲料、秸秆汽化、秸秆发电、秸秆乙醇、秸秆建材等利用方式，大大提高了秸秆资源化利用率。

2.1 薏苡秸秆成分分析

薏苡与玉米拥有着共同特性，同属禾本目，禾本科，被子植物门，单子叶植物纲植物。薏苡生长环境和种植方式也与玉米相似。测定薏苡秸秆的成分含量，为探讨薏苡资源化利用提供数据支撑。薏苡秸秆的成分测定方法分别为：水分采用常压直接烘干法；粗蛋白采用开氏法；粗灰分采用直接灰化法；纤维素、半纤维素、木质素采用Van Soest法。

表2 玉米秸秆与薏苡秸秆成分表单位：%

由表2可知，薏苡秸秆成分中粗蛋白、粗灰分、木质素三项指标与玉米秸秆相似，说明两种秸秆的营养价值相似；而水分含量是表征农作物储藏过程中一个最为重要的检测指标，在高水分环境下农作物秸秆极易腐败；从表2中得知玉米秸秆的水分要高于薏苡秸秆，说明在相同的营养价值下，薏苡秸秆更加容易储存。

2.2 潜在资源化利用方式分析

薏苡秸秆成分所含种类多，且含量各有不同。对于有机肥、饲料、饼粕、煤、木材等来说，秸秆的养分、营养成分、热值均较低，但生物量高[10]。类比玉米秸秆的资源化利用方式，如秸秆还田、作为饲料等[11]，薏苡秸秆的潜在资源化利用途径可归纳如下4个方面。

2.2.1 秸秆还田

秸秆中含有碳、氮、磷、钾以及各种营养元素。秸秆作为肥料还田，会将作物吸收的大量营养成分归还土壤，从而进一步增加原有土壤养分，改变土壤性状，同时提高农产品质量。还田方式有直接还田和堆沤腐熟还田、过腹还田等。

2.2.2 动物饲料

秸秆最早的利用方式是饲喂牲畜，又因其粗纤维多，难以被动物消化，常用来饲喂牛、羊等反刍动物。秸秆富含非淀粉类的纤维素、木质素、半纤维素等大分子物质。在实际应用中，主要使用物理处理、化学处理和生物处理3种方法来加工调整并制成秸秆饲料。对秸秆进行一些物理、化学和生物处理，能够增加其适口性。同时生物处理后的秸秆营养价值将进一步提升。将秸秆资源应用于养殖业，具有较高的利用率。

2.2.3 燃料

秸秆中含硫量低，热值高，可作为生物质能燃料，是一种相对洁净且可再生的资源。秸秆能源化利用方式有秸秆生产固体成型燃料、秸秆生产热解气、秸秆生产沼气等。秸秆固体成型燃料就是将松散的农作物秸秆生产成具有规则形状的固体成型燃料。秸秆热解气是以农作物秸秆为原料生产可燃气体，向农户供应燃气，改善农民能源消费结构。秸秆沼气就是以农作物秸秆为原料，将秸秆转化成沼气和沼渣，为农户提供燃气和肥料。热解气系统和沼气的基本模式都是以自然村为单元，系统规模为数十户至数百户，设置气化站，铺设管网，通过管网输送和分配燃气到用户家中。农作物的秸秆用在发电产业，经过一系列的流程，使得秸秆得到有效利用，解决秸秆作为固体废物带来的环境问题的同时产生巨大的经济效益。

2.2.4 编织业原材料

随着时代的进步，编织业的工艺日渐精进，一方面秸秆拥有延展性好、美观程度高等优点，是较好的编织业原材料，编织的草垫、草帽、草帘等深受人们喜爱，另一方面秸秆还可用来生产环保的秸秆餐具。可以将秸秆用于制作具有农家风情的秸秆画、沙发垫等；既能提高秸秆的利用率，还能增加农户的收入。

2.2.5 秸秆利用方式小结

经查阅资料，肥料主要含有机碳及大量营养元素氮磷钾，饲料主要组成是粗蛋白和纤维，热值对于燃料最为关键，木质素主要应用于秸秆基料。薏苡秸秆的纤维素、半纤维素、木质素含量相对较高，因此薏苡秸秆处理解决方式最适宜的是：肥料与饲料。结果如表3。

表3 利用方式对比

3 秸秆资源化利用难点分析

3.1 问卷调查

通过走访调研当地农户与询问当地农业农村局的方式，就农民文化水平、是否了解薏苡秸秆相关内容等方面进行调查询问。得到薏苡生产及秸秆资源化利用现状。此次走访调研方式为抽样调查，到当地农户家进行实地调研，被调研人数为100人，问卷设置部分内容如表4。

3.2 主要原因分析

秸秆资源化利用尽管已经作为国家提出的系统全面研究秸秆综合利用方法和治理模式，虽明确发展方向，推动了秸秆综合利用迈向更高层次发展，但是依旧存在着政府“热”和农户“冷”的问题[12]，在国家首次制定了有关秸秆综合利用的5年规划——《“十二五”农作物秸秆综合利用实施方案》中，禁止焚烧秸秆以及推动资源化利用这两个内容早已被提出，但是当地实行效果并不是很好。针对上述情况，对当地农户进行了调查问卷，结果见图1。

图1 限制秸秆资源化利用原因调查结果统计

表4 秸秆资源化利用问卷调查表

从图1我们可以看出，农户认为限制秸秆资源化利用的主要原因是农民对于秸秆的利用形式不了解，导致秸秆资源大量浪费；其次回收利用的人力成本及运输成本过高，政府投入资金不足以达到全面实行秸秆资源化利用。调查结果显示，农村外出打工的基本上都是青壮年，农村青壮年劳动力缺乏，劳动力成本也就随之提高，成为秸秆资源化利用的一个障碍；还与农民的文化程度有一定的关系，农民的文化程度普遍偏低，对于焚烧秸秆所产生的影响认识不到位，使得秸秆焚烧对农户而言几乎成为一种必然选择。对焚烧秸秆进行了监管，但是由于秸秆焚烧的地点和时间都具有较大的随机性与不确定性，加大了当地政府监管难度。

3.2.1 对薏苡秸秆用途不了解

从调研情况来看，回龙镇薏苡秸秆焚烧量占比最高，占81%，造成秸秆资源的浪费，对环境带来较大的污染。通过调查得知，薏苡秸秆直接焚烧量占比高的主要原因，是群众不了解秸秆主要的利用形式。这一定程度上表明，政府缺乏政策支持，日常监管不到位。而农户又并未认识到秸秆焚烧的坏处，进而焚烧秸秆；回龙镇少数人将秸秆作为燃料、基质等使用，大部分只是根据前人经验将秸秆用以简单沤肥与喂养牲畜，由此可见，民众对秸秆的综合利用知之甚少。这与当地政府宣传有关，也与企业能否成功将秸秆充分发挥其作用也息息相关，还与政府是否给予群众合适的政策、资金支持有关。在没有相关专业人员的指导下，农户也不愿意花费更多的时间和精力去了解其潜在价值，且回龙镇位于黔西南州兴仁市边界，地形复杂，属于典型的喀斯特地区，大部分耕地都在山上且分散，交通严重不便，很多时候都是采用人工来耕作。这些都直接造成了当地很多农户选择直接焚烧或者直接乱堆丢弃，因为农户看不到市场上对于秸秆的需求，也就不会花费金钱与精力将秸秆贩卖。由于当地也没有其他秸秆加工处理厂，且薏苡是兴仁市的特色农作物，产量大，也就造成了秸秆资源的浪费。

3.2.2 劳动力缺乏

随着时代和经济的快速发展，陈一爔等分析了在中国农村外出务工人员高达36%，其中青壮年所占比例最大[13]。从留在家务农的人员情况来看，以老年及幼年为主，到农忙季节，由于青壮年数量少，特别是青壮年劳动力，维持常规农业活动尚且困难，因此更无余力投入秸秆处置活动，造成难以对秸秆进行资源化处理及利用。

3.2.3 秸秆资源化利用技术落后

首先，我国农村秸秆利用技术含量较低，秸秆的处理方式仍然是传统农业的处理方式。其次，推动秸秆回收利用是近年来兴起的一种新型物质能源，由于农民普遍受科学文化水平限制，对倡导改革的认识存在诸多不足。除此之外，主要是因为政府没有在各个部门做广告和展示工作。相关技术专家无法耐心、全面地对秸秆综合利用的效益、可获得的效益、农民心中的发展前景进行指导汇报。此外，农民没有学习沼气发酵技术的机会。毕竟，政府部门没有做好试点和宣传工作，没有让用户看到真正的效益，没有看到加工秸秆的真正价值。

3.3 解决措施

3.3.1 加大政府的扶持力度

薏苡秸秆中含有蛋白、粗灰分、木质素等元素，根据其属性与玉米属性极为相似，可以从玉米秸秆的资源化利用方式中选择出最为合适的技术。

首先，政府应该重视秸秆利用方面的技术研发，通过政策支持和引导企业和研究院校关注农作物秸秆利用率方面的研究，对研究有所突破的个人或单位予以奖励。

其次，政府还应重视引进国际先进技术，可以通过提供税收优惠或廉租厂房，甚至是合资办企业的政策，引进国际先进的秸秆利用技术，让新技术运行。再者，企业应与高校合作，加强秸秆利用技术的研发和创新，构建适宜本地、有特色的农作物秸秆利用技术，突破薏苡秸秆在能源方面的瓶颈。

最后，通过政府的政策指引和扶持，大力推广秸秆生物发酵和精深加工处理。在秸秆饲料化方面，政府和企业应朝着用技术创新推动秸秆饲料化的方向发展，推广秸秆青储、氨化微化、膨化饲料和秸秆挤出熟化压块技术。在技术创新和推广方面，政府扮演着十分重要的角色，政府应重视支持秸秆饲料化的产业化，对秸秆饲料化有较大贡献的企业予以适当的奖励，鼓励技术创新，并积极帮助其进入农村推广。我国的3大造纸基地分别是山东、江浙、广东。贵州薏仁秸秆产量较为可观，加上近几年国家大力扶持下，薏苡秸秆产量更是大大增加，秸秆中含有的葡聚糖和木质素含量适合作为造纸原材料，可以将一些造纸技术引进到该地区。

3.3.2 培育秸秆资源化利用相关企业

积极将薏苡秸秆资源化利用进行产业化是政府的一大重担，形成的基本格局“以企业为龙头，以农户为主体，以利益为纽带”，对于一些起步较晚的秸秆资源化中小型企业给予一定的补助，在政府的帮扶力量下，将这些企业的规模扩大[14]。政府和企业可以联合，沟通制定一些政策，以保证农户得到最大的经济效益并且还做到秸秆资源化最优质的处理。每个村可建立秸秆集中堆放站，进行集中收购，家里劳动力足够时，可直接运输到收购中心，回收价格自然就提高了一部分，而家里劳动力不足以支撑运输时，可采取收购站人员直接上门回收。甚至一些企业可采取薏苡果实的售卖和秸秆回收一体化的模式，但是薏苡的价格要偏低，秸秆回收作为免费赠送产物。

3.3.3 加大宣传教育

作为薏苡的种植基地，农户只有了解更多关于薏苡的知识，才能够获取更大的经济利益，而政府的工作就是要做到打破传统农业观念，跟上时代的发展，让农户了解关于薏苡的所有内容，政府可利用现代媒体进行大量宣传，比如电视、广播等，加强民众薏苡秸秆这一巨大可再生利用资源的认识。政府还可采取技术人员经常下乡探查薏苡生长情况，积极解决农户所提出的问题，定期宣讲关于薏苡的理论知识，重点是要让农户有秸秆资源化处理的意识，了解到秸秆资源化可以对农户产生经济效益，还能为保护环境节约资源做出一点贡献。

首先，鼓励各级政府部门加大宣传力度，鼓励利用薏苡秸秆资源，并将相关政策信息有效地发送到各级政府官网、公众号等媒体中心。可以使用宣传横幅，可以写广告口号和传达关于资源使用的秸秆信息的产品。负责下载和发送的主要人员，为了便于信息交流，必须首先沟通相关政策。

其次，参与农机配置的基层员工将推广薏苡秸秆资源利用知识作为科学农业发展目标之一，推广种植新技术，为农民提供在职培训和持续的现场培训。针对部分农户发现薏苡秸秆资源未得到充分利用的情况，政府应组织农业技术专家，向农户提供真实数据，并给予全面的解释，并对误解应予以纠正。

最后，合格的城镇和村庄还可创建专门的人员来培训和控制资源的使用，并在当地实施这项技术。将一些做得不错的典型团体和个人作为一种积极的推广模式，引导农民尝试使用薏苡秸秆作为资源，并分享最佳做法。在各地举办社会分享交流会等形式，增加农民对资源利用技术的理解。