濱州市農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)及優(yōu)選分析

李甲亮 石陽(yáng)

摘 要：濱州市耕地面積46.53萬(wàn)hm2，種植結(jié)構(gòu)以小麥、玉米、棉花為主，理論秸稈產(chǎn)量約580萬(wàn)t/a，主要利用方式包括肥料化（70%）、飼料化（20%）、燃料化+基料化+原料化（10%）等。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，優(yōu)選出了小麥/玉米秸稈“青貯飼料+秸稈還田”、棉花秸稈“生物質(zhì)顆粒燃料+生產(chǎn)原料”、零散秸稈“沼氣/沼渣+有機(jī)肥”為主的綜合利用模式，分析了秸稈綜合利用的長(zhǎng)效機(jī)制。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物秸稈 綜合利用 優(yōu)選

中圖分類號(hào)：S38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（c）-0112-04

Abstract： The area of arable land in Binzhou City is about 465，300 hm2， and the crop cultivation structure is dominated by wheat， corn， and cotton， which theoretical crop straw resource is about 5.8 million t/a. The main ways of straw utilization include fertilization（70%）， feedstuf（20%）， fuelization+substrate+raw materials（10%）. Combining the local reality， the mainly comprehensive utilization model such as "silage feed + straw ploughing under the field"mode for wheat/corn straw， the "biomass particle fuel + as production raw materials" mode for cotton straw， and the"biogas / biogas residue + organic fertilizer" mode for scattered straw were recommended， which put forward the long-acting mechanism of comprehensive utilization of straw.

Key Words： Crop straw； Comprehensive utilization； Optimization selection

農(nóng)作物秸稈是一種重要的生物質(zhì)能源和飼料資源。據(jù)測(cè)算，每生產(chǎn)1t玉米（小麥）可產(chǎn)1.5-2t（1t）噸秸稈。干秸稈含有約5%和30%質(zhì)量比的蛋白質(zhì)、纖維素，以及鈣、磷等多種礦物質(zhì)；燃燒值約為標(biāo)準(zhǔn)煤的50%，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值約為糧食的25%[1]。秸稈綜合利用能避免夏秋季節(jié)秸稈焚燒（其對(duì)當(dāng)?shù)卮髿釶M2.5的年平均貢獻(xiàn)率超過(guò)30%）。本文通過(guò)對(duì)農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)的適用性分析，探討適合濱州市實(shí)際的秸稈綜合利用模式，為秸稈綜合利用提供有益借鑒。

1 濱州市農(nóng)業(yè)環(huán)境概況

濱州市位于山東北部黃河三角洲沖積平原腹地，多年平均降水量575mm，且多集中在7～9月，年蒸降比較高；人均水資源占有量?jī)H320m3，是全國(guó)水資源人均占有量的14%，為典型缺水城市[2]。地勢(shì)西南高東北低，自然比降為1/2000～1/800，平均海拔<13m，地下水礦化度>20g/L，鹽漬化土地面積約占60%。2017年，濱州全市耕地面積46.53萬(wàn)hm2（約698萬(wàn)畝），其中糧食、棉花和蔬菜瓜類種植面積分別為784.04萬(wàn)畝（小麥玉米輪作）、60.4萬(wàn)畝和80.5萬(wàn)畝。

2 濱州市秸稈利用現(xiàn)狀

2.1 秸稈利用技術(shù)特點(diǎn)

2.1.1 秸稈還田用作肥料

包括秸稈粉碎還田、堆漚還田和生物菌快速腐熟還田三種實(shí)施方式，其中機(jī)械粉碎直接還田應(yīng)用較廣。2017年，濱州市小麥秸稈粉碎還田385.4萬(wàn)畝，秸稈撿拾打捆8.2萬(wàn)畝，收集秸稈達(dá)2.46萬(wàn)噸。生物菌快速腐熟技術(shù)也在濱州得到應(yīng)用，例如惠民縣建設(shè)3500畝秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用區(qū)，年利用腐熟作物秸稈3500萬(wàn)kg。2017年，全市要求1/3以上的農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成利用秸稈制作有機(jī)肥基地，2018年農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部建成秸稈制作有機(jī)肥基地。

2.1.2 鮮秸稈用作青貯飼料

用作畜牧養(yǎng)殖飼料是秸稈利用的一大領(lǐng)域，特別是青貯飼料，在陽(yáng)信縣大型養(yǎng)牛場(chǎng)等重點(diǎn)農(nóng)業(yè)大縣得到應(yīng)用；鼓勵(lì)實(shí)施“秸稈→飼料→養(yǎng)殖→制沼→沼渣還田”的循環(huán)利用模式。根據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)，濱州市永久青貯池總數(shù)7615個(gè)，總?cè)莘e達(dá)到150萬(wàn)m3，秸稈青貯能力93萬(wàn)t[3]。

2.1.3 秸稈加工制作燃料

（1）秸稈固化：用作生物質(zhì)電廠或生物質(zhì)鍋爐燃料。

生物質(zhì)顆粒是在常溫條件下，利用壓輥和環(huán)模將秸稈等原料進(jìn)行冷態(tài)致密成型加工制成的棒狀、粒狀、塊狀成型燃料，成型后的顆粒密度達(dá)1.1～1.3t/m3，方便儲(chǔ)存、運(yùn)輸，能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng)，且燃燒性能大大改善，非常適合于生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)鍋爐、農(nóng)村新型燃料。同時(shí)，每噸小麥秸稈能賣200～240元能，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收。據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)，濱州市已可年產(chǎn)秸稈固化燃料20萬(wàn)t，可為農(nóng)民帶來(lái)4000萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）秸稈液化：用作生物乙醇生產(chǎn)原料。

秸稈液化包括常溫常壓催化制生物油技術(shù)和制生物乙醇技術(shù)。濱州市利用多地優(yōu)勢(shì)，實(shí)施種植甜高粱生產(chǎn)燃料乙醇。甜高粱被稱作“二代甘蔗”，具有再生能力強(qiáng)、抗旱澇和耐鹽堿（鹽度0.5%～0.9%）等特性，每公頃產(chǎn)莖稈45～60t，可生產(chǎn)乙醇1250-5625L。2006年全市規(guī)?；N植甜高粱已近6萬(wàn)畝，濱州市陽(yáng)信縣光華生物能源集團(tuán)有限公司等已建成甜高粱種植+制乙醇中試一體化示范工程。

（3）秸稈氣化：利用秸稈生產(chǎn)燃?xì)饣蛘託狻?/p>

秸稈氣化包括化學(xué)法制生物燃?xì)夂臀⑸锓ㄖ普託?。山東省科學(xué)院能源研究所已經(jīng)研發(fā)成功利用麥草二步法氣化技術(shù)制燃?xì)饧夹g(shù)，燃?xì)鉄嶂导s8000kJ/Nm3，但目前在濱州還未探索。近年來(lái)，濱州市以每年至少建設(shè)5000個(gè)的速度發(fā)展農(nóng)村厭氧發(fā)酵沼氣池，沼氣凈化后，用于民用燃?xì)?、汽車加氣、社區(qū)供氣及工業(yè)用氣，同時(shí)，還可聯(lián)產(chǎn)有機(jī)沼渣肥料。

2.1.4 秸稈用作食用菌培養(yǎng)基料

食用菌養(yǎng)殖是濱州市的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，全市現(xiàn)食用菌投料量26.3萬(wàn)t，年產(chǎn)量達(dá)到25萬(wàn)t。開(kāi)發(fā)了利用秸稈栽培高溫白平菇、低溫黑平菇技術(shù)，整玉米秸栽培大球蓋菇高產(chǎn)技術(shù)及棉柴栽培雙孢菇技術(shù)，項(xiàng)目覆蓋區(qū)年投料量達(dá)到了620萬(wàn)kg。其中，惠民縣發(fā)展秸稈養(yǎng)殖食用菌3000畝，年有效轉(zhuǎn)化利用農(nóng)作物秸稈1.5萬(wàn)t，形成了秸稈栽培食用菌—菌渣還田的現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。

2.1.5 秸稈用作其它原料

秸稈還可用作造紙、手工草編、塑木、糠醛等生產(chǎn)原料。例如，沾化縣造紙企業(yè)每年消耗秸稈10萬(wàn)t左右；博興縣利用秸稈手工編織工藝品出口創(chuàng)匯；鄒平縣利用秸稈生產(chǎn)糠醛、醋酸乙酯、糠醇、乙醇等有機(jī)化工產(chǎn)品。秸稈還可應(yīng)用到合成樹(shù)脂、合成纖維、合成橡膠、合成醫(yī)藥和農(nóng)藥、合成燃料以及食品工業(yè)、國(guó)防工業(yè)等方面。

2.2 濱州市秸稈利用現(xiàn)狀

濱州市農(nóng)作物秸稈主要來(lái)源于小麥、玉米、棉花，占秸稈總量的94.52%，理論秸稈量約為580萬(wàn)噸。秸稈利用方面，2017年，用作肥料化70%，飼料化20%，其它10%（燃料化4.5%，菌類基料化4.5%，其它原料化1%），見(jiàn)圖1。

以2011年為例，當(dāng)年秸稈實(shí)際綜合利用率平均88.33%，其中機(jī)械化秸稈還田用作肥料是主要方式。不同作物秸稈生產(chǎn)量、利用量和還田情況見(jiàn)表1和圖2。

例如，無(wú)棣縣是濱州市典型農(nóng)業(yè)縣，農(nóng)作物常年種植面積120萬(wàn)畝左右。2015年，該縣小麥機(jī)收秸稈還田綜合利用率達(dá)99.48%；企業(yè)建有5處共17500立方米玉米秸稈青貯池，年利用玉米秸稈1.715萬(wàn)噸；通過(guò)山東京能秸稈發(fā)電廠、西小王鎮(zhèn)生物質(zhì)能源棉柴壓塊廠、佘家鎮(zhèn)李管莊村棉柴壓塊廠、用作造紙廠原料等方式實(shí)現(xiàn)秸稈其它綜合利用。

3 秸稈綜合利用問(wèn)題解析

3.1 農(nóng)民對(duì)秸稈利用認(rèn)識(shí)不足

農(nóng)民對(duì)秸稈資源化利用的認(rèn)識(shí)程度不高，對(duì)秸稈綜合利用各種模式了解不夠，因此，地方農(nóng)業(yè)部門的引導(dǎo)至關(guān)重要，需要配套相關(guān)科學(xué)的利用知識(shí)。

3.2 秸稈還田利用占比偏高

秸稈還田能實(shí)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)每年提高0.05%～0.1%，改善土壤物理性狀，抑制雜草生長(zhǎng)、作物病害，可以總體減少氮肥用量15%左右。但秸稈還田量過(guò)大或不均勻易發(fā)生土壤微生物與作物幼苗爭(zhēng)奪氮磷養(yǎng)分矛盾，甚至出現(xiàn)黃苗、死苗、減產(chǎn)等現(xiàn)象，需要增施氮肥；秸稈翻壓還田還使土壤過(guò)松，影響種子發(fā)芽生長(zhǎng)，需要鎮(zhèn)壓或澆水；另外秸稈中的蟲卵、帶菌體等病蟲害會(huì)直接或者越冬來(lái)年發(fā)生。這些因素，決定了不能將秸稈一碎了之，需要提高其他綜合利用途徑比例，一般每畝秸稈粉碎翻壓還田不超過(guò)300kg，最多不超過(guò)500kg。

3.3 秸稈利用產(chǎn)業(yè)化水平不高

秸稈綜合利用投資大，見(jiàn)效慢，項(xiàng)目融資困難，利用企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小，導(dǎo)致其它利用方式規(guī)模還比較少，亟需國(guó)家、省、市有關(guān)部門加強(qiáng)政策支持、財(cái)政扶持和產(chǎn)業(yè)助力。

4 秸稈利用幾點(diǎn)建議

4.1 做好秸稈肥田和青貯飼料利用

結(jié)合濱州市以小麥/玉米為主的特點(diǎn)，合理確定秸稈還田量。推行小麥/玉米秸稈的“青貯飼料+秸稈還田”綜合利用模式，實(shí)現(xiàn)小麥機(jī)收+秸稈還田；玉米方面要因地制宜，結(jié)合地方畜牧業(yè)發(fā)展要求，大力提高青貯飼料利用比例；探索零散收集的秸稈“沼氣/沼渣+有機(jī)肥”利用技術(shù)。

4.2 建成秸稈收儲(chǔ)運(yùn)體系和配套政策

根據(jù)秸稈利用方式和運(yùn)輸半徑，充分發(fā)揮合作社、農(nóng)業(yè)服務(wù)中心、種糧大戶、經(jīng)紀(jì)人的作用，合理規(guī)劃收儲(chǔ)點(diǎn)、運(yùn)輸線路布局，構(gòu)建企業(yè)-專業(yè)合作社-經(jīng)紀(jì)人-農(nóng)戶四位一體的農(nóng)作物秸稈收、儲(chǔ)、運(yùn)、用體系，配套制定用電、用地、稅費(fèi)等優(yōu)惠政策。

4.3 研發(fā)秸稈綜合利用新技術(shù)

建議成立“濱州市秸稈綜合利用工程技術(shù)中心”，探索具有地方特色的秸稈綜合利用新方法、新工藝和新設(shè)備，研發(fā)棉花秸稈“生物質(zhì)顆粒燃料+生產(chǎn)原料”、秸稈深度開(kāi)發(fā)利用（如制作塑木）、生物燃?xì)鉃橹鞯确矫婢C合利用技術(shù)。例如，2017年，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)與濱州騰達(dá)農(nóng)莊校企合作，開(kāi)展了以農(nóng)作物剩余秸稈和餐廚剩余植物油為主要原料制生物有機(jī)肥研究。

4.4 拉長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，建立秸稈利用長(zhǎng)效機(jī)制

探索土地流轉(zhuǎn)背景下農(nóng)民代收、代耕置換農(nóng)民秸稈的新運(yùn)作模式；配套補(bǔ)貼和鼓勵(lì)政策；發(fā)揮合作社、農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)園區(qū)、重點(diǎn)農(nóng)戶在秸稈利用中的作用[4]；形成以小麥秸稈還田、玉米秸稈“青貯飼料+秸稈還田”、棉花秸稈“生物質(zhì)顆粒燃料+生產(chǎn)原料”、零散秸稈“沼氣+沼渣有機(jī)肥”為主的利用模式，拉長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條，建立秸稈綜合利用長(zhǎng)效機(jī)制，提高綜合利用效益。

參考文獻(xiàn)

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[2] 濱州市飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)報(bào)告（內(nèi)部資料）[Z].濱州市環(huán)境保護(hù)局，2014.

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[4] 高強(qiáng)，陳恩明.濱州市農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策建議[J].農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備，2017（9）：69，89.