河北省玉米秸稈離田利用現(xiàn)狀與發(fā)展建議

李昕 郭麗華

[摘要]河北省是我國(guó)主要的玉米生產(chǎn)基地之一，有著豐富的玉米秸稈資源。近年來，在政府的管控下，秸稈露天焚燒情況有所改善，但玉米秸稈就地粉碎還田仍然是目前最普遍的秸稈處理方式。秸稈的合理利用對(duì)于幫助農(nóng)民提高收入，建立循環(huán)農(nóng)業(yè)與可持續(xù)能源體系，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展具有重要意義?；诖?，本文結(jié)合河北地區(qū)玉米秸稈資源概況和利用現(xiàn)狀，分析目前在秸稈利用方面存在的問題，提出河北地區(qū)玉米秸稈離田利用發(fā)展建議。

[關(guān)鍵詞]玉米秸稈;離田利用;河北省

中圖分類號(hào)：S38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202005

1 河北省玉米秸稈資源概況及利用現(xiàn)狀

1.1 河北省玉米秸稈資源概況

玉米秸稈是河北省農(nóng)作物秸稈的重要組成部分。2018年河北省玉米播種面積為34 377km2，年產(chǎn)量1 941.2萬t，按照玉米秸草谷比1.15[1]、玉米秸稈可收集系數(shù)為0.83[2]計(jì)算，玉米秸稈的理論產(chǎn)量為2 232.32萬t，實(shí)際可收集量為1 852.83萬t，約占河北省農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量的33.1%。近10年河北地區(qū)玉米種植面積整體趨于上升，玉米秸稈資源也隨之增加，與2009年相比，2018年玉米產(chǎn)量增長(zhǎng)幅度為32.48%，河北省需要利用、消納的玉米秸稈數(shù)量龐大。河北地區(qū)近10年玉米秸稈資源數(shù)量變化情況見表1。

1.2 河北省玉米秸稈離田利用現(xiàn)狀

河北省政府針對(duì)秸稈資源建立“疏堵結(jié)合”監(jiān)管機(jī)制，倡導(dǎo)以還田為主，多元化利用的秸稈利用方式。從河北省相關(guān)部門了解到，目前河北省玉米秸稈肥料化利用方式以直接還田為主，2018年河北省玉米秸稈資源綜合利用率為96.8%，其中肥料化利用方式占69.8%，飼料化利用方式占23.30%、能源化利用方式占4.9%、基料化利用方式占1.1%、原料化利用方式占0.9%（見圖1），由此可見，河北省目前秸稈離田利用的主要方式分別為肥料化、飼料化。

2 河北省玉米秸稈主要離田利用方式

秸稈離田利用的方式多樣，在秸稈“五化”利用中，飼料化、能源化、基料化、原料化以及肥料化中的間接還田均屬于秸稈離田利用方式。

2.1 玉米秸稈飼料化利用

玉米秸稈飼料化利用是指通過物理處理、化學(xué)處理和微生物處理等方式將粗質(zhì)農(nóng)作物秸稈加工轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)飼料，用于飼喂牧畜動(dòng)物的利用方式[3]。玉米秸稈中含有34%的纖維素、37.5%的半纖維素、16%的脂肪以及5.7%的蛋白質(zhì)。就食草動(dòng)物而言，2kg的玉米秸稈增重凈能相當(dāng)于1kg的玉米籽粒，經(jīng)過青貯、黃貯、氨化及糖化等方式處理后，可進(jìn)一步提高飼喂效果。玉米秸稈的消化能為2 235.8kJ/kg，總能量與牧草相當(dāng)。秸稈飼料化利用有利于標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖的發(fā)展，對(duì)解決“人畜爭(zhēng)糧”、保障我國(guó)糧食安全產(chǎn)能意義重大，是發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè)的重要途徑。將玉米秸稈加工處理制成牲畜飼料，不僅能夠促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展，還能利用反芻動(dòng)物的瘤胃消化生理特性，將秸稈過腹還田，從而增強(qiáng)土壤肥力，提高作物產(chǎn)量，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

河北省飼料化利用量為1 317.85萬t，截至2018年，河北省共有玉米秸稈壓塊飼料加工企業(yè)48家（見圖2），主要集中于山前平原區(qū)、黑龍港流域等秸稈資源豐富、交通便利，且牛羊等草食動(dòng)物養(yǎng)殖量較大的地區(qū)，其中僅有9家企業(yè)年產(chǎn)量超過1萬t，占河北省玉米秸稈飼料加工企業(yè)總數(shù)的18.75%，當(dāng)前主要存在自主生產(chǎn)能力較弱，企業(yè)在當(dāng)?shù)氐膸?dòng)能力較差等問題。截至2018年年底，河北省爭(zhēng)取到5.49億元國(guó)家“糧改飼”專項(xiàng)資金，主要用于對(duì)玉米種植大縣和奶牛生產(chǎn)大縣395家企業(yè)（合作社）的收儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)貼，提高收儲(chǔ)運(yùn)秸稈水平，并支持356家大中型奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)提升草食畜飼料品質(zhì)，振興河北省奶業(yè)發(fā)展。

2.2 玉米秸稈能源化利用

秸稈能源化利用包括傳統(tǒng)利用和新型利用方式，其中傳統(tǒng)利用方式主要是指戶用薪碳。玉米秸稈是傳統(tǒng)農(nóng)村常用的生火取暖的一種薪碳資源，但近年來由于秸稈燃燒產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問題，由此產(chǎn)生的霧霾還會(huì)造成飛機(jī)延誤、高速被封，對(duì)人的身體也有極大的危害，給人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)發(fā)展都帶來了不利影響。此外，隨著其他新型資源的普及，以及對(duì)秸稈綜合利用途徑的積極探索，直接將秸稈薪碳用作資源的情況逐漸減少。新型利用方式包括秸稈固化成型燃料利用技術(shù)、秸稈生產(chǎn)沼氣、秸稈熱解氣化、秸稈發(fā)電等[4]。

2.2.1 玉米秸稈顆粒燃料

河北省玉米秸稈顆粒燃料的生產(chǎn)方式以加工成為生物質(zhì)顆粒為主，河北省生物質(zhì)顆粒生產(chǎn)廠家約有74家（見圖3），主要集中于冀中和冀南小麥、玉米、棉花等農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū)和農(nóng)林廢棄物豐富區(qū)。將農(nóng)林加工的廢棄物等生物質(zhì)作為原料，通過生物質(zhì)顆粒機(jī)固化成形，加工為高密度顆粒燃料，能夠有效替代煤炭、天然氣等不可再生的化石能源，節(jié)約資源的同時(shí)減少污染排放，是一種潔凈、高效的可再生能源。如博新民樂新能源有限公司，采用生物質(zhì)鍋爐加工，1t干秸稈可生產(chǎn)約0.8t顆粒燃料，單日產(chǎn)量約10t，一年可生產(chǎn)3 000t顆粒燃料，消納秸稈3 800t，替代節(jié)約煤炭資源約1 500t。經(jīng)過機(jī)械加工后形成的生物質(zhì)顆粒燃料碳含量低，可以降低二氧化碳排放量，含氧量遠(yuǎn)高于煤炭，使顆粒燃料更易燃燒，且燃燒更充分，可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)廢棄物的減量化、無害化和資源化利用。

2.2.2 玉米秸稈生物質(zhì)燃?xì)?/p>

生物質(zhì)氣化技術(shù)能夠?qū)⒔斩捀邷亓呀?，生成以CO為主，并含有H2、CH4等多種可燃成分的生物質(zhì)燃?xì)猓瑹嶂禐?～12MJ/m3，總效率可達(dá)35%～45%，是直燃的2倍。河北省目前玉米秸稈生物質(zhì)燃?xì)饫闷髽I(yè)有13家，主要用于鄉(xiāng)村小型集中供氣。如河北唐縣恒旺利新能源發(fā)展有限公司史家佐供氣站，2017年試車成功并服務(wù)于農(nóng)村居民冬季采暖，夏秋季用于燒磚瓦供氣使用。一臺(tái)功率為14kw/h的SQ1000小型生物質(zhì)氣化設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)可年產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?00萬m3左右，可供2 000戶農(nóng)村家庭日常生活及冬季取暖，年消耗玉米秸稈等生物質(zhì)剩余物約2 000t，可替代秸稈煤炭1 000t。與煤炭相比，可有效緩解冬季取暖污染嚴(yán)重的問題;與天然氣相比，可降低農(nóng)村家庭冬季“取暖貴”的問題。

2.2.3 玉米秸稈生物質(zhì)發(fā)電

截至2018年底，河北省已建成（或完成技改）33個(gè)縣域生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)清潔供熱示范項(xiàng)目（見圖4），總裝機(jī)規(guī)模達(dá)80MW左右，每年可發(fā)電約34億kW·h，平均每年可消耗利用農(nóng)作物秸稈和其他農(nóng)林剩余物152萬t左右，提供1 151.5萬MJ熱量，可替代燃煤約72.6萬t。例如，張家口涿鹿華達(dá)發(fā)電廠是中國(guó)第一批利用可再生能源用于生物質(zhì)發(fā)電的項(xiàng)目之一，是河北省第一個(gè)生物質(zhì)發(fā)電工程。裝機(jī)規(guī)模為2.5MW，配套130 t次高壓秸稈焚燒爐及相關(guān)環(huán)保設(shè)備，2019年實(shí)現(xiàn)年發(fā)電量1.53億kW·h，消耗24萬t農(nóng)作物生物質(zhì)秸稈，可替代標(biāo)準(zhǔn)煤約6萬t，提供100多個(gè)就業(yè)崗位，帶動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶增收。

2.3 玉米秸稈食用菌基料

秸稈基料是指以農(nóng)作物秸稈為主要原料，加工制備成能夠?yàn)橹参?、?dòng)物以及微生物提供一定營(yíng)養(yǎng)的秸稈利用方式[5]。玉米秸稈栽培食用菌技術(shù)的示范與推廣，進(jìn)一步推動(dòng)了食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。草菇、香菇、金針菇等草腐菌和木腐菌適宜利用農(nóng)作物秸稈進(jìn)行栽培，利用玉米秸稈替代部分木屑、棉籽殼等基料原料栽培食用菌，節(jié)約食用菌種植成本的效果十分顯著。其中以玉米秸稈為主要基料原料的赤松茸林下種植技術(shù)，每公頃可消納玉米秸稈1.33t左右。該技術(shù)操作方便，既可運(yùn)用于個(gè)體農(nóng)戶生產(chǎn)，又可運(yùn)用于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，能消納大量零散玉米秸稈，極大地提升了秸稈基料化水平，成為高效利用秸稈的又一個(gè)途徑。

河北省秸稈基料利用量62.216萬t，以食用菌種植基料為主，以河北省環(huán)京津食用菌優(yōu)勢(shì)區(qū)、邯鄲冀中南食用菌核心產(chǎn)區(qū)為重點(diǎn)。目前，玉米秸稈基質(zhì)化栽培食用菌技術(shù)在雙孢菇、滑菇等生產(chǎn)上已大規(guī)模推廣與應(yīng)用。河北省引進(jìn)了以玉米秸稈為主要基料原料的赤松茸林下種植技術(shù)，每公頃可消納玉米秸稈1.33t，單公頃產(chǎn)量166.67kg，成為秸稈又一高效利用途徑。目前河北地區(qū)食用菌種植企業(yè)有18 000多家，其中赤松茸種植企業(yè)20家左右，主要集中在邯鄲、邢臺(tái)、保定等地，全省種植面積約為9 000hm2，年產(chǎn)量150萬kg，赤松茸種植技術(shù)每年消納玉米秸稈約1.2萬t。

2.4 玉米秸稈原料化利用方式

秸稈原料化利用是借助作物秸稈天然纖維素生物降解性好、含糖量高等特點(diǎn)，將秸稈用于造紙?jiān)瓭{、糖醇等產(chǎn)品制造的方式。但是由于玉米秸稈節(jié)點(diǎn)較多，含有過多的灰分，表皮較硬，化學(xué)蒸煮不利于藥液的浸透，制造出的紙質(zhì)量不高。且玉米秸稈中含糖量較少，一般并不利用玉米秸稈生產(chǎn)糖醇，受玉米秸稈自身生物特性的局限，玉米秸稈一般不作為原料化利用的原材料，因此本文不對(duì)此種方式做過多分析。

2.5 玉米秸稈間接還田

玉米秸稈間接還田是將秸稈進(jìn)行養(yǎng)畜或發(fā)酵，在經(jīng)過禽畜消化或生成沼氣后，將其糞便或沼渣處理后還田。玉米秸稈中含有K、N、P等微量元素[6]，將經(jīng)過處理的秸稈還田，能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤肥力，促進(jìn)根系發(fā)育，同時(shí)還能減少化肥農(nóng)藥的使用量，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)，并能夠解決因直接還田秸稈分解不充分導(dǎo)致的后續(xù)耕播作業(yè)延誤、冬小麥出苗緩慢和部分病蟲害問題。

3 河北省玉米秸稈利用存在的問題

河北省政府將秸稈利用放在環(huán)境治理工作中的重要位置，近年來不斷探索玉米秸稈利用新途徑，拓寬秸稈利用途徑，從而加快了改善秸稈焚燒的步伐。但由于部分相關(guān)政策較為模糊，各級(jí)部門落實(shí)程度較差，對(duì)農(nóng)戶補(bǔ)貼以及企業(yè)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)扶持的政策激勵(lì)力度不強(qiáng)，導(dǎo)致河北地區(qū)玉米秸稈利用仍存在一些問題，具體問題如下。

3.1 玉米秸稈利用技術(shù)不成熟，現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢

由于秸稈利用企業(yè)缺少技術(shù)和經(jīng)濟(jì)扶持，企業(yè)規(guī)模普遍較小，生產(chǎn)設(shè)備落后、相關(guān)技術(shù)不夠成熟且推廣普及程度低，導(dǎo)致企業(yè)利潤(rùn)低、發(fā)展空間小。雖然政府在相關(guān)技術(shù)方面給予了一定的支持，但仍然存在技術(shù)瓶頸，導(dǎo)致秸稈加工轉(zhuǎn)化能力偏低，秸稈的開發(fā)利用程度不高，產(chǎn)品附加值低，造成現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程緩慢。

3.2 扶持監(jiān)管政策體系尚不完善

河北省目前形成規(guī)模農(nóng)村合作社數(shù)量有限，玉米種植不集中且較為分散，盡管有政府扶持資金，但補(bǔ)貼覆蓋面窄，未能全面普及，且補(bǔ)貼主要針對(duì)大型玉米秸稈加工企業(yè);政府對(duì)于市場(chǎng)優(yōu)化配置的引導(dǎo)工作力度不足，導(dǎo)致企業(yè)與農(nóng)戶之間缺少聯(lián)結(jié)機(jī)制，企業(yè)獲取秸稈的途徑少、成本高，制約了相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。

3.3 秸稈獲取成本高，影響經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)

一方面，由于玉米秸稈自身密度小、體積大的生物特性，目前的秸稈運(yùn)輸打包工具單次運(yùn)輸?shù)牧坑邢?，使玉米秸稈的運(yùn)輸成本居高不下，在秸稈獲取成本中占很大一部分比例;另一方面，河北省內(nèi)形成規(guī)模的農(nóng)村合作社較少，玉米種植呈分散型，未形成大面積種植區(qū)，并且缺乏適用于實(shí)際情況的可作業(yè)小型機(jī)械。另外，由于農(nóng)機(jī)具價(jià)格較高，因此在獲取秸稈的環(huán)節(jié)中，需要投入較高的人工成本和運(yùn)輸成本，這成為當(dāng)前制約秸稈離田利用經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。

3.4 秸稈收儲(chǔ)運(yùn)體系不健全，市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化協(xié)調(diào)意識(shí)薄弱

目前秸稈收儲(chǔ)運(yùn)方式較單一，尚未形成完善的收儲(chǔ)運(yùn)體系[7]。對(duì)秸稈需求量大的企業(yè)，收儲(chǔ)運(yùn)受季節(jié)約束性較強(qiáng)，短期內(nèi)秸稈收儲(chǔ)運(yùn)成本資金需求量大，存儲(chǔ)難度大且收益難以平衡。而相對(duì)于規(guī)模較大的企業(yè)，小型玉米秸稈利用企業(yè)的秸稈需求量少，沒有專門的秸稈收購(gòu)人員，議價(jià)能力低，秸稈獲取成本相對(duì)較高，缺乏成本優(yōu)勢(shì)。

4 河北省玉米秸稈利用發(fā)展建議

4.1 構(gòu)建扶持與監(jiān)管政策體系

結(jié)合河北省實(shí)際情況，發(fā)揮政策導(dǎo)向作用，充分調(diào)動(dòng)、激發(fā)秸稈處理環(huán)節(jié)中參與者的積極性、主動(dòng)性。在資金方面，將分散的相關(guān)資金、政策凝聚整合為專項(xiàng)政策或基金，加大資金補(bǔ)貼力度，利用“經(jīng)濟(jì)杠桿”撬動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此外，綜合利用農(nóng)作物秸稈的公益性特征鮮明，政府應(yīng)針對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈條，對(duì)產(chǎn)業(yè)“參與者、生產(chǎn)者、使用者”進(jìn)行精準(zhǔn)扶持、加大支持力度，建立產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼、運(yùn)輸、審批、稅收等“綠色通道”，徹底打通農(nóng)作物秸稈發(fā)展的“最后一公里”。

4.2 完善秸稈收儲(chǔ)運(yùn)體系，降低秸稈獲取成本根據(jù)秸稈產(chǎn)地合理區(qū)域半徑的就近就地利用原則，建立秸稈收儲(chǔ)運(yùn)站點(diǎn)，建立健全以政府為推手、以秸稈利用企業(yè)和收儲(chǔ)組織為軸心、由專業(yè)合作社經(jīng)濟(jì)組織和秸稈經(jīng)濟(jì)人共同參與、由市場(chǎng)化運(yùn)作的規(guī)?；瘜I(yè)秸稈收儲(chǔ)運(yùn)體系模式[8]。

4.3 提高機(jī)械化水平，提升科技含量

產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力是科技。隨著河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化的加快發(fā)展，河北省在玉米秸稈離田利用方面的機(jī)械化水平越來越高。但隨著我國(guó)水經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人工成本也越來越高。對(duì)于一些人工成本較高的玉米秸稈離田利用方式，要充分釋放科技創(chuàng)新發(fā)展活力，讓科技真正為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展服務(wù)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究，提高玉米秸稈離田利用的機(jī)械化水平，既可以減少玉米秸稈離田利用的人工成本，又可以提高玉米秸稈的能量轉(zhuǎn)化效率，提升玉米秸稈離田利用效益。

4.4 加大宣傳示范力度

積極鼓勵(lì)地區(qū)秸稈資源利用工程發(fā)展，堅(jiān)持示范先行，以點(diǎn)帶面的工作方式，以秸稈綜合利用試點(diǎn)項(xiàng)目為載體，總結(jié)秸稈利用典型模式，將工作措施、技術(shù)措施和政策措施有機(jī)結(jié)合，形成可持續(xù)、可復(fù)制、可推廣的秸稈利用模式。同時(shí)，發(fā)揮媒體輿論導(dǎo)向作用，加大對(duì)秸稈利用效果、焚燒法律法規(guī)以及相關(guān)先進(jìn)典型的宣傳力度，加強(qiáng)全民保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的意識(shí)。

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