貴陽(yáng)市主要農(nóng)作物秸稈資源空間分布與利用

蔡景行， 陸 海*， 賈 田， 顧志英， 曲德鵬， 蘭 海， 蔡曉梅

(1.貴陽(yáng)市土肥站， 貴州 貴陽(yáng) 550081； 2.貴陽(yáng)市果樹(shù)站， 貴州 貴陽(yáng) 550081； 3.貴陽(yáng)市蔬菜基地管理站, 貴州 貴陽(yáng) 550081； 4.貴州警察學(xué)院, 貴州 貴陽(yáng) 550001)

近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)村環(huán)境面臨農(nóng)業(yè)外源性污染和內(nèi)源性污染的壓力與日俱增，在一定程度上制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。新時(shí)期農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境關(guān)注度日益提升，2015年國(guó)家制定出臺(tái)了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》[2]，提出大力推進(jìn)化肥減量提效、農(nóng)藥減量控害，積極探索產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路；對(duì)秸稈資源化利用工作提出了“到2020年，農(nóng)作物秸稈養(yǎng)分還田率達(dá)到60%、提高25個(gè)百分點(diǎn)”的目標(biāo)。2019年中央1號(hào)文件提出了加大農(nóng)業(yè)面源污染治理力度，實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量負(fù)增長(zhǎng)；發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，推進(jìn)秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用[3]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2019年在《關(guān)于深入推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的意見(jiàn)》中也強(qiáng)調(diào)了“強(qiáng)化秸稈綜合利用”的要求[4]。秸稈是指農(nóng)作物殘留的不能食用的根、莖、葉等農(nóng)業(yè)廢棄物，富含氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)富含纖維、淀粉、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)[5]，是一種再生有機(jī)資源[6]。秸稈資源綜合利用不僅能減少其焚燒對(duì)大氣造成的污染，還可作為一種新型資源應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)[7]。作為生態(tài)文明建設(shè)先行示范區(qū)內(nèi)貴州省的省會(huì)城市貴陽(yáng)也提出了建設(shè)生態(tài)文明城市，到2020年秸稈資源化利用率達(dá)85%以上的目標(biāo)。因此，摸清貴陽(yáng)市主要農(nóng)作物秸稈類型及其資源分布，分析資源化綜合利用中存在的問(wèn)題和困難，并結(jié)合貴陽(yáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)農(nóng)作物秸稈資源的開(kāi)發(fā)和利用力度進(jìn)行探討，以期為貴陽(yáng)市科學(xué)合理、統(tǒng)籌開(kāi)展秸稈資源化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

參考農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳《關(guān)于做好農(nóng)作物秸稈資源臺(tái)賬建設(shè)工作的通知》納入秸稈資源統(tǒng)計(jì)的作物規(guī)定，選取貴陽(yáng)播種面積排序前7位的水稻、玉米、油菜、薯類、大豆、花生、小麥等7種農(nóng)作物為研究對(duì)象，其播種面積、產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)源于2013—2018年《貴陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)年鑒》[8]以及2018年花溪區(qū)、烏當(dāng)區(qū)、清鎮(zhèn)市和修文縣4個(gè)區(qū)(縣)700份典型農(nóng)戶秸稈利用現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)查問(wèn)卷[9]，2018年《農(nóng)村可再生能源統(tǒng)計(jì)調(diào)查表》[10]。

1.2 秸稈產(chǎn)生量和收集量估算

按照秸稈系數(shù)法計(jì)算貴陽(yáng)市秸稈產(chǎn)生量(WS)，秸稈可收集利用量(CS)按照可收集系數(shù)法計(jì)算[11]。

WS=WP×SG

CS=WS×C

式中，WP為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，SG為草谷比，C為秸稈收集系數(shù)。

主要農(nóng)作物秸稈草谷比及收集系數(shù)見(jiàn)表1。

表1 貴州省主要農(nóng)作物秸稈草谷比及收集系數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 貴陽(yáng)市秸稈資源量

從表2可知，貴陽(yáng)市2013—2018年各年度主要農(nóng)作物秸稈資源量、變化趨勢(shì)基本一致，與貴陽(yáng)市近年來(lái)的種植結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有關(guān)。按秸稈資源貢獻(xiàn)量排序?yàn)橛衩?薯類>水稻>油菜>小麥>大豆>花生，玉米秸稈資源量最高。以2018年為例，貴陽(yáng)市主要農(nóng)作物秸稈資源量為72.58萬(wàn)t，其中，玉米秸稈23.25萬(wàn)t，占總量的32%；薯類秸稈20.48萬(wàn)t，占28%；水稻秸稈16.04萬(wàn)t，占22%；油菜秸稈10.52萬(wàn)t，占15%。這4種作物秸稈資源量總占比達(dá)97%，而小麥、花生、大豆合計(jì)2.29萬(wàn)t，僅占3%。

表2 貴陽(yáng)市2013—2018年主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生量 萬(wàn)t

2.2 貴陽(yáng)市秸稈資源空間分布

2018年貴陽(yáng)市主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生主要分布在開(kāi)陽(yáng)縣、清鎮(zhèn)市、修文縣和息烽縣，分別占全市資源量的27%、20%、19%和16%，共計(jì)占比達(dá)82%，而花溪區(qū)、烏當(dāng)區(qū)、白云區(qū)和觀山湖區(qū)僅分別為8%、7%、2%和1%。根據(jù)玉米、薯類、水稻、油菜秸稈資源分布情況，按照行政區(qū)劃繪制空間分布圖(圖1)，顏色隨占比大小而深淺變化。

2.3 資源化利用現(xiàn)狀

《農(nóng)村可再生能源統(tǒng)計(jì)調(diào)查表》中2018年貴陽(yáng)市主要農(nóng)作物秸稈資源化利用量為46.71萬(wàn)t，其中，肥料化利用22.22萬(wàn)t，飼料化利用20.04萬(wàn)t，燃料化利用2.29萬(wàn)t，基料化利用0.3萬(wàn)t，原料化利用1.86萬(wàn)t。主要利用方式為肥料化和飼料化，占秸稈資源化利用總量的90.5%。根據(jù)700份典型農(nóng)戶秸稈利用現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)查，2018年貴陽(yáng)市主要農(nóng)作物秸稈資源化中，肥料化利用占47.57%，飼料化利用占42.9%，燃料化利用占4.9%，基料化利用占0.64%，原料化利用占3.99%，前兩項(xiàng)占比達(dá)90.47%，與《農(nóng)村可再生能源統(tǒng)計(jì)調(diào)查表》的統(tǒng)計(jì)情況基本一致，秸稈直接焚燒情況得到有效控制。

2.4 貴陽(yáng)市秸稈資源利用存在的問(wèn)題

2.4.1 收儲(chǔ)難度較大、收購(gòu)成本較高 貴陽(yáng)屬典型的喀斯特地區(qū)，地塊較為分散、破碎，坡地占農(nóng)用地面積的70%，機(jī)械化耕作水平不高，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力199.41萬(wàn)kW，實(shí)現(xiàn)機(jī)耕面積20.90萬(wàn)hm2，機(jī)播面積9 666 hm2，機(jī)收面積33 423 hm2，僅占機(jī)耕面積的16%[12]。雖然機(jī)耕道通達(dá)情況逐年改善，但基本不能滿足大型機(jī)械化收割需要，大部分秸稈仍然需靠人力搬運(yùn)，再由農(nóng)用機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)。造成本地秸稈收儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)成本較高。據(jù)對(duì)開(kāi)陽(yáng)縣地寶生物科技有限公司秸稈制肥項(xiàng)目調(diào)查，2018年當(dāng)?shù)亟斩捥镩g收購(gòu)價(jià)為400元/t，運(yùn)輸費(fèi)用在收購(gòu)費(fèi)用中占20%以上，該項(xiàng)目的收儲(chǔ)運(yùn)輸費(fèi)用高達(dá)600元/t以上，同時(shí)，需要較大面積的堆場(chǎng)進(jìn)行晾曬和粉碎，相比偏高的有機(jī)肥生產(chǎn)成本，售價(jià)居高不下，市場(chǎng)推廣效果也不太理想。

2.4.2 資源分布零散、集約化利用效果差 由于貴陽(yáng)農(nóng)作物秸稈資源分布與我國(guó)北方平原地區(qū)集中連片不同，呈零散分布狀。田塊集約化程度低，大型農(nóng)用機(jī)械進(jìn)入困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)邊收獲邊粉碎邊還田機(jī)械化作業(yè)，秸稈粉碎機(jī)、秸稈打包機(jī)等農(nóng)用機(jī)械普及度不高[13]，農(nóng)民對(duì)秸稈離田利用的積極性不高，更愿意選擇直接還田或焚燒方式還田。近年來(lái)，貴陽(yáng)開(kāi)展了秸稈成型燃料、秸稈氣化能源替代、秸稈沼氣和秸稈制肥等大型集約化秸稈利用項(xiàng)目嘗試，均因原料采購(gòu)上出現(xiàn)的各種問(wèn)題而被迫中斷，集約化利用方式推廣困難。

2.4.3 欠缺利用統(tǒng)籌、產(chǎn)業(yè)配套較差 貴陽(yáng)秸稈資源利用上未能統(tǒng)籌考慮當(dāng)?shù)匦笄蒺B(yǎng)殖、農(nóng)作物種植品種、加工企業(yè)類型等因素，在秸稈資源類型、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值特點(diǎn)等方面研究不夠深入，秸稈消費(fèi)企業(yè)(主體)、收儲(chǔ)轉(zhuǎn)運(yùn)中心配置不合理，造成秸稈資源化利用行業(yè)產(chǎn)投比低下。

2.4.4 利用方式單一、利用水平較低 貴陽(yáng)秸稈資源化利用主要方式以肥料化、飼料化為主，尤以就地焚燒、直接還田、飼養(yǎng)牲畜等較粗放方式為主[14]。本地缺乏秸稈加工企業(yè)、能源利用企業(yè)和食用菌棒生產(chǎn)企業(yè)等大宗秸稈消費(fèi)商，產(chǎn)業(yè)配套能力較差，工廠型基料化和原料化等其他利用方式比重較小。多集中在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，規(guī)?；I(yè)利用和能源利用較少，大多停留在小規(guī)模、低層次、分散經(jīng)營(yíng)水平上，沒(méi)有形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化格局[10]，未能充分發(fā)揮秸稈的多功能性。同時(shí)，在肥料化利用中，直接還田方式占大部分，且存在還田量不足、耕深不足、碳氮比例失調(diào)、粉碎過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題[15]，方式較為粗放，秸稈有機(jī)質(zhì)利用水平不高。

3 小結(jié)

研究結(jié)果表明，貴陽(yáng)市農(nóng)作物秸稈主要以玉米、薯類、水稻秸稈為主，主要利用方式為肥料化和飼料化，但存在收儲(chǔ)難度較大、利用水平不高、利用結(jié)構(gòu)單一且粗放等問(wèn)題。因此，要利用好國(guó)家和地方農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，制訂合理有效的管理政策，促進(jìn)研發(fā)、推廣適用的秸稈綜合利用技術(shù)[16]。按照因地制宜、資源集中、收儲(chǔ)便利、運(yùn)輸方便等原則，充分考慮農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求，科學(xué)合理設(shè)計(jì)、規(guī)劃秸稈資源化利用結(jié)構(gòu)。確定秸稈綜合利用的主攻方向[17]，研發(fā)具有土壤翻耕、土地平整、秸稈粉碎、腐熟劑施用等功能的復(fù)式作業(yè)機(jī)具[18]，推廣適宜貴陽(yáng)喀斯特山區(qū)地形的秸稈綜合利用相關(guān)農(nóng)用機(jī)械，提升專業(yè)化設(shè)備裝備率，提高耕作深度和速率，降低秸稈收儲(chǔ)、運(yùn)輸難度，降低生產(chǎn)成本；以提升秸稈綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益為核心，鼓勵(lì)企業(yè)應(yīng)用高附加值的秸稈資源化利用先進(jìn)技術(shù)[19]。大力引進(jìn)、培育秸稈規(guī)模化工業(yè)利用企業(yè)、能源利用企業(yè)和大型農(nóng)業(yè)利用企業(yè)，最終達(dá)到秸稈資源物盡其用，以提高秸稈還田利用率的目標(biāo)。