昌圖縣秸稈綜合利用模式優(yōu)化分析

王旭維 張?jiān)苿P 段洪君 陳秀范 劉玉龍

(1.昌圖縣遼河保護(hù)區(qū)管理局，遼寧鐵嶺112599；2.昌圖縣農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展局，遼寧鐵嶺112599；3.昌圖縣遼河保護(hù)區(qū)后窯管理所，遼寧鐵嶺112530；4.昌圖縣寶力鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)站，遼寧鐵嶺112536；5.昌圖縣遼河保護(hù)區(qū)通江口管理所，遼寧鐵嶺112527)

引言

作物秸稈作為一種極具潛力的生物質(zhì)資源，含有豐富的碳、氫和氧等養(yǎng)分，具有資源豐富、發(fā)熱量高和清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可有效替代常規(guī)化石燃料，延長(zhǎng)各產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，緩解區(qū)域能源與環(huán)境壓力。隨著農(nóng)村用能方式的改變以及以化肥投入為代表的農(nóng)業(yè)技術(shù)的廣泛使用，秸稈這種資源卻變成了令人厭惡的 “垃圾”，房前屋后，河道路旁，林帶荒溝到處堆積著陳年的秸稈，不僅影響了村屯環(huán)境，而且對(duì)河道行洪和護(hù)林防火都帶來了隱患，近幾年，秸稈焚燒有禁不止，也同時(shí)帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染。多渠道開展秸稈綜合利用，變廢為寶，至關(guān)重要。

昌圖縣位于遼寧省最北部，區(qū)域面積4317km2，下轄39個(gè)鎮(zhèn)場(chǎng)，人口103萬，其中農(nóng)業(yè)人口83萬，全縣耕地面積耕地32.6萬hm2，農(nóng)作物以玉米為主，種植面積達(dá)玉米近24.0萬hm2，占現(xiàn)有耕地面積的74%，水稻1.13萬hm2。正常年份全縣糧食總產(chǎn)量250萬t，2016年接近了284.9萬t(28.5億㎏)，是全國(guó)最大的商品糧生產(chǎn)基地、著名的畜禽生產(chǎn)加工基地，多次獲得國(guó)務(wù)院授予的全國(guó)糧食生產(chǎn)先進(jìn)縣標(biāo)兵，屬于北方典型的旱作農(nóng)業(yè)縣。

全縣秸稈總量280.5萬t，其中玉米秸稈為270萬t，水稻秸稈7.5萬t，花生1.8萬t，其他1.2萬t。

1 利用現(xiàn)狀

1.1 可用205萬t，綜合利用73%

主要用作燃料、肥料 (秸稈還田)、飼料、基料及工副業(yè)生產(chǎn)原料外，還有近1/3以上的秸稈未被綜合利用。每年10月末至翌年3月末，農(nóng)民不定時(shí)地在農(nóng)田里焚燒秸稈，或堆放廢棄在地頭村尾，致使秸稈這種很好的資源造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，而且秸稈擠占了村屯道路乃至占據(jù)了河道，污染了水環(huán)境，村屯環(huán)境臟亂差，影響交通安全。農(nóng)民燒荒，不僅使地力下降，而且極易引起火災(zāi)，甚至在村屯內(nèi)火燒連營(yíng)，這種情況，每年都有所發(fā)生。

1.1.1 農(nóng)戶自用炊事采暖直燃約50萬t

由于近幾年國(guó)家加快城市化進(jìn)程，年輕農(nóng)民外出打工，農(nóng)村人口減少，并且戶型變小，加之較以前，取暖原料多樣化，如煤、燃?xì)?、電等以及集中供熱，致使秸稈作為農(nóng)村唯一的取暖炊事用能，使用量將會(huì)越來越少。

1.1.2 秸稈能源化利用

昌圖縣有國(guó)能生物發(fā)電有限公司1家，年消耗秸稈10萬t，秸稈固化企業(yè)3家，年消耗秸稈3萬t。生產(chǎn)出的成品固化燃料主要供應(yīng)制藥企業(yè)以及周邊農(nóng)戶和小企事業(yè)單位。昌圖縣年秸稈能源化利用約13萬t。唯一的生物質(zhì)電廠消納能力有限；固化燃料企業(yè)生產(chǎn)成本偏高，影響了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。隨著國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施，農(nóng)村的集中供暖也將會(huì)逐漸興起，以秸稈為原料的集中直燃供暖將會(huì)成為主流。秸稈直燃是最好的消納方式，最有前景的是使用特制的生物質(zhì)鍋爐，在人口相對(duì)集中的農(nóng)村集鎮(zhèn)，進(jìn)行統(tǒng)一供熱，收到了良好的效果。目前鐵嶺眾緣環(huán)保設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的特制生物質(zhì)鍋爐已經(jīng)應(yīng)用于供暖企業(yè)，供暖成本低，秸稈存儲(chǔ)靈活，消納秸稈量大，已經(jīng)顯現(xiàn)了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，正在進(jìn)行大范圍推廣。鐵嶺市兩家子農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)初試成功。

1.1.3 秸稈飼料化利用

昌圖縣充分利用秸稈資源，大力發(fā)展畜牧業(yè)，引進(jìn)玉米秸稈回收機(jī)、玉米秸稈青黃儲(chǔ)機(jī)等機(jī)械，先后推廣了秸稈青貯、半干 (青)貯、秸稈氨化、堿化、鹽化和微生物處理等秸稈加工利用新技術(shù)，應(yīng)用情況良好。2016年昌圖縣秸稈飼料化利用約為76.8萬t。其中秸稈青貯、半干青貯5.7萬t， (其中全株青貯0.8萬t)，氨化、鹽化10萬t，微貯4萬t，共建貯窖(壕)5.1萬m3。長(zhǎng)桿短喂56.3萬t?；ㄉ?、花生殼等農(nóng)林廢棄物加工飼料，年提供飼料約0.8萬t。

1.1.4 秸稈肥料化利用

為提高秸稈肥料化利用率，昌圖縣積極推廣秸稈還田，以高留茬粉碎式還田為主，實(shí)施保護(hù)性耕作。同時(shí)，引導(dǎo)種植大戶和合作社利用生物菌劑開展秸稈堆漚還田；2016年全縣完成秸稈完全粉碎還田作業(yè)2.89萬hm2，秸稈利用量50.6萬t。保護(hù)性耕作2～4萬hm2，秸稈還田量12.6萬t。

1.1.5 秸稈基料化、原料化利用

昌圖縣秸稈基料化、原料化利用率雖然較低，但已經(jīng)出現(xiàn)了可喜的兆頭，具有廣闊的的發(fā)展空間。目前，基料化利用主要是興民玉米芯加工有限公司，公司生產(chǎn)的產(chǎn)品用于食用菌生產(chǎn)的基料銷往多個(gè)國(guó)家。此外農(nóng)戶用秸稈粉碎的基料生產(chǎn)黑木耳已經(jīng)成功，正在逐步推廣。原料化利用主要是水稻秸稈銷往外地作為工業(yè)原料和大棚保暖草簾。昌圖縣秸稈基料化、原料化利用年均2萬t。

1.2 存在的問題

1.2.1 秸稈飼料化利用

基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，秸稈青 (黃)貯壕 (窖)設(shè)施簡(jiǎn)陋，貯窖造價(jià)200元/m3左右，并且技術(shù)環(huán)節(jié)要求較高，缺乏政策鼓勵(lì)和資金投入措施，群眾積極性不高。

1.2.2 秸稈肥料化利用

由于東北屬于一季作物區(qū)，冬季溫度較低，當(dāng)年秸稈全量還田腐爛有難度，加之遼北十年九春旱，春季適宜播期很短，會(huì)影響來年春季播種，因此土地消納秸稈的總量不大，即使深翻，最大限度也需要至少3a秸稈才能真正在土壤中腐爛。因此不能連年進(jìn)行，或者每年只能還田1/3。

1.2.3 秸稈基料、原料化利用

市場(chǎng)開發(fā)還需加強(qiáng)。

1.2.4 秸稈收儲(chǔ)運(yùn)方面

經(jīng)紀(jì)人存儲(chǔ)需要租用場(chǎng)地、配備消防設(shè)施，生產(chǎn)成本較大。小戶難以承受，國(guó)家補(bǔ)貼較少。

2 秸稈利用基本原則

2.1 多元利用，農(nóng)用優(yōu)先

堅(jiān)持秸稈綜合利用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生活相結(jié)合，在滿足種植業(yè)、畜牧業(yè)及農(nóng)戶用能需求的基礎(chǔ)上，做好肥料化、飼料化、燃料化等領(lǐng)域新技術(shù)、新裝備、新工藝的示范推廣，合理引導(dǎo)秸稈基料化、原料化等綜合利用方式，推動(dòng)秸稈處理利用向多元循環(huán)的綠色方向發(fā)展。

2.2 分類指導(dǎo)，因地制宜

根據(jù)秸稈資源的數(shù)量、品種、分布特征和綜合利用現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃以及對(duì)產(chǎn)業(yè)對(duì)秸稈的需求情況，引導(dǎo)各地選擇符合本地生產(chǎn)條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的秸稈綜合利用建設(shè)項(xiàng)目和秸稈綜合利用模式。

2.3 分步實(shí)施，科技推動(dòng)

既要立足當(dāng)前，努力實(shí)現(xiàn)秸稈禁燒的目標(biāo)，又要著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，充分把握秸稈綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，大力引進(jìn)新技術(shù)，努力拓展新領(lǐng)域，推動(dòng)秸稈利用向產(chǎn)業(yè)化程度高、循環(huán)鏈條長(zhǎng)的領(lǐng)域發(fā)展，實(shí)現(xiàn)秸稈資源利用價(jià)值的生態(tài)效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

2.4 市場(chǎng)導(dǎo)向，多面扶持

充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用，建立以市場(chǎng)為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、農(nóng)民積極參與的長(zhǎng)效機(jī)制。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)是國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。秸稈綜合利用是向綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的必須做好的一項(xiàng)工作，政府要積極在政策上給予扶持，要建立綠色農(nóng)業(yè)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。通過多渠道開展秸稈綜合利用和多種方式的鼓勵(lì)補(bǔ)償政策，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)清潔化生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。

3 秸稈綜合利用模式及優(yōu)化分析

3.1 玉米秸稈還田養(yǎng)地模式

玉米秸稈粉碎全量還田翻壓技術(shù)可避免焚燒秸稈，能夠合理利用秸稈、保持生態(tài)環(huán)境、培肥地力，是當(dāng)今我國(guó)合理利用秸稈資源的有效措施之一。

3.1.1 玉米秸稈粉碎部分回收部分還田覆蓋免耕播種技術(shù)模式

玉米秸稈粉碎部分回收部分還田覆蓋有2種方法：利用帶有秸稈回收裝置的玉米聯(lián)合收獲機(jī)或秸稈粉碎回收機(jī)將秸稈部分回收，回收的秸稈做牛羊飼料進(jìn)行黃貯，部分秸稈還田覆蓋進(jìn)行寬窄行免耕播種保護(hù)性耕作；玉米機(jī)械化收獲秸稈粉碎還田后，利用秸稈打捆機(jī)組將秸稈部分撿拾打捆，然后送發(fā)電廠發(fā)電。粉碎后的秸稈用摟草機(jī)組摟成一條，再進(jìn)行部分撿拾打捆。剩余秸稈實(shí)施部分還田覆蓋保護(hù)性耕作。

工藝流程為：秋季玉米機(jī)械化收獲秸稈粉碎回收或玉米機(jī)收摘穗后秸稈粉碎回收機(jī)回收 (約2/3)、部分還田覆蓋(約1/3)→秋季必要深松→春季寬窄行免耕播種。

這種技術(shù)模式的優(yōu)點(diǎn)是秸稈利用更合理，部分回收秸稈作飼料，節(jié)約飼料成本，有利于畜牧業(yè)發(fā)展。玉米機(jī)械化收獲粉碎后，農(nóng)機(jī)合作社或養(yǎng)機(jī)戶利用打捆機(jī)組將秸稈部分撿打捆，然后送至秸稈發(fā)電廠。不僅實(shí)現(xiàn)迅速倒地，給農(nóng)田深松整地等秋季作業(yè)爭(zhēng)取時(shí)間，還可以創(chuàng)造一定經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是避免秸稈焚燒。部分還田秸稈保證秸稈覆蓋率和免耕播種質(zhì)量，適宜保護(hù)性耕作，是昌圖縣今后主推的保護(hù)性耕作技術(shù)模式。

3.1.2 玉米秸稈粉碎全量還田翻壓技術(shù)模式

根據(jù)昌圖縣實(shí)際情況和操作能力，實(shí)施秸稈機(jī)械翻埋還田和秸稈生物反應(yīng)堆，是現(xiàn)階段秸稈綜合利用最直接、最有效的途徑。秸稈機(jī)械翻埋還田就是用秸稈粉碎機(jī)將摘穗后的農(nóng)作物秸稈就地粉碎，均勻拋撒在地表，隨即翻耕入土，使之腐爛分解，有利于把秸稈的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)完全地保留在土壤里，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、培肥地力、改良土壤結(jié)構(gòu)，并減少病蟲危害。秸稈生物反應(yīng)堆是通過在秸稈加入微生物菌種、催化劑和凈化劑，在通氧 (空氣)的條件下，被重新分解為二氧化碳、有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)、非金屬物質(zhì)，并產(chǎn)生一定的熱量和大量抗病蟲的菌孢子，繼而通過一定的農(nóng)藝設(shè)施把這些生成物提供給農(nóng)作物，使農(nóng)作物更好地生長(zhǎng)發(fā)育。由于冬季溫度低，空氣干燥，秋收后秸稈很難在地表腐爛，影響來年春季正常耕作。利用聯(lián)合收割機(jī)收割玉米，將玉米秸稈粉碎，均勻拋撒地面，然后 (可以加生物菌劑)深翻還田。增加土壤中速效氮含量，降低土壤容重，利于土壤保水保肥。適于昌圖縣中部和東部地區(qū)的平原地區(qū)，風(fēng)沙地區(qū)降水量偏少慎用。要3a輪番1次，不能連年深翻。

其工藝流程為：秋季玉米機(jī)械化收獲秸稈粉碎全量還田 (秸稈長(zhǎng)度≤10cm，否則需進(jìn)行秸稈二次粉碎)→秋季液壓翻轉(zhuǎn)犁翻耕掩埋秸稈 → 秋季耙壓(春季平播)或旋耕起壟 (壟播)。秸稈粉碎全量還田技術(shù)的前提是玉米機(jī)械化收獲后秸稈粉碎全量還田、不焚燒秸稈。根據(jù)東北地區(qū)的耕層結(jié)構(gòu)，確保耕層土壤養(yǎng)分的作業(yè)深度為20～25cm，避免把生土翻到土壤表層。在翻耕前均勻拋撒適量生物菌劑，可加快秸稈分解速度，避免秸稈分解過程中與作物幼苗爭(zhēng)奪壤中速效氮，從而影響幼苗正常生長(zhǎng)。秋季耙壓之后處于待播狀態(tài)，適于平播，但要留好地頭壟，并做好標(biāo)記。翻耕后及時(shí)進(jìn)行耙壓或淺旋作業(yè)，平整土地的同時(shí)鎮(zhèn)壓，防止土壤失墑；地表秸稈較長(zhǎng) (大于10cm)且量大、覆蓋不均勻的地塊耕整地前必須進(jìn)行二次秸稈粉碎處理作業(yè)，作業(yè)后秸稈長(zhǎng)度小于10cm，以保證耕整地的作業(yè)質(zhì)量。

3.2 秸-飼-肥種養(yǎng)循環(huán)模式

將農(nóng)作物秸稈添加輔料和必要的營(yíng)養(yǎng)元素制成牲畜飼料 (也可以直接長(zhǎng)稈短喂)過腹還田，從而實(shí)現(xiàn)種植養(yǎng)殖有機(jī)結(jié)合，秸稈循環(huán)利用，降低了農(nóng)業(yè)的面源污染，做到了可持續(xù)發(fā)展。主要方式有青 (黃)貯，壓塊、長(zhǎng)稈短喂等。畜禽糞便還田需要腐熟，要有場(chǎng)地和時(shí)間過程。

3.3 秸-沼-肥能源生態(tài)模式

利用秸稈制沼氣，沼渣沼液直接還田。秸稈消納量雖然不大，但可以轉(zhuǎn)化為能源，適合山區(qū)集鎮(zhèn)社區(qū)建設(shè)。即有效消納秸稈，又能為山區(qū)農(nóng)戶相對(duì)居住集中的社區(qū)提供生活用能燃?xì)狻?/p>

3.4 秸-菌-肥基質(zhì)利用模式

將秸稈粉碎，壓制，配置成食用菌栽培基質(zhì)或果蔬、花卉育苗基質(zhì)，利用后可以還田，增加了多級(jí)循環(huán)利用。食用菌較發(fā)展地區(qū)可以大量推廣，并且可以工廠化規(guī)模生產(chǎn)。雖然具有地域局限性和產(chǎn)業(yè)局限性，但隨著人們的膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，百姓對(duì)食用菌的需求越來越大，秸稈基料化發(fā)展前景會(huì)更加廣闊。

3.5 秸-燃-能再生能源模式

秋收后將秸稈直接打包，送往生物質(zhì)電廠直燃供暖、發(fā)電，或者通過秸稈壓塊，做成固化顆粒，利用生物質(zhì)鍋爐燃燒，減少污染排放，是很好的再生能源，減少了石化能源帶來的污染。秸稈消納量大，但受電廠和壓塊廠生產(chǎn)能力的制約。直燃供暖幾年發(fā)展呈發(fā)展勢(shì)頭，解決了燃煤鍋爐替代問題；可以就近解決秸稈處理問題；對(duì)秸稈燃料的要求對(duì)比發(fā)電廠比較寬泛；不用經(jīng)過粉碎和固化成型可以直接燃燒；方捆秸稈和圓捆秸稈都可以作為燃料來使用。秸稈直燃供暖將成為今后秸稈能源化的發(fā)展方向。

4 結(jié)論

通過對(duì)秸稈綜合利用模式的分析，找出了適合本地區(qū)的合理科學(xué)模式，從而積極鼓勵(lì)引導(dǎo)農(nóng)戶和企業(yè)開展秸稈綜合利用，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)即通過利用有機(jī)肥料、使用生物防治病蟲害和雜草管理相結(jié)合的方式，保持和提高土壤肥力，節(jié)約和保護(hù)水資源，減少農(nóng)業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞，恢復(fù)和重建生態(tài)資源基礎(chǔ)，并始終把農(nóng)業(yè)發(fā)展建立在自然環(huán)境良性循環(huán)的基礎(chǔ)上，進(jìn)而達(dá)到在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，始終保持人、環(huán)境、自然與經(jīng)濟(jì)的和諧統(tǒng)一。

玉米秸稈還田養(yǎng)地模式、秸-飼-肥種養(yǎng)循環(huán)模式、秸-燃-能再生能源模式是昌圖縣秸稈綜合利用的主流和最優(yōu)方式，短時(shí)間內(nèi)消納能力強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)期，可以培肥地力。3種可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，其他可以做些適當(dāng)補(bǔ)充，待產(chǎn)業(yè)成熟，也可適當(dāng)擴(kuò)大發(fā)展。

在中南部平原地區(qū)產(chǎn)糧重點(diǎn)區(qū)，秸稈收集量大，地勢(shì)平坦，利于機(jī)械化收獲、撿拾、打捆、播種等系列化耕作，而秸稈發(fā)電廠正處在這一區(qū)域秸稈可收10km半徑之中，適合推廣秸稈飼料化、肥料化 (還田)，秸稈能源化 (秸桿直燃能最大限度的消納秸稈)，最大限度的消納秸稈。

在昌圖西北部處于科爾沁沙地邊緣，主要作物是花生，花生殼具有油性，經(jīng)固化成塊后，燃值高，效果非常好，適合花生殼固化成燃料發(fā)展秸稈能源化。玉米種植面積不大，秸稈量相對(duì)較少，更適合秸稈飼料化，通過過腹還田，消納秸稈，其余用作農(nóng)戶炊事和取暖。

在昌圖東部山區(qū)，適合推廣秸稈飼料化、基料化和小型能源化。受地理地貌限制，不適合大面積機(jī)械化作業(yè)，加之現(xiàn)階段鼓勵(lì)發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)，食用菌栽培有了很快的發(fā)展，以秸稈作為基料廢物利用，消納了秸稈，增加了收益。發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，利用養(yǎng)殖來過腹還田，產(chǎn)生的糞便可以還田培肥地力，還可以為發(fā)展小型沼氣提供原料，沼渣沼液還田發(fā)展綠色食品，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。