區域秸稈全量處理利用的概念、思路與模式探討*

王　飛, 石祖梁， ※，李　想，常志州, 劉璐璐，孫仁華

(1.農業部農業生態與資源保護總站，北京　100126；2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所,南京　210014)

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區域秸稈全量處理利用的概念、思路與模式探討*

王飛1, 石祖梁1， 2※，李想1，常志州2, 劉璐璐2，孫仁華1

(1.農業部農業生態與資源保護總站，北京100126；2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所,南京210014)

隨著我國農業生產的發展、農村生活條件的改變，秸稈地區性、季節性、結構性過剩現象嚴重，隨意丟棄或露天直接焚燒現象屢禁不止，對生態環境和社會安全產生十分嚴峻的影響。為解決我國農作物秸稈面臨的突出問題，提出“區域秸稈全量處理利用”的理念。文章系統地闡述了區域秸稈全量處理利用的概念、內涵和遵循原則，并詳細闡明了其基本設計思路：估算秸稈資源與可收集量、調研秸稈綜合利用現狀、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、合理布局秸稈產業和收儲場地、健全秸稈全量處理利用的政策保障體系。在此基礎上，歸納分析了“多元循環型模式、還田主導型模式、產業主導型模式”等幾種秸稈全量利用模式的內容、特點，并結合典型案例分析了其實用效果，以期為區域秸稈綜合利用和禁燒工作的長效運行與可持續發展提供理念引導和技術支撐，推動農作物秸稈實現應有的資源價值。

秸稈全量利用概念內涵設計思路技術模式

0　引言

中國是農業大國，農作物秸稈資源種類繁多，數量巨大。據農業部測算， 2014年我國秸稈理論資源產生量達到9億t以上，可收集量達到8億t以上。近年來，隨著我國社會經濟的發展、農村生產生活條件的改變，秸稈地區性、季節性、結構性過剩現象激增，致使秸稈隨意丟棄或露天直接焚燒現象屢禁不止，對生態環境和社會安全產生十分嚴峻的影響[1]，引起全社會的高度關注。相關部門和各級政府圍繞秸稈綜合利用和禁燒工作，明確組織機制、制定利用方案、出臺扶持政策，秸稈綜合利用取得了顯著成效， 2014年底全國秸稈綜合利用率達到78%。但仍有近20%的秸稈未能得到有效處理和利用，存在著禁燒時段內時有焚燒、禁燒期后大量集中焚燒，及秸稈隨意遺棄有增無減等現象[2]，即使已利用的秸稈也存在著秸稈還田質量不高、產業布局不合理、收儲運體系不健全、發展模式難以長效運行等諸多問題[3]。因此2015年國家發展改革委等四部委聯合提出“十三五”期間秸稈綜合利用要進一步達到85%的目標，抓好秸稈綜合利用已經成為發展循環經濟、轉變農業發展方式、調整能源消費結構、促進農業可持續發展的一項重要措施。從根本上解決秸稈相對過剩和露天焚燒問題，關鍵是要構建起覆蓋區域范圍的結構完備、運行穩定和機制長效的綜合利用體系[4]，實現區域秸稈的全量化處理和利用。然而目前尚沒有對秸稈全量化處理利用進行詳細闡述的相關文件、文獻或標準等，不利于秸稈綜合利用工作的全面展開。對此，筆者結合多年的研究和工程實踐，對秸稈全量處理利用的概念、內涵、原則和相關技術模式進行了概述和探討，以期為實現區域秸稈禁燒和產業化利用提供系統的理念引導和技術支撐。

1　區域秸稈全量處理利用的概念、內涵

2009年以來，筆者的研究團隊提出鄉(鎮)域稻麥秸稈全量利用技術研究，率先實施了“區域秸稈全量利用關鍵技術研究與應用推廣”，開展了一系列秸稈還田、秸稈收集貯運、秸稈材料化、秸稈飼料化、秸稈能源化利用技術及裝備等研究工作，同時以泗洪縣車門鄉為對象，初步實踐了以鄉(鎮)區域為尺度的秸稈全量利用工程示范[2,5]。繼而在國家發改委和農業部的相關文件中也提出了啟動秸稈綜合利用示范縣建設、率先實現秸稈全量化利用，實現區域整體推進的政策導向。在對國家相關文件和文獻研究的基礎上，我們提出了區域秸稈全量化處理利用的概念、內涵和遵循原則。它是指某行政區域內沒有秸稈露天焚燒與隨意丟棄現象發生，所有農作物秸稈均得到了有效利用與有效處置。

它的內涵是：在某特定的行政區域(主要指縣域范圍)，將秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化等“五料化”利用技術進行優化組裝集成，構建適合區域特點的秸稈全量處理利用技術模式與全程技術服務體系，對暫時無法有效利用的剩余秸稈進行有效處置(主要指集中堆放或還田處理)，以防止秸稈露天焚燒或隨意丟棄，實現區域秸稈“全域、全年、全程、全量”的處理利用目標。它遵循以下3個基本原則：

(1)因地制宜的原則。要充分考慮當地秸稈種類、種植與耕作制度、食草動物養殖發展狀況與規劃目標、秸稈產業發展狀況與條件、社會經濟發展水平、環境發展目標等內容，充分發揮當地秸稈消納與利用潛力，因地制宜地設計、組合秸稈“五料化”利用技術，注重協調可持續發展。

(2)區域統籌的原則。以全部農作物秸稈的處理和利用為目標，以鄉鎮或縣域為尺度，依據區域內秸稈產生總量及時空分布，統籌秸稈還田數量與收集離田數量、秸稈還田時序及空間布局； 統籌秸稈離田利用不同途徑的比例與規模； 統籌秸稈就地消納的近期目標與秸稈產業發展的長遠目標； 統籌農民利益及責任、政府責任、企業合理利潤之間的關系； 科學頂層設計，整體推進全區域秸稈綜合利用工作。

(3)市場運行的原則。秸稈全量化處理利用要推動運行機制的建立與長效可持續發展，通過出臺相關鼓勵、優惠政策，滿足共性需求，輔助薄弱環節，集聚社會資本，營造環境氛圍，促進秸稈產業和相關服務體系的發展； 通過規范企業行為和市場秩序，為秸稈產業化發展創造良好的市場環境。

2　區域秸稈全量處理利用的設計思路

區域秸稈全量處理利用以秸稈全面禁燒與禁拋為目標，近期以生態和社會效益為主、經濟效益為輔，以就地消化利用為主、離田異地利用為輔，中遠期注重生態、社會與經濟效益并重，以秸稈高值、梯級、工業化利用等產業化為主要發展方向。其主要設計思路如下。

(1)估算秸稈產生與可收集量。依據對區域內作物種類、播種面積、產量水平、草谷比等估算出秸稈產生總量； 依據收獲方式、留茬高度、季節、道路、收集裝備條件以及客觀需要(如培肥地力、農民自留柴薪或其它用途)等因素[6]，估算出區域內實際秸稈可收集利用的數量。有條件的地區，還可以直接利用衛星遙感影像數據對區域秸稈資源量及其空間分布進行估算[7]。

(2)調研秸稈綜合利用現狀。實地調研區域內現有的不同作物秸稈利用狀況(秸稈還田面積、肥料化、飼料化、能源化、基料化、原料化等利用量)； 秸稈利用相關企業數量、規模及分布等情況； 秸稈收儲點數量和面積，現有實際收儲能力； 秸稈實際焚燒和廢棄狀況等。實地調研采用座談和入戶調查相結合的方式。其中，座談分縣、鄉(鎮)、村三級進行，選擇所調查鄉鎮和村時，應考慮經濟(發達、較發達、不發達)、農民收入(高、中、低)、農作物播種是否具有典型性等因素； 入戶調查包括農戶基本情況、農作物生產情況、秸稈利用情況、生活用能情況等方面內容。

(3)確定保持地力的秸稈還田量。秸稈還田是解決秸稈出路的有效途徑，也是維持土地生產能力可持續提升的必要措施，它包括收割留茬、可收集利用秸稈的直接還田[8]，還包括通過間接還田方式如過腹還田、堆漚還田、食用菌渣及沼渣等獲得的秸稈歸還量[9]。在統籌秸稈還田時，應考慮以下幾方面問題：①秸稈還田比例。這需要了解單位土地面積秸稈最小還田量、最大還田量以及適宜還田量。最小秸稈還田量是指為維持土地持續生產力及固碳所必需的秸稈還田數量，秸稈離田利用時必須保持最小還田量[10]； 秸稈最大還田量是指單位土地面積允許耕作播種的最大還田量，是處理剩余秸稈的有效手段； 秸稈適宜還田量是指能夠綜合平衡土壤肥力、還田作業成本、作物產量等因素的還田數量，在秸稈綜合利用技術成熟后，應逐步調整秸稈還田量到最適宜還田量。②秸稈還田時序。不同季節、不同輪作制度下的秸稈還田會對生態環境產生一些負面影響，如秸稈還田使短期內稻麥兩熟高產農田的溫室效應明顯提高[11]、增加了稻田滲漏液的水溶性有機碳含量[12]、使稻田增排甲烷的溫室效應大幅抵消了土壤固碳減排效益[13]、麥秸還田顯著增加了氮肥的氨揮發損失[14]等，需要確定合理的還田時序，最大限度地避免秸稈還田產生的環境負面影響。③農機農藝配套。秸稈還田比例確定后，要篩選配套相應農機具和適宜農藝技術，有效避免因秸稈還田對作物產量產生的負面影響，解決秸稈還田“如何還、還下去、還得好”的問題[15， 16]。

(4)設計秸稈離田利用的比例關系。秸稈不同利用途徑所產生的經濟、社會和環境效益存在較大差異，不同區域對秸稈利用途徑的制約因素也顯著不同。因此，要綜合考慮秸稈利用的技術成熟度、市場成熟度、工程轉化效果、節能減排效益、二次污染程度、與秸稈種類的適宜程度、與區域秸稈可獲得量的協調程度、區域秸稈收儲運水平、社會經濟發展水平、與區域發展規劃和政策導向的協調程度等[17]，構建模式決策方案，優選利用技術，依據區域秸稈綜合利用現狀，合理規劃好秸稈離田之后用于肥料、飼料、基料、燃料與原料的數量比例，解決離田秸稈“用的掉、用的好”的問題。

(5)合理布局秸稈產業和收儲場地。依據秸稈產業化利用特性，系統評判秸稈收集時限、收集強度、收集半徑、道路條件、運輸成本[18]，確定秸稈離田種類、離田量和離田田塊，科學合理地布局秸稈收儲點，建設規模適宜的收儲場地，配套相關機械和隊伍，同時構建系統化、智能化、信息化的秸稈物流網絡，實現秸稈供應鏈各主體間的信息共享、利益共得、風險共擔[19]，提高秸稈收儲運效率和市場競爭力，解決秸稈產業合理布局及秸稈原料有效持續供應的問題。

(6)健全秸稈全量處理利用的政策保障體系。要構建起基于政策引導下的區域秸稈全量利用市場化運行體制與機制，從組織、管理、資金投入、法規建設、技術支撐等方面制定切實可行的保障措施，充分發揮企業、合作社和農民的主體作用，重點解決好“誰主導、誰運行、誰來補、補多少、補給誰、補償期限”的問題[20]，推動秸稈全量化利用的長效運行與可持續發展。

3　區域秸稈全量處理利用的技術模式

筆者通過大量調研大氣污染重點防治區域和糧食主產區以鄉域或縣域進行秸稈全量利用規劃或實踐的行政區域，歸納總結出目前秸稈全量處理利用的3種模式，分別為“多元循環利用模式、秸稈還田主導模式、產業利用主導模式”。

3.1多元循環利用型模式

多元循環利用型模式是在充分考量區域內秸稈利用方式、利用量及剩余量的前提下，通過組裝、集成、升級多種秸稈利用技術，實現秸稈多元化循環利用，并集中配套完善的社會化服務體系和扶持政策，構建政府扶持和市場運作的綜合管理機制，以實現區域內秸稈全部得到處理利用的目標。該模式具有以下3個特點：一是利用方式多元。區域至少包括3種以上主要的秸稈利用方式。二是循環利用為主。體現了秸稈—還田、秸稈—養殖—還田、秸稈—沼氣—沼渣還田等循環鏈條。三是強化政府調控。為保證秸稈不同利用方式的原料可獲得性和持續供給性，政府在產業布局、政策配套、運行管理等方面起明顯調控作用。

北京市順義區北務鎮年產秸稈和蔬菜廢棄物總量6.63萬t，其小麥秸稈(0.13萬t)通過機械化作業實現直接還田、玉米秸稈(0.4萬t)進行青(黃)貯飼料化利用、推廣秸稈(蔬菜廢棄物)—沼氣—農戶生活用能—沼渣還田種植模式處理利用1.8萬t、利用蔬菜廢棄物+秸稈生產有機肥年處理1.3萬t、建設農村沼氣工程處理利用3萬t，同時探索建立秸稈收儲運加工銷售體系和秸稈綜合利用管理體系，實現了鎮域秸稈多元循環的全量利用。

3.2還田利用主導型模式

還田利用主導型模式是指先期以解決秸稈禁燒為目的，以秸稈直接還田肥料化利用為主導利用方式，其它利用方式為輔助的秸稈全量處理利用格局。該模式有以下3個特點：一是秸稈直接還田占絕對主導地位。秸稈機械化還田比例占區域可收集秸稈量的80%以上。二是政府發揮主導作用。該模式由政府負責項目工程的組織、協調、指導和補貼管理，結合農業生產實際，實施符合當地的秸稈機械化還田作業標準，并做好相關技術的宣傳、推廣以及農機手培訓和技能提升等。三是農機與農藝深度融合。要求糧食收獲、秸稈粉碎、滅茬、翻耕、播種等機械在種類、數量上深度匹配，并配套適宜的農藝種植技術，以減少秸稈還田的負面效應。

天津市薊縣下倉鎮小麥、玉米全年秸稈產生總量約7萬t，其中收集1萬t用于當地畜禽養殖和生活用能，剩余86%的秸稈全部進行機械化還田，通過以直接還田為主導達到全鎮秸稈的全部處理利用，解決秸稈禁燒問題。

3.3產業利用主導型模式

產業利用主導型模式是根據區域的自然條件、經濟狀況及社會需求，通過引進資金、先進技術和設施裝備，在區域范圍內做大、做強某個或某幾個秸稈綜合利用龍頭企業，形成秸稈產業，完全消納區域內全部剩余秸稈，同時實現秸稈從生產、加工到銷售的完整鏈接，使秸稈由資源型的原料轉化為增值性的商品。該模式有以下3個特點：一是企業主導。按照市場化的運營方式，企業完成從秸稈收集、儲存、運輸、生產以及轉化產品銷售的整個過程。二是秸稈產品商品化特征明顯。秸稈產品有明確的產品標準和較為穩定的售價，能夠在市場上進行公開交易并參與市場競爭。三是綜合效益突出。該模式秸稈利用不僅可以獲得顯著生態效益和社會效益，還具有較好的經濟效益。

河北省鹿泉區上莊鎮年產小麥、玉米秸稈約5萬t，通過飼料化利用和秸稈還田處理利用秸稈1萬t，剩余秸稈通過引入企業建設秸稈生物質壓塊燃料加工基地，年處理秸稈4萬t，帶動秸稈燃料的產業化發展，實現鎮域秸稈的全量化、高值化利用。

4　結論

從根本上解決秸稈露天焚燒與隨意丟棄現象，必須推動區域內秸稈的全量化處理利用，從秸稈產生與可收集量估算，因地制宜地優化組裝集成秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化等“五料化”利用技術，統籌好地力可持續提升與離田產業化利用關系，合理布局秸稈產業和建設收儲場地，構建適合區域特點的技術模式與技術服務體系，健全政策保障機制等方面，推動秸稈“全域、全年、全程、全量”利用的長效運行與可持續發展，才能真正實現農作物秸稈作為生物質資源應有的社會、生態與經濟價值。

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DISCUSSION ON CONCEPT, DESIGN IDEA AND TECHNOLOGY MODEL OF REGIONALTOTAL STRAW UTILIZATION*

Wang Fei1，Shi Zuliang1， 2※，Li Xiang1，Chang Zhizhou2，Liu Lulu2，Sun Renhua1

(1.Rural Energy and Environment Agency，Ministry of Agriculture，Beijing 100125，China；2.Institute of Agriculture Resources and Environment，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，China)

China is a large agricultural country with a wide variety and a huge number of crop straw resources. According to data from the Ministry of Agriculture, the total straw resources amount was more than 900 million tons and the straw amount could be collected was over 800 million tons. With the development of agricultural production and changes in living conditions in rural China, straw showed a regional, seasonal and structural surplus phenomenon, which was usuallythrown away or burnedin field directly resulting in a serious impact on the ecological environment and social security. In order to solve the outstanding problems faced by crop straw utilization, we put forward a proposal to carry out "total straw utilization in region". This paper systematically expounded the concept, connotation and principle of "total straw utilization in region", elaborated its basic design ideas, i.e., to estimate the total amount and collectable amount of straw, survey the actual state of straw utilization, determine the amount of straw returned to maintain soil fertility, design use ratio among different straw utilization patterns, place rationally straw industry and storage space, and perfect policy support system etc. And then, it summarized and analyzed the content and feature of "multiple-recycling model", "straw returning dominationmodel" and "industrial utilization domination model", based on the typical case analysis.It could provide theoretical guidance and technical support for the long-term operation and sustainable development of regional straw comprehensive utilization and prohibiting burning in field, and promote the realization of the straw resources value.

crop straw; total utilization; concept and connotation; design idea; technology model

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160502

2016-03-21

王飛(1976—)，男，山東棲霞人，處長、高級工程師。研究方向：生態農業、農村能源與環境工程。※通訊作者：石祖梁(1985—)，男，江蘇宿遷人，博士、副研究員。研究方向：秸稈綜合利用。Email：shizuliang1985@163.com

X712；S216.2

A

1005-9121[2016]05-0008-05

*資助項目：國家社會科學基金項目“新型城鎮化背景下農村能源需求結構與供給模式研究”(14BGL096)； 江蘇省農業科技自主創新資金項目“區域秸稈全量利用關鍵技術研究與應用推廣”(CX(12)1002)