“肉牛-蘑菇-炭”秸稈綜合利用“生態單元”設計

左俊怡 魏麗漫 龍錦云 余世金

“肉牛-蘑菇-炭”秸稈綜合利用“生態單元”設計

左俊怡 魏麗漫 龍錦云 余世金

(安慶師范大學資源環境學院，安徽安慶246113)

為了提高秸稈的資源化利用率，遴選出養牛、種菇和制炭三個有關聯的秸稈利用方式，構成循環產業鏈，根據產業鏈中消耗的秸稈原料數量確定秸稈供應的農戶區面積，使秸稈的產生和資源化利用產銷平衡，構成一個“生態單元”。“生態單元”由生產中心和農戶區兩部分組成。生產中心收購農戶區的秸稈作為原料，養殖肉牛、種植蘑菇和制炭。養牛、種菇和制炭三個產業環環相扣，并與農業生產形成良性生態鏈:制炭余熱用于菇房加溫，牛糞作為種菇培養料，尿液制沼氣，沼渣、沼液與蘑菇下腳料還田。按照普通標準確定種菇規模，由種菇需要的牛糞量確定肉牛養殖數量，種菇和養牛剩下的秸稈用來制炭，制炭規模由農戶區產生秸稈的數量決定。

秸稈；資源化利用；生態單元

農作物秸稈包括禾谷類、豆類、薯類、油料類、麻類，以及棉花、甘蔗、煙草、瓜果等多種作物的秸稈，是農作物的副產品。據畢于云等用修正的草谷比法計算，全世界年產各類秸稈約44.7億t，其中我國約8.4億t，為世界第一秸稈大國，并且隨著農業綜合生產水平的提高，秸桿數量有逐年上升的趨勢[1]。

我國傳統的作物秸稈利用方式主要是作為薪柴、畜牧飼料、堆肥等，不僅處于高消耗、高污染、低效率的狀態，而且利用量逐年減少。農作物秸稈熱值高(約為標準煤的1/2)，含有纖維素、半纖維素、蛋白質、脂肪等多種有機物和氮、磷、鉀、鈣、鎂、硅等礦質元素，是具有多種用途的生物質資源。目前國內外秸稈資源化利用的基本思路是“五化”，即飼料化、燃料化、肥料化、基料化、材料化，利用的具體方式主要有5種，包括能源、飼料、肥料、食用菌栽培、工業原料等[2-5]，但各種利用方式都存在一定的缺陷，這些缺陷在一定程度上限制了秸稈的資源化利用。此外，隨著農村外出務工人員增多，留守的青壯年勞動力減少，加上薪柴等直接需求下降，廢棄和焚燒的秸稈數量可能會上升。因此，秸稈資源的利用問題，仍是農民、政府和學者等各方面共同關注的問題。本文擬以生態學原理為指導，設計一個使秸稈資源化利用并達到產銷平衡的生態單元，希望為秸稈綜合利用技術開發提供參考。

1 設計方案

1.1 單元區域大小

單元區域大小的確定主要考慮兩個因素：第一，秸稈收購時運輸的距離要短，在秸稈收購和回運蘑菇下腳料時，節能、省時、省力;第二，保證生產中心的各種生產需要的秸稈數量，特別是秸稈炭化的規模應適中。

經測算，單元半徑R取0.4 km，單元總面積約為0.50 km2。根據我國糧食主產區農村布局特點，農莊、道路、水塘、溝渠等占約20%[6]，單元半徑 R0.4 km內有農田、耕地約0.40 km2，折合600畝。按照畝產秸稈量約450 kg計算[7]，單元內共產生秸稈270 t。

1.2 生產中心產業組成、規模與產業鏈接

生產中心的產業遴選時考慮的因素是：第一，必須以秸稈為原料;第二，一個產業的廢料是另一個產業的原料，產業之間相互銜接;第三，產業之間物流能夠平衡;第四，主要產品具有良好的市場需求;第五，生產具有可操作性。

設計中遴選的產業是養殖肉牛、種植蘑菇和制炭，其規模為肉牛21頭、蘑菇2 500 m2、炭化爐10臺(參見圖2)，計算過程如下：

(1)蘑菇種植規模。

目前蘑菇規模生產多采用大棚栽培方式，一般每個大棚500 m2。按照普通標準，每個單元蘑菇種植規模擬定為5個大棚，合計2 500 m2。按照蘑菇培養料配方，每111.1 m2(1 000平方尺)需要干稻草1 200 kg、干麥草600 kg、干牛糞1 000kg[8]，5個大棚共需干稻草27 000 kg、干麥草13 500 kg(稻草、麥草合計40 500 kg)、干牛糞22 500 kg。

(2)肉牛養殖規模。

一般每頭牛每天出糞量為10.0 kg[9]，曬干后約為3.0 kg，每年出干糞約1 095 kg，22 500 kg干牛糞需要養牛21頭。

肉牛每天平均需草料4 kg[10]，21頭牛每年需草料約30 660 kg。

每頭牛每天排尿約9.0 kg[11]，21頭牛每年排尿68 985 kg，尿液用來制沼氣。

(3)炭的生產規模。

為了菇房升溫需要，每個大棚建2個共10個炭化爐。R為0.4 km的單元區域內秸稈總量270 t，減去種菇和養牛需要的約72 t，需炭化的秸稈量約為198 t。按照40%的出炭率計算[6]，年產秸稈炭約79.2 t。

2 經濟效益

2.1 生產中心收益

生產中心收益包括肉牛、蘑菇和秸稈炭三項，合計254 200元，其中肉牛凈收入54 600元、蘑菇凈收入160 000元、秸稈炭凈收入39 600元，計算過程如下：

(1)蘑菇收益。

鮮菇價格按照16元/kg計算，則蘑菇總收入16×17 500＝280 000(元);

大棚建造、菇床架材、草料收購、各種配料、藥物、菌種、場地租金、人力工資等成本共計約48元/m2，(其中菇床架材可以多年使用，按照使用年限折舊計算成本)[12]，則總成本為48×2 500＝120 000(元);

蘑菇凈收入280 000-120 000＝160 000(元)。

此外，每111.1 m2產生蘑菇下腳料約4 t(含覆土，自然含水量)，5個大棚共產生蘑菇下腳料100 t。下腳料不計入單元內生產效益。

(2)肉牛收益。

每頭肉牛售價約5 600元，21頭牛總收入為21×5 600＝117 600(元);

幼牛、精飼料、防疫、人力工資等成本為3 000元/頭[13]，21頭牛總成本為21×3 000＝63 000(元);

高校團委作為高校最大的一個組織，無論在哪一方面的資源獲取都具有非常大的優勢，在這種情況下，只有高校團委合理的配置各類信息資源，教師專家資源，校外資本引入，才能在一定程度上發揮其在學生創業體系建構上的主導者地位。高校團委在構建創業體系的同時，應該將創業實踐活動趨向更加系統化和專門化的發展方向。所謂專門化，便是擁有更加專業的指導隊伍，更加專業的學生創業團隊，更好的創業實踐環境以及學校支撐，將創業理論體系深入課堂、深入實踐，使其成為一種專門化的學校教育體系之一；系統性，對創業理論體系、創業實踐能力等，要進行系統化的劃分，合理的學習、落實和安排，理論與實際相結合，高效的系統學習，拒絕假大空和表面化。

肉牛凈收入為117 600-63 000＝54 600(元)。

種菇用的干牛糞22 500 kg，按照0.60元/kg計算，價值22 500×0.60＝13 500(元)，不計入肉牛收益;肉牛的尿液生產沼氣，供生產中心內部生活用，不量化，不計算經濟效益。

(3)炭的收益。

每年產生秸稈炭79.2 t，按照1 500元/t計算，秸稈炭總收入為1 500×79.2＝118 800(元);

秸稈收購、炭化裝置、成型設備、人力工資等成本估計為1 000元/t[4]，總成本為 1 000×79.2＝79，200(元)，秸稈炭的凈收入為118 800-79 200＝39 600(元)。

此外，按照秸稈的熱值平均為15 000 KJ/kg、炭化過程中熱量損失10%計算[14]，198 t秸稈在炭化過程中可以產生為菇房加溫的余熱為 1.5×104×198×10%≈2.97×105(MJ)，相當于原煤14.2 t，價值約0.88萬元，此項不計入生產中心收益。2.2 農戶收益

農戶收益包括售賣秸稈的收入和蘑菇下腳料還田折算的經濟收益，兩項合計為91 500元，計算方法如下：

(1)售賣秸稈收益。

秸稈收購按照田間收購價300元/t(干)計算，農戶售賣270 t秸稈的收入為300×270＝81 000(元)。因在田間收購，農戶無需運費，此為凈收入。

(2)蘑菇下腳料還田折算收益。

蘑菇下腳料作為農家肥，每噸下腳料折合復合肥30 kg，100 t下腳料折合復合肥數量約為30×100＝3 000(kg)，以2017年5月安徽市場普通復合肥價格約3.50元/kg，下腳料總價值約為3.50×3 000＝10 500(元)。

以上各項生態單元的規模、效益等計算結果匯總于表1。表中凈收入為生態單元直接產生的經濟效益，不包含政府補貼和環境傷害損益價值等。

表1 生態單元規模、效益一覽表

3 設計結果

3.1 設計圖

為直觀展示“生態單元”設計效果，將以上設計與計算結果繪制成圖1和圖2。

3.2 特點與創新

(1)在國內外秸稈利用的諸多單一資源化利用方式中，選擇了養殖肉牛、種植蘑菇和制炭三種利用方式。一種產業產生的廢物可以被另一種產業利用：可食的秸稈用來養牛，牛糞作為種菇的原料，牛尿制沼氣，蘑菇的下腳料與沼渣還田，養牛和種菇多余的秸稈用來制炭，制炭的余熱用來給菇房加溫，三種產業構成了循環產業鏈，提高了秸稈資源化利用效率，生產中心與農戶區構成了良性生態鏈，避免了單一秸稈利用方式產生的次生環境危害。

圖1 “生態單元”整體結構與運行原理

圖2 “生態單元”產業鏈與經濟效益

(2)以蘑菇種植需要的牛糞量確定肉牛養殖規模，制炭規模由農戶區產生的秸稈在用于蘑菇培養料和養殖肉牛后剩余的數量決定，生產中心產業鏈之間物流平衡，以生產中心需要的秸稈數量確定單元面積大小，使秸稈產銷平衡。

(3)單元半徑為0.4 km，秸稈運輸距離短，費用低;秸稈收購車輛可帶走還田的蘑菇下腳料，方便、省時。

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責任編輯：富春凱

Design for an"Ecological Unit"of"Beef-Mushroom-Charcoal"for the Comprehensive Utilization of Crop Straw

ZUO Jun-yi， WEI Li-man， LONG Jing-yun， YU Shi-jin
(Anqing Normal University， Anqing 246113， China)

In order to increase the resource utilization rate of crop straw， beef rearing， mushroom production and carbonizing were integrated as recycling production chain.The size of agricultural production district was determined by the number of crop straw required by the industry chain so as to balance the production and resource utilization production and marketing of straw material and to form an"Ecological Unit".The"Ecological Unit"was comprised of production center and agricultural production district.The crop straw was purchased as the material used as beef rearing，mushroom production and carbonizing， which were all linked with one another and forming a virtuous circles as follows： waste heat from carbonizing was used as mushroom house heating， cow dung was used as mushroom compost， bovine urine was used as biogas production， and biogas slurry， biogas residue and mushroom waste return to the field.Mushroom planting scale was determined by general standard，the beef rearing scale fit to the number of cow dung required by the mushroom production.The rest of crop straw used by beef rearing and mushroom all used to make charcoal，its scale was consistent with the number of crop straw in the agricultural production district.

Crop straw;Resource utilization;Ecological Unit

X712

A

1674-6341(2017)05-0023-03

10.3969/j.issn.1674-6341.2017.05.008

2017-06-01

安慶師范大學大學生科技創新活動基金

左俊怡(1998—)女，安徽蕪湖人，在校大學本科生。