我國秸稈綜合利用面臨形勢與對策研究*

石祖梁，邵宇航，王 飛，王久臣，孫仁華，宋成軍， 李 想※

(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護總站，北京 100125； 2.南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，江蘇南京 210095； 3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部資源循環(huán)利用技術與模式重點實驗室，北京 100024))

0 引言

我國農(nóng)作物種類繁多，主要有小麥、水稻、玉米、豆類、薯類、棉花、花生、油菜、甘蔗以及其他雜糧作物。秸稈是農(nóng)作物收獲籽實后的剩余部分，是寶貴的生物質資源。隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，糧食產(chǎn)量逐年遞增，秸稈產(chǎn)生量也隨之增加。至2015 年我國秸稈資源總量已超過10億t，居世界秸稈總產(chǎn)量的20%～30%[1]，其中小麥、水稻、玉米3類作物秸稈占總量的80%左右[2]。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計，全國秸稈綜合利用率約為80%左右，仍有2億t左右的秸稈通過不同途徑進行焚燒或廢棄。前人研究表明，秸稈焚燒的總碳排放量超過5 000萬t[3]，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。2016年國家發(fā)改委將農(nóng)作物秸稈綜合利用率納入《綠色發(fā)展指標體系》，作為生態(tài)文明建設評價考核的依據(jù)； 2017年中辦國辦聯(lián)合印發(fā)《關于創(chuàng)新體制機制推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的意見》，提出要完善秸稈資源化利用制度，加強產(chǎn)地環(huán)境保護與治理，秸稈綜合利用工作得到國家和社會的高度關注。為進一步提升秸稈綜合利用水平，破解秸稈焚燒困境，文章在系統(tǒng)梳理的基礎上，對秸稈綜合利用面臨的形勢和任務、存在的問題和困難進行總結凝煉，并提出進一步發(fā)展的相關建議，以期為秸稈資源化利用提供理論支撐。

1 我國秸稈綜合利用工作發(fā)展階段

我國重視秸稈禁燒和綜合利用工作近20年，從時間序列上劃分，主要可以分為以下3個階段。

第一階段，起步階段(1997—2007)。此階段主要特點是以狠抓禁燒為主。1997年農(nóng)業(yè)部連續(xù)兩次下發(fā)《關于嚴禁焚燒秸稈，做好秸稈綜合利用工作的緊急通知》，從全國層面開始啟動秸稈禁燒和綜合利用工作； 1998年農(nóng)業(yè)部、財政部、交通部、國家環(huán)?？偩?、國家民航總局等部門聯(lián)合下發(fā)了《關于嚴禁焚燒秸稈，保護生態(tài)環(huán)境的通知》，從保護生態(tài)環(huán)境的角度推動秸稈禁燒工作； 1999年國家環(huán)保局、農(nóng)業(yè)部、財政部等6部委聯(lián)合下發(fā)了《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》，開始從法律層面推動秸稈禁燒和綜合利用工作。其后環(huán)保部每兩年發(fā)布一次禁燒通知，并將秸稈焚燒火點納入國家衛(wèi)星遙感監(jiān)測范圍，推動秸稈禁燒的常態(tài)化管理，秸稈露天焚燒現(xiàn)象得到初步遏制。到2007年，全國秸稈綜合利用率達到68.7%。

第二階段，強力推動階段(2008—2015)。此階段主要特點是明確責任分工，強化頂層設計，做好規(guī)劃引領。2008年國務院辦公廳印發(fā)《關于加快推進農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》，明確提出了各部門的任務分工，以及到2015年秸稈綜合利用達到80%的目標。依據(jù)國務院辦公廳的文件，國家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部指導各省(市、區(qū))編制秸稈綜合利用規(guī)劃、制定實施方案、印發(fā)技術目錄，強勢推動秸稈綜合利用工作，初步形成了肥料化、飼料化等農(nóng)業(yè)利用為主，能源化、原料化、基料化多元發(fā)展的格局。到2015年底，全國秸稈綜合利用率達到80.1%[2]。

第三階段，攻堅階段(2016—)。此階段主要特點是財政投入、試點示范、以點帶面，整縣推進秸稈綜合利用?！笆濉蹦瑖野l(fā)改委、財政部、農(nóng)業(yè)部、環(huán)保部聯(lián)合印發(fā)《關于進一步加快推進農(nóng)作物秸稈綜合利用和禁燒工作的通知》，提出至2020年秸稈綜合利用率達到85%的目標任務?！吨腥A人民共和國大氣污染防治法》通過修訂，以法律的形式進一步明晰了秸稈綜合利用和禁燒方面的內(nèi)容。2016年，農(nóng)業(yè)部、財政部以縣為單元推動秸稈綜合利用試點建設，圍繞重點區(qū)域、關鍵環(huán)節(jié)、模式探索、技術創(chuàng)新等方面加大攻關力度，逐步提高秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)化水平。2017年，農(nóng)業(yè)部啟動了東北地區(qū)秸稈處理行動，聚焦東北秸稈處理利用的重點難點，開展集中攻關。同時中辦國辦印發(fā)了《關于創(chuàng)新體制機制推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的意見》，要求各地不斷完善秸稈資源化利用制度，切實推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

圖1 1990—2017年我國農(nóng)村生活能源消費量、秸稈消費量及其比重變化趨勢

2 秸稈綜合利用面臨形勢

2.1 城鎮(zhèn)化進程快速推進

自20世紀90年代以來是我國城鎮(zhèn)化快速推進的20余年[4]，城鎮(zhèn)化率從1990的26.41%提高到2017年的57.35%。伴隨著城鎮(zhèn)化的推進，鄉(xiāng)村人口數(shù)量大幅減少，從1990的8.41億降至2017年的5.77億[5]，年均降幅1.2%。農(nóng)村勞動力大量轉移，大批青壯年進城務工、經(jīng)商，老人和婦女成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍[6]，造成秸稈還田、離田利用困難逐漸加大，焚燒廢棄現(xiàn)象屢禁不止。

2.2 農(nóng)村生活能源結構調(diào)整

伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，以秸稈為主要燃料的農(nóng)村傳統(tǒng)能源利用方式逐漸被電、煤、天然氣、太陽能等商品能源和新型能源所取代。研究表明，我國農(nóng)村生活能源總消耗量從1991年的3.58億t標煤逐漸升高至2011年5.89億t標煤，之后呈下降趨勢，至2016年為3.52億t標煤，基本與20世紀90年代初期持平。而生活能源中秸稈的消耗量則從1991年的1.62億t標煤下降至2016年的0.41億t標煤，降幅達到74.69%，其在農(nóng)村生活能源中所占比重也從45.31%減少至11.67%[7-8]。能源效率的提高、能源結構的調(diào)整、秸稈需求量的下降要求秸稈綜合利用尋找新的出口和方向(圖1)。

2.3 秸稈資源量的變化

一方面，伴隨著我國農(nóng)作物產(chǎn)量的“十三連豐”，秸稈的產(chǎn)生量也隨之增加。1991年我國秸稈產(chǎn)生量約6.24億t[9]，截止“十二五”末，秸稈資源總量達到10億t左右[2]，年均增幅約2.7%，日益增長的秸稈量亟需找到更加有效的利用出路和解決途徑。另一方面，當前我國正處在農(nóng)業(yè)供給側結構性改革、加快轉變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的關鍵時期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構調(diào)整進一步造成秸稈產(chǎn)生量的多變性。王亞靜等[10]研究表明，以“鐮刀彎”地區(qū)玉米調(diào)減為主要內(nèi)容的種植業(yè)結構調(diào)整較2015 年可減少玉米秸稈產(chǎn)出1 501萬t。與此同時，隨著東北寒地井灌稻和南方雙季稻產(chǎn)區(qū)秈稻調(diào)減、“糧改飼”試點和休耕輪作試點的同步推進，區(qū)域秸稈資源總量、種類和供需平衡狀態(tài)將發(fā)生重要變化，對現(xiàn)有秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)布局帶來更加嚴峻挑戰(zhàn)(圖2)。

圖2 1991—2016年我國秸稈資源產(chǎn)生量的變化趨勢

表1 不同作物收獲種植的茬口銜接——以江蘇省北部為例

2.4 農(nóng)作物茬口季節(jié)矛盾

前茬作物收獲與下茬作物適期播種之間的時間短促，嚴重影響秸稈在田間晾曬和收集，季節(jié)矛盾緊張是秸稈處置所面臨的首要難題，也是造成秸稈焚燒和廢棄的重要原因之一。以江蘇省北部為例，主要作物輪作方式為水稻—小麥和玉米—小麥輪作。在稻麥輪作條件下，中熟中粳水稻品種全生育期已延長至150～155d，半冬性小麥品種最佳播期為10月中旬，全生育期230～240d。由于當?shù)厮痉N植方式的重大改變(直播稻和機插秧)，使秧齡期大幅縮短(0～20d，較人工插秧少10～30d)，導致水稻收獲期大幅延遲，明顯錯過小麥播種適期，而晚播小麥的成熟期也相應推遲，導致小麥收獲期與水稻適栽(播)期重疊，稻麥輪作步入水稻收割晚—小麥播期遲—小麥成熟晚—水稻栽插(種植)遲的循環(huán)[6]。加上稻麥收獲季節(jié)降雨等氣象因素，使秸稈在田間缺乏有效的處理時間[11]，對秸稈需求企業(yè)來說難以保證秸稈原料的有效供應(表1)。

3 秸稈綜合利用存在的主要問題

3.1 秸稈還田的問題

秸稈機械化粉碎直接還田是目前解決秸稈焚燒問題的最主要、最有效的手段，當前在秸稈機械還田的農(nóng)機和農(nóng)藝技術方面取得了一定的進步，但就秸稈“如何還下去、如何還得好”方面，仍存在以下問題：一是農(nóng)作物收獲留茬過高，秸稈機械還田困難。其直接原因是機械收獲成本，以小麥秸稈為例，留茬高度從20cm降低到10cm時，收割機械工作效率下降18.7%～39.9%，油耗增加4.6%～4.7%，收割成本增加10.1～24.6元/667m2[12]。二是還田作業(yè)成本高。以東北地區(qū)為例，要達到理想的還田效果，需經(jīng)過作物收獲、秸稈粉碎拋灑、旋耕破茬、撒施腐熟劑、機械翻耕、圓盤耙耙平等多道工序，每667m2作業(yè)成本增加100元左右[13]； 李建政[14]對黃淮海地區(qū)玉米秸稈還田的研究也顯示，不同還田方式作業(yè)成本增加了76～88元/667m2。三是配套農(nóng)藝措施不完善。要達到良好的作業(yè)水平，需要對秸稈進行2次以上的粉(切)碎和旋耕，而且要與深松和定期深翻相結合。但實際生產(chǎn)中多數(shù)田地只能做到粉碎和旋耕1次，且后續(xù)水、肥、植保、全苗壯苗等栽培技術不配套，極大影響了后茬農(nóng)作物播種和正常生長。四是缺乏區(qū)域秸稈還田適宜性的研究，技術規(guī)范不明確。由于各地在土壤類型、質地及氣象條件、農(nóng)作制度、地形地貌等方面存在差異，在秸稈還田量、還田時序、還田方法、還田時期等方面缺乏定性與定量的研究，在秸稈還田技術推廣應用中難免產(chǎn)生一些負效應，普遍存在著秸稈還多少、還多久、怎么還等問題[15]，實際操作中憑感覺、靠經(jīng)驗的現(xiàn)象比較普遍。五是機具設備的不配套。國產(chǎn)大馬力拖拉機、秸稈拋撒、深翻等專用配套設備普遍缺乏，無法實施秸稈深翻還田和高效作業(yè)，同時缺乏丘區(qū)、山區(qū)秸稈快速還田相關配套機具和設備。

3.2 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展問題

目前，秸稈綜合利用的各種途徑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展緩慢，產(chǎn)業(yè)鏈短或者缺失，單一效益低，輻射帶動作用不強。一方面秸稈產(chǎn)品受“成本地板”和“價格天花板”雙重擠壓。秸稈資源化利用成本較高，涉及機械成本、勞動力成本、運輸成本、儲存成本、加工成本等，而秸稈產(chǎn)品價格與其相應替代的商品價格比較不具優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展困難[16]。另一方面秸稈綜合利用研究基礎尚待加強，系統(tǒng)性、規(guī)?；图苫囊恍╆P鍵性技術難題尚待突破[17]。在肥料化利用方面，秸稈生物腐熟技術效率低，腐熟過程中還存在養(yǎng)分丟失問題。在飼料化利用方面，秸稈青貯防霉、氨化技術需要與飼養(yǎng)管理、飼料搭配、畜種改良和疫病防控等技術進一步配套組合； 秸稈揉搓、菌劑添加、包膜等一體化飼用收獲設備供給能力嚴重不足。在燃料化利用方面，秸稈氣化中的焦油處理、秸稈乙醇產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)效益不高等一些關鍵性技術難題尚未完全突破； 秸稈固化、碳化生產(chǎn)設備產(chǎn)量低、能耗高、壽命短的問題依然存在。在原料化利用方面，秸稈復合材料、生產(chǎn)板材和清潔制漿等生產(chǎn)工藝需要進一步完善和改良。在基料化利用方面，秸稈育秧基質、育苗基料、動物墊床等關鍵技術和設備突破還不夠。以我國國家層面和行業(yè)層面出臺的秸稈利用相關標準為例，除秸稈發(fā)電廠、秸稈板材、秸稈沼氣外，相關行業(yè)標準多涉及機械作業(yè)質量，缺乏秸稈產(chǎn)品生產(chǎn)技術規(guī)范，與現(xiàn)實利用技術銜接不夠，降低了秸稈利用技術實際應用的經(jīng)濟、社會與生態(tài)效益(表2)。

3.3 收儲運體系問題

秸稈收集難、運輸難、儲存難等問題在大部分區(qū)域尚未得到根本解決，收儲運體系不完善越來越成為制約秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關鍵性因素。一是收儲成本高。徐亞云等[18]對華北平原不同秸稈收儲運模式(分為集中型、分散型； 人工收集、機械收集等)的研究表明，秸稈收儲運成本一般在120～260元/t之間，秸稈收儲運能耗在(1.2～5.5)×105kJ/t之間； 田間機械收集比人工撿拾成本低，但所需設備投資和能耗較高； 二是收儲運裝備水平低。國內(nèi)現(xiàn)有設備產(chǎn)品普遍存在實用性和可靠性較差的問題，缺乏適合不同地形的高效秸稈收集打包機械，同時機械價格較高、一次性投資大、季節(jié)性強、作業(yè)時間短，影響農(nóng)民購機從事秸稈收集的積極性； 三是秸稈存儲用地矛盾日益突出。土地租金高或土地指標缺等因素造成收儲點建設困難，目前國家層面鼓勵秸稈收儲用地按臨時用地管理，僅少部分省份將其納入農(nóng)用地管理范疇。四是秸稈運輸半徑受成本限制。王雪等[19]研究表明平均每噸秸稈的運輸費用為2.29元/km，不適于長距離運輸； 其他針對秸稈發(fā)電廠的研究也提出秸稈的運輸半徑小于50 km會獲得最佳經(jīng)濟效益[20]。

3.4 激勵政策問題

一方面關鍵性政策工具尚未破題?，F(xiàn)有秸稈資源化利用政策以稅收優(yōu)惠、信貸優(yōu)惠、農(nóng)機購置補貼和發(fā)電上網(wǎng)價格補貼為主，但在秸稈還田補貼、秸稈儲存用地、秸稈運輸綠色通道、秸稈初加工用電和終端產(chǎn)品應用等關鍵環(huán)節(jié)缺乏相應的鼓勵政策，不利于形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。另一方面秸稈綜合利用是一項社會公益性事業(yè)，社會效益和生態(tài)效益顯著，迫切需要加大政府的扶持力度，但目前的財政補貼存在補貼作物種類有限、補貼金額有限、補貼區(qū)域有限、補貼對象重點不明確等問題[16]，且現(xiàn)有的資金投入渠道大多以項目的形式集中在耕地質量提升、試點建設等方面，缺乏普惠性、針對性的資金扶持，難以實現(xiàn)對秸稈綜合利用的整體推動。以秸稈還田為例，通過粉碎、翻耕、旋耕等標準化作業(yè)后，其機械作業(yè)成本大大增加，目前只有江蘇省對蘇南、蘇中、蘇北分別實行為10、20、25元/667m2的普惠性補貼[21]，其余各地的還田補貼大多局限于一些重點地區(qū)或經(jīng)濟條件較好的地區(qū)(表3)。

表2 我國秸稈綜合利用行業(yè)標準現(xiàn)狀

表3 我國秸稈綜合利用相關激勵政策

4 秸稈綜合利用對策建議

4.1 推進縣域秸稈全量利用

我國秸稈量大、面廣，必須走“區(qū)域統(tǒng)籌、整體推進”的全量化利用路徑，才能破解秸稈禁燒和綜合利用難題，最大規(guī)模地實現(xiàn)秸稈資源化利用[22]。各地應遵循中辦國辦印發(fā)的《關于創(chuàng)新體制機制推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的意見》要求，以縣域為單元，按照“估算秸稈資源與可收集量、調(diào)研秸稈綜合利用現(xiàn)狀、確定維持地力的秸稈還田量、設計秸稈離田利用的比例關系、合理布局秸稈產(chǎn)業(yè)和收儲場地、健全秸稈全量處理利用的政策保障體系”[23]等基本設計思路編制秸稈全量化利用實施方案，在縣域范圍內(nèi)因地制宜地推廣“秸稈農(nóng)用十大模式”[24]，優(yōu)化“五料化”利用產(chǎn)業(yè)布局。

4.2 分區(qū)施策確定秸稈利用方向

綜合考慮不同區(qū)域的作物品種、種養(yǎng)業(yè)結構、地理氣候、生產(chǎn)生活用能等，因地制宜確定秸稈綜合利用的主攻方向?？傮w來看，東北玉米單作區(qū)應以秸稈還田為主，能源燃料化和飼料化為輔；西北農(nóng)區(qū)應以秸稈肥料化、飼料化同步推進為主；黃淮海玉米—小麥輪作區(qū)、長江中下游水稻(油菜)—小麥輪作區(qū)以秸稈還田肥料化利用為主，以飼料化利用為輔；華南水稻—水稻輪作區(qū)農(nóng)區(qū)則主推秸稈還田利用[2]。各地區(qū)的秸稈還田方式也應有所不同。東北玉米單作區(qū)可重點推廣秸稈粉碎深翻還田技術，即玉米機收、秸稈粉碎(10cm以內(nèi))—機撒腐熟劑、氮肥—大馬力深翻(2～3年一次，耕層30cm以上)—旋耕整地。黃淮海玉米—小麥輪作區(qū)的小麥秸稈采取機收粉碎—高留茬—免耕玉米播種的技術流程，玉米秸稈還田可采取籽粒機收、秸稈粉碎(10cm以內(nèi))—機撒腐熟劑、氮肥—深翻(3年一次，耕層25cm以上)—旋耕整地的技術流程。長江中下游、華南地區(qū)的水稻秸稈適宜采取稻谷機收、秸稈切碎勻拋—秸稈日曬1～2d(秸稈含水率低時可忽略)—甩刀式秸稈粉碎機粉碎—旋耕(耕層15cm以上)—施肥—下茬作物種植的技術流程[24]。

4.3 加強政策工具創(chuàng)設

將秸稈綜合利用政策納入農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展政策框架內(nèi)，不斷引導經(jīng)濟激勵型政策工具的優(yōu)化集成和創(chuàng)設配套[1]。在秸稈還田方面，建議由中央和省級財政資金對實施秸稈還田的成本增量按照60%予以補貼； 同時對秸稈還田所需的大馬力拖拉機、高質量秸稈粉碎機、腐熟劑噴灑設備等進一步提高農(nóng)機購置補貼標準，實行不限量敞開補貼。在秸稈離田利用方面，建議各地將秸稈收儲點和堆場等用地納入設施農(nóng)用地管理； 落實秸稈初加工享受農(nóng)業(yè)用電價格政策，并逐步擴大到秸稈轉化利用全鏈條給予一定的用電價格優(yōu)惠； 參照鮮活農(nóng)產(chǎn)品運輸“綠色通道”的做法，享受運輸費用減免政策； 推動秸稈收儲、加工企業(yè)享受資源綜合利用企業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策落實到位，并真正納入綠色信貸統(tǒng)計制度。

4.4 擴大試點示范引導

建議進一步加大財政資金投入，把農(nóng)財兩部實施的秸稈綜合利用試點范圍擴大到所有大氣污染防治重點地區(qū)和糧棉主產(chǎn)區(qū)。在試點區(qū)域，以縣為單元因地制宜確定秸稈綜合利用的結構和方式，探索秸稈還田、秸稈離田和終端產(chǎn)品應用的補貼標準，培育秸稈綜合利用經(jīng)營主體，形成工作措施、技術措施、政策措施相配套的整縣推進秸稈利用模式，健全政府、企業(yè)與農(nóng)民三者利益統(tǒng)一的聯(lián)結機制，不斷提升秸稈綜合利用的市場化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平。