四川省秸稈“五化”利用情況及分析

王義鵬，趙幫泰，梅林森，宋樂見，易 軍，王 巍，左之才，郭 曦*

(1.四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，成都 610066；2.四川省畜牧科學(xué)研究院，成都 610066；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，成都 611130)

據(jù)測算，目前我國平均年產(chǎn)秸稈8×108t，2020年，我國秸稈綜合利用率為90%，其中肥料化51.2%，飼料化20.2%，燃料化13.8%，基料化2.43%，原料化僅占2.47%(簡稱秸稈“五化”利用)，但仍有10%左右的秸稈廢棄。四川是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)作物秸稈具有產(chǎn)量大、分布廣、種類多的特點(diǎn)，是一種寶貴的生物質(zhì)資源，平均年產(chǎn)秸稈總量近3.68×107t，以水稻、玉米、小麥等糧食作物秸稈為主[1]。近年來四川各市縣積極推進(jìn)秸稈的綜合利用及補(bǔ)貼，當(dāng)前四川省秸稈綜合利用率已達(dá)92.2%，秸稈綜合利用以肥料化為主，飼料化、燃料化、基料化、原料化多種方式并存[2-3]，其中肥料化利用的經(jīng)濟(jì)附加值最低，亟需提升秸稈利用方式的經(jīng)濟(jì)附加值，結(jié)合當(dāng)前我省草食家畜動物飼草料缺乏，外省購買成本高的特點(diǎn)，提高秸稈飼料化利用水平可促進(jìn)我省畜牧業(yè)健康發(fā)展[4]。

關(guān)于秸稈的綜合利用國家及四川地方陸續(xù)出臺了相關(guān)政策，2022年國務(wù)院印發(fā)《“十四五”推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》提出全面實(shí)施秸稈綜合利用行動，健全秸稈收儲運(yùn)體系，提升秸稈能源化、飼料化利用能力。《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于做好2022年農(nóng)作物秸稈綜合利用工作的通知》提出堅(jiān)持農(nóng)用優(yōu)先、多措并舉，完善秸稈綜合利用方式。四川農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳在《2020年全省飼料獸藥工作要點(diǎn)》中指出要推進(jìn)《“以秸稈換肉奶”工程項(xiàng)目建設(shè)方案》落地落實(shí)，將“以秸稈換肉奶”工程納入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“10+3”產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)“川牛羊產(chǎn)業(yè)振興工程”建設(shè)內(nèi)容。2018年四川政府出臺了《四川省支持推進(jìn)秸稈綜合利用政策措施》鼓勵支持秸稈的多樣化利用。當(dāng)前開展秸稈的綜合利用，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)以高附加值處理為主，規(guī)范作業(yè)技術(shù)路線，廣泛開展技術(shù)指導(dǎo)，因地制宜，推動秸稈這種可再生能源的循環(huán)利用。

1 秸稈的“五化”利用

1.1 肥料化利用

秸稈的肥料化利用以秸稈還田為主，秸稈中富含大量的有機(jī)物及土壤營養(yǎng)元素，還田方式主要有翻埋還田、耕層混拌、覆蓋還田。翻埋還田主要形式為農(nóng)作物機(jī)械收獲后，將秸稈段長粉碎至小于5cm，將其深埋至地表下20cm，起壟鎮(zhèn)壓待腐熟后進(jìn)行次年作業(yè)，成本較高但可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。耕層混拌既機(jī)械化收獲后對秸稈進(jìn)行粉碎、滅茬、旋耕，腐化速度慢，不利于次年作物發(fā)芽。覆蓋還田收獲后，秸稈整株還田，可控制水土流失，但雨季會阻塞河道，未起到改善土壤的效果[6]。

秸稈還田使土壤養(yǎng)分不流失，增加有機(jī)質(zhì)含量，但在實(shí)際生產(chǎn)中由于采用了機(jī)械化作業(yè)的還田方式，造成生產(chǎn)成本偏高，補(bǔ)貼難以覆蓋支出，常選用簡易的還田方式。秸稈還田對次年作物生長病蟲害具有重要影響，不當(dāng)?shù)倪€田方式將增加病蟲害發(fā)生幾率，如稻瘟病、紋枯病等，影響產(chǎn)量，所以在推廣中存在一定困難[7]。

1.2 飼料化利用

秸稈的飼料化處理是將秸稈經(jīng)壓塊加工和揉搓絲化加工，進(jìn)行青貯、微貯、黃貯、氨化等處理后，便于運(yùn)輸保存，增加粗蛋白含量，利于牲畜消化吸收，提高采食量和消化率，飼喂草食動物等。具有節(jié)約生產(chǎn)成本、生產(chǎn)資料可快速獲取、飼料營養(yǎng)價值高的特點(diǎn)[8]，但本技術(shù)對于操作人員的工序要求較高，若不按照生產(chǎn)流程嚴(yán)格執(zhí)行，則會影響飼料品質(zhì)，降低動物生產(chǎn)性能。

秸稈的飼料化處理包括“秸稈—飼料—有機(jī)肥—秸稈”的種養(yǎng)循環(huán)利用，為大力發(fā)展草原畜牧業(yè)，提高農(nóng)作物秸稈資源化利用，推動畜牧產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，2019年四川省政府提出“以秸稈換肉奶”工程[9]。將作物種植、秸稈收集、飼料加工、畜禽規(guī)模化養(yǎng)殖、有機(jī)肥生產(chǎn)等環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，節(jié)本增效[10]。但由于加工技術(shù)領(lǐng)域過多，需要較高成本投入，小型農(nóng)戶難以開展綜合性生產(chǎn)，各環(huán)節(jié)對加工水平要求較高，相關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門應(yīng)給予專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)。

1.3 燃料化利用

秸稈的燃料化利用包括秸稈打捆直接燃燒、秸稈固化、液化、氣化等。傳統(tǒng)的秸稈燃料化利用方式為將秸稈直接作為生產(chǎn)生活燃料，利用效果差，對環(huán)境影響較大。近年來，隨著科學(xué)研究的不斷發(fā)展，開發(fā)出了顆?；剂?、固體燃料等，改變了秸稈的燃料存在形式，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，提升了資源利用效率，并減少了環(huán)境的污染[11]。秸稈燃料化的發(fā)展需融合物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域，以降低環(huán)境污染，提高附加值，形成高附加值燃料及其產(chǎn)物。鼓勵研發(fā)規(guī)?；?、自動化和智能化的秸稈燃料化加工設(shè)備。

1.4 基料化利用

秸稈的基料化是指以秸稈為主要原料，加工或制備的主要為動物、植物及微生物生長提供良好條件，同時也能為動物、植物及微生物生長提供一定營養(yǎng)的有機(jī)固體物料[12]。主要用于①食用菌生產(chǎn)栽培基質(zhì)。②植物育苗與栽培基質(zhì)。③動物飼養(yǎng)過程中所使用的墊料、固體微生物制劑生產(chǎn)所用的吸附物料。④逆境環(huán)境條件下用于阻斷障礙因子或保水、保肥等功能的秸稈物料，如鹽堿土土壤上植樹，需要在根部以下填充大量基質(zhì)材料以防止鹽份上移等。以食用菌生產(chǎn)為例，秸稈中含有大量微量元素，對于菌類生長有很好的促進(jìn)作用，可降低食用菌成本，增加生產(chǎn)利潤[13]。

1.5 原料化利用

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《關(guān)于做好2022年農(nóng)作物秸稈綜合利用工作的通知》指出，鼓勵以秸稈為原料，生產(chǎn)非木漿紙、人造板材、復(fù)合材料等產(chǎn)品，延伸農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。秸稈原料化利用以造紙為主，約占據(jù)40%，也常被用來生產(chǎn)各種建材產(chǎn)品、人造板材等。隨著生態(tài)防護(hù)林保護(hù)項(xiàng)目的開展，板材工業(yè)原料來源受到限制，秸稈含有木質(zhì)纖維，在人造板材中應(yīng)用較多，且秸稈來源廣泛、資源豐富，市場發(fā)展?jié)摿薮骩14]。原料化利用對于秸稈的回收要求較高，且加工技術(shù)水平要求高，應(yīng)加大相關(guān)膠合材料及設(shè)備的研發(fā)投入，盡快形成產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，帶動秸稈的多元化利用。

2 秸稈“五化”利用主要處理方式

2.1 肥料化技術(shù)處理方式

秸稈是富含有機(jī)物，秸稈還田做肥料是當(dāng)前秸稈的主要處理方式。不當(dāng)?shù)慕斩掃€田方式會造成次年作物多發(fā)病蟲害，農(nóng)田溝渠堵塞。針對以上問題，結(jié)合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，建議(以水稻秸稈為例)：水稻收獲時配備帶秸稈切碎拋灑裝置的聯(lián)合收獲機(jī)，或是單獨(dú)使用秸稈粉碎機(jī)將秸稈粉碎；秸稈切碎長度不大于15cm，均勻拋灑在田面；犁耕翻壓時，試情況可在秸稈表面施加腐熟劑，土壤相對水量為75%為宜，土壤完全覆蓋秸稈；還田后需要進(jìn)行肥水管理，合理施用磷、鉀、鋅肥。

2.2 飼料化技術(shù)處理方式

秸稈的飼料化利用是一種經(jīng)濟(jì)附加值較高，適應(yīng)當(dāng)前畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展的處理方式。但是由于農(nóng)戶對于秸稈飼料的加工環(huán)節(jié)沒有相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)，常常導(dǎo)致加工后的飼料不符合標(biāo)準(zhǔn)，造成資源浪費(fèi)。針對此問題，結(jié)合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，建議(以玉米秸稈為例)秸稈飼料化的處理方式為：青貯收獲時間為籽實(shí)收貨后2～3d，黃貯為籽實(shí)收獲2～5周；對秸稈進(jìn)行切碎揉絲處理，長度小于5cm；加入添加劑、水份，保證秸稈含水量為55%～60%；采用裹包青貯時使密度達(dá)到550kg/m3以上，包膜5～6層，采用窖藏時需在24小時內(nèi)完成裝填，采用機(jī)器或人工壓實(shí)，壓實(shí)密度達(dá)到650kg/m3以上，密封；對貯后青貯進(jìn)行及時管理，防止發(fā)生霉變；鑒別青貯品質(zhì)，經(jīng)過30～40d可進(jìn)行飼喂。

2.3 燃料化技術(shù)處理方式

生物質(zhì)顆粒燃料具有成本低、密度高、熱值高、易獲得的優(yōu)點(diǎn)，常用作特殊鍋爐、加熱爐、壁爐的燃燒原料。其具體制作過程為：田間秸稈晾曬或干燥至固定水份后，將秸稈用破碎機(jī)破碎，為避免在擠壓過程中發(fā)生炭化加入一定水分進(jìn)行混合，將秸稈混合物倒入混合機(jī)攪拌均勻通過制粒機(jī)獲得顆粒燃料[15]。

2.4 基料化技術(shù)處理方式

秸稈的基料化經(jīng)濟(jì)附加值高，對秸稈的要求嚴(yán)格，秸稈具有成本低廉、原料來源廣、可為食用菌菌絲提供能量及營養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，其具體制作過程為，回收未受重金屬污染、過渡施肥的秸稈，將主料秸稈粉碎至固定長度，加入輔料麥麩、米糠、玉米粉、大豆粉、禽畜糞等，加入生產(chǎn)用水保證主料、輔料混合物充分混合且含水率達(dá)到要求，靜止后發(fā)酵裝袋，高溫高壓滅菌，殺菌后加入生物菌，保持溫度濕度，等待食用菌成熟[16]。

2.5 原料化技術(shù)處理方式

秸稈通過原料化應(yīng)用后，密度接近普通木材，強(qiáng)度與硬木相似，防潮抗蛀吸水率低，具有保溫節(jié)能功能，材料再加工性能好，表面適應(yīng)多種工藝，可塑性強(qiáng)產(chǎn)品變化多等，具有良好的材料特質(zhì)。秸稈原料化產(chǎn)品還具備吸附性、隔音性、屏蔽性、防靜電等功能，用其與相變材料、LED技術(shù)、太陽能技術(shù)、雨水收集、可與污水處理系統(tǒng)結(jié)合，可以轉(zhuǎn)化成多種化學(xué)品，用于造紙、紡織、板材加工和化工原料等。利用秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物可生產(chǎn)聚乳酸，聚乳酸是一種可降解材料，符合資源環(huán)保要求，因此，秸稈原料化發(fā)展應(yīng)用情景廣闊[17]。

3 存在的問題

3.1 秸稈利用方式落后

雖然四川省秸稈綜合利用率較高，但是主要以肥料化還田為主，高附加值利用占比較少，整體利用方式落后。

3.2 秸稈利用花費(fèi)大

秸稈體積膨大，丘陵山地大型農(nóng)機(jī)難以通過，收集需耗費(fèi)大量人工，導(dǎo)致整體經(jīng)濟(jì)效益偏低。

3.3 秸稈運(yùn)輸儲藏方式落后

秸稈運(yùn)輸費(fèi)用占購買費(fèi)用的一半以上，小農(nóng)戶沒有足夠的場地儲存，養(yǎng)殖戶無法快速得到需要的秸稈，各環(huán)節(jié)銜接滯后。

3.4 秸稈利用模式單一

秸稈“五化”利用，目前主要集中在還田、飼料、燃料等形式，由于其他利用形式需集成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)主題，小農(nóng)戶資金難以支持，造成利用模式單一[18]。

3.5 秸稈利用技術(shù)水平落后

秸稈處理技術(shù)、設(shè)備研發(fā)較落后，缺乏集中生產(chǎn)管理企業(yè)，因此技術(shù)應(yīng)用情況較少，停留在粗加工上。

4 建議

農(nóng)民對秸稈“五化”利用意識落后，秸稈利用具有較高的經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益，有益于改善鄉(xiāng)村生活，帶來又一增收渠道，應(yīng)加大宣傳力度，帶動農(nóng)民對接干回收利用的積極性。地方政府應(yīng)針對當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的生長情況，制定秸稈長期綜合利用規(guī)劃，發(fā)展高附加值的產(chǎn)業(yè)，引導(dǎo)扶持秸稈加工企業(yè)落戶秸稈產(chǎn)量集中地，改善片區(qū)內(nèi)農(nóng)民秸稈無第可銷的困境[19]。加大財(cái)稅補(bǔ)貼力度，降低利用成本。認(rèn)真貫徹落實(shí)已出臺的各項(xiàng)政策法規(guī)，對焚燒秸稈等浪費(fèi)資源、影響環(huán)境行為給予法律約束，對于積極參加秸稈回收利用的農(nóng)戶、企業(yè)給予補(bǔ)貼。加大對秸稈回收、秸稈加工、秸稈運(yùn)輸、秸稈儲藏環(huán)節(jié)機(jī)械設(shè)備的補(bǔ)貼力度，鼓勵科研單位對于秸稈利用的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行攻關(guān)研究，農(nóng)技人員應(yīng)結(jié)合鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展大力推廣適合當(dāng)?shù)氐慕斩捈庸ぴO(shè)備[20]。加大秸稈多元化利用研發(fā)投入，當(dāng)前四川省秸稈利用形式單一，高附加值產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需結(jié)合物理、化學(xué)、生物等多學(xué)科領(lǐng)域，將高新技術(shù)融入到秸稈利用中，創(chuàng)新發(fā)展秸稈的發(fā)展模式。