構建秸稈高效綜合利用體系的對策與措施——以江蘇省為例

徐 勇，勇 強，余世袁

(1．南京林業大學化工學院，江蘇 南京 210037;2．林木遺傳與生物技術教育部重點實驗室，江蘇 南京 210037;3．江蘇省生物質綠色燃料與化學品重點實驗室，江蘇 南京 210037)

1 江蘇省的秸稈資源及利用現狀

江蘇省秸稈的年產量約為4 000萬噸，總量列全國第4，主要集中在蘇北和蘇中，約占全省秸稈資源總量的60%和26%，蘇南地區產量僅占14%;種類分布為糧食作物秸稈約占總量的90%，油料作物秸稈占6%，棉花秸稈占3%，其他秸稈很少;主要品種為水稻秸稈1 770萬噸，占42%;小麥秸稈998萬噸，占36%;玉米秸稈203萬噸，占6%［1］。

為了推動秸稈利用工作，江蘇省各級政府和部門先后出臺了一系列的政策和措施。一是抓法規建設和規劃引導。2009年5月，省人大常委會審議通過了《關于促進農作物秸稈綜合利用的決定》，在全國率先以地方法規的形式對秸稈綜合利用和禁燒工作做出規定［2］:到2012年底，基本建立秸稈收集體系，基本形成布局合理、多元利用的秸稈綜合利用產業化格局，全面禁止露天焚燒秸稈。同年省政府還制定了《江蘇省農作物秸稈綜合利用規劃(2010－2015年)》(以下簡稱《規劃》)［1］，確定2012年全省秸稈綜合利用率達到80%，2015年達到90%以上。明確了各地年度秸稈還田量、秸稈綜合利用率和分領域利用率目標。二是抓目標考核和組織領導。按照規劃的任務將各項工作按照職能分解落實到14個部門，制定了《江蘇省農作物秸稈綜合利用目標任務考核辦法(試行)》和各年度《秸稈綜合利用示范縣、推進縣建設考核辦法》等文件，明確考核指標。由省發改委、農委、環保廳、農機局等部門組成聯合考核組，對各市年度目標任務完成情況進行考核驗收;建立了多部門參加的協調機制，以加強對秸稈綜合利用工作的指導、督促和巡查;要求各地將秸稈綜合利用和禁燒工作納入政府目標管理責任制，建立了省、市、縣、鄉、村五級禁燒網絡體系。三是抓示范推進和輿論宣傳引導。在連續三年的建設基礎上，2012年全省繼續建設農作物秸稈綜合利用示范和推進縣77個，其中示范縣65個、推進縣12個［3］。各地區要求制定宣傳方案，通過多種形式向群眾宣傳秸稈綜合利用工作的意義和渠道，擴大社會影響和營造輿論氛圍。

全省各級政府每年還安排數億元的專項資金用于支持秸稈綜合利用。2012年，省級財政安排了3.0億元專項資金，地方再配套1．2億元用于秸稈機械化還田、能源化和秸稈收集貯運體系建設。經過連續多年的投入和建設，全省已經建立了秸稈機械化還田，發電、其他能源化、基料化、飼料化、工業原料化等多種利用途徑。

統計數據顯示［4－5］，2011年江蘇稻麥機械化還田總面積10．64萬公頃，還田秸稈量1 061．2萬噸;全省建立秸稈收貯點700多處，年收貯秸稈700多萬噸;建成運營秸稈發電廠11家，總裝機容量287 MW，年消納秸稈350萬噸;新建秸稈固化成型燃料項目185處，秸稈沼氣集中供氣項目38處，秸稈預處理站150處，秸稈氣化集中供氣工程187處，年消納秸稈100萬噸以上。全省規模化秸稈利用量累計達到2 200萬噸，約占秸稈總量的55%。

但實際情況卻并不理想。進入2012年5月下旬以來，江蘇省又進入秸稈焚燒高峰期。衛星遙感影像解譯和現場巡查結果顯示［6］，全省各地均存在不同程度的秸稈焚燒現象，其中南京、淮安、泰州、鹽城、連云港、揚州、南通等周邊地區較為嚴重，造成上述地區尤其是城市空氣嚴重污染，甚至致多人死傷［7］。由此引發了社會各界對秸稈利用真實狀況的一片質疑之聲和高度關注。隨后各級新聞媒體對秸稈的綜合利用進行了較密集的調查和報道。現在看來，不僅相當一部分秸稈沒有能夠被有效地還田，同時大部分的秸稈發電、秸稈氣化的裝置和企業一直處于虧損運行或停運狀態，秸稈的實際處理量大打折扣［7－9］。預計全省秸稈實際利用率在45% 以下。

由此可見，盡管社會各界付出了很大的投入和努力，但是與全國情況相似，目前江蘇省秸稈綜合利用的規模與預期目標和統計數據之間還存在著較大的差距，因出路不暢秸稈焚燒也難以得到有效地遏制。

2 制約江蘇省秸稈高效利用的主要瓶頸

2．1 秸稈還田與秸稈堆肥

秸稈還田與堆肥遠不是簡單地將秸稈直接粉碎翻耕或堆放，它涉及到農機具、作物品種、水文氣候、土壤性質、有機肥轉化等一系列的自然條件、技術、裝備和管理問題［10－12］。秸稈還田首先是農機具，秸稈收割、粉碎和翻壓都必須要依靠適宜的農業機械。由于前期的研發基礎薄弱，我國現有的普通脫切機和旋耕機不能滿足秸稈高效還田的實際需要，大部分還田秸稈的切段和留茬太長，嚴重影響了土地滕茬和換季耕作;同時，秸稈的還田量和還田方式應該因地制宜，即根據作物品種及種植地區的水文氣候條件不同做相應的改變，尤其是經濟作物對還田技術要求更高。而現有的還田方式幾乎是千篇一律，還田效果參差不齊;秸稈堆肥需要適宜的水分糞便原料配比、堆制方法、溫度控制、微生物類群、酸堿度過程控制等技術。由于缺乏專業的農業科技指導，秸稈還田或秸稈堆肥普遍缺乏及時合理的過程管理或跟進管理，難以保證秸稈充分腐解而被作物利用，甚至會因微生物降解秸稈而消耗土地氮肥肥力或產生農田病蟲害的繁衍。以上種種因素造成許多地區秸稈還田或堆肥的實際效果差，且廢時廢力，導致廣大農民更容易選擇廢棄或直接焚燒秸稈。

2．2 秸稈發電

以國信、中節能和國能等企業所轄的江蘇境內幾家生物質發電廠為例，由于缺乏政策保障和前期建設，沒有專業化和穩定的秸稈回收物流的設備、技術和網絡支持，再加上對秸稈資源分布和行業競爭的前期調研評估不足，一些企業的秸稈收購半徑超過80公里，原料到廠價格甚至高達400元/噸左右，且庫存容量要求大，造成秸稈燃料成本占總生產成本的75%～80%，給電廠帶來了巨大的經營壓力。目前，全省11家投運的生物質電廠都處于虧損運營狀態，部分企業季度累計虧損額最高達千萬元，導致大部分電廠開工不足，或者是提高混煤的比例，減少秸稈的耗量［7，13－15］。

2．3 其他的秸稈能源化技術

同樣由于整體創新不足，導致國內現有秸稈熱解氣化、沼氣、固體成型燃料的生產設備設施的整體技術水平和實際運行使用效果大多數不盡如人意。主要問題:秸稈原料本身熱值低;設備對原料適用性和運行穩定較差;農村燃氣管網和各家各戶沼氣池建造的前期投資大、日常維護和管理技術要求高;秸稈氣化焦油堵塞管道［16－17］;秸稈固體燃料的下游燃具和應用市場開發很不成熟;再加上秸稈原料收集和貯運的困難，造成上述各個行業的現有生產規模和秸稈消耗體量小，經濟效益低，相當一部分的設備設施處于閑置狀態。

2．4 秸稈飼料、蘑菇生產基料、編織原料及其他利用

由于前期在飼料發酵菌種、生產工藝、飼料營養機理和飼喂技術等各個方面都缺乏系統和深入的前期研究，各個環節之間脫節，整體技術水平和實際效果還未能得到普遍認同，秸稈飼料的推廣應用規模不大;秸稈板材受到膠料成本昂貴和公眾對草類新材料傳統思想認識的局限，現有的產業規模和市場不大;秸稈作為蘑菇生產基料和編織原料只集中在全省少數幾個典型的地區，行業規模和秸稈的總體消納量也不大［1，18］。

2．5 秸稈資源的生物煉制

秸稈的生物煉制即生物轉化與利用，憑借資源體量和可再生的優勢近二十年來一直廣受各國政府與業界的高度關注，尤其是纖維素乙醇、丁醇生物基燃料、乳酸、羥基丁酸等生物基化學品、功能性低聚糖等生物活性物質、納米纖維素等新興生物基功能材料的研發成為了政府扶持和企業投資的熱點和重點。整體上來看，本領域的大部分工作還處于實驗室的基礎、應用基礎研究和技術工藝前期的研發階段，只有少數幾項技術剛剛進入了工廠小試或者中試，真正的商業化生產仍然有待時日。盡管秸稈的生物煉制可以實現資源的高值轉化與利用，但是基于現有的生產技術水平與資源體量的對比分析，秸稈的生物煉制在短期內還不能成為解決江蘇及至全國秸稈資源大規模工業化利用的主要出路。

綜上所述，江蘇秸稈大規模綜合利用主要面臨著五大困難:一是政策扶持、社會資金投入仍然不足，資金使用效率不高;二是秸稈原料的流通體系不健全，導致原料供應波動，收購價格和生產運行成本高;三是關鍵技術和先進設備欠缺，推廣和應用不足;四是整體經濟的社會效益低下，影響各方的投入和積極性;五是政府引導和社會輿論宣傳缺乏整體性和長期性，社會和公眾的認知接納不夠。

歸根結底，當前的整體工作仍然帶有條塊分割、模式化、階段性和運動式的特點，關鍵的瓶頸是沒有構建起一個覆蓋全省范圍的結構較完備、運行穩定和機制長效的秸稈綜合利用體系，不能為秸稈資源大規模、產業化的綜合利用提供系統、長期、有效的引導和支撐。

3 構建江蘇省秸稈高效綜合利用體系的對策與措施

江蘇農作物秸稈的總量超出糧食總產量的21%，作為一種體量巨大和相對廉價的農業生產廢棄物類可再生生物質資源，它不僅是節能環保、生物產業、新能源和新材料等戰略性新興產業的基本原料之一，同時其高效轉化與綜合利用又是江蘇省低碳經濟、可持續發展和新農村建設的重要內容，對于資源相對缺乏的江蘇省具有更加特殊的意義。另一方面，江蘇省具有很好的工業、資金和人才優勢，尤其是在科研力量和技術方面的力量雄厚。因此，利用經濟和科技的優勢在全國率先構建覆蓋全省范圍的秸稈高效綜合利用體系不僅對于其社會和經濟發展具有重要的現實意義，而且也具有可行性。

前期的經驗充分證明，要建立上述體系絕不是某個行業、某個部門或某個環節的問題，而是一個龐雜的系統工程，涉及政府、院校、企業、公眾、媒體、農業、工業、物流、科研、金融投資、環境生態等多個社會群體、行業和產業，同時受到政策規劃、財政稅收、行政監管和社會認知等多方面的重大影響，牽扯到各方面的利益，歸根結底是一個復雜的體系建設問題。

解決這一問題的關鍵是要創新體制和機制，使之能夠有效地引導科研、技術、設備、人才、資金、企業、政府和公眾等資源要素的匯聚融合，建立起省級秸稈資源高效綜合利用協同創新中心，提升工作的科學性、整體性、協同性和銜接性，為全省的工作提供智庫，破解制約體系發展的重大政策和科技問題，從而穩步、有效和快速推進全省秸稈高效綜合利用體系的構建。

3．1 對策

基于全國秸稈利用現狀和江蘇省政府《規劃》，充分結合江蘇省厚實的經濟、科技基礎及形勢發展，對構建江蘇省秸稈高效綜合利用體系提出以下的對策建議。

明確總體目標:創新體制和機制，匯聚融合科研、人才、設備和資金等資源要素，科學規劃、合理布局、科技支撐、穩步推進，構建起覆蓋全省的較完備的運行體系，實現我省秸稈資源的高效綜合利用。

堅持發展的指導思想:以秸稈還田為主體，以秸稈發電為產業支撐，以基于秸稈飼料－沼氣為紐帶的現代生態農業和秸稈利用特色行業為補充，統籌布局，因地制宜，分類指導，多元開發，錯位發展，綜合利用。

理清重點任務:1)政府主導下的體制和機制創新，引導體系構建，提供政策保障和資金支持;2)組建江蘇省農作物秸稈資源高效綜合利用協同創新中心，解決體系發展的重大需求和關鍵瓶頸，提供技術支撐;3)扶持龍頭企業，建立起全省范圍的秸稈收集貯運網絡，保障工業化利用產業體系的穩定運行;4)充分發揮全省農技服務網絡的功能，深入農村，向農民大力推廣先進的秸稈利用農業技術和裝備，切實提高利用的規模和效益;5)大力加強對秸稈利用的科普和輿論宣傳工作，切實提高公眾的認知和行動力，引導和激勵社會各方資源積極投入秸稈綜合利用行業。

抓好首要工作:政府主導創新現有的體制和機制，依靠行之有效的政策和資金支持引導科研、人才、資金等資源要素的匯聚融合，組建省級農作物秸稈資源高效綜合利用協同創新中心。通過協同創新解決重大需求，破解制約我省秸稈高效綜合利用關鍵性的瓶頸問題，研究并提出更加切實可行和經濟有效的策略和措施，為政府的決策提供建議和參考，進而統籌、協調和指導全省的工作方案和秸稈高效綜合利用體系的構建。

3．2 具體措施

堅持秸稈還田和秸稈發電為主的發展方向，挖掘和破解所面臨的發展瓶頸，提高整體的經濟和社會效益，推動體系的建設。

3．2．1 依托技術創新和科技推廣有效推動秸稈還田 秸稈還田依然是最簡單、最直接和最主要的利用方式［1，19］。但秸稈還田本身就是一項復雜的系統工程，需要有堅實的科技基礎和先進技術來支撐。實際上國內已經成功開發出多種秸稈還田技術，如免耕套種技術、高茬套種技術、微生物快速腐解技術、鹽堿地土壤改良技術等［10－12，20－22］。其中，麥田免耕套種水稻技術在稻麥兩熟地區的推廣試驗效果良好;秸稈微生物快速腐解技術在改善土壤結構、提高土壤肥力和蓄水保墑等方面的效果顯著;秸稈還田鹽堿地土壤改良技術在蘇北沿海開發地區具有很好的應用前景。目前存在的主要問題一是配套的農業科技尤其是先進的農機設備不能滿足實際生產需求;二是農技宣傳、推廣渠道不暢，造成這些成果被束之高閣。

建議:政府主導，依托協同創新中心引導社會資源加大對本領域科研項目及相關龍頭企業的長期性、系統性的政策和資金支持;同時，充分發揮覆蓋全省范圍的農技服務體系的作用，激勵農技人員切實深入田間地頭開展細致的宣傳推廣工作，使農民更快更好地認知、接受和應用先進農技，實現秸稈大體量就地利用。

3．2．2 借鑒國外先進的經驗和模式發展秸稈發電產業 基于江蘇資源和產業的特點，秸稈發電必然是其秸稈大規模工業化利用的重點。以丹麥為例，其國土面積為4．2萬平方公里，約占江蘇省的41%;年產秸稈570萬噸，僅為江蘇省的14．3%;但是其全境就建有多達130余家秸稈發電廠，數量是江蘇省的12倍，總發電量占其國內電力供應的24%，整個體系能夠長期穩定運行，并且取得了良好的經濟和社會效益。這對于江蘇省就具有很好的借鑒意義。

其實，兩國之間主要的不同之處就在于兩點:一是土地所有制和耕作方式不同。歐美主要為私有農場模式，大部分土地為集中，一般為單季耕作，秸稈燃料收集、裝卸和運輸的機械化作業程度高，操作和管理的運行效益高;二是政府強力扶持和引導。丹麥政府有針對性地制訂了長期的財稅扶持政策，如對于秸稈發電政府免征能源稅、二氧化碳稅等環境稅，優先調用其電能熱能和保證最低上網價;政府對各大發電運營商提出嚴格規定，明確要求有一定比例的可再生能源容量，另外從1993年起就開始以工業二氧化碳排放稅補貼包括秸稈發電在內的節能技術和可再生能源的研究。依靠這些實實在在的體制機制的有效保障和引導，丹麥等歐美地區成功地建立起長期穩定運行、經濟有效的秸稈發電產業體系。

建議:一是在工業和經濟發達的蘇南或蘇中等地區可以通過政策導向提高土地的集約化程度，進而達到如同丹麥的秸稈資源集中經營和管理效果;二是蘇北等農業地區在不改變現有土地產權及經營模式的前提下，由政府主導組織成立集秸稈收割、打包、貯運于一體的專業性經營公司。再由公司牽頭通過科學測算和合理規劃，探索協約合作的形式，按照一定的地域與農戶、鄉村、發電企業、農機具主、物流公司等分別簽訂“以秸稈資源代替農作物收割費、區域性秸稈分散貯運場地租賃、秸稈燃料供應、農機具區域性協作體、秸稈運輸”等多邊合作協議，真正建立起集“秸稈資源生產、收集貯運、秸稈發電”于一體的網絡體系和產業鏈［14－15，23］。政府通過長期的資金扶持、財稅優惠、交通運輸保障等配套政策措施幫扶此類企業的成長和穩固。這樣既保障各方的經濟利益，又保證了大規模工業化利用所需秸稈資源的穩定供應和合理價格水平。

3．2．3 拓展秸稈飼料和秸稈沼氣的發展模式 針對當前各家各戶式小沼氣的不足，發展以秸稈飼料和大沼氣為紐帶的現代生態農業體系，提高整體經濟效益和生態效益［24－25］。通過政府的科學規劃、政策引導和科技支撐，各地區可以因地制宜、分片建設，以規模化的養殖企業或農業企業為龍頭，將秸稈飼料加工、畜牧養殖、畜禽糞便沼氣生產、綠色沼肥、特色種植、綠色農業等進行模塊組合與優化，形成各具特色的區域性現代生態農業產業鏈，提高整體效益，實現秸稈的屬地轉化。

3．2．4 做強地方性的秸稈利用特色產業 基于市場容量和技術現狀，目前秸稈固化成型燃料(泰興、溧水、溧陽)、生產基料(高淳、金壇、沭陽、豐縣)、工業建筑材料(連云港市)、秸稈編織(贛榆縣)行業的總體經濟體量較小［1］。當前工作重點是要通過技術升級和市場運作進一步提高產品品質和經濟效益，進而打造品牌和做強特色，帶動地方性的秸稈高值轉化。

3．2．5 孵化和培育秸稈生物轉化與加工的新興產業 秸稈本身是一種富含聚糖和木質素類有機質的天然生物質資源，通過現代生物工程技術可以制備成生物基液體燃料、生物基化學品、生物基材料、生物活性物質等多種高值工業產品，可替代化石類資源廣泛應用于化工、農業、醫藥、食品、材料、建筑、飼料養殖等行業，是當今國際上爭先搶占的熱點和重點新興產業領域［26－28］，也是江蘇省十二五規劃中發展生物產業的重要內容，更是秸稈資源高值工業化轉化與利用的一種新途徑。

江蘇省在本領域的整體科研水平和人才儲備已經走在全國的前列，形成了以南京工業大學、南京林業大學、中國林科院林產化工研究所、南京農業大學、江南大學、南京理工大學等為代表的科技集群。上述單位利用自主知識產權在國內率先開發出功能性低聚木糖等高值生物產品并成功推廣應用［29］;在基于秸稈資源的平臺化合物、纖維素燃料乙醇、有機酸發酵和其它重要生物基化學品的生物煉制領域均處于全國領先水平和國際先進水平，部分科研成果正處于產業化前期的孵化階段。目前所面臨的主要問題是要解決制約工業化生產及產業體系建設的幾個關鍵性技術和工藝瓶頸［30－31］，如新型木質纖維原料的預處理技術與設備、低成本的高效的復合型纖維素酶催化劑、新型高效的酶水解技術與設備、新型木糖基化學品的生產與應用技術開發、酶解木質素基化學品生產技術研發與市場開發及廢水的高效處理與回用技術等。總之，基于秸稈資源的生物煉制系統是一個技術更加密集和任務更加艱巨的新興產業體系，需要更加長期有效和穩定持續的科研投入和前期研發。

4 結語

現有經驗充分表明，當前主要的任務是要將江蘇省內各個院校、學科、人才、技術、資金和企業的優勢資源匯聚融合，打造成能夠引領和支撐江蘇省乃至全國秸稈資源高效生物轉化與加工的協同創新平臺和基地，集中優質智力和技術資源進行協同攻關和集成創新以解決本領域重大的共性技術瓶頸、破解制約大規模商業化生產的成本與環境問題，同時孵化產業和人才，為未來新興產業的發展提供堅實人才和技術支撐，進而引領新興企業的孵化和產業體系的培育。

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