农作物秸秆“五料化”综合利用现状综述

齐丛亮，岳仁亮，吴傲立

（1.江苏中科睿赛污染控制工程有限公司，江苏 盐城 224001；2.中国环境保护产业协会室内环境控制与健康分会，北京 100045；3.中国科学院过程工程研究所，北京 100190）

1 秸秆综合利用概述

秸秆资源是重要的可再生资源。在碳达峰碳中和背景下，结合我国秸秆产量大、种类多、分布广的特点，秸秆的综合利用有利于提升土壤碳汇，可替代部分化石能源，减少温室气体排放，促进农业农村减排固碳[1，2]。近年来，我国高度重视秸秆资源综合利用，采取了一系列有力举措，包括加强供需衔接，提高技术支撑，推进秸秆肥料化、饲料化、燃料化、基料化以及原料化（以下简称“五料化”）等综合利用[3]。根据农业农村部统计，2020年全国秸秆资源总量8.56 亿t，可集资源量达7.22 亿t，秸秆综合利用率达到87.6%，但仍有约0.89 亿t 秸秆未被有效利用[3]。2020年秸秆综合利用的温室气体净减排贡献为0.7 亿tCO2e（CO2当量，下同）。露天焚烧和自然腐解的温室气体排放量为0.56 亿tCO2e，秸秆“五料化”利用的温室气体减排量为1.26 亿tCO2e。其中，肥料化和燃料化利用的减排量最高，减排量分别为0.79 亿tCO2e 和0.38 亿tCO2e[4]。秸秆综合利用在快速发展的同时也出现了一些问题，比如关键技术不成熟、利用率低、成本高、产品附加值低、综合利用结构不合理和产业链短等。

2 秸秆综合利用及其技术

2.1 秸秆肥料化

秸秆肥料化是以秸秆还田为主要方式。在秋收过程中，秸秆经收割机上的粉碎机切碎后重新撒入田间，为不影响下茬农作物播种，可以喷洒秸秆催熟剂促使秸秆快速腐熟，经过自然干燥后，再利用耕地深翻将腐熟的秸秆深翻到土壤中，实现“废料”变“肥料”。2021年，全国秸秆还田量超过4 亿t，还田面积近11 亿亩，秸秆还田可提高土壤固碳能力、增加土壤碳汇以及改善土壤结构[5-7]。秸秆肥料化也存在一些问题，如影响下茬农作物种子发芽和生长、分解过程中与幼苗争抢氮元素以及引发虫害问题等[8-10]。秸秆还田虽有弊端，但不可因此否定还田带来的好处，应因地制宜地选择还田技术。

2.2 秸秆饲料化

秸秆蛋白质含量低、粗纤维含量高、适口性差，在自然条件下并不是一种优质饲料。利用碱化处理或者氨化处理可以实现对秸秆饲料的改良，经碱化处理后的秸秆可以大幅提升纤维素含量，并提高纤维素的可降解率；经氨化处理的秸秆蛋白质含量可提高30%，消化率可达50%[11]。但是秸秆饲料化处理会带来氮源浪费等问题，亟须技术创新。近几年，秸秆青贮技术在我国得到推广。这项技术利用贮藏窖对秸秆进行密封贮藏，经过一定的物理、化学或者生物方法处理制成饲料，饲喂牛马、羊等大牲畜，并将其粪便还田，即过腹还田[12]。该技术对提高秸秆饲料的营养成分等作用显著，具有简单易行、省功省时、便于长期保存、全年均衡供应饲喂等特点，既解决了冬季牲畜饲料缺乏问题，又节省了饲料粮，具有广阔的推广应用前景[13]。该技术需规范操作，做好风险防范。此外，应对农作物品种选育进行综合研究，优化出高营养价值的青贮专用品种，提高秸秆饲料利用率。

2.3 秸秆燃料化

秸秆燃料化利用是通过粗加工或者深加工的方式对秸秆进行处理，从而代替煤炭等化石能源为生活生产提供燃料。粗加工以物理处理方法为主，秸秆打捆后直接投入锅炉内进行半气化燃烧，即捆烧技术[14]。固化成型技术是将秸秆固化成型，制成形状规则能量密度大的固体燃料[15]，固化成型技术将秸秆燃料推向更广阔的市场以及应用场景。秸秆燃料化的深加工是指对秸秆进行热解液化和水解液化，这两种深加工的产物主要包括生物油类和醇类[16，17]，这大大提升了秸秆综合利用的产品附加价值。秸秆炭化技术是将秸秆制备成富碳产品，这也是提高产品附加价值的途径之一，但存在灰分大等缺点，该技术还需不断改进。

2.4 秸秆基料化

秸秆基料化是指以秸秆为主要原料，加工或制备成一种为动物、植物及微生物生长提供一定营养的有机固体物料[18]。现阶段基料栽培食用菌以及植物育苗等技术相对较成熟，在农村有一定的推广基础。以秸秆为基质栽培食用菌，大大增加了食用菌生产的原料来源。该技术的应用和推广可以使农业废弃物资源实现多层次的增值，不仅可以大量利用农作物秸秆，减少环境污染，而且可以增加农民收入，符合可持续发展的大方向。当一个使用周期完成后无须回收，可直接进行堆肥还田，还有利于土壤固碳。

2.5 秸秆原料化

秸秆原料化是以秸秆为原料生产各种材料，其中以人造板材、造纸以及餐具为主。秸秆经过处理制成人造板等装修装饰材料，具有保温、节能环保等特点，而且材料成本和技术成本较低[19]。利用秸秆作为原料进行造纸以及制造餐具，可以部分代替木材、塑料等材料，减轻环境资源压力，有效保护耕地和森林资源。此外，经过技术方法处理加工秸秆还可以制造人造丝、人造棉和农用地膜，生产糠醛、饴糖和木糖醇等[20]，但利用秸秆制备化工原料等关键技术还存在技术壁垒，亟须科研人员进行技术攻关与创新。

3 秸秆综合利用对经济发展的作用

3.1 为农户创收

秸秆综合利用的实现最先受益的是农民。各地政府出台了相应的补贴政策，秸秆加工后农户可获得一定的利润和补贴。秸秆还田会给土壤增肥固碳，从长远角度来看，会减少一定的化肥使用量，节省种植成本。秸秆综合利用的发展和完善可以带动农业产业发展，吸纳农村剩余劳动力，为老百姓创收。

3.2 促进技术服务发展

秸秆综合利用会促进技术服务的发展。高附加值产品离不开先进的科学技术，秸秆综合利用的全面推广将依托物流技术、机械化收储运、多元化利用模式，未来将需要更专业、更科学的服务以及技术指导。同时随着科学的不断进步，相关产业会不断突破技术壁垒，带动当地经济发展，实现增收创收。

3.3 生态效益和社会效益

科学利用秸秆能，可实现“变废为宝”，改善村容村貌，提高空气质量。

4 结语

秸秆资源化利用是农村绿色、高质量发展的重点任务。近几年，我国在秸秆综合利用方面的成效显著，但也存在一些问题。

现阶段的秸秆综合利用技术含量偏低，利用技术示范推广力度还不够。例如，我国秸秆利用还停留在肥料化、饲料化、基料化等技术含量低、附加值小的农业化利用方式上，发电、造纸等技术含量高、附加值大的工业化利用方式所占比例很小。这主要是因为关键技术未能实现突破，因此应加强秸秆综合利用的技术创新，强调技术的实用性、适用性以及推广性。此外，还需要加强对秸秆综合利用的宣传，提高人们对秸秆综合利用的认识，完善当地秸秆收储运体系建设，把秸秆当作资源来看待，进行统筹规划，构建秸秆综合利用长效机制。