農(nóng)作物秸稈綜合利用模式研究與分析
——以東阿縣小麥和玉米秸稈綜合利用模式為例

付茂寧 （東阿縣農(nóng)業(yè)局，山東 東阿 252200）

秸稈是一種具有多用途的可再生生物資源。近年國內(nèi)對秸稈綜合利用研究較多，如汪海波等[1]對我國秸稈的資源量和分布進行了研究，崔明等[3]對我國秸稈資源的空間分布進行了研究，馮偉等[2]從經(jīng)濟學(xué)角度構(gòu)建了秸稈資源化利用效益分析的理論框架，徐康銘等[4]對我國糧食主產(chǎn)區(qū)黃淮平原的秸稈資源現(xiàn)狀與利用情況進行了研究。東阿縣是魯西地區(qū)糧食生產(chǎn)大縣，秸稈年均產(chǎn)量約60萬t。隨著我國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、農(nóng)村生活條件的改善，秸稈的燃料和飼料功能開始弱化，田間焚燒成為農(nóng)民最“經(jīng)濟”的選擇，不僅浪費資源、污染大氣環(huán)境、破壞表層土壤營養(yǎng)，還存在安全隱患。因此，積極探索秸稈“五化”（肥料化、飼料化、基料化、能源化、原料化）模式，逐步實現(xiàn)東阿縣秸稈的資源化和商品化，對徹底解決秸稈焚燒和污染問題，改善村居環(huán)境，增加農(nóng)民收入，促進農(nóng)村經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

1 東阿縣糧食生產(chǎn)、種植結(jié)構(gòu)與秸稈資源量

1.1 東阿縣概況與糧食生產(chǎn)現(xiàn)狀

東阿縣地處魯西平原，東依泰山，南臨黃河，南水北調(diào)東線穿黃隧洞、引黃濟津、引黃濟衛(wèi)工程渠首均在縣境，隸屬“江北水城·運河古都”——山東省聊城市。土地總面積為729 km2，人口40.5萬人，被譽為“萬戶喜鵲吉祥地，千年阿膠福壽鄉(xiāng)”。東阿縣是傳統(tǒng)的糧食生產(chǎn)大縣，該縣為典型的小麥-玉米輪作制度，常年農(nóng)作物總播種面積約7.99萬hm2，常年糧食作物種植面積約7.33萬hm2，其中小麥和玉米一般年份種植面積分別為3.4萬和3.2萬hm2，占糧食作物種植總面積的90.04% 。

1.2 東阿縣秸稈資源量

東阿縣農(nóng)作物秸稈資源主要為小麥和玉米，其他作物（水稻、棉花、花生、大豆和瓜菜薯類等）由于種植面積較小，不作為本文的研究對象。根據(jù)農(nóng)作物秸稈資源量估算公式（Ci為第i種農(nóng)作物的產(chǎn)量，Di為第i種農(nóng)作物的草谷比例系數(shù)[8]），計算得出2017東阿縣小麥和玉米的秸稈資源總量為65.22萬t（表1）。

表1 2017年東阿縣小麥和玉米的產(chǎn)量以及秸稈理論資源量Table 1 The yield of wheat and maize and the theoretical resources of straws

2 東阿縣小麥和玉米秸稈綜合利用途徑——“五化”模式

東阿縣主要通過肥料化、飼料化、原料化、基料化和能源化“五化”模式（圖1）來對小麥和玉米秸稈進行綜合利用，其中，以肥料化、飼料化和能源化利用為主，基料化和原料化利用比例相對較?。ū?）。在秸稈綜合利用途徑中，小麥和玉米秸稈肥料化利用達到43.41萬t，占66.56% ；其次是飼料化利用，達到12.2萬t，占18.71% 。2017年東阿縣結(jié)合實施全省秸稈綜合利用試點工程，主要推廣小麥和玉米秸稈肥料化、飼料化、能源化、原料化綜合利用模式，全縣秸稈綜合利用率就達到95% 以上，耕地土壤有機質(zhì)含量平均提升0.1個百分點，減少化肥施用量10% ，取得了良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

圖1 東阿縣小麥和玉米秸稈綜合利用的“五化”模式Fig.1 The comprehensive utilization model of wheat and maize straw in Dong’e County

表2 東阿縣小麥和玉米的秸稈資源與利用現(xiàn)狀 （萬t）Table 2 The wheat and maize straws resources and utilization status in Dong’e County

3 東阿縣小麥和玉米秸稈綜合利用模式探索與適宜性分析

3.1 小麥和玉米秸稈肥料化利用——精細化還田模式與適宜性分析

3.1.1 小麥和玉米秸稈精細化還田模式 小麥和玉米秸稈含有豐富的氮磷鉀等作物必需的營養(yǎng)元素，將其秸稈還田可以為土壤提供養(yǎng)肥，增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，使土壤疏松易耕，增強土壤保水保肥能力，減少土壤水分徑流和淋失，提高作物的抗病、抗倒、抗逆能力，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。一般性的秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用，在改善土壤養(yǎng)分的同時出現(xiàn)一些問題[7]。因此，實施秸稈還田精細化技術(shù)，可以解決一般性秸稈還田技術(shù)的弊端。該技術(shù)的主要技術(shù)規(guī)程為：在農(nóng)作物成熟后，機收秸稈粉碎還田的同時，滅茬機將秸稈二次粉碎還田；然后將腐熟劑均勻地噴撒在秸稈表面；再由機械旋耕，深翻后耙平；最終達到秸稈粉碎長度≤5 cm；機械旋耕深度逸20 cm的標準（圖2）。

圖2 小麥、玉米秸稈精細化還田模式Fig.2 The fine returning to field model of wheat and maize straws

3.1.2 適宜性分析 東阿縣通過政策配套和有效管理，加大在農(nóng)機補貼、秸稈腐熟劑和深松補貼等財政扶持力度，采取有力措施，積極推廣秸稈二次粉碎、深耕深松和撒施腐熟劑等精細化秸稈還田技術(shù)，2017年全縣土壤有機質(zhì)平均提升了0.1個百分點，節(jié)約肥料投入約750元/hm2，全縣農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。

3.2 小麥和玉米秸稈能源化利用——縣鄉(xiāng)村三級秸稈收儲體系模式與適宜性分析

3.2.1 縣鄉(xiāng)村三級秸稈收儲體系模式 眾所周知，小麥和玉米秸稈可以作為燃料和原料，進行發(fā)電造紙等，但農(nóng)作物秸稈具有密度小，體積大、分布散，同時又有季節(jié)性強，以腐敗變質(zhì)、不易儲存的特點，只有建立固定的縣鄉(xiāng)村三級秸稈收儲體系，才能保證秸稈收儲企業(yè)（電廠、造紙廠等）獲得連續(xù)、穩(wěn)定可控的原料供應(yīng)[6]。主要技術(shù)規(guī)程為：在秸稈剩余量最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)1處縣級秸稈綜合收儲中心，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)各建設(shè)1處鄉(xiāng)鎮(zhèn)秸稈收儲站，在秸稈剩余量較大的村莊設(shè)村級秸稈收儲點，建設(shè)形成1套完備的縣鄉(xiāng)村三級秸稈收儲體系。同時制定一套適合市場的價格控制約束機制，切實來維護種植戶的利益，保證秸稈收儲體系正常可持續(xù)運轉(zhuǎn)（圖3）。

3.2.2 適宜性分析 東阿縣按照“劃片收儲、集中轉(zhuǎn)運、規(guī)模利用”的原則，結(jié)合全省秸稈綜合利用試點工程，2017年新建5處鄉(xiāng)鎮(zhèn)小麥和玉米秸稈收儲站和1處縣級小麥和玉米秸稈收儲中心，全縣小麥和玉米秸稈收儲點總量達到20余個，逐步建成了“企業(yè)+鄉(xiāng)鎮(zhèn)收儲中心+村級收儲點+農(nóng)戶”的收儲運營模式。通過對達到建設(shè)標準的收儲點，給予財政補助用于收儲點設(shè)備購置；并引導(dǎo)秸稈收儲點與造紙廠、生物發(fā)電廠等以秸稈為原料的企業(yè)進行合作，從根本上解決了秸稈銷售的后顧之憂，為種植戶多增加了一份收入，為收儲點創(chuàng)造了效益，也為企業(yè)解決了原料來源，切實促進了全縣小麥和玉米秸稈能源化和原料化模式的利用。

圖3 縣鄉(xiāng)村三級秸稈收儲體系模式Fig.3 The straw collection and storage system model at county，township and village levels

3.3 小麥和玉米秸稈飼料化利用——青貯飼料模式與適宜性分析

3.3.1 小麥和玉米秸稈青貯飼料利用模式 通過秸稈青貯技術(shù)，將小麥和玉米秸稈加工成青飼料，既可飼養(yǎng)家禽或牛、養(yǎng)，又減少對自然環(huán)境的污染。東阿縣主要依托山東東阿黑毛驢養(yǎng)殖基地，建設(shè)形成以技術(shù)專家為指導(dǎo)、以秸稈青貯原料的選擇、青貯基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和調(diào)制技術(shù)為環(huán)節(jié)的秸稈青貯飼料利用模式。主要技術(shù)規(guī)程為：（1）農(nóng)作物籽粒收獲后，將秸稈按不同原料粉碎，粉碎后分層鋪入青貯池，一般同種秸稈為一個青貯池，邊鋪邊灑菌液并加潔凈水調(diào)節(jié)水分，每層20-25 cm，邊鋪邊壓實，每層壓實后再灑適量菌液，然后進行下一步操作，逐層如此；（2）將濕度控制在55% -60% 為宜，各層的用量應(yīng)由下至上逐層增加，以攥在手中指間不滴水為宜，確保水分均勻分布；（3）青貯池內(nèi)堆放的秸稈高于地面20-80 cm時，即可封池封池前將秸稈壓實，表面在噴灑定量菌液，再用塑料薄膜覆蓋，然后覆蓋泥土10-20 cm密閉封貯；（4）7-15 d后，待秸稈呈現(xiàn)黃綠色、酸香味、松軟易散開即可取用，取料時要從一段開始垂直取用，取料后應(yīng)及時將料口封嚴[5]（圖4）。

圖4 小麥和玉米秸稈青貯飼料利用模式Fig.4 The utilization model of wheat and maize straws as silage

3.3.2 適宜性分析 東阿縣依托以山東省東阿黑毛驢科技牧業(yè)有限公司為龍頭的養(yǎng)驢生產(chǎn)基地，形成以技術(shù)專家為指導(dǎo)、以秸稈青貯原料的選擇、青貯基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和調(diào)制技術(shù)為環(huán)節(jié)的技術(shù)體系。2017年東阿縣在規(guī)?；B(yǎng)驢場新建21處青貯池，共計3.18萬m3，青貯飼料2.22萬t，年節(jié)省飼料成本888萬元。隨著養(yǎng)殖量的增加，秸稈青貯飼料需求量也將進一步增加，并輻射帶動周邊縣（市、區(qū)）農(nóng)作物秸稈青貯，帶動全縣驢產(chǎn)業(yè)向農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)大發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)作物秸稈綜合利用是一項附加值高、涉及面廣的系統(tǒng)工程，需政府、財政、農(nóng)業(yè)、畜牧、交通、環(huán)保等有機結(jié)合起來，采取科技推動、示范拉動、政策驅(qū)動、典型帶動及科研、生產(chǎn)、推廣等立體推進措施，才能抓好農(nóng)作物秸稈的綜合利用，增加農(nóng)民收入，促進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。（1）要加大對秸稈青貯、秸稈收儲的宣傳和推介，引起廣大農(nóng)民的重視和認可。（2）要抓好典型，對具有財政補貼機械的收儲大戶和養(yǎng)殖大戶重點扶持，做到應(yīng)補盡補，實行跟蹤服務(wù)。（3）要積極爭取政府財政支持，形成以政策扶持為導(dǎo)向、農(nóng)民投資為主體、社會資金為補充的多元化投入機制，充分調(diào)動廣大農(nóng)民的積極性。只有這樣，才能使農(nóng)作物秸稈綜合利用這項“民生工程”深入人心。