小秸稈 大出路
——論述秸稈綜合利用帶來的產(chǎn)業(yè)變革

李雪靜

（遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中心，遼寧 沈陽 110000）

秸稈，作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)物，對(duì)于我們來講是再熟悉不過的了，農(nóng)作物在生長(zhǎng)的過程中，通過光合作用完成能量轉(zhuǎn)換，把一部分太陽能轉(zhuǎn)換成人類的食物供給能量，同時(shí)也把一部分太陽能轉(zhuǎn)換成秸稈能量貯存起來。因此，農(nóng)作物秸稈是一種可再生生物質(zhì)資源，它具有產(chǎn)量豐富（全球年產(chǎn)千億噸）、可存儲(chǔ)、可移動(dòng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，可以看出，合理有效地開發(fā)利用將會(huì)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和收益預(yù)期。

作為農(nóng)業(yè)大國和糧食大國，我國的農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量可達(dá)到9億噸以上，這些秸稈種類以水稻、玉米、小麥等為主，然而，由于科學(xué)技術(shù)滯后的制約和農(nóng)民思想的傳統(tǒng)守舊，導(dǎo)致這些優(yōu)質(zhì)資源的最終處理方式大多是就地焚燒，這不僅容易發(fā)生火災(zāi)，更會(huì)產(chǎn)生大量危害人體健康的有毒氣體，同時(shí)是霧霾的一大來源，造成消防安全隱患和交通事故。而焚燒后會(huì)破壞土地生物系統(tǒng)的平衡和物理性狀，使土壤板結(jié)加劇。因此，如何做好秸稈綜合利用工作，是目前我國發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、實(shí)現(xiàn)秸稈經(jīng)濟(jì)循環(huán)的重頭戲，也對(duì)提高農(nóng)業(yè)效益、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)資源節(jié)約、防治空氣污染有著重要的影響。鑒于此，近年來，我國政府高度重視，連續(xù)出臺(tái)了一系列扶持生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策舉措，提出“肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化”的秸稈綜合利用途徑，并在全國多地開展綜合利用試點(diǎn)，秸稈經(jīng)濟(jì)業(yè)已基本完成從理論模型向變現(xiàn)操作，形成以肥料化利用為主先鋒帶頭，飼料化、燃料化為中鋒力量穩(wěn)步推進(jìn)，基料化和原料化為輔逐步發(fā)展的格局態(tài)勢(shì)。目前，我們東北地區(qū)秸稈的綜合利用率達(dá)到80%以上，較之全國85%的利用率，依然存有些許差距，而我國整體生物質(zhì)能生產(chǎn)規(guī)模和蘊(yùn)藏的比率與發(fā)達(dá)國家相比，仍存短板。需要政府和社會(huì)各方通力合作，不斷提升秸稈的綜合利用水平，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的最大化。

秸稈是寶，若想利用好，必須先要從田間地頭收集起來，以便存儲(chǔ)和運(yùn)輸，然而，這些秸稈物料結(jié)構(gòu)松散，不利于收集和運(yùn)輸。因此，可以壓實(shí)打捆的機(jī)械——秸稈打捆機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，這種機(jī)具裝備可以將散亂在田間地頭的秸稈進(jìn)行撿拾粉碎，壓縮成捆，實(shí)現(xiàn)秸稈資源的高效率貯存、低成本運(yùn)輸，這不僅僅是改變?nèi)藗円酝氖斋@、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方式，同時(shí)還推動(dòng)了能源市場(chǎng)的發(fā)展。我國相較于國外發(fā)達(dá)國家，對(duì)于秸稈打捆機(jī)的研究比較滯后，因此，國內(nèi)自主品牌的打捆機(jī)具在功能、性能、自動(dòng)化、智能化以及機(jī)電液一體化等方面都存有差距。仍需要一段較長(zhǎng)的研究和制造歷程，可根據(jù)地區(qū)地勢(shì)環(huán)境的需要，因地制宜地研制出能夠適應(yīng)土地集約化經(jīng)營的高效率、大中型機(jī)具，適應(yīng)丘陵地區(qū)的可靠性強(qiáng)、效率高的小型機(jī)具，可簡(jiǎn)單操作、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的智能化機(jī)具等。由此可見，我國的打捆機(jī)發(fā)展應(yīng)走出模仿階段，完善設(shè)計(jì)理論和應(yīng)用技術(shù)，其市場(chǎng)前景明朗，發(fā)展空間廣闊，必可演繹出一番大產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，我國打捆機(jī)生產(chǎn)制造代表企業(yè)有東方紅、福田雷沃、華德農(nóng)機(jī)等。

秸稈深加工項(xiàng)目還可以在國家政策支持推崇的“五化”途徑上實(shí)現(xiàn)綜合利用，延伸出多個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，提升其應(yīng)用價(jià)值。下面從“五化”的角度逐一闡明。

肥料化：當(dāng)前我國最普遍的方式是直接粉碎還田，也就是利用聯(lián)合收割機(jī)或秸稈還田機(jī)，將秸稈粉碎后翻埋在土壤深處，或直接用免耕播種機(jī)進(jìn)行下茬作物播種，但因有大量秸稈存在于土壤之中，其后續(xù)作業(yè)需要用適宜的機(jī)械操作才可以。在科技手段的加持下，當(dāng)前一種新的肥料化思路正開始浮現(xiàn)，那就是秸稈炭化后制成生物炭，由秸稈生物質(zhì)在亞高溫缺氧條件下熱解得到的穩(wěn)定的富碳產(chǎn)物，具有較大的孔隙度和比表面積，利用這些微孔結(jié)構(gòu)和表面的復(fù)雜官能團(tuán)來吸附肥料，因此，吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力都有優(yōu)越性，可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)、增加土壤的碳含量。和傳統(tǒng)肥料相比，具有低碳環(huán)保可持續(xù)、吸附緩釋效果持久（生物碳基肥料中含有木醋液，能夠減少病蟲害的發(fā)生）、改土保墑增溫作用。當(dāng)前我國此項(xiàng)技術(shù)研究特別是產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已在國際生處于領(lǐng)先地位，生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程業(yè)已完善，和復(fù)合肥相比成本相當(dāng)，因此，大面積推廣難度不高，發(fā)展前景廣闊。

飼料化：秸稈中富含大量的氮、磷、鉀、鈣、鎂、和有機(jī)質(zhì)、木纖維等多種元素，是反芻動(dòng)物的優(yōu)質(zhì)飼料之一。經(jīng)過切碎或揉碎、粉碎后，可通過微貯、青貯等發(fā)酵處理后壓縮成捆、成塊后飼喂家畜。我國畜牧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，利用秸稈來作為家畜食物供給已經(jīng)是普遍存在的，尤其是干旱的天氣導(dǎo)致牧草減產(chǎn)，或是北方地區(qū)在冬季難以獲取青飼料的時(shí)候，飼料缺口就需要依靠玉米、谷物等收獲后的秸稈切割揉搓處理后來補(bǔ)給。而將秸稈玉米芯進(jìn)行深加工成精飼料，比直接喂養(yǎng)更加營養(yǎng)。因此，秸稈的飼料化發(fā)展可謂是較為平順。

燃料化：秸稈的燃料化途徑有兩種思路，一種是作為氣化能源；一種是作為固化燃料。而作為氣化能源，也有兩種方法：一種是秸稈缺氧燃燒，從而產(chǎn)生以一氧化碳為主要成分的可燃?xì)怏w；一種是秸稈與人畜糞便一定配比在厭氧狀態(tài)下發(fā)酵，產(chǎn)生以甲烷為主要成分的可燃?xì)怏w—沼氣。作為固化燃料，也就是先將秸稈粉碎、干燥，在適宜的溫度和濕度下壓縮成棒、塊、球狀等高密度固體燃料，其熱值相當(dāng)于中質(zhì)煙煤，與原料相比，有易運(yùn)輸貯存、熱值高、便于使用等優(yōu)點(diǎn)。

基料化：秸稈基料（基質(zhì)）是指以秸稈為主要原料，添加其他有機(jī)廢棄物，并調(diào)節(jié)水分使混合后物料含水量在55%～65%，然后在通風(fēng)、干燥的環(huán)境中進(jìn)行有氧高溫堆肥，使其腐殖化與穩(wěn)定化。其原理是利用自然界中存在的大量的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物（必要時(shí)可接種外源秸稈腐解菌）對(duì)秸稈進(jìn)行生物降解處理，微生物把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的可供植株吸收利用的無機(jī)物，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成新的細(xì)胞物質(zhì)來促使微生物自身生長(zhǎng)、繁殖，進(jìn)而來分解有機(jī)物料。最終秸稈等原材料可轉(zhuǎn)變成為簡(jiǎn)單的無機(jī)物、小分子有機(jī)物和腐殖質(zhì)等穩(wěn)定的物質(zhì)。這樣加工或制備處理后的基質(zhì)可為動(dòng)物、植物及微生物生長(zhǎng)提供一定生長(zhǎng)的營養(yǎng)有機(jī)固體物料和良好的生存條件。因玉米、小麥、棉花等作物秸稈中富含大量的營養(yǎng)元素，可將這些秸稈切碎滅菌處理后配制成食用菌基料，為菌落的生長(zhǎng)提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。目前，利用秸稈作為栽培基料在我國已達(dá)到75%～85%的比重，使日常食用的蘑菇、金針菇等實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)化，同時(shí)也使得類如茯苓、靈芝等名貴的菌類藥材實(shí)現(xiàn)了人工栽培，為我國的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)的進(jìn)步提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，收獲后的菌糠還可再回田，增加土地的肥力，與秸稈利用的“肥料化”無縫銜接，實(shí)現(xiàn)“秸稈從田間中來，回到田間中去”的循環(huán)理念。

原料化：隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步，以及國家對(duì)秸稈綜合利用項(xiàng)目的大力支持，秸稈的原料化呈現(xiàn)多元發(fā)展，并在使用過程中展現(xiàn)出良好的特性，部分已在商業(yè)化上得到了成功應(yīng)用。比如，新型可降解材料，以生物降解液態(tài)地膜為例，即是利用現(xiàn)代生物技術(shù)，從農(nóng)作物秸稈中提取出木質(zhì)素、纖維素、多糖等天然高分子材料，加入多種微量元素和有機(jī)質(zhì)，經(jīng)交聯(lián)聚合生成的高分子生物聚合物，再均勻稀釋后霧化在地表固化為一層褐色膜，覆蓋在秧苗上，可以使得田地不長(zhǎng)草，生蟲概率也會(huì)降低，具有吸熱增溫、保墑保苗、減少污染的作用，能夠有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保障糧食安全和質(zhì)量；秸稈餐具是利用秸稈生產(chǎn)的另一種環(huán)保無污染的綠色環(huán)保產(chǎn)品，它是利用農(nóng)作物秸稈中天然植物纖維，添加安全無毒成型劑，再壓縮成型制造而成，有綠色環(huán)保、耐油、耐熱、耐冷凍、耐酸堿等優(yōu)良特性；秸稈玉米芯中還可提取出一種具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性的材料—石墨烯，它在材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、微納加工、能源和藥物傳遞等方面都有著重要的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“新材料之王”。秸稈的原料化突破點(diǎn)還有很多，還有待我們逐步去發(fā)現(xiàn)、開發(fā)并加以合理利用。

綜上，科技的發(fā)展都是從點(diǎn)到面，再從面到點(diǎn)的歷程，小小的一個(gè)秸稈，就是一個(gè)發(fā)展中心點(diǎn)，由其拓展出多個(gè)面（例如“五化”的發(fā)展途徑，圖1），再從這些面逐步落實(shí)到具體點(diǎn)，我們從這些秸稈的綜合利用中發(fā)展了多個(gè)領(lǐng)域，不僅減少污染浪費(fèi)，還促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的革新，發(fā)展了一場(chǎng)以秸稈為主角、以科技進(jìn)步為背景的產(chǎn)業(yè)變革。

圖1 秸稈綜合利用示意