生物質(zhì)秸稈綜合利用現(xiàn)狀與對策分析

李 忠

（金昌化學(xué)工業(yè)集團(tuán)公司，甘肅 金昌 737000）

狹義來說，生物質(zhì)是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實(shí)以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素（簡稱木質(zhì)素）、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)[1]。作為一種可再生的生物質(zhì)資源，木質(zhì)纖維素不僅存量最為豐富，而且十分廉價(jià)。相關(guān)資料顯示，在世界范圍內(nèi)，植物體干物質(zhì)的生成量每年可以達(dá)到1.155×1 014 t[2]。我國擁有種類繁多的生物質(zhì)資源，而且數(shù)量十分可觀。單說農(nóng)作物秸稈，其每年產(chǎn)量高達(dá)8億t，差不多占生物質(zhì)資源總量的50%。然而，受傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和生活習(xí)慣的影響，目前我國秸稈利用率只有30%，處理后再被利用的生物質(zhì)秸稈資源也只占2.6%，相當(dāng)數(shù)量的生物質(zhì)秸稈資源被廢棄或焚燒，不僅造成資源浪費(fèi)，還污染空氣。

1 生物質(zhì)秸稈綜合利用現(xiàn)狀

1.1 秸稈能源化

秸稈具有發(fā)熱量高、有害氣體排放量少的特點(diǎn)，可以作為一種優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)原料被能源化利用，這樣可以減少煤炭、石油、天然氣等不可再生能源的消耗。目前，我國秸稈的能源化利用方式主要包括：直燃供熱、氣化、液化和炭化。

1.2 秸稈飼料化

秸稈體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)占農(nóng)作物一半，因此秸稈的營養(yǎng)價(jià)值很高，可以用作畜用飼料。然而，秸稈體內(nèi)存在大量難以消化的木質(zhì)素、纖維素以及半纖維素等物質(zhì)，直接作為飼料食用不僅會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的粗硬感，也不利于牲畜消化。為了滿足牲畜的生長需求，人們現(xiàn)已通過物理處理法、化學(xué)處理法以及微生物發(fā)酵等方法對秸稈進(jìn)行處理。

1.3 秸稈肥料化

農(nóng)作物秸稈的養(yǎng)分價(jià)值十分高，因此它是良好的肥料資源。秸稈的肥料化主要是利用秸稈還田的方式達(dá)成的。在秸稈還田以后，其可以有效補(bǔ)充并平衡土中的養(yǎng)分，還能在一定程度上提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，從而改善土壤的肥力以及土壤團(tuán)粒的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)減少化肥用量、增加農(nóng)作物產(chǎn)量的目的。

1.4 秸稈原料化

對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需設(shè)施、工業(yè)材料、日常生活用品以及建筑物等，秸稈都可以作為原料被利用，這對于高效利用秸稈、實(shí)現(xiàn)秸稈的產(chǎn)業(yè)化有積極作用。

1.5 秸稈基料化

在培養(yǎng)食用菌時(shí)，為了獲得足夠的養(yǎng)料，人們會(huì)用到大量木屑。秸稈資源豐富、價(jià)格便宜，其自身含有豐富的木質(zhì)素和纖維素等有機(jī)物，所以，在一定程度上秸稈是木屑很好的替代品。

2 生物質(zhì)秸稈綜合利用策略與展望

2.1 深化并優(yōu)化秸稈資源的利用方式

就我國秸稈資源利用現(xiàn)狀來看，秸稈主要作為肥料而用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。現(xiàn)階段，這種方式可以說是全面推進(jìn)秸稈綜合利用中最現(xiàn)實(shí)、最經(jīng)濟(jì)的路徑。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對生物質(zhì)秸稈的綜合利用，人們必須進(jìn)一步深化和優(yōu)化秸稈資源的利用方式。因此，在直接還田、堆肥還田和過腹還田的秸稈利用過程中，人們應(yīng)探索工業(yè)化、批量化、規(guī)?；纳壚梅绞?，實(shí)現(xiàn)秸稈等生物質(zhì)資源的深度還田和綜合利用，徹底解決目前秸稈還田利用受限、焚燒造成對環(huán)境的二次污染等問題。為了從根本上消除秸稈等生物質(zhì)資源的面源污染和低質(zhì)化利用的窘境，實(shí)現(xiàn)變廢為寶、化害為利的資源綜合高效利用目標(biāo)，人們可以從以下四個(gè)方面著手。

一是努力探索和拓展秸稈能源化的利用方式，全面提升生物質(zhì)秸稈能源的利用效率。對于低海拔地區(qū)，可以大力推進(jìn)秸稈沼氣池的應(yīng)用；對于高海拔地區(qū)，可以全面推廣和普及秸稈氣化爐的運(yùn)用。另外，人們應(yīng)當(dāng)全面借鑒并學(xué)習(xí)秸稈技術(shù)相對優(yōu)秀地區(qū)在秸稈能源化發(fā)展和能源化利用等方面所具備的成熟經(jīng)驗(yàn)以及先進(jìn)技術(shù)。

二是不斷深入探尋利用秸稈造紙和利用秸稈生產(chǎn)板材的路徑，進(jìn)一步開拓和完善秸稈裝飾品、編織品以及工藝品市場，科學(xué)、有效利用秸稈進(jìn)行木糖醇以及活性炭等物質(zhì)的生產(chǎn)，大力推廣和發(fā)展秸稈培植技術(shù)。

三是全面推進(jìn)和深化“以秸代糧，用秸換肉”的生物質(zhì)秸稈利用策略。一方面，應(yīng)當(dāng)有效結(jié)合堿化、熱噴以及發(fā)酵等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步推進(jìn)秸稈飼料的深加工。同時(shí)，應(yīng)科學(xué)利用和推廣秸稈機(jī)械揉搓絲化技術(shù)，通過種植業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)畜牧業(yè)的發(fā)展，并通過畜牧業(yè)的發(fā)展促進(jìn)種植業(yè)的發(fā)展。

四是利用秸稈炭化制肥工藝，實(shí)現(xiàn)秸稈資源的深度綜合利用。生物質(zhì)炭化技術(shù)在國際、國內(nèi)已經(jīng)有了很多年的研究和開發(fā)，在國家大力發(fā)展有機(jī)肥料和有機(jī)種植的大趨勢下，生物質(zhì)炭化技術(shù)近兩年來取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。三聚環(huán)保是一家生產(chǎn)石油化工和煤化工脫硫劑、凈化劑等助劑和催化劑的專業(yè)環(huán)保型企業(yè)，同南京農(nóng)業(yè)大學(xué)共同開發(fā)出生物質(zhì)炭基肥料。通過兩年來全國范圍內(nèi)的田間對比試驗(yàn)示范驗(yàn)證，其具有顯著的增產(chǎn)效果，在提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、增加團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、緩解土壤板結(jié)、改良鹽堿土壤方面有獨(dú)特的功效。同時(shí)，經(jīng)過中溫絕氧炭化后的秸稈等生物質(zhì)材料具有納米級的多微孔結(jié)構(gòu)，在制肥的過程中能夠有效地螯合礦物質(zhì)元素，使生物質(zhì)炭基肥具有緩釋和優(yōu)良的保水性能。由于采用特殊的生產(chǎn)技術(shù)，生物質(zhì)炭基肥料還兼具殺蟲、抗病蟲害的功效，使用后的作物具有抗旱、抗倒伏等優(yōu)良的抗逆特性。它受到廣大種植戶的青睞，成為新型肥料中的新寵，助推了秸稈等生物質(zhì)資源綜合利用產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。

2.2 發(fā)展不同的綜合利用模式

針對秸稈綜合利用的模式而言，人們應(yīng)當(dāng)盡可能實(shí)現(xiàn)秸稈在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的多級利用，使秸稈在經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化后所形成的終極產(chǎn)物能夠通過有機(jī)肥或者農(nóng)家肥的方式再次回歸農(nóng)田。結(jié)合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在的地域差異，根據(jù)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，秸稈綜合利用的模式主要有五種。

一是通過“畜—沼—肥”模式實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)秸稈的綜合利用。這種模式主要是針對畜牧業(yè)為主的農(nóng)村。在養(yǎng)殖過程中，農(nóng)民將秸稈作為資源進(jìn)行充分利用，可以減少飼料用糧，隨著沼氣的應(yīng)用，還可以有效保護(hù)森林資源。所以，“畜—沼—肥”生物質(zhì)秸稈的綜合利用模式可謂實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙贏。

二是通過“糧—沼—茶”模式實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)秸稈的綜合利用。這種模式主要是針對茶葉主產(chǎn)區(qū)。秸稈在沼氣池中被發(fā)酵以后所形成的沼液與沼渣都是促進(jìn)茶樹生長的有機(jī)肥，并且，沼液對于某些病蟲害的發(fā)生還有很好的預(yù)防作用。因此，“糧—沼—茶”生物質(zhì)秸稈的綜合利用模式對于促進(jìn)有機(jī)茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到十分重要的作用。

三是通過“糧—沼—蔬”模式實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)秸稈的綜合利用。這種模式主要是針對城郊地區(qū)的農(nóng)村。城郊地區(qū)通常承擔(dān)城市肉制品、糧食以及蔬菜的供應(yīng)，因此，應(yīng)該大力推進(jìn)沼氣池的建設(shè)，保證農(nóng)村能源的清潔，提升綠色食品的品質(zhì)。

四是通過“糧—畜—肥”模式實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)秸稈的綜合利用。這種模式主要是針對以旱糧作物為主的地區(qū)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，畜牧養(yǎng)殖業(yè)占據(jù)十分關(guān)鍵的位置，而秸稈資源對于養(yǎng)殖業(yè)可以起到良好的服務(wù)效果?！凹Z—畜—肥”生物質(zhì)秸稈的綜合利用模式，對于秸稈的高效、合理利用具有積極作用。

五是通過“炭—肥—糧”模式實(shí)現(xiàn)秸稈的高質(zhì)化綜合利用，達(dá)到提高地力水平、農(nóng)民增收的目標(biāo)。這種模式主要針對大量高桿作物連片大面積種植的糧油主產(chǎn)區(qū)，如東北平原、華北平原等。其主要采用專業(yè)的設(shè)備和技術(shù)，將秸稈等生物質(zhì)資源進(jìn)行炭化處理，將經(jīng)過中溫炭化后的生物質(zhì)炭制成生物質(zhì)炭基肥，實(shí)現(xiàn)秸稈還田的目標(biāo)。經(jīng)過近年來的發(fā)展和大面積推廣，該模式實(shí)現(xiàn)了秸稈深度還田、提高地力水平和農(nóng)作物品質(zhì)的目的，增產(chǎn)效果明顯，農(nóng)民豐產(chǎn)又增收。在炭化過程中，副產(chǎn)的秸稈油又成為煤化工的基礎(chǔ)原料，秸稈氣可以作為農(nóng)民采暖供熱的有效熱源，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)資源的高效綜合利用。

2.3 加強(qiáng)秸稈利用技術(shù)引進(jìn)、研發(fā)與推廣，完善相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)

目前，充分挖掘農(nóng)業(yè)內(nèi)部增收的潛力已經(jīng)成為我國解決“三農(nóng)”問題和縮小城鄉(xiāng)差距的重要措施之一。為此，以農(nóng)民為主體組建的不同形式的農(nóng)業(yè)企業(yè)已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)對象。秸稈的深加工以及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的完善不僅是未來農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容，也是緩解化石燃料短缺、全面發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的必經(jīng)之路。

結(jié)合現(xiàn)代科技，努力實(shí)現(xiàn)秸稈的規(guī)?；N植、養(yǎng)殖，是獲取秸稈生產(chǎn)最大效益的必要手段。目前，我國某些地區(qū)已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)政策，大力鼓勵(lì)有關(guān)企業(yè)全面發(fā)展和利用秸稈發(fā)電裝備、秸稈收集儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備、秸稈炭化氣化設(shè)備以及秸稈乙醇和生物質(zhì)油的加工設(shè)備等。一些具備足夠條件的地區(qū)，已經(jīng)建設(shè)了相關(guān)應(yīng)用設(shè)備的示范性項(xiàng)目和示范性工廠，這為發(fā)展秸稈能源的經(jīng)營管理市場奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為開拓新的秸稈能源使用市場提供了條件。

3 結(jié)語

我國具有豐富的生物質(zhì)秸稈資源，但是目前其利用率較低。因此，人們必須結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，積極探索、拓展和推廣不同的綜合利用模式，全面提高生物質(zhì)秸稈的綜合利用效率。

1 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.NY/T3041-2016 中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——生物炭基肥料[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2017.

2 田 飛，茍正貴，陳 穎．黔中、黔北地區(qū)玉米秸稈再利用調(diào)查與分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（3）：58-60．