吉林省玉米秸稈綜合利用存在的問題與解決方法

劉春雨，王 玉，于鳳洋

(吉林省環(huán)境科學(xué)研究院，吉林 長春 130012)

1 概述

吉林省是國家糧食主產(chǎn)區(qū)和農(nóng)業(yè)大省，每年可收集利用的秸稈資源量約為4000萬t[1]，但是秸稈利用率相對較低，秸稈露天焚燒已經(jīng)成為社會普遍關(guān)注的環(huán)境熱點(diǎn)問題。目前，吉林省在玉米秸稈禁燒和綜合利用上采取了5項(xiàng)措施，分別是：秸稈肥料化、燃料化、飼料化、基料化和原料化。雖然取得了一些成效，但距離秸稈綜合利用率全面達(dá)到85%的目標(biāo)，還有一定的差距。為此，根據(jù)吉林省玉米秸稈綜合利用現(xiàn)狀，針對存在的問題提出合理的解決方案，勢在必行。

2 吉林省玉米秸稈綜合利用現(xiàn)狀

吉林省持續(xù)推行秸稈禁燒政策，但由于農(nóng)村面積大，地塊零散程度高，農(nóng)閑期較長，很難持續(xù)采取高壓態(tài)勢。同時，隨著新能源的普及，玉米秸稈作為生活燃料的屬性消失，而作為飼料和工業(yè)原料等方面的還存在一定的不足，傳統(tǒng)耕作模式的耕作特點(diǎn)使得就地焚燒秸稈現(xiàn)象“屢禁不止”。

2.1 玉米秸稈直接還田

由于玉米秸稈中含有作物生長所必需的氮、磷、鉀諸元素，實(shí)踐也證明玉米秸稈還田可以增加土壤有機(jī)質(zhì)(鮮玉米秸稈1000～1500 kg純氮3.65 kg、五氧化二磷1.85 kg)，可改善土壤結(jié)構(gòu)，持久地培肥地力，提高土壤的保水保肥性能[2]。同時，玉米機(jī)械化秸稈還田技術(shù)屬于保護(hù)性耕作技術(shù)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上減少環(huán)境污染，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施。

目前，榆樹市、四平梨樹縣等地區(qū)，采用了一種“秸稈全覆蓋免耕還田模式”，該模式秸稈消耗量大、轉(zhuǎn)化成本低，僅運(yùn)輸成本每畝地就可以減少支出30元左右，為此吉林省各地區(qū)紛紛效仿。

2.2 玉米秸稈燃料化

長春市九臺區(qū)、吉林市、大安市安廣鎮(zhèn)等地區(qū)，通過秸稈發(fā)電、秸稈供熱試點(diǎn)帶動了秸稈打包收儲、秸稈成型燃料加工、生物質(zhì)鍋爐及戶用爐具設(shè)備制造等上下游產(chǎn)業(yè)鏈條的發(fā)展。目前長春市九臺區(qū)此項(xiàng)工作開展的比較到位，預(yù)計2018年秸稈綜合利用率可達(dá)到了86%。

2.2.1 壓塊燃料成本預(yù)算

投產(chǎn)1臺套生產(chǎn)秸稈壓塊設(shè)備，設(shè)計生產(chǎn)能力為3 t/h，按10 h/d計算，產(chǎn)量預(yù)計為1萬t/a。生產(chǎn)玉米秸稈壓塊燃料成本預(yù)算見表1。

表1 生產(chǎn)玉米秸稈壓塊燃料成本預(yù)算

注：按照目前玉米秸稈壓塊市場500～580元/t元計算，利潤約為170～252元/t

2.2.2 顆粒燃料生產(chǎn)成本預(yù)算

投產(chǎn)1臺套秸稈顆粒設(shè)備，設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5 t/h，按10 h/d計算，產(chǎn)量預(yù)計為0.5萬t/a。生產(chǎn)玉米秸稈顆粒燃料成本預(yù)算見表2。

表2 生產(chǎn)玉米秸稈顆粒燃料成本預(yù)算

注：按照目前秸稈壓塊市場560～650元/t元計算，利潤約為220～310元/t

2.3 玉米秸稈生物質(zhì)綜合利用

生物質(zhì)可分為3種類型：農(nóng)作物的秸稈、雜草、落葉、果殼、樹木枝條等；人畜禽糞便、生活垃圾等；農(nóng)副產(chǎn)品加工后的剩余物[3]。正因以上特點(diǎn)，生物質(zhì)作為將來的一種主要能源，日益受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)注。目前，生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已成為熱門課題之一。

多年來，我國一直在探索秸稈處理并嘗試破解秸稈生物質(zhì)綜合循環(huán)利用創(chuàng)新技術(shù)，積極尋求和統(tǒng)籌開發(fā)兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的秸稈利用先進(jìn)技術(shù)，解決積重已久的秸稈處理難題，并獲得重大突破。

目前，吉林省通化地區(qū)正在開展生物質(zhì)綜合利用項(xiàng)目，通過利用玉米秸稈以及畜禽糞便等廢棄物，生產(chǎn)有機(jī)肥、沼氣等產(chǎn)品。

生產(chǎn)有機(jī)肥工藝技術(shù)特點(diǎn)：將秸稈加工成顆粒，經(jīng)過炭化處理后形成生物質(zhì)碳料，再添加鉀、氮、磷肥等后，生產(chǎn)的產(chǎn)品包括：生物質(zhì)緩釋復(fù)合肥、專用配方復(fù)合肥等。

生產(chǎn)沼氣工藝技術(shù)特點(diǎn)：在極寒天氣(-40 ℃)情況下，沼氣池能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行平穩(wěn)、產(chǎn)氣穩(wěn)定，解決了大中型沼氣池在東北地區(qū)冬季不產(chǎn)氣的難題。

生物質(zhì)綜合利用基本情況見表3。

表3 生物質(zhì)綜合利用基本情況

3 存在的問題

3.1 秸稈還田方面

(1)玉米秸稈直接還田量過大或不均勻，會影響秸稈在土壤中的分解速度，產(chǎn)生土壤微秸稈生物與作物幼苗爭奪養(yǎng)分的矛盾，導(dǎo)致幼苗出現(xiàn)黃苗、死苗現(xiàn)象，影響作物產(chǎn)量[4]。

(2)秸稈還田使土壤變得過松，孔隙大小比例不均，土壤含水量降低，加上秸稈本身吸水和微生物分解吸水，秸稈與土壤不能緊密接觸，導(dǎo)致跑風(fēng)，影響秸稈的腐解，也影響種子發(fā)芽生長，出現(xiàn)扎根不牢現(xiàn)象。

(3)秸稈還田后病蟲害有加重發(fā)生的趨勢。由于秸稈直接粉碎過程中無法殺死秸稈中的蟲卵、帶菌體等一些病蟲害，還田后會留在土壤里越冬，增加了對下一茬作物的受害幾率。

(4)機(jī)具作業(yè)對土地壓實(shí)。在吉林省現(xiàn)行的保護(hù)性耕作技術(shù)模式中，秸稈還田主要由加裝還田結(jié)構(gòu)的自走式玉米收獲機(jī)實(shí)現(xiàn)，這種大型機(jī)械的自重一般在7t左右，產(chǎn)生的壓強(qiáng)大，作業(yè)后明顯壓實(shí)土壤，當(dāng)土壤濕度較大時地表還會產(chǎn)生明顯的下陷；發(fā)展秸稈綜合利用，需要摟草機(jī)和打包機(jī)先后兩次作業(yè)，有時還需要裝卸運(yùn)輸車輛進(jìn)地。因此，多年來農(nóng)戶對保護(hù)性耕作收獲后，秸稈還田所造成的耕層緊實(shí)的詬病較多。

(5)氣候的年際變化、地形和土壤結(jié)構(gòu)等對發(fā)展保護(hù)性耕作有較大影響。冬春降水(雪)較多的年份，洼地、土壤質(zhì)地黏重的地塊易造成的春季墑情大，地溫提升緩慢等問題。現(xiàn)實(shí)中，流轉(zhuǎn)土地規(guī)模較大的農(nóng)機(jī)合作組織面對該問題時很少采用延遲播種始日的方式，主要考慮到現(xiàn)有機(jī)具臺數(shù)很難在縮短的播種期內(nèi)完成作業(yè)。

當(dāng)種種不利于保護(hù)性耕作技術(shù)實(shí)施的因素顯現(xiàn)時，農(nóng)戶都面臨這樣的取舍，一方面面對強(qiáng)大的行政執(zhí)法力度，禁燒的紅線和技術(shù)規(guī)程的明確要求，另一方面則面臨不能保障播種作業(yè)質(zhì)量，減產(chǎn)甚至毀種的威脅，著實(shí)兩難[5]。

3.2 燃料化方面

(1)對于燃料化方面，原料收集是最大的瓶頸，尤其玉米秸稈的收、儲、運(yùn)環(huán)節(jié)，目前還沒有完全形成一體化(吉林市、農(nóng)安縣、九臺區(qū)等地區(qū)對此方面有比較詳細(xì)的規(guī)劃，但都沒有非常成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒)。

(2)玉米秸稈成型燃料加工與利用(銷售、收購)環(huán)節(jié)存在脫節(jié)現(xiàn)象，由于產(chǎn)品積壓，極易導(dǎo)致玉米秸稈成型燃料加工企業(yè)停產(chǎn)或倒閉。

(3)目前成型燃料生產(chǎn)企業(yè)采用的生產(chǎn)工藝有：環(huán)膜壓縮、平模壓縮、螺旋擠壓和活塞沖壓等，以上工藝成型好，但是模具磨損較為嚴(yán)重，能耗高，生產(chǎn)效率較低、生產(chǎn)環(huán)境差、生產(chǎn)管理粗放是普遍現(xiàn)象。多數(shù)成型燃料生產(chǎn)企業(yè)存在著管理松懈、環(huán)境保護(hù)意識不強(qiáng)的問題，但為了加快秸稈消耗力度，“應(yīng)該停但不能停”的尷尬使政府在應(yīng)對環(huán)境污染和安全生產(chǎn)(粉塵、防火)過程中可用的措施“捉襟見肘”。

3.3 生物質(zhì)綜合利用方面

(1)對生物質(zhì)綜合利用方面不夠重視，沒有具體的規(guī)章制度來規(guī)范生物質(zhì)資源綜合利用工作，對本應(yīng)綜合利用的而不利用的行為沒有具體的處罰措施。

(2)充分有效地利用各類生物質(zhì)，將其加工轉(zhuǎn)化，制成可再生能源，正日益受到重視。但由于生物質(zhì)綜合利用方面一次性投資成本較高，吉林省各地區(qū)現(xiàn)階段想要全面開展生物質(zhì)綜合利用，難度較大。

(3)目前，生物質(zhì)的資源利用方式以傳統(tǒng)技術(shù)為主，缺乏對新技術(shù)的研究與推廣應(yīng)用。一些技術(shù)實(shí)現(xiàn)的條件要求較高、工藝復(fù)雜，使得廣泛推廣有一定難度。

4 解決的辦法

4.1 秸稈還田方面

(1)吉林省積溫低，為了促進(jìn)秸稈快速腐爛或者即使沒有腐爛也能保住墑情和不影響春播，建議制定適合吉林省省情的秸稈粉碎還田的地方標(biāo)準(zhǔn)。

(2)根據(jù)不同地區(qū)玉米種植面積及生產(chǎn)現(xiàn)狀，科學(xué)配套秸稈還田機(jī)具及相應(yīng)馬力的拖拉機(jī)，擴(kuò)大玉米秸稈機(jī)械還田范圍。

(3)設(shè)立秸稈綜合利用技術(shù)研發(fā)專項(xiàng)資金，組建農(nóng)業(yè)、環(huán)保、裝備等聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行科研攻關(guān)，制定秸稈利用農(nóng)機(jī)裝備生產(chǎn)省級標(biāo)準(zhǔn)，提升省內(nèi)裝備制造企業(yè)秸稈綜合利用類農(nóng)機(jī)裝備自動、化智能化水平。

(4)有效整合省內(nèi)農(nóng)機(jī)研究科技資源，強(qiáng)化技術(shù)指導(dǎo)，制定技術(shù)路線；保障農(nóng)業(yè)機(jī)械，以機(jī)械的投入擴(kuò)大深耕還田面積，確保秸稈還田效率。

4.2 燃料化方面

(1)跟蹤收儲中心和收儲點(diǎn)的建設(shè)全過程，從選址到設(shè)施配備再到運(yùn)行管理，深入收儲點(diǎn)建設(shè)現(xiàn)場了解核查收儲點(diǎn)建設(shè)情況，并發(fā)布適合吉林省省情的秸稈收、儲、運(yùn)方面的指導(dǎo)意見。

(2)對吉林省內(nèi)已正式投產(chǎn)的秸稈成型燃料設(shè)備生產(chǎn)廠家、成型燃料生產(chǎn)企業(yè)及成型燃料使用部門，進(jìn)行上報登記，并在相關(guān)網(wǎng)站公布信息，以便于供需雙方互相了解情況。

(3)鑒于目前多數(shù)成型燃料生產(chǎn)企業(yè)存在著管理松懈、環(huán)境保護(hù)意識不強(qiáng)的問題，建議出臺吉林省成型燃料生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)技術(shù)規(guī)范，以規(guī)范成型燃料生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)行為，同時可為環(huán)境管理和環(huán)境科研以及相關(guān)行業(yè)審查類似項(xiàng)目的可行性提供必要的參考。

4.3 生物質(zhì)綜合利用方面

(1)加大生物質(zhì)綜合利用方面宣傳力度，提高人們對生物質(zhì)能源化利用重要性的認(rèn)識，通過加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)以及落實(shí)責(zé)任，將各種資源化技術(shù)進(jìn)行普及，讓人們充分認(rèn)識到資源化利用的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會價值。

(2)政府需開辟資金籌措渠道，加大生物質(zhì)利用的執(zhí)法力度和政策補(bǔ)貼，制定有關(guān)鼓勵生物質(zhì)綜合利用的扶持政策，以激發(fā)企業(yè)和農(nóng)戶投資生物質(zhì)綜合利用的積極性。

(3)需要建立一批專門的科研隊(duì)伍，不斷優(yōu)化生物質(zhì)資源化利用技術(shù)，加快成套設(shè)備國產(chǎn)化步伐，降低投入成本，使生物質(zhì)真正得到廣泛地資源化利用。

5 結(jié)論

(1)機(jī)械化秸稈還田技術(shù)屬于保護(hù)性耕作技術(shù)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上減少環(huán)境污染，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施。制定并發(fā)布適合吉林省省情的秸稈粉碎還田的地方標(biāo)準(zhǔn)，有利于切實(shí)提高深耕還田面積及還田效率。

(2)提出適合吉林省省情的秸稈收、儲、運(yùn)方面的指導(dǎo)意見；對吉林省內(nèi)已正式投產(chǎn)的秸稈成型燃料設(shè)備生產(chǎn)廠家、成型燃料生產(chǎn)企業(yè)及成型燃料使用部門，進(jìn)行上報登記，并在相關(guān)網(wǎng)站公布信息；出臺成型燃料生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)技術(shù)規(guī)范。對促進(jìn)吉林省成型燃料生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康的發(fā)展，推進(jìn)秸稈禁燒工作具有重要意義。

(3)充分有效地利用各類生物質(zhì)，將其加工轉(zhuǎn)化，制成可再生能源，意義重大。但一次性投資較高、工藝復(fù)雜，同時因建設(shè)周期較長，導(dǎo)致秸稈消耗量體現(xiàn)的并不十分明顯，是主要矛盾。

總體上來看，現(xiàn)階段吉林省解決秸稈禁燒的重點(diǎn)應(yīng)放在玉米秸稈直接還田和燃料化方面。