多维价值下的秸秆资源利用与秸秆产业发展研究

朱付彪，刘飞彤，李昕颐，徐子蓝，颉虹麟

(合肥工业大学经济学院，安徽合肥 230601)

中国农作物秸秆资源极为丰富。根据《第二次全国污染源普查公报》，2017年全国秸秆产生量为8.05亿t；依据媒体数据，2021年秸秆产量约为10.4亿t[1]。丰富的秸秆资源为秸秆产业发展提供了充足的原材料，而为了促进秸秆资源利用和秸秆产业发展，中央及地方政府也出台了一系列政策，如2021年国家发展改革委出台了《“十四五”循环经济发展规划》，2016年农业农村部制定了《农业综合开发区域生态循环农业项目指引(2017—2020年)》。根据“天眼查”数据，2019年约有26 799家秸秆利用企业，总注册资本约为4 915亿元人民币。

秸秆产业发展有其重大的现实意义。一是发展秸秆产业对推进乡村振兴、加快农业农村现代化有积极作用。自2017年“十九大”报告提出乡村振兴战略，至2021年发布《中共中央 国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》，推进乡村振兴加快农业农村现代化的进程在不断加快。乡村振兴是今后数十年我国“三农”工作的重心，也是实现中华民族伟大复兴的重要任务。发展秸秆产业，有助于充分利用乡村农业资源，延长农业产业链，推进乡村振兴。二是发展秸秆产业对实现共同富裕有重要意义。当前城乡收入差距较大，根据2021年《中国统计年鉴》，城镇居民人均可支配收入为43 833.8元，约是农村人均可支配收入的2.56倍。产业兴旺是乡村生活富裕的基本前提，发展秸秆产业有助于推动农村经济发展，增加农民收入，尤其对以农业为主的地区意义显著。三是发展秸秆产业对实现“双碳”目标也有重要贡献。全球变暖已是不争的事实，为减缓气候变暖，“十四五”规划中提出力争于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。全球大约70%的碳排放与家庭有直接或间接联系[2]。农作物秸秆是农村地区传统的生活能源之一，秸秆焚烧无疑会增加碳排放、造成环境污染[3]。发展秸秆产业，实现农作物秸秆的循环利用，对实现“双碳”目标以及改善环境质量具有显著意义。

尽管如此，根据农业农村部数据，2021年中国农作物秸秆综合利用率为87.6%，仍有提升空间，而且多元化利用不足。秸秆产业发展也存在产业规模小、经济效益低、利用方式粗放等诸多问题。探索秸秆资源利用方式，完善秸秆产业链，对实现秸秆资源利用促进秸秆产业发展有重要意义。笔者即对秸秆资源综合利用领域文献进行梳理和总结，并提出秸秆产业发展对策，旨在为秸秆产业高质量发展提供参考。

1 秸秆资源综合利用方式

当前，秸秆产业规模不断扩大，并呈现多元化发展。就利用方式而言，秸秆资源的肥料化、燃料化、原料化、饲料化和基料化等“五料化”利用被政府所强调，也有学者对相关概念进行了界定[4]。除此之外，还可以对秸秆进行萃取化和本体化利用。概言之，可以将其利用方式概括为肥料化、能源化、饲料化、原料化、基料化、萃取化和本体化7种方式(图1)。

一是肥料化利用。农作物秸秆是一种天然的有机肥料来源，其营养元素丰富，可以通过覆盖、粉碎、堆沤、过腹、焚烧等不同方式还田[5]。秸秆还田的积极影响经过很多研究证实，可以培肥地力，提高农作物产量[6-7]。但是，秸秆还田也可能导致病虫害风险[8]。因此，应合理选择还田方式并配合其他措施，对农业高质量发展有积极意义。

图1 秸秆综合利用方式Fig.1 Comprehensive utilization mode of straw

二是能源化利用。农作物秸秆作为农村生活能源拥有悠久的历史，通过清洁能源替代秸秆、薪柴等生物能源具有环保意义[9]。但是，燃气、电力等成本可能会加重农村居民生活负担。而通过固体成型、生产沼气和焚烧发电等途径可以提高秸秆的能源转化效率，实现能源化利用。秸秆还可用于合成乙醇、柴油、沼气、生物氢、生物电等生物能源，可以作为化石能源的重要替代，并在能源安全、环境质量、经济发展等方面发挥重要作用[10]。

三是饲料化利用。秸秆含有丰富的微量元素，饲料化同样是秸秆资源的传统利用方式，也是现代饲料加工的重要原料。通过粉碎、青贮、微贮等方式还可以提高秸秆饲料品质，促进牲畜生长并降低饲养成本[11-12]。

四是原料化利用。秸秆资源被广泛用于造纸、人造板材、茶饮、降解材料、复合材料、制药等领域[13]，原料化利用是秸秆资源利用产业化发展的重要方向之一。

五是基料化利用。通过晾晒、粉碎、发酵等过程将秸秆加工处理为有机固体物料，可以作为基质、垫料、物料等用于食用菌栽培、植物育苗、动物饲养[4]。

六是萃取化利用。可以从农作物秸秆中提取纤维素、半纤维素、木质素、木糖醇、石墨烯等，用于能源、药物、复合材料等的生产，实现秸秆资源高值化利用[14]。

七是本体化利用。相较于上述6种利用方式，现有文献对秸秆资源的本体化利用反而关注较少。而农作物秸秆除了可用于编织、防风、固沙、蓄水，还可以作为农业资源用于发展旅游业以及作为影视道具等，实现产业融合发展。

2 国内外秸秆资源综合利用模式

2.1 国内秸秆资源综合利用模式2017年农业部发布了《农业部办公厅关于推介发布秸秆农用十大模式的通知》，总结了中国秸秆农用的十大模式，如：东北高寒区玉米秸秆深翻养地模式、西北干旱区棉秆深翻还田模式、秸-沼-肥能源生态模式和秸-炭-肥还田改土模式等。此外，秸秆饲料、秸秆沼气和秸秆发电也是主要利用方式[15]。总体而言，减少秸秆露天焚烧实现秸秆还田是当前中国秸秆资源综合利用的主要特点，而肥料化、能源化和饲料化则是主要的利用方式。

2.2 国外秸秆资源综合利用模式各国国情不同，决定了其对农作物秸秆资源利用模式可能存在很大差异。相比较而言，主要发达国家已经形成了较为成熟的农业废弃物再利用产业链。一是秸秆发电模式。秸秆可以通过直接燃烧、混合燃烧以及气化燃烧等用于发电，秸秆发电模式以丹麦为主要代表。虽然可能受到技术、环境和社会影响等限制，相比较于化石燃料，秸秆发电尤其是气化路线的秸秆发电有其优势，能够减少碳排放[16]。当然，丹麦的秸秆利用同样以“留在田间”为主[17]。

二是保护性耕作利用模式。秸秆被作为土壤改良剂、地膜、覆盖物等用于实施保护性耕作，秸秆还田同样是国外秸秆资源利用的重要方式。美国、加拿大、日本、英国等国均有此种模式，作为发展中国家的巴西和墨西哥等国也有[15,18]。试验表明，底土耕作与秸秆还田相结合可以改善土壤理化性质和生物性质，最终解决土壤退化问题[19]，合理的秸秆还田还有助于降低病虫害[20]。秸秆还田的保护性耕作方式在材料方面有一定成本优势[21]，但是在机械应用方面的成本较高[22]。

三是饲料化利用模式。秸秆作为饲料或者饲料补充物被用于饲养牲畜在发展中国家较为普遍，其中韩国主要采用种养结合的饲料化利用方式[10]。饲料化利用在欧洲、美国、日本等也有应用，其中欧美秸秆饲料化利用的比重约占20%[15,18,23]。秸秆营养成分丰富，但是机械处理可能并不经济，而通过化学处理生产秸秆饲料对农民可能更具适用性[24]。

四是综合化利用模式。日本秸秆综合利用水平较高，其以还田为主并结合饲料化和能源化利用，在收储运输、技术创新以及政策制定等方面均积累了大量经验[25-26]。

3 中国秸秆综合利用及产业发展现状

2021年，围绕肥料化、饲料化、原料化、燃料化、基料化等利用方式，农业部办公厅、国家发展改革委办公厅印发了《秸秆综合利用技术目录(2021)》，中国的秸秆利用技术已经较为成熟。“十四五”规划中提出将秸秆综合利用率维持在86%以上。政策层面予以重视，技术层面能够实现，推动了秸秆资源的综合利用。尽管如此，中国秸秆资源利用及产业发展依然存在一些问题。

一是秸秆多元化利用不足，秸秆资源价值有待进一步发挥。尽管诸多秸秆利用方式得以开发和发展，秸秆综合利用仍然主要集中在“三农”领域。根据2009年农业农村部发布的《全国农作物秸秆资源调查与评价报告》，中国秸秆利用主要集中在饲料、燃料和肥料利用方面，相关政策以及研究也更多强调秸秆资源在“三农”领域的利用。而在新型材料等高值化领域的利用较为不足，秸秆资源利用的“城镇化”道路还很漫长。

二是强调秸秆综合利用，秸秆产业化发展水平有待提高。政府在推动秸秆综合利用方面发挥了巨大作用，如《农业农村部办公厅关于全面做好秸秆综合利用工作的通知》(农办科〔2019〕20号)中强调编制实施方案、建立资源台账、强化整县推进、培育市场主体、加强科技支撑等内容，这是中国体制的优势所在。“政府+农户”是当前秸秆资源利用的主要形式，但是产业化发展无疑是秸秆资源可持续利用的不竭动力。需进一步支持相关企业发展，提高产业化发展水平，采用“政府+企业+农户”等形式，促进秸秆产业可持续发展。而相关研究也更多关注秸秆综合利用问题，对秸秆产业发展研究相对不足。

三是秸秆产业经济效益低，对政策的依赖性强。中国秸秆利用企业大多处于初期发展阶段，其规模较小，对财政补贴资金的依赖性强[13]。而且秸秆产业发展更多呈现出劳动和资源密集型特征，总体技术含量低、产品附加值低。从表1可以推测，秸秆企业更多是在政策的支持下根植于当地，从事农作物秸秆的回收、存储、运输以及农作物秸秆产品的研发、初加工和销售。产品主要集中在能源化、饲料化、肥料化、基料化、原料化利用领域，虽然产品种类丰富，但是高值化产品较少。

表1 秸秆利用企业主要经营范围

四是环境保护需要以及生产成本上升等给秸秆产业发展造成压力。自2015年起，新修订的《中华人民共和国环境保护法》开始实施。尽管秸秆产业发展本身具有巨大的生态环境效益，作为制造业，其在电力、运输、存储、环保等方面费用也较高，而且同样面临劳动力成本上升、高技术人才缺乏等问题。

五是秸秆产业发展空间不平衡，秸秆资源和秸秆产业发展不协调。以2019年为例，秸秆企业注册资本最多的为安徽省，约为626.8亿元，是西藏的766倍；秸秆资源量最多的为黑龙江省，约为9 501万t，拥有秸秆企业3 637家，而秸秆企业数量最多的安徽省拥有4 854家。秸秆资源的分散性和不便于运输性等特点决定了秸秆企业更多布局于以农业为主的区域，而秸秆产业发展对当地经济发展、乡村振兴、提供就业、增加农民收入等更具重要意义。

4 秸秆综合利用及产业发展策略

围绕秸秆综合利用及产业化发展，已经有学者从政策、市场、技术、监管等方面进行了探索，如丛宏斌等[13]基于内部要素和外部要素探索东北地区秸秆产业长效发展机制，朱立志[15]从政策、技术、收储运、资源调查、资金等方面探讨了秸秆产业发展对策。尽管如此，仍需进一步探索秸秆综合利用及产业高质量发展策略。

4.1 完善秸秆综合利用及秸秆产业发展的多重激励制度围绕秸秆资源综合利用和禁止焚烧等内容，中央及地方政府部门制定了一系列政策，其中既有激励机制也有惩罚机制，这些政策对促进秸秆综合利用以及减少环境污染等发挥了重要作用。尽管如此，秸秆露天焚烧及废弃仍有发生[27]，年龄、受教育程度、政策宣传和监督等对农户焚烧行为有显著影响[28]。究其本质，激励有限、生产成本增加、劳动力不足等是导致农户露天焚烧等根本原因。

在全面推进乡村振兴加快农业农村现代化、实现“碳达峰、碳中和”以及推动共同富裕等背景下，大力推进秸秆综合利用及秸秆产业高质量发展具有显著的积极意义。因此，应综合乡村振兴、碳排放以及共同富裕等多维政策目标，在科学测度秸秆综合利用及秸秆产业发展的多维价值基础上，构建秸秆收储、综合利用及秸秆产业发展的多重激励机制，作为推动秸秆综合利用及秸秆产业高质量发展的重要力量。

4.2 疏通秸秆资源化及市场化利用路径一方面，尽管中国农作物秸秆资源利用率已经在87%以上，但是中国秸秆资源总量多，仍有不少农作物秸秆以废弃物的形式存在。秸秆资源拥有广泛的用途，可以开发丰富的产品，存在大量以农业废弃物形式的秸秆是一种极大浪费。另一方面，尽管中国秸秆利用率已经很高，但是更多以初加工和低值利用为主，这在一定程度上也是一种资源浪费。因此，需要进一步将秸秆从农业废弃物向秸秆资源转化，并实现市场化利用。

具体而言，除了“三农”领域的利用，应通过政策以及市场机制等激励农民及地方企业加强农作物秸秆的收储和运输，从源头减少农作物秸秆废弃，保证秸秆资源的最大利用(图2)。在此阶段，激励水平以及机械化水平起着关键作用。政策在秸秆收储运等过程中发挥了重要作用，而市场的激励水平仍有待进一步提高。此外，还需要进一步协调家庭土地承包经营与大规模机械化生产的矛盾。

图2 秸秆资源化及市场化路径Fig.2 Straw recycling and marketization path

另外，依托于地方企业，通过粉碎、压块、固化、碳化、沼气、气化、萃取、合成以及编织等初步加工过程，可以将秸秆资源转换为多种形态及初级产品，实现秸秆的重量减少、体积缩小、元素提取、材料合成等，便于储藏、运输和加工。最终，通过区内外有竞争力的企业提供原材料和中间品等，实现秸秆资源的高值化、高效化、环保化和多元化利用，满足消费者的需求。

4.3 激发创业者创业精神大力发展乡镇企业秸秆资源特点决定了秸秆产业链的许多环节是在秸秆资源地完成，政府推动的“政府+农户”形式固然在收贮和农业化利用等领域发挥着重要作用，但是秸秆资源产业化发展必然要求大力发展中小企业。借助根植于当地的中小企业对秸秆资源进行初加工，为大规模、集约化利用秸秆资源以及实现高值化发展奠定基础。农村拥有大量剩余劳动力，但是许多地区的农村剩余劳动力更多成为大城市的新型产业工人。一方面发展中小企业是秸秆产业发展的重要内容，另一方面发展秸秆产业对解决农村就业、促进农民增收等有显著意义。激发农民创业精神，尤其是支持新型产业工人返乡创业，大力发展秸秆相关产业，既具有显著的经济意义也具有明显的社会意义。应加大对秸秆产业发展的引导和鼓励，通过资金、税收、技术支持、土地流转政策等加强对秸秆产业发展支持，并鼓励银行业金融机构支持秸秆产业发展。

4.4 合理布局秸秆产业促进规模化经营尽管秸秆产业发展已经取得了一定成绩，但是正如前文指出的，秸秆资源和秸秆产业发展并不完全匹配。与秸秆资源基础相比，中西部地区秸秆产业规模有限，秸秆企业数量较少。这并不能完全说明东部沿海地区秸秆产业发展很好，但是必然反映了中西部地区秸秆资源远未得到充分利用。再加上秸秆产业发展的巨大经济、社会和生态环境方面的价值，加大对以农业为主的欠发达地区秸秆产业发展的支持力度、实现秸秆资源产业化发展十分有必要。

因此，加大对现有秸秆企业的支持，帮助其实现规模化经营也很必要。再者，各地区秸秆资源及秸秆产业发展也有差异，应结合当地实际条件发展特色秸秆产业。

4.5 加强产业学研深度协同促进秸秆产业高值化发展秸秆资源的综合利用与秸秆产品开发依赖于技术创新，技术瓶颈是许多中小秸秆企业面临的重要问题，研发成本高、研发人才缺乏则是根本原因。尽管中国秸秆利用技术已经较为成熟(如“五化”利用)而且受到政府大力推广，但是更多集中在“三农”领域。仍需要不断改进和创新生产工艺、延长秸秆产业链，开发高附加值秸秆产品，并加强技术推广与运用，提高秸秆产业经济效益。

应结合乡村振兴、产业扶贫、绿色发展、创新创业等政策机制，搭建“政府+企业+农户+高校和科研院所”的产学研深度协同创新平台，为秸秆产业发展提供技术支撑。还应设计创新创业激励机制，激发研发人员和创业人员的创新创业热情，推动秸秆产业高质量发展。

4.6 加强绿色产品认证大力发展生物替代产业人们对自然、健康、环保、高品质等生活理念的追求催生了巨大的绿色产品需求。大力发展生物替代产业，在经济、社会和生态环境方面，特别是在减少碳排放和环境污染方面意义显著。加强绿色产品和绿色供应商认证，打造绿色供应链，减少消费者和企业的信息搜索成本[29]，对满足市场需要具有重要意义。构建并整合绿色供应链，对促进绿色创新具有重要意义[30]。因此，相关部门应加强对秸秆产品的绿色认证，促成下游企业将秸秆企业纳入绿色供应商体系，促进秸秆产业高质量发展。

4.7 延长秸秆产业链实现产业融合发展秸秆作为农业残余物和产业发展原材料，具体广泛的用途，通过延长产业链，秸秆产业可以自然融入多种产业链，并实现产业融合发展(图3)。秸秆资源利用本身即具有农业和秸秆产业属性，秸秆产业和农业天然融合发展。而在农作物生长至秸秆收割的过程中，可以借助农业景观、农事活动、农业体验等发展旅游[31]和影视产业等，实现农业、秸秆产业和文旅产业的融合发展。

图3 秸秆产业融合发展路径Fig.3 Integrated development path of straw industry

通过对秸秆资源的初步加工，可以将秸秆转化为初级产品，如编织袋、草毯、影视道具、吸管、手工艺品等，直接用于满足各类消费者消费需求；可以将秸秆转化为原材料，用于发电、生产食用菌、茶饮、板材、饲料、肥料、建筑材料等，如生产固体成型燃料—秸秆热解气化—秸秆沼气生产—秸秆发电—秸秆还田的秸秆能源产业链[5]；通过将秸秆转化为中间品，用于制药、造纸、生产生物质能、可降解产品[32]、容器、石墨烯和3D打印材料[33]、包装材料等。秸秆产业融合发展，将为发展生物替代产业、先进制造业等提供基础，促进经济高质量发展。

5 结论与讨论

一方面，中国秸秆资源极为丰富，可广泛用于肥料化、能源化、饲料化、原料化、基料化、萃取化和本体化等利用方向；另一方面，发展秸秆产业具有多维价值，对促进乡村振兴、实现共同富裕、达成“双碳”目标等有重要意义。尽管如此，中国秸秆产业发展尚存在利用方式少、产业化水平低、经济效益低、面临技术和资金限制以及空间发展不平衡等问题。

为了促进秸秆产业高质量发展，实现多维价值目标，应完善秸秆利用及产业发展的多重激励制度，疏通秸秆资源化及市场化利用路径，激发创业者精神发展乡镇企业，合理布局秸秆产业促进规模化经营，加强产学研协同促进秸秆产业高值化发展，加强绿色产品认证大力发展生物替代产业，延长秸秆产业链实现产业融合发展。总之，秸秆产业发展兼具经济、社会、生态环境等多维价值，政府应加强对秸秆产业发展的支持、引导和规范，做好制度和平台等领域的工作，并充分发挥市场作用，促进秸秆产业高质量发展。