淺析玉米秸稈轉(zhuǎn)化利用

崔金庫

摘 要 2019年中央一號文件提出了“加強農(nóng)村污染治理和生態(tài)環(huán)境保護”的部署，并選擇部分區(qū)域作為農(nóng)作物秸稈綜合利用試點，目的是推動秸稈禁燒和綜合利用工作，保護和提升耕地質(zhì)量，實現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”。基于此，以吉林省為例，進行秸稈轉(zhuǎn)化利用的具體措施研究。

關(guān)鍵詞 生態(tài)環(huán)境;玉米秸稈;轉(zhuǎn)化利用

中圖分類號：X71 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.32.092

2006年1月1日，我國開始實施《可再生能源法》，秸稈這一農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品作為可再生能源循環(huán)利用的燃料潛力巨大。吉林省是玉米種植大省，玉米秸稈產(chǎn)量達2 500萬噸，秸稈特性適合作生物質(zhì)燃料。吉林省位于我國東北地區(qū)，冬季漫長，也需要大量燃料，因此玉米秸稈開發(fā)利用勢在必行。在此大環(huán)境背景下，作為秸稈資源豐富、加工燃料質(zhì)地優(yōu)良的吉林省如何開發(fā)好此項目，是亟待研究和落實的現(xiàn)實問題。

1 秸稈還田綜合處理途徑

1）根據(jù)農(nóng)民的需求進行使用。秸稈不僅可以作為柴火，成為農(nóng)民日常生活的燃料;還可以作為農(nóng)民飼養(yǎng)家畜的飼料。兩部分秸稈需求可占所有秸稈數(shù)量的20%[1]。

2）作為鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)副產(chǎn)品及建材和小型加工企業(yè)的生產(chǎn)原料，主要用于加工顆粒燃料或飼料，建筑用板墻、制炭。但由于沒有形成規(guī)模化生產(chǎn)，占秸稈利用總量不大，不超過5%。

3）秸稈氣化后，作為沼氣，能為農(nóng)民的燃氣提供支持。但是北方溫度低，秸稈沼氣的使用技術(shù)難度大，約占總秸稈量的1%。

4）隨著機械化生產(chǎn)的推廣，玉米收割機在玉米收割時的應(yīng)用使得秸稈還田的比率提高。但由于采用玉米收割機的范圍小，所以秸稈還田的數(shù)量約占總量的2%，但未來在規(guī)劃利用上需要達到30%的利用率，以利用于增加土壤有機質(zhì)，培肥地力。

5）秸稈致密成型壓塊替代煤。這種技術(shù)真正大面積推廣使用剛剛開始，目前吉林省多家生物質(zhì)能公司都在積極推進此項技術(shù)，但由于企業(yè)實力不強，政府重視推動力度不大，使這部分利用秸稈消耗量還不到1%。但根據(jù)未來發(fā)展趨勢可能將達到30%，即可消耗750萬噸。

以上5個方面是目前吉林省秸稈被利用的主要途徑，目前秸稈被利用的總量最多也不到30%。剩余的大量秸稈被棄之田間地頭，在秋末春初被焚燒掉或腐爛掉，不但造成嚴重的環(huán)境污染及土壤焦化板結(jié)，更是資源的巨大浪費。每年吉林省這樣浪費的秸稈總量至少1 500萬噸，其中約地里燒掉1 000萬噸，地頭丟棄腐爛掉500萬噸。

2 秸稈綜合利用具體措施

吉林省玉米種植一季作業(yè)，成熟期長，秸稈粗壯，收獲季節(jié)從10月開始，收獲時氣溫已經(jīng)逐漸變冷，秸稈纖維化嚴重，這就決定了吉林省的玉米秸稈在利用上與中原地區(qū)有所不同。吉林省通過以下4項措施可以更加有效地利用秸稈。

2.1 秸稈還田

東北地區(qū)還沒有實施秸稈覆蓋輪作模式，因此僅有10%左右的秸稈還田，培肥地力，增加土壤有機質(zhì)。目前，采取的方式是破碎根莖的方式增加土壤有機質(zhì)。為了提高秸稈還田比例，可以采取留高茬的作業(yè)模式，秸稈收獲預(yù)留30%左右的秸稈還田，培肥地力，其余機械20%加工成飼料，50%機械加工成燃料。

2.2 飼料加工

玉米是集多種功能于一體的作物，秸稈屬于玉米生產(chǎn)的附屬品，因富含營養(yǎng)，可作為畜牧業(yè)的飼料來源。對玉米秸稈進行精細加工和處理，作為飼養(yǎng)牲畜的飼料，能促進畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。特別是秸稈作為畜牧養(yǎng)殖業(yè)的飼料，通過過腹還田環(huán)節(jié)，能創(chuàng)造更高的生態(tài)和經(jīng)濟效益。

2.2.1玉米秸稈青貯加工技術(shù)

青貯加工技術(shù)是將玉米秸稈通過玉米收割機，一次性完成秸稈的切碎、收集，之后再由人工切成長約2 cm的小段，控制在含水量在70%左右，再裝入窖等容器中進行密封貯藏，使秸稈在無氧的環(huán)境下依托乳酸菌厭氧發(fā)酵，目的是保證秸稈中的營養(yǎng)成分，使飼料帶有輕微的果香。

2.2.2玉米秸稈微貯加工技術(shù)

微貯加工技術(shù)是根據(jù)飼料的食用動物不同，切割成不同長度，喂牛的秸稈切成約7 cm的小段，喂羊的秸稈切成約4 cm的小段，喂豬的秸稈要全部粉碎。之后再根據(jù)秸稈小段的長短選擇不同的貯藏器具，一般選擇氨化的水泥窖或土窖。當秸稈水分含量在65%左右時，可以窖中加入微生物活性菌種，目的是促進其發(fā)酵，并使秸稈帶有酸、香、酒的味道，便于牲畜食用。微貯加工能將玉米秸稈中的纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，是今后秸稈加工的主要方向。

2.2.3玉米秸稈氨化加工技術(shù)

氨化加工技術(shù)是一種化學處理方法，主要程序是先將秸稈切成約3cm長的小段，保證秸稈的水分含量在30%左右，之后按照100 kg秸稈6 kg尿素的方式進行配兌[2]。之后再在每100 kg粗飼料中加入約15%的氨水

13 kg，經(jīng)過分層壓實后，按層進行噴灑氨化劑，再封嚴，放置于27 ℃的環(huán)境中，7 d后開封，目的是將氨氣揮發(fā)掉，再洗凈進行飼喂。氨化處理的玉米秸稈能提高飼料的粗纖維的消化率，能增加飼料中的粗蛋白，是牛和羊等反芻動物胃微生物的營養(yǎng)食物。

2.2.4玉米秸稈堿化加工技術(shù)

堿化加工技術(shù)也屬于化學處理方法，是用堿性化合物對秸稈進行處理，目的是通過秸稈中細胞分子對堿的不穩(wěn)定酯鍵的特點，促進秸稈中的纖維快速膨脹，目的是便于牲畜的胃液滲入秸稈，能提高牲畜的消化率。堿化處理主要是液氮處理、尿素處理和石灰處理等，日常處理以價格低的石灰處理為主。方法是100 kg水加1 kg生石灰，不斷攪拌待其澄清后，取上清液，按溶液與飼料按1∶3的比例在缸中攪拌均勻后稍壓實。夏天溫度高，一般只需30 h即可喂飼，冬天一般需80 h。當前發(fā)展的是復(fù)合化學處理，綜合了堿化和氨化兩者的優(yōu)點。

2.3 燃料加工

利用致密成型設(shè)備將玉米秸稈加工成塊狀或顆粒，如果加工制作飼料無法消化秸稈存量，則可以從其他方向進行思考。在東北地區(qū)，秸稈可以作為冬季取暖材料，對秸稈進行深加工，使其成燃燒材料。東北地區(qū)一季作業(yè)，秸稈纖維化嚴重，直接物理加工作飼料養(yǎng)分不好，因此通過物理方式進行致密成型加工成塊便于貯藏和運輸，用于農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)家庭取暖及城市中小型鍋爐燃燒替代煤，是一個未來發(fā)展方向。

吉林省所產(chǎn)玉米秸稈因成熟期長，收獲較晚，木質(zhì)纖維化程度高，是作為生物質(zhì)燃料的很好型材，同時因東北冬季寒冷，冬季取暖用煤量較大，客觀上也需要在入冬前儲備大量燃料。從未來發(fā)展方向看，由于能源日趨緊張，作為不可再生的石化能源，煤價將會不斷上漲，而目前玉米秸稈壓塊成型燃料成本比相同熱值的煤

（14 650～15 487 kJ）還便宜50元/t左右，作為可替代燃煤的產(chǎn)業(yè)，目前時機已成熟，其次經(jīng)過多年的技術(shù)與中試，在玉米秸稈致密成型與生物質(zhì)秸稈燃燒鍋爐技術(shù)上也已成熟，在河南、河北等地經(jīng)多年示范已初具產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。

秸稈壓塊加工代煤產(chǎn)業(yè)模式以城鎮(zhèn)取暖鍋爐作為需求用戶，采取由生物質(zhì)能源公司企業(yè)化運作，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立示范加工點，每個點加工規(guī)模5 000 t，投資100萬元（含設(shè)備與廠房），圍繞著縣、市周邊50 km為半徑，根據(jù)秸稈資源交通物流狀況逐步建立秸稈加工點。以一個年加工5 000 t秸稈收貯加工站為例，成型設(shè)備需投資2臺，投資100萬元，廠房2 000 m2，需投資100萬元，每噸50元收益，年收益為25萬元。當?shù)卣畯拈L遠的社會效益和經(jīng)濟效益考慮應(yīng)該予以在土地使用、電力配套等方面若給予扶持和補貼，這個產(chǎn)業(yè)會很快發(fā)展起來。

生物質(zhì)燃料燃盡率可以達到90%以上，CO2和SO2排放極低，符合世界未來低碳經(jīng)濟下的環(huán)保要求。

2.4 生物發(fā)電

利用秸稈生物質(zhì)發(fā)電工廠消化秸稈，隨著國家對生物質(zhì)電廠的扶持政策，吉林省陸續(xù)開工建設(shè)了十幾家電廠，至2019年吉林省已建成20個生物質(zhì)能電廠，一個

2.5萬千瓦的電廠，年可消耗秸稈20萬噸，發(fā)電1.6億千瓦時，可替代原港煤10萬噸左右，減排CO2約15萬噸。20個電廠可消耗全省秸稈產(chǎn)量中的400萬～500萬噸，約占全省2 500萬噸玉米秸稈的20%。隨著秸稈再利用的可持續(xù)性和國家對環(huán)保工作的要求，生物質(zhì)發(fā)電勢必是一個良性發(fā)展的好手段[3]。

作為生物質(zhì)燃料加工用50%，利用打捆或致密成型設(shè)備加工成塊狀生物質(zhì)燃料為鍋爐提供替代煤的燃料。其中生物質(zhì)能發(fā)電廠用20%（即500萬噸，20個生物質(zhì)電廠）其余30%逐步替代煤發(fā)展為一個產(chǎn)業(yè)。

因為生物質(zhì)電廠建設(shè)成本高，投資大，且考慮到收貯半徑需小于100 km，在秸稈利用上有一定的局限性。而固體致密成型加工點建設(shè)成本低，項目上馬速度快，是一個容易實現(xiàn)秸稈大量加工利用的最好方式。

3 結(jié)語

吉林省至今玉米秸稈利用未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模主要是需求終端尚未形成行業(yè)產(chǎn)業(yè)化。目前秸稈規(guī)模化需求應(yīng)定位于生物可再生能源利用上，秸稈發(fā)電機和壓塊成型后替代煤作鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村及城市工業(yè)鍋爐用，這是拉動秸稈需求的消耗大戶，也是破解秸稈利用問題的關(guān)鍵所在。基于此，收集、加工、儲運技術(shù)上不是難題。而這一環(huán)節(jié)需要合適的組織模式、創(chuàng)新的運營機制及合適的農(nóng)機裝備來支持。

參考文獻：

[1] 唐英迪，袁洪印.淺談我國玉米秸稈綜合利用現(xiàn)狀及存在的問題[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2020，40（13）：43-44.

[2] 丁攀，葉芳，張軻，等.玉米秸稈資源的綜合利用及方式[J].河南農(nóng)業(yè)，2020（16）：17.

[3] 于寶.玉米秸稈飼料化利用限制因素與關(guān)鍵技術(shù)控制分析[J].種子科技，2020，38（10）：33，35.

（責任編輯：趙中正）