适合湖南地区的农作物秸秆综合利用产业技术现状——以安乡县为例

刘燕

(安乡县农业农村局，湖南 安乡 415600)

为打赢蓝天保卫战，农作物秸秆综合利用已经成为目前最紧迫的事情。秸秆的燃烧会带来一系列的危害，寻求秸秆出路问题成为了迫在眉睫的事情。湖南地区(以安乡县为例)在解决这一紧张而又紧迫的困境时，率先破题探索出一套农作物秸秆资源化利用途径。本研究通过调研安乡县秸秆综合利用企业，了解秸秆综合利用如何在安乡发挥最大化，得出了秸秆资源化在安乡有效发展的几种技术模式，一是基料化＋肥料化，二是燃料化＋原料化，四种模式“合二为一”的双赢模式，并且取得了良好的经济效益。

1 安乡县农作物秸秆利用现状

安乡位于洞庭湖西北部，属于洞庭湖生态经济区的核心圈层，是典型的洞庭水乡。安乡是湖区农业大县，工业基础薄弱，农业资源优势突出，自然生态环境优良，农产品资源十分丰富，有粮食面积5.42万hm2，油料面积3.98万hm2，棉花面积1.14万hm2，蔬菜面积1.48万hm2，养殖水面2万hm2，是全国重要的粮、油、棉、鱼生产基地。

1.1 安乡县作物布局状况

安乡县耕地面积5.3万hm2，年播种面积12万hm2，复种指数高达2.26。从表1可知，2020年农作物播种面积为107 530 hm2，秸秆产生量约58万t，综合利用率为90.07%；2021年秸秆产生量为62万t，综合利用率为90.15%。

1.2 安乡县农作物生产与秸秆利用状况

近2年，全县种植情况参考统计部门数据，同时跟踪调查120户农户种植情况、秸秆利用情况，得出表1。从表1可知，2020年，早稻秸秆利用量为35 149 t，中稻利用量为13 331 t，晚稻利用量为54 011 t，棉花利用量为47 725 t，玉米利用量为8 504 t，小麦利用量为6 468 t；2021年，早稻利用量为40 936 t，中稻利用量为119 743 t，晚稻利用量为58 865 t，棉花利用量为99 486 t，玉米利用量为9 172 t，小麦利用量为7 671 t。2020、2021年中稻的秸秆利用量是最大的，利用率也最高，分别达到97.95%、98.0%，原因是因为中稻播种面积大，其相比早稻、晚稻，耕作集中，且收割打捆更便利。棉花秸秆利用率相对较低，只有83.41%，但2021年棉花秸秆作为燃料化利用比较好，是因为引进了一家大型的生物质颗粒制造厂。

表1 2020—2021安乡县年秸秆资源化产生量与利用量Table 1 Anxiang County straw resource production and utilization from 2020 to 2021

1.3 综合利用企业发展现状

到目前为止，全县已建立转运中心4家、秸秆资源化利用企业共9家。其中燃料化利用5家，基料化利用3家，饲料化利用2家，原料化利用2家，肥料化利用1家，能够消化吸收周边乡镇秸秆20万t/年，主要生产生物质燃料、食用菌、灵芝、有机肥、板材、草帘、动物饲料等。

2 秸秆综合利用模式

2.1 “基料化＋肥料化”利用模式

秸秆基料化是指以秸秆为主要原材料，加工或者制备主要动物、植物及微生物生长提供良好条件和一定营养的有机固体物料[1－3]。

秸秆肥料化主要是将农作物秸秆集中收获，进行一定程度的粉碎后混合畜禽粪便和栽培食用菌废料等进行高温好氧堆肥，经过高温腐熟能转变成有机肥、土壤改良剂、生物有机肥等多种产品，既有效进行资源化利用，还可以促进畜禽粪便利用，优化农业废弃物利用[2]。

2.2 “燃料化＋原料化”利用模式

秸秆燃料化主要是利用秸秆进行预处理后，用专业的仪器制备成高碳集成的燃料化固体[4－6]。

秸秆原料化主要是利用秸秆，对其进行干燥、打捆等预处理，再运至专业制板厂制作板材，或运至草帘编制厂编制草帘。原料化制作板材要求秸秆纤维素达到65%以上，安乡符合要求的主要有青蒿秆、棉秆、黄麻秆、芦苇等。待秸秆水分降低至20%以内时，进行打捆收储。秸秆原料化制作草帘主要是将稻草通过物理处理方法，制作成草棒、草片、草垫、草枕和草绳等产品，也可制成草帘用于遮掩草坪、公路及反气候必要保温时种植的作物，实现秸秆综合利用[7]。

2.3 “饲料化”利用模式

饲料化利用主要是利用稻草作为牛、羊的饲料。如安乡县百富鑫生态黄牛养殖合作社，每年消化周边中稻秸秆1 000 t，养殖黄牛400多头。

3 秸秆综合利用主体运营现状

3.1 秸秆综合利用主体“五化”利用对比

调研安乡县秸秆综合利用企业得出表2。从表2可知，生产1 t食用菌需要秸秆5～10 t，每吨秸秆收购价格在100～260元不等，食用菌销售价格为0.75～1.5万元/t；制作有机肥对秸秆的要求不高[8－12]，彻底腐烂即可，生产1 t有机肥需要秸秆0.6 t，秸秆投入成本为108～200元，安乡县有机肥销售价格为450～1 000元/t，主要用于果苗、蔬菜等种植；生产1 t生物质燃料需要秸秆3.5～4 t，需要投入的秸秆成本为400～700元，安乡县生物质燃料售价为850～900元/t[13]；每生产1 t板材需要秸秆1.2～2 t，秸秆投入成本为1 100～1 200元，板材售价为1 900～2 200元/t，板材对秸秆硬度和含水量要求较高，成本也会较高，每吨成本在260～300元；生产草绳、草帘、动物饲料对于秸秆的要求不高，主要利用水稻秸秆，基本上比例为1∶1，编制1 t草帘、草绳需要秸秆1 t，秸秆投入成本是700元，其效益是1 300～1 500元/t。综合分析得出，目前作为基料化制作食用菌的效益最好，效益与投入的成本比例为7.5∶1；其次是肥料化利用，效益与投入成本比例为4.5～5∶1；原料化制作板材的效益与投入的成本比例为1.8∶1，燃料化利用的效益与投入成本比例为2.2∶1。

表2 安乡县秸秆“五化”消化吸收效益比较Table 2 The comparison of benefits of digestion and absorption of straw in Anxiang County

从表2可知，从工艺流程上看，饲料化和原料化制作草帘的工艺最简单，要求也简单，只要干燥的水稻秸秆即可[14－16]。但是基料化、肥料化、燃料化对秸秆的要求较为丰富，适合基料化的秸秆主要有黄豆、油菜、玉米，燃料化需要燃烧值较好的秸秆，原料化制作板材主要是要求秸秆的纤维素达到65%以上。从环境友好型分析，秸秆能够对农业、生产、食品起到很好的补充，甚至能替代很多物质，例如燃料化生产的生物质燃料就减少了对煤炭的需求，减少了燃烧煤炭对空气的污染。

3.2 收储主体运营现状

安乡县收储秸秆主要以水稻、玉米、青蒿、棉花等作物为主，收储主体的运营状况与地理位置、田块情况有关[17－19]。调研安乡县秸秆收储运企业得出表3。从表3可以看出，秸秆收储除了材料费还包括打捆费、运输费、劳务费、电费等，劳务费与秸秆的种类呈正相关关系，打捆和搬运的费用与田块距主干路远近有关，较远的田块，相对高一点。最高的劳务费到达200元/t，运输费最高达到120元/t。

表3 安乡县各种秸秆收储成本比较Table 3 Comparison of straw storage costs in Anxiang County

3.3 综合利用效益分析

3.3.1 “基料化＋肥料化”相互衔接效益分析

基料化以生产草菇为例，肥料化以生产有机肥为例。

生产成本:以湖南划城岗生态农业科技有限公司为例，厂房建设约40万元/座，面积约300 m2/座，秸秆收购成本200～260元/t，人工开支成本96万元/年，其他开支共10万元/年，租金2万元/年(闲置的学校)，每年的生产成本约520万元。

生产利润:草菇按照当地价格7.5元/kg计算，一个平方米可以采收20 kg，一共10座厂房，一座厂房有20个生产架，一个架子有3层配料，配料一次可以采收4次，一座厂房一年的纯利润是30万元。生产草菇后的废料还可作有机肥，有机肥秸秆投入成本200元/t，除去开支，一年盈利300多万元。

3.3.2 “燃料化＋原料化”相互衔接效益分析

燃料化利用以生物质燃料为例，原料化利用以板材为例。

生产成本:以安乡汉创能源科技有限公司为例，该公司占地13 340 m2，厂房建筑面积6 000 m2，办公及配套用房600 m2，堆场6 800 m2，另建下辖分厂城市垃圾分类与资源化处置中心，占地面积5 000 m2，年处置能力1万t，租金共计1万元/年，水电费200万元/年，人工成本100万元/年，生产生物质燃料秸秆成本为400元/t，生产板材成本为1 100元/t。

生产利润:生物质燃料销售价格为850元/t，板材销售价格为1 900元/t，年收入为300万元以上。

4 结论与展望

4.1 结论

(1)资源化利用消化了秸秆。2020年引进安乡汉创科技能源有限公司、湖南划城岗有限公司等企业，拓展了消化模式，形成了“基料化＋肥料化”、“燃料化＋原料化”合二为一的消化模式；同时引进安乡县百富鑫生态黄牛养殖合作社形成了“饲料化”消化模式。在探索秸秆综合利用方式上不断创新，不断改进，2021年秸秆离田利用量已达20万t，其中秸秆燃料利用10万t、秸秆板材利用5万t，有机肥料利用2万t，食用菌基料利用1万t，草帘草绳利用1万t，牛羊过腹利用1万t。

(2)秸秆资源化利用缓解了禁烧压力。目前，秸秆资源化利用极大地缓解了禁烧压力，能有效地解除秸秆焚烧导致的环境污染问题。

(3)秸秆资源化利用增加了效益。当前秸秆制成有机肥比普通肥料价格高出80～100元/t。秸秆“五化”消化吸收增加了经济效益，也为农户带来收益。

4.2 展望

(1)引进资本，完善秸秆综合利用体系。要积极引导可以利用的秸秆种植户进行资源化利用，鼓励种植户主动进行秸秆的清运、转运。同时多方引进社会资本投入财政资金，鼓励扶持农机合作社购置灭茬碎草、收储运设备，实行有奖机制鼓励乡镇引进秸秆综合利用企业，完善全县秸秆收储运规划和体系[20－22]。

(2)加强项目扶持，鼓励研发秸秆资源化利用装置。加强项目扶持力度，支持企业自主研发，与科研院所合作，加强资源化利用装备的研发。要因地制宜地结合本地实际，研发出当地所需秸秆收储运装置。

(3)加大政策扶持，稳定产业化发展。出台相关扶持政策，鼓励经营主体、家庭农场、合作社、企业建立秸秆收储运网点，在企业用电、高速运输费用、税收等方面给予倾斜，有效减少企业的成本。充分发挥企业在当地的示范带动作用，逐步实现产业链条，多方发挥秸秆的“五化”作用，促进产业化稳定发展。

(4)加大相关科学研究。加大地方政府和高校、科研机构对接，通过“产学研”等形式开展秸秆资源化利用的研究，从基础理论到产业技术、再到相关装备的持续开发，最终形成示范工程。