東北地區(qū)秸稈可持續(xù)發(fā)展機(jī)制分析

于洪雷，曲小明

(東豐縣三合滿族朝鮮族鄉(xiāng)綜合服務(wù)中心，吉林 東豐 136316)

0 引言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈，屬于一種寶貴的可再生資源。由于種植模式、氣候條件及土壤類型等因素的影響，我國(guó)農(nóng)作物秸稈具有產(chǎn)量大、種類多及分布廣等地域特征，并且呈現(xiàn)出顯著的南北差異及東西差異性(圖1)[1]。由圖1可知，我國(guó)東北地區(qū)(黑龍江省、吉林省、遼寧省及內(nèi)蒙古東部地區(qū))農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，是我國(guó)秸稈資源最為集中的產(chǎn)區(qū)，理論上東北地區(qū)秸稈資源占全國(guó)秸稈總產(chǎn)量的五分之一以上[2]。

圖1 我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源分布特點(diǎn)

東北地區(qū)由于積溫低，屬于我國(guó)農(nóng)作物秸稈綜合利用重點(diǎn)及難點(diǎn)地區(qū)[3]，因此，大力推進(jìn)東北地區(qū)農(nóng)作物秸稈綜合利用效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈的飼料化、資源化、燃料化等綜合利用，提高農(nóng)作物秸稈的綜合利用效率，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)業(yè)的綜合利用具有重要的發(fā)展意義[4]。

1 可持續(xù)發(fā)展背景下秸稈資源化利用途徑及發(fā)展要點(diǎn)

1.1 農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展總體要求

農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展基本要求和重要目標(biāo)，是推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的重要途徑，有利于農(nóng)民發(fā)展多種產(chǎn)業(yè)增收致富，有效拓展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展空間，構(gòu)建資源節(jié)約型及環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)發(fā)展格局。主要發(fā)展目標(biāo)及總體需求為優(yōu)先發(fā)展東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)及長(zhǎng)江中下游地區(qū)等我國(guó)大宗農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，堅(jiān)持生產(chǎn)優(yōu)先、生態(tài)綠色、限制開(kāi)發(fā)、適度發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)與綠色發(fā)展。

1.2 秸稈資源化利用的主要途徑

目前，農(nóng)作物秸稈綜合利用途徑及方式主要包括秸稈能源化、飼料化、肥料化等[5]。

1.2.1 能源化

農(nóng)作物秸稈中含有豐富的碳、氫、氧元素，但是氮、硫元素含量較低，熱能相當(dāng)于煤炭的1/2，且農(nóng)作物秸稈燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生大量有害污染氣體，目前主要分為農(nóng)作物秸稈直接供熱、氣化及液化。

1)秸稈直接供熱。首先利用成型設(shè)備將秸稈進(jìn)行成型處理，比傳統(tǒng)的秸稈直接燃燒熱能提高60%～75%左右，還可以便于大量秸稈的儲(chǔ)存與長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)取?/p>

2)秸稈氣化。秸稈氣化是將固體秸稈原料轉(zhuǎn)化為一種氣態(tài)能源，與秸稈直接供熱相比，燃燒效率提升30%～45%，具有能耗低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

3)秸稈液化。將農(nóng)作物秸稈利用物理、化學(xué)及生物方法，在一定溫度、壓力及添加劑控制下，促進(jìn)農(nóng)作物秸稈中的木制大分子轉(zhuǎn)化為小分子液態(tài)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈向液體燃料轉(zhuǎn)化。

1.2.2 飼料化

農(nóng)作物秸稈中含有豐富的養(yǎng)分，可以作為優(yōu)質(zhì)畜禽飼料，但是由于農(nóng)作物秸稈中含有不易消化的纖維素及木質(zhì)素等，因此，通常將農(nóng)作物秸稈在特殊發(fā)酵技術(shù)下處理后制備畜禽飼料。

1.2.3 肥料化

農(nóng)作物秸稈肥料化是目前應(yīng)用最為廣泛的一種處理方式，是指將秸稈直接覆蓋到土壤地表或者粉碎后還田，秸稈與土壤在一定條件下發(fā)酵腐熟后可以提高土壤養(yǎng)分含量，改善土壤理化結(jié)構(gòu)與土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，是提高農(nóng)作物生長(zhǎng)潛力的有效途徑。研究表明，水稻秸稈還田后可以提高土壤養(yǎng)分，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 水稻秸稈還田后土壤養(yǎng)分含量變化

2 東北地區(qū)秸稈綜合利用技術(shù)存在問(wèn)題

目前，我國(guó)東北地區(qū)秸稈綜合利用技術(shù)存在的主要問(wèn)題包括：1)由于東北地區(qū)積溫低，導(dǎo)致秸稈還田后無(wú)法進(jìn)行快速的發(fā)酵腐熟，因此，應(yīng)防止由于秸稈發(fā)酵不徹底帶來(lái)的病蟲害等潛在危險(xiǎn)；2)農(nóng)作物秸稈是促進(jìn)東北地區(qū)農(nóng)村清潔能源發(fā)展的重要原料，但是由于秸稈能源化及發(fā)展秸稈清潔燃料技術(shù)存在瓶頸，因此，東北地區(qū)秸稈燃料化利用存在一定的限制條件；3)東北地區(qū)秸稈產(chǎn)量較大，技術(shù)發(fā)展體系不完善，對(duì)地區(qū)政府資金補(bǔ)貼依賴性較強(qiáng)，因此，根據(jù)東北地區(qū)特色，構(gòu)建農(nóng)作物秸稈產(chǎn)業(yè)發(fā)展長(zhǎng)效機(jī)制是保證農(nóng)作物秸稈可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

3 國(guó)內(nèi)外典型發(fā)展案例與經(jīng)驗(yàn)

3.1 秸稈直接還田

農(nóng)作物秸稈直接還田是目前應(yīng)用最為廣泛的一種發(fā)展模式。美國(guó)、加拿大等國(guó)家將秸稈還田在內(nèi)的多項(xiàng)保護(hù)性耕作技術(shù)納入土壤保護(hù)政策內(nèi)容，大力推廣免耕播種及少耕體系發(fā)展，促進(jìn)秸稈還田技術(shù)的持續(xù)利用，目前，美國(guó)和加拿大秸稈還田利用效率可以達(dá)到67%以上，農(nóng)作物生長(zhǎng)中70%的氮肥都來(lái)源于秸稈還田后的發(fā)酵腐熟。東北地區(qū)秸稈還田過(guò)程中發(fā)酵腐熟較為緩慢，應(yīng)加強(qiáng)防范病蟲害發(fā)生的危險(xiǎn)。

3.2 秸稈飼料化綜合利用

日本、荷蘭、韓國(guó)等國(guó)家農(nóng)業(yè)耕作面積較少，因此，大力發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義，大力發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合生產(chǎn)模式，促進(jìn)了農(nóng)作物秸稈飼料化高效利用。內(nèi)蒙古地區(qū)是我國(guó)重要的畜牧養(yǎng)殖基地，因此，大力發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合，利用秸稈加工及秸稈過(guò)腹還田等技術(shù)構(gòu)建秸稈可持續(xù)發(fā)展模式。

3.3 秸稈發(fā)電供熱

歐洲是發(fā)展秸稈能源化利用的重要地區(qū)，預(yù)計(jì)在2050年建設(shè)全球第一個(gè)碳零排放地區(qū)，丹麥?zhǔn)墙斩挵l(fā)電技術(shù)較為成熟的國(guó)家之一，目前，已經(jīng)建立超過(guò)150處秸稈生物發(fā)電基地，可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)供暖、供電。東北部分地區(qū)在秸稈能源化利用方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，目前正在積極探索秸稈供熱、發(fā)電、熱解氣化等技術(shù)的研究，具有廣闊的發(fā)展前景。

4 東北地區(qū)秸稈可持續(xù)發(fā)展機(jī)制探索

4.1 秸稈可持續(xù)發(fā)展機(jī)制構(gòu)成要素

農(nóng)作物秸稈可持續(xù)發(fā)展機(jī)制及其影響因素框架圖如圖2所示，主要包括秸稈儲(chǔ)運(yùn)、秸稈轉(zhuǎn)化、秸稈流通及秸稈利用等核心技術(shù)。外部因素主要包括相關(guān)政策法規(guī)監(jiān)管、綠色金融服務(wù)、補(bǔ)償機(jī)制及市場(chǎng)監(jiān)管體系等，針對(duì)該因素本研究提出未來(lái)農(nóng)作物秸稈主要發(fā)展趨勢(shì)與研究重點(diǎn)。

圖2 東北地區(qū)秸稈可持續(xù)發(fā)展機(jī)制構(gòu)成要素框架圖

4.2 相關(guān)技術(shù)裝備發(fā)展

為了滿足秸稈可持續(xù)發(fā)展要求，針對(duì)東北地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)秸稈低溫發(fā)酵腐熟技術(shù)的研究及其裝備研發(fā)，提高秸稈還田效率，加快推進(jìn)秸稈綜合利用率的提升；另一方面，加強(qiáng)田間秸稈“收儲(chǔ)運(yùn)”技術(shù)機(jī)器裝備的研究，推進(jìn)秸稈燃燒技術(shù)機(jī)器裝備的研發(fā)。

4.3 構(gòu)建發(fā)展模式

基于東北地區(qū)秸稈發(fā)展特點(diǎn)及發(fā)展需求，加快推動(dòng)秸稈“收儲(chǔ)運(yùn)”技術(shù)，結(jié)合農(nóng)村地區(qū)有機(jī)肥需求、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展及冬季供暖需求，依托科研機(jī)構(gòu)及公司企業(yè)，提升相關(guān)技術(shù)裝備研究及發(fā)展，并且完善市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)體系，基本發(fā)展模式如圖3所示。

圖3 東北地區(qū)秸稈可持續(xù)發(fā)展模式

5 結(jié)論

1)基于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求，分析目前東北地區(qū)農(nóng)作物秸稈的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展問(wèn)題，提出目前秸稈綜合利用的基本途徑，為農(nóng)作物秸稈的發(fā)展提供理論依據(jù)。

2)針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外農(nóng)作物秸稈發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提出東北地區(qū)農(nóng)作物秸稈未來(lái)發(fā)展方向及研究重點(diǎn)，并提出東北地區(qū)可持續(xù)發(fā)展機(jī)制及框架。研究結(jié)果可以為推動(dòng)?xùn)|北地區(qū)農(nóng)作物秸稈利用效率提供理論參考與技術(shù)支撐。

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