北京市農(nóng)作物秸稈肥料化利用典型模式

滕 飛

(北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站，北京100079)

0 引言

在我國(guó)，農(nóng)作物秸稈作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品，具有產(chǎn)量大和分布廣的特點(diǎn)。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和農(nóng)村生活條件的改善，大量的農(nóng)田秸稈成為難以處理的廢棄物，導(dǎo)致隨意丟棄和焚燒現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，造成土壤、水源及空氣污染等一系列環(huán)境問(wèn)題[1-4]。農(nóng)作物秸稈作為一種生物資源，具有極高的利用價(jià)值和利用潛力。經(jīng)測(cè)定，農(nóng)作物秸稈含有多種可被利用的有用成分，除了絕大部分碳之外，還含有氮、磷、鉀、鈣、鎂和硅等礦質(zhì)元素；有機(jī)成分有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、脂肪和灰分等。這些物質(zhì)都可以作為資源加以利用，換言之，農(nóng)作物秸稈用則利棄則害[5]。

加快解決農(nóng)作物秸稈堆積焚燒問(wèn)題，推動(dòng)農(nóng)作物秸稈全面綜合利用，北京市率先行動(dòng)起來(lái)，發(fā)揮首都城市的示范帶頭作用。北京市結(jié)合都市農(nóng)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，積極采取措施，加大農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)示范應(yīng)用力度，全面提高農(nóng)作物秸稈綜合利用水平，為全國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展做出表率。近年來(lái)，北京市圍繞秸稈飼料化、肥料化、能源化、基料化及原料化的“五化”利用方式，全面推進(jìn)秸稈綜合利用工作，先后探索建立了秸稈機(jī)械化撿拾打捆、秸稈膨化飼料加工和秸稈有機(jī)肥加工等先進(jìn)技術(shù)模式[6-8]。其中秸稈肥料化技術(shù)模式，在加工過(guò)程中可消納大田秸稈、設(shè)施尾菜及畜禽糞污等多種農(nóng)業(yè)廢棄物，不僅可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用，而且所生產(chǎn)出的有機(jī)肥還能繼續(xù)回用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是一種實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種養(yǎng)加結(jié)合和一二三產(chǎn)融合發(fā)展的有效途徑，對(duì)《開(kāi)展果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)方案》及《畜禽糞污資源化利用行動(dòng)方案》等政策的落地實(shí)施也具有重要作用[9-11]。

北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站在前期農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)實(shí)施的基礎(chǔ)上，以秸稈有機(jī)肥加工技術(shù)為基礎(chǔ)，以機(jī)械化收集處理為手段，以市場(chǎng)化運(yùn)作為根本，選擇有代表性的區(qū)域，集中開(kāi)展技術(shù)及裝備示范，探索總結(jié)不同形式的農(nóng)作物秸稈肥料化循環(huán)利用運(yùn)行模式，從而促進(jìn)秸稈有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，推動(dòng)農(nóng)作物秸稈資源化循環(huán)利用工作的可持續(xù)發(fā)展[6]。

1 模式分析

1.1區(qū)塊化社會(huì)化處理模式

(1)代表企業(yè)：北京凝瑞金源農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司。

(2)試點(diǎn)地區(qū)：北京市大興區(qū)。

(3)技術(shù)模式：農(nóng)作物秸稈廂式快速處理技術(shù)。主要配套生物質(zhì)廂式快速制肥成套設(shè)備，將農(nóng)作物秸稈、蔬菜尾菜及畜禽糞污等有機(jī)物料粉碎后，加入一定比例菌劑、生化腐殖酸和微量元素等輔料，在廂體內(nèi)自動(dòng)完成有益菌擴(kuò)繁和有機(jī)物料的快速發(fā)酵處理，產(chǎn)出的粗料可直接還田利用及改良土壤，也可進(jìn)行后熟堆肥發(fā)酵，加工為有機(jī)肥。

技術(shù)路線：秸稈+尾菜+畜禽糞污→收集拉運(yùn)至處理點(diǎn)→快速處理設(shè)備加工→后熟→還田應(yīng)用。

(4)運(yùn)行模式：采用區(qū)塊化分散處理模式，通過(guò)“區(qū)塊布局、集中收儲(chǔ)、市場(chǎng)運(yùn)作、循環(huán)利用”的方式，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)分為若干個(gè)面積在200～334 hm2的小區(qū)域，并選擇幾家具有規(guī)?；庸ぬ幚砟芰Φ姆N植園區(qū)，建立集中處理點(diǎn)，配套生物質(zhì)廂式快速制肥成套設(shè)備，委托其進(jìn)行該園區(qū)及周邊園區(qū)的農(nóng)業(yè)廢棄物的分撿收集及后續(xù)的處理加工作業(yè)。

該模式重點(diǎn)針對(duì)規(guī)模化種植園區(qū)較為集中的生產(chǎn)區(qū)域，廂式快速處理設(shè)備的配套使用，解決了該園區(qū)及周邊農(nóng)作物秸稈及蔬菜尾菜的處理難題，大大減少了收集拉運(yùn)距離，生產(chǎn)出的有機(jī)肥料還能繼續(xù)回用于周邊園區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，形成了小區(qū)塊內(nèi)的資源自循環(huán)體系。

(5)試點(diǎn)運(yùn)行成效：?jiǎn)蝹€(gè)處理點(diǎn)覆蓋范圍200～334 hm2，單套生物質(zhì)廂式快速制肥成套設(shè)備處理單批次秸稈時(shí)間在5 d以內(nèi)(粗肥)。

(6)模式適宜區(qū)域：適用于以設(shè)施蔬菜和林果生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)種植園區(qū)較多，但缺少規(guī)?；霓r(nóng)機(jī)服務(wù)組織。

(7)模式運(yùn)行效益：在該模式下，每加工1 t有機(jī)肥，可消納2 t林果殘枝(干秸稈)和0.1 t尾菜，其成本主要包括人工費(fèi)、裝載設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)輸車(chē)輛費(fèi)用。其中裝載設(shè)備為園區(qū)自有，運(yùn)輸車(chē)輛需要外雇。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，示范區(qū)每收集1 t秸稈廢棄物，平均需要人工費(fèi)45元(共3人，1人開(kāi)車(chē)，2人裝卸)、裝載設(shè)備費(fèi)用20元，外雇車(chē)輛費(fèi)用40元，收集環(huán)節(jié)總成本為105元。加工環(huán)節(jié)成本主要包括原料費(fèi)和生產(chǎn)加工費(fèi)，每生產(chǎn)1 t有機(jī)肥，需要投入菌劑和生化腐殖酸等原料成本約120元，投入電費(fèi)72元，投入人工約100元，各項(xiàng)設(shè)備折舊約90元。據(jù)此計(jì)算，該模式收集加工有機(jī)肥總成本約為487元t，按有機(jī)肥售價(jià)600元t計(jì)算，每加工1 t有機(jī)肥可盈利113元。

1.2市場(chǎng)化全鏈條處理模式

(1)代表企業(yè)：北京豐泰民安生物科技有限公司周口店生物有機(jī)肥加工廠。

(2)試點(diǎn)地區(qū)：北京市房山區(qū)。

(3)技術(shù)模式：農(nóng)作物秸稈工廠化好氧堆肥技術(shù)。利用大型粉碎機(jī)將農(nóng)作物秸稈和蔬菜尾菜粉碎后，與牛羊糞便等畜禽糞污按一定比例混合后進(jìn)行堆肥，通過(guò)自走式翻堆機(jī)進(jìn)行翻拋，使有機(jī)物料在好氧條件下被微生物降解為有機(jī)粗料，后經(jīng)篩分裝袋設(shè)備進(jìn)行處理，最終生產(chǎn)出商品生物有機(jī)肥，回用于農(nóng)田生產(chǎn)。

技術(shù)路線：秸稈+尾菜+畜禽糞便→有機(jī)肥廠添加菌劑→條堆→攪拌發(fā)酵→篩分加工→造?！b袋。

(4)運(yùn)行模式：以有機(jī)肥加工企業(yè)為主體，進(jìn)行市場(chǎng)化的農(nóng)作物秸稈收集及后續(xù)處理加工作業(yè)，由企業(yè)直接面對(duì)農(nóng)戶或園區(qū)，減少中間環(huán)節(jié)，提高收集效率。通過(guò)配套相關(guān)設(shè)備，提升企業(yè)在廢棄物收集處理各環(huán)節(jié)的作業(yè)能力和水平，生產(chǎn)出的有機(jī)肥可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

(5)試點(diǎn)運(yùn)行成效：示范點(diǎn)作業(yè)范圍覆蓋全部房山平原區(qū)及部分山區(qū)半山區(qū)。

(6)模式適宜區(qū)域：適用于資金力量較為充足和設(shè)備配套較為齊全的大型有機(jī)肥加工企業(yè)所在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)。

(7)模式運(yùn)行效益：該模式采用條堆翻垛方式進(jìn)行工廠化加工有機(jī)肥，每生產(chǎn)1 t成品有機(jī)肥可消納5 t蔬菜尾菜和作物秸稈、1 m3廢棄菌棒、1 m3雞糞、1 m3牛糞和3 kg生物菌劑，成本合計(jì)為700.20元，其中原材料成本425.50元，廢棄物粉碎成本218.50元，翻堆發(fā)酵成本17.37元，成品有機(jī)肥包裝成本38.83元。按其生物有機(jī)肥市場(chǎng)售價(jià)820元t計(jì)算，有機(jī)肥可盈利119.80元t。

1.3集中收儲(chǔ)點(diǎn)處理模式

(1)代表企業(yè)：北京福源廣農(nóng)機(jī)服務(wù)專(zhuān)業(yè)合作社、北京永豐泰生物科技有限公司。

(2)試點(diǎn)地區(qū)：北京市懷柔區(qū)。

(3)技術(shù)模式：秸稈收集離田機(jī)械化技術(shù)。利用秸稈撿拾打捆機(jī)、秸稈粉碎打包機(jī)等專(zhuān)用設(shè)備，將玉米和小麥?zhǔn)斋@后的殘留秸稈收集打捆，成形后的秸稈捆(包)體積小而緊密，便于運(yùn)輸和貯存，是秸稈資源化利用的基礎(chǔ)。

技術(shù)路線：秸稈→田間機(jī)械化收集→集中收儲(chǔ)→運(yùn)輸→有機(jī)肥加工→裝袋。

(4)運(yùn)行模式：采用“科學(xué)規(guī)劃、定點(diǎn)堆放、集中運(yùn)輸”的原則，在合作社內(nèi)建立集中收儲(chǔ)點(diǎn)，由合作社負(fù)責(zé)周邊的秸稈及畜禽糞污收集，經(jīng)過(guò)初步加工后運(yùn)送至有機(jī)肥加工企業(yè)進(jìn)行后續(xù)處理，可有效解決收儲(chǔ)點(diǎn)周邊的秸稈堆積及糞污污染問(wèn)題，且由于集中運(yùn)輸，可大幅提高廢棄物單次運(yùn)輸量，降低運(yùn)輸成本。該模式不僅可解決農(nóng)作物秸稈及畜禽糞污收集成本高的問(wèn)題，還可以拓寬農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)組織和養(yǎng)殖企業(yè)的業(yè)務(wù)范圍，也降低了政府監(jiān)管難度，具有可持續(xù)性。

(5)試點(diǎn)運(yùn)行成效：集中收儲(chǔ)點(diǎn)可覆蓋懷柔北部山區(qū)半山區(qū)及周邊河北部分市區(qū)。

(6)模式適宜區(qū)域：適用于大型機(jī)具難以進(jìn)入的山區(qū)半山區(qū)，區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)種植分散，小農(nóng)戶種植比例較高，規(guī)?；a(chǎn)園區(qū)較少。

(7)模式運(yùn)行效益：該模式下有機(jī)肥廠收購(gòu)合作社運(yùn)送的秸稈，平均運(yùn)送5 t車(chē)，平均運(yùn)費(fèi)80元t。有機(jī)肥廠自行收集平均收集秸稈30 t天，平均運(yùn)輸車(chē)運(yùn)送0.5 t次，運(yùn)輸單程平均30 km，折合能耗及人工費(fèi)用共計(jì)120元t。集中收儲(chǔ)后運(yùn)輸可提高單次運(yùn)輸效率10倍，節(jié)省拉運(yùn)成本33.33%。加工環(huán)節(jié)成本主要為原料費(fèi)和生產(chǎn)加工費(fèi)，其中原料及輔料成本約300元t，人工費(fèi)50元t，能耗34元t，包裝32元t，設(shè)備折舊28元t。據(jù)此計(jì)算，該模式收集加工有機(jī)肥總成本約為524元t，按有機(jī)肥售價(jià)600元t計(jì)算，每加工1 t有機(jī)肥可盈利76元。

2 結(jié)束語(yǔ)

北京市通過(guò)技術(shù)集成和模式示范，探索總結(jié)出適宜不同生產(chǎn)區(qū)域的農(nóng)作物秸稈肥料化利用模式，以市場(chǎng)化運(yùn)作的形式，積極引入社會(huì)資本參與秸稈利用工作，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈的可持續(xù)綜合利用。其中農(nóng)作物秸稈區(qū)塊化社會(huì)化處理模式，主要適用于以設(shè)施蔬菜和林果生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)具有一定生產(chǎn)規(guī)模的農(nóng)業(yè)園區(qū)較多，但缺少規(guī)?；霓r(nóng)機(jī)服務(wù)組織，集中收集處理?xiàng)l件欠缺，園區(qū)自身也缺乏秸稈處理能力。因此，可通過(guò)配套生物質(zhì)廂式快速制肥成套設(shè)備，有效解決園區(qū)自身及周邊小范圍的秸稈處理難題，通過(guò)一個(gè)個(gè)區(qū)塊化的處理點(diǎn)，完全消納整個(gè)生產(chǎn)大區(qū)域的秸稈廢棄物。農(nóng)作物秸稈市場(chǎng)化全鏈條處理模式則是依托大型有機(jī)肥加工企業(yè)，以企業(yè)為主體，進(jìn)行市場(chǎng)化的農(nóng)作物秸稈收集及后續(xù)處理加工作業(yè)。政府通過(guò)配套相關(guān)設(shè)備、優(yōu)化作業(yè)流程、監(jiān)管生產(chǎn)過(guò)程和補(bǔ)貼終端產(chǎn)品等形式，提升企業(yè)在廢棄物收集處理各環(huán)節(jié)的作業(yè)能力和水平，提高企業(yè)參與秸稈收集加工的積極性。區(qū)域附近擁有資金力量較為充足和設(shè)備配套較為齊全的大型有機(jī)肥加工企業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，可采用該模式。農(nóng)作物秸稈集中收儲(chǔ)點(diǎn)處理模式則是引入了農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)組織，依托農(nóng)機(jī)服務(wù)組織的現(xiàn)有機(jī)具設(shè)備，進(jìn)行秸稈的收集運(yùn)輸及初步粉碎加工，初加工后的秸稈原料運(yùn)送至有機(jī)肥加工等需求企業(yè)，進(jìn)行進(jìn)一步處理加工。該模式一是拓寬農(nóng)機(jī)服務(wù)組織的經(jīng)營(yíng)范圍，避免機(jī)具閑置；二是減輕有機(jī)肥加工企業(yè)的運(yùn)行成本，無(wú)須購(gòu)置收集及粗粉相關(guān)設(shè)備；三是提高秸稈運(yùn)輸效率，收集粉碎后的集中運(yùn)輸，極大提高秸稈的單次運(yùn)輸效率，減少資源浪費(fèi)。若區(qū)域內(nèi)擁有基礎(chǔ)條件較好的農(nóng)機(jī)服務(wù)組織，且“小零散”生產(chǎn)比例較高的生產(chǎn)區(qū)可采用該模式。

建立適用于不同生產(chǎn)區(qū)域的市場(chǎng)化運(yùn)行模式，可有效促進(jìn)農(nóng)作物秸稈的循環(huán)高效利用，減少秸稈隨意堆積和焚燒等造成的土壤、水和大氣污染，緩解農(nóng)業(yè)規(guī)?；l(fā)展所造成的養(yǎng)分資源浪費(fèi)和農(nóng)業(yè)面源污染壓力。同時(shí)，大力發(fā)展農(nóng)作物秸稈肥料化產(chǎn)業(yè)，也促進(jìn)了有機(jī)肥替代化肥，減少化肥施用量，可有效提升耕地質(zhì)量，增加農(nóng)民和農(nóng)機(jī)服務(wù)組織的收入，推動(dòng)生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)發(fā)展。