昌圖縣秸稈綜合利用模式優化分析

王旭維 張云凱 段洪君 陳秀范 劉玉龍

(1.昌圖縣遼河保護區管理局，遼寧鐵嶺112599；2.昌圖縣農村經濟發展局，遼寧鐵嶺112599；3.昌圖縣遼河保護區后窯管理所，遼寧鐵嶺112530；4.昌圖縣寶力鎮農業技術綜合服務站，遼寧鐵嶺112536；5.昌圖縣遼河保護區通江口管理所，遼寧鐵嶺112527)

引言

作物秸稈作為一種極具潛力的生物質資源，含有豐富的碳、氫和氧等養分，具有資源豐富、發熱量高和清潔環保等優點，可有效替代常規化石燃料，延長各產業鏈發展，緩解區域能源與環境壓力。隨著農村用能方式的改變以及以化肥投入為代表的農業技術的廣泛使用，秸稈這種資源卻變成了令人厭惡的 “垃圾”，房前屋后，河道路旁，林帶荒溝到處堆積著陳年的秸稈，不僅影響了村屯環境，而且對河道行洪和護林防火都帶來了隱患，近幾年，秸稈焚燒有禁不止，也同時帶來了嚴重的環境污染。多渠道開展秸稈綜合利用，變廢為寶，至關重要。

昌圖縣位于遼寧省最北部，區域面積4317km2，下轄39個鎮場，人口103萬，其中農業人口83萬，全縣耕地面積耕地32.6萬hm2，農作物以玉米為主，種植面積達玉米近24.0萬hm2，占現有耕地面積的74%，水稻1.13萬hm2。正常年份全縣糧食總產量250萬t，2016年接近了284.9萬t(28.5億㎏)，是全國最大的商品糧生產基地、著名的畜禽生產加工基地，多次獲得國務院授予的全國糧食生產先進縣標兵，屬于北方典型的旱作農業縣。

全縣秸稈總量280.5萬t，其中玉米秸稈為270萬t，水稻秸稈7.5萬t，花生1.8萬t，其他1.2萬t。

1 利用現狀

1.1 可用205萬t，綜合利用73%

主要用作燃料、肥料 (秸稈還田)、飼料、基料及工副業生產原料外，還有近1/3以上的秸稈未被綜合利用。每年10月末至翌年3月末，農民不定時地在農田里焚燒秸稈，或堆放廢棄在地頭村尾，致使秸稈這種很好的資源造成嚴重的浪費，而且秸稈擠占了村屯道路乃至占據了河道，污染了水環境，村屯環境臟亂差，影響交通安全。農民燒荒，不僅使地力下降，而且極易引起火災，甚至在村屯內火燒連營，這種情況，每年都有所發生。

1.1.1 農戶自用炊事采暖直燃約50萬t

由于近幾年國家加快城市化進程，年輕農民外出打工，農村人口減少，并且戶型變小，加之較以前，取暖原料多樣化，如煤、燃氣、電等以及集中供熱，致使秸稈作為農村唯一的取暖炊事用能，使用量將會越來越少。

1.1.2 秸稈能源化利用

昌圖縣有國能生物發電有限公司1家，年消耗秸稈10萬t，秸稈固化企業3家，年消耗秸稈3萬t。生產出的成品固化燃料主要供應制藥企業以及周邊農戶和小企事業單位。昌圖縣年秸稈能源化利用約13萬t。唯一的生物質電廠消納能力有限；固化燃料企業生產成本偏高，影響了企業可持續發展。隨著國家鄉村振興戰略的實施，農村的集中供暖也將會逐漸興起，以秸稈為原料的集中直燃供暖將會成為主流。秸稈直燃是最好的消納方式，最有前景的是使用特制的生物質鍋爐，在人口相對集中的農村集鎮，進行統一供熱，收到了良好的效果。目前鐵嶺眾緣環保設備制造有限公司生產的特制生物質鍋爐已經應用于供暖企業，供暖成本低，秸稈存儲靈活，消納秸稈量大，已經顯現了強大的優勢，正在進行大范圍推廣。鐵嶺市兩家子農場已經初試成功。

1.1.3 秸稈飼料化利用

昌圖縣充分利用秸稈資源，大力發展畜牧業，引進玉米秸稈回收機、玉米秸稈青黃儲機等機械，先后推廣了秸稈青貯、半干 (青)貯、秸稈氨化、堿化、鹽化和微生物處理等秸稈加工利用新技術，應用情況良好。2016年昌圖縣秸稈飼料化利用約為76.8萬t。其中秸稈青貯、半干青貯5.7萬t， (其中全株青貯0.8萬t)，氨化、鹽化10萬t，微貯4萬t，共建貯窖(壕)5.1萬m3。長桿短喂56.3萬t。花生秧、花生殼等農林廢棄物加工飼料，年提供飼料約0.8萬t。

1.1.4 秸稈肥料化利用

為提高秸稈肥料化利用率，昌圖縣積極推廣秸稈還田，以高留茬粉碎式還田為主，實施保護性耕作。同時，引導種植大戶和合作社利用生物菌劑開展秸稈堆漚還田；2016年全縣完成秸稈完全粉碎還田作業2.89萬hm2，秸稈利用量50.6萬t。保護性耕作2～4萬hm2，秸稈還田量12.6萬t。

1.1.5 秸稈基料化、原料化利用

昌圖縣秸稈基料化、原料化利用率雖然較低，但已經出現了可喜的兆頭，具有廣闊的的發展空間。目前，基料化利用主要是興民玉米芯加工有限公司，公司生產的產品用于食用菌生產的基料銷往多個國家。此外農戶用秸稈粉碎的基料生產黑木耳已經成功，正在逐步推廣。原料化利用主要是水稻秸稈銷往外地作為工業原料和大棚保暖草簾。昌圖縣秸稈基料化、原料化利用年均2萬t。

1.2 存在的問題

1.2.1 秸稈飼料化利用

基礎設施薄弱，秸稈青 (黃)貯壕 (窖)設施簡陋，貯窖造價200元/m3左右，并且技術環節要求較高，缺乏政策鼓勵和資金投入措施，群眾積極性不高。

1.2.2 秸稈肥料化利用

由于東北屬于一季作物區，冬季溫度較低，當年秸稈全量還田腐爛有難度，加之遼北十年九春旱，春季適宜播期很短，會影響來年春季播種，因此土地消納秸稈的總量不大，即使深翻，最大限度也需要至少3a秸稈才能真正在土壤中腐爛。因此不能連年進行，或者每年只能還田1/3。

1.2.3 秸稈基料、原料化利用

市場開發還需加強。

1.2.4 秸稈收儲運方面

經紀人存儲需要租用場地、配備消防設施，生產成本較大。小戶難以承受，國家補貼較少。

2 秸稈利用基本原則

2.1 多元利用，農用優先

堅持秸稈綜合利用與農業生產、農村生活相結合，在滿足種植業、畜牧業及農戶用能需求的基礎上，做好肥料化、飼料化、燃料化等領域新技術、新裝備、新工藝的示范推廣，合理引導秸稈基料化、原料化等綜合利用方式，推動秸稈處理利用向多元循環的綠色方向發展。

2.2 分類指導，因地制宜

根據秸稈資源的數量、品種、分布特征和綜合利用現狀，結合當地的農業及相關產業的發展規劃以及對產業對秸稈的需求情況，引導各地選擇符合本地生產條件和經濟發展狀況的秸稈綜合利用建設項目和秸稈綜合利用模式。

2.3 分步實施，科技推動

既要立足當前，努力實現秸稈禁燒的目標，又要著眼長遠，充分把握秸稈綜合利用技術的發展趨勢，大力引進新技術，努力拓展新領域，推動秸稈利用向產業化程度高、循環鏈條長的領域發展，實現秸稈資源利用價值的生態效益、社會效益、經濟效益的最大化。

2.4 市場導向，多面扶持

充分發揮市場在資源配置中的決定性作用，建立以市場為導向、企業為主體、農民積極參與的長效機制。農業生態環境保護建設是國家生態文明建設的重要組成部分，是農業可持續發展的重要基礎。秸稈綜合利用是向綠色農業發展的必須做好的一項工作，政府要積極在政策上給予扶持，要建立綠色農業生態補償機制。通過多渠道開展秸稈綜合利用和多種方式的鼓勵補償政策，實現農業清潔化生產和可持續發展。

3 秸稈綜合利用模式及優化分析

3.1 玉米秸稈還田養地模式

玉米秸稈粉碎全量還田翻壓技術可避免焚燒秸稈，能夠合理利用秸稈、保持生態環境、培肥地力，是當今我國合理利用秸稈資源的有效措施之一。

3.1.1 玉米秸稈粉碎部分回收部分還田覆蓋免耕播種技術模式

玉米秸稈粉碎部分回收部分還田覆蓋有2種方法：利用帶有秸稈回收裝置的玉米聯合收獲機或秸稈粉碎回收機將秸稈部分回收，回收的秸稈做牛羊飼料進行黃貯，部分秸稈還田覆蓋進行寬窄行免耕播種保護性耕作；玉米機械化收獲秸稈粉碎還田后，利用秸稈打捆機組將秸稈部分撿拾打捆，然后送發電廠發電。粉碎后的秸稈用摟草機組摟成一條，再進行部分撿拾打捆。剩余秸稈實施部分還田覆蓋保護性耕作。

工藝流程為：秋季玉米機械化收獲秸稈粉碎回收或玉米機收摘穗后秸稈粉碎回收機回收 (約2/3)、部分還田覆蓋(約1/3)→秋季必要深松→春季寬窄行免耕播種。

這種技術模式的優點是秸稈利用更合理，部分回收秸稈作飼料，節約飼料成本，有利于畜牧業發展。玉米機械化收獲粉碎后，農機合作社或養機戶利用打捆機組將秸稈部分撿打捆，然后送至秸稈發電廠。不僅實現迅速倒地，給農田深松整地等秋季作業爭取時間，還可以創造一定經濟效益，更重要的是避免秸稈焚燒。部分還田秸稈保證秸稈覆蓋率和免耕播種質量，適宜保護性耕作，是昌圖縣今后主推的保護性耕作技術模式。

3.1.2 玉米秸稈粉碎全量還田翻壓技術模式

根據昌圖縣實際情況和操作能力，實施秸稈機械翻埋還田和秸稈生物反應堆，是現階段秸稈綜合利用最直接、最有效的途徑。秸稈機械翻埋還田就是用秸稈粉碎機將摘穗后的農作物秸稈就地粉碎，均勻拋撒在地表，隨即翻耕入土，使之腐爛分解，有利于把秸稈的營養物質完全地保留在土壤里，增加土壤有機質含量、培肥地力、改良土壤結構，并減少病蟲危害。秸稈生物反應堆是通過在秸稈加入微生物菌種、催化劑和凈化劑，在通氧 (空氣)的條件下，被重新分解為二氧化碳、有機質、礦物質、非金屬物質，并產生一定的熱量和大量抗病蟲的菌孢子，繼而通過一定的農藝設施把這些生成物提供給農作物，使農作物更好地生長發育。由于冬季溫度低，空氣干燥，秋收后秸稈很難在地表腐爛，影響來年春季正常耕作。利用聯合收割機收割玉米，將玉米秸稈粉碎，均勻拋撒地面，然后 (可以加生物菌劑)深翻還田。增加土壤中速效氮含量，降低土壤容重，利于土壤保水保肥。適于昌圖縣中部和東部地區的平原地區，風沙地區降水量偏少慎用。要3a輪番1次，不能連年深翻。

其工藝流程為：秋季玉米機械化收獲秸稈粉碎全量還田 (秸稈長度≤10cm，否則需進行秸稈二次粉碎)→秋季液壓翻轉犁翻耕掩埋秸稈 → 秋季耙壓(春季平播)或旋耕起壟 (壟播)。秸稈粉碎全量還田技術的前提是玉米機械化收獲后秸稈粉碎全量還田、不焚燒秸稈。根據東北地區的耕層結構，確保耕層土壤養分的作業深度為20～25cm，避免把生土翻到土壤表層。在翻耕前均勻拋撒適量生物菌劑，可加快秸稈分解速度，避免秸稈分解過程中與作物幼苗爭奪壤中速效氮，從而影響幼苗正常生長。秋季耙壓之后處于待播狀態，適于平播，但要留好地頭壟，并做好標記。翻耕后及時進行耙壓或淺旋作業，平整土地的同時鎮壓，防止土壤失墑；地表秸稈較長 (大于10cm)且量大、覆蓋不均勻的地塊耕整地前必須進行二次秸稈粉碎處理作業，作業后秸稈長度小于10cm，以保證耕整地的作業質量。

3.2 秸-飼-肥種養循環模式

將農作物秸稈添加輔料和必要的營養元素制成牲畜飼料 (也可以直接長稈短喂)過腹還田，從而實現種植養殖有機結合，秸稈循環利用，降低了農業的面源污染，做到了可持續發展。主要方式有青 (黃)貯，壓塊、長稈短喂等。畜禽糞便還田需要腐熟，要有場地和時間過程。

3.3 秸-沼-肥能源生態模式

利用秸稈制沼氣，沼渣沼液直接還田。秸稈消納量雖然不大，但可以轉化為能源，適合山區集鎮社區建設。即有效消納秸稈，又能為山區農戶相對居住集中的社區提供生活用能燃氣。

3.4 秸-菌-肥基質利用模式

將秸稈粉碎，壓制，配置成食用菌栽培基質或果蔬、花卉育苗基質，利用后可以還田，增加了多級循環利用。食用菌較發展地區可以大量推廣，并且可以工廠化規模生產。雖然具有地域局限性和產業局限性，但隨著人們的膳食結構發生變化，百姓對食用菌的需求越來越大，秸稈基料化發展前景會更加廣闊。

3.5 秸-燃-能再生能源模式

秋收后將秸稈直接打包，送往生物質電廠直燃供暖、發電，或者通過秸稈壓塊，做成固化顆粒，利用生物質鍋爐燃燒，減少污染排放，是很好的再生能源，減少了石化能源帶來的污染。秸稈消納量大，但受電廠和壓塊廠生產能力的制約。直燃供暖幾年發展呈發展勢頭，解決了燃煤鍋爐替代問題；可以就近解決秸稈處理問題；對秸稈燃料的要求對比發電廠比較寬泛；不用經過粉碎和固化成型可以直接燃燒；方捆秸稈和圓捆秸稈都可以作為燃料來使用。秸稈直燃供暖將成為今后秸稈能源化的發展方向。

4 結論

通過對秸稈綜合利用模式的分析，找出了適合本地區的合理科學模式，從而積極鼓勵引導農戶和企業開展秸稈綜合利用，發展綠色農業耕作技術即通過利用有機肥料、使用生物防治病蟲害和雜草管理相結合的方式，保持和提高土壤肥力，節約和保護水資源，減少農業對生態環境破壞，恢復和重建生態資源基礎，并始終把農業發展建立在自然環境良性循環的基礎上，進而達到在農業發展過程中，始終保持人、環境、自然與經濟的和諧統一。

玉米秸稈還田養地模式、秸-飼-肥種養循環模式、秸-燃-能再生能源模式是昌圖縣秸稈綜合利用的主流和最優方式，短時間內消納能力強，長時期，可以培肥地力。3種可以取長補短，其他可以做些適當補充，待產業成熟，也可適當擴大發展。

在中南部平原地區產糧重點區，秸稈收集量大，地勢平坦，利于機械化收獲、撿拾、打捆、播種等系列化耕作，而秸稈發電廠正處在這一區域秸稈可收10km半徑之中，適合推廣秸稈飼料化、肥料化 (還田)，秸稈能源化 (秸桿直燃能最大限度的消納秸稈)，最大限度的消納秸稈。

在昌圖西北部處于科爾沁沙地邊緣，主要作物是花生，花生殼具有油性，經固化成塊后，燃值高，效果非常好，適合花生殼固化成燃料發展秸稈能源化。玉米種植面積不大，秸稈量相對較少，更適合秸稈飼料化，通過過腹還田，消納秸稈，其余用作農戶炊事和取暖。

在昌圖東部山區，適合推廣秸稈飼料化、基料化和小型能源化。受地理地貌限制，不適合大面積機械化作業，加之現階段鼓勵發展林下經濟，食用菌栽培有了很快的發展，以秸稈作為基料廢物利用，消納了秸稈，增加了收益。發展養殖業，利用養殖來過腹還田，產生的糞便可以還田培肥地力，還可以為發展小型沼氣提供原料，沼渣沼液還田發展綠色食品，實現農業可持續發展。