農作物秸稈“五料化”綜合利用現狀綜述

齊叢亮，岳仁亮，吳傲立

（1.江蘇中科睿賽污染控制工程有限公司，江蘇 鹽城 224001；2.中國環境保護產業協會室內環境控制與健康分會，北京 100045；3.中國科學院過程工程研究所，北京 100190）

1 秸稈綜合利用概述

秸稈資源是重要的可再生資源。在碳達峰碳中和背景下，結合我國秸稈產量大、種類多、分布廣的特點，秸稈的綜合利用有利于提升土壤碳匯，可替代部分化石能源，減少溫室氣體排放，促進農業農村減排固碳[1，2]。近年來，我國高度重視秸稈資源綜合利用，采取了一系列有力舉措，包括加強供需銜接，提高技術支撐，推進秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化以及原料化（以下簡稱“五料化”）等綜合利用[3]。根據農業農村部統計，2020年全國秸稈資源總量8.56 億t，可集資源量達7.22 億t，秸稈綜合利用率達到87.6%，但仍有約0.89 億t 秸稈未被有效利用[3]。2020年秸稈綜合利用的溫室氣體凈減排貢獻為0.7 億tCO2e（CO2當量，下同）。露天焚燒和自然腐解的溫室氣體排放量為0.56 億tCO2e，秸稈“五料化”利用的溫室氣體減排量為1.26 億tCO2e。其中，肥料化和燃料化利用的減排量最高，減排量分別為0.79 億tCO2e 和0.38 億tCO2e[4]。秸稈綜合利用在快速發展的同時也出現了一些問題，比如關鍵技術不成熟、利用率低、成本高、產品附加值低、綜合利用結構不合理和產業鏈短等。

2 秸稈綜合利用及其技術

2.1 秸稈肥料化

秸稈肥料化是以秸稈還田為主要方式。在秋收過程中，秸稈經收割機上的粉碎機切碎后重新撒入田間，為不影響下茬農作物播種，可以噴灑秸稈催熟劑促使秸稈快速腐熟，經過自然干燥后，再利用耕地深翻將腐熟的秸稈深翻到土壤中，實現“廢料”變“肥料”。2021年，全國秸稈還田量超過4 億t，還田面積近11 億畝，秸稈還田可提高土壤固碳能力、增加土壤碳匯以及改善土壤結構[5-7]。秸稈肥料化也存在一些問題，如影響下茬農作物種子發芽和生長、分解過程中與幼苗爭搶氮元素以及引發蟲害問題等[8-10]。秸稈還田雖有弊端，但不可因此否定還田帶來的好處，應因地制宜地選擇還田技術。

2.2 秸稈飼料化

秸稈蛋白質含量低、粗纖維含量高、適口性差，在自然條件下并不是一種優質飼料。利用堿化處理或者氨化處理可以實現對秸稈飼料的改良，經堿化處理后的秸稈可以大幅提升纖維素含量，并提高纖維素的可降解率；經氨化處理的秸稈蛋白質含量可提高30%，消化率可達50%[11]。但是秸稈飼料化處理會帶來氮源浪費等問題，亟須技術創新。近幾年，秸稈青貯技術在我國得到推廣。這項技術利用貯藏窖對秸稈進行密封貯藏，經過一定的物理、化學或者生物方法處理制成飼料，飼喂牛馬、羊等大牲畜，并將其糞便還田，即過腹還田[12]。該技術對提高秸稈飼料的營養成分等作用顯著，具有簡單易行、省功省時、便于長期保存、全年均衡供應飼喂等特點，既解決了冬季牲畜飼料缺乏問題，又節省了飼料糧，具有廣闊的推廣應用前景[13]。該技術需規范操作，做好風險防范。此外，應對農作物品種選育進行綜合研究，優化出高營養價值的青貯專用品種，提高秸稈飼料利用率。

2.3 秸稈燃料化

秸稈燃料化利用是通過粗加工或者深加工的方式對秸稈進行處理，從而代替煤炭等化石能源為生活生產提供燃料。粗加工以物理處理方法為主，秸稈打捆后直接投入鍋爐內進行半氣化燃燒，即捆燒技術[14]。固化成型技術是將秸稈固化成型，制成形狀規則能量密度大的固體燃料[15]，固化成型技術將秸稈燃料推向更廣闊的市場以及應用場景。秸稈燃料化的深加工是指對秸稈進行熱解液化和水解液化，這兩種深加工的產物主要包括生物油類和醇類[16，17]，這大大提升了秸稈綜合利用的產品附加價值。秸稈炭化技術是將秸稈制備成富碳產品，這也是提高產品附加價值的途徑之一，但存在灰分大等缺點，該技術還需不斷改進。

2.4 秸稈基料化

秸稈基料化是指以秸稈為主要原料，加工或制備成一種為動物、植物及微生物生長提供一定營養的有機固體物料[18]?，F階段基料栽培食用菌以及植物育苗等技術相對較成熟，在農村有一定的推廣基礎。以秸稈為基質栽培食用菌，大大增加了食用菌生產的原料來源。該技術的應用和推廣可以使農業廢棄物資源實現多層次的增值，不僅可以大量利用農作物秸稈，減少環境污染，而且可以增加農民收入，符合可持續發展的大方向。當一個使用周期完成后無須回收，可直接進行堆肥還田，還有利于土壤固碳。

2.5 秸稈原料化

秸稈原料化是以秸稈為原料生產各種材料，其中以人造板材、造紙以及餐具為主。秸稈經過處理制成人造板等裝修裝飾材料，具有保溫、節能環保等特點，而且材料成本和技術成本較低[19]。利用秸稈作為原料進行造紙以及制造餐具，可以部分代替木材、塑料等材料，減輕環境資源壓力，有效保護耕地和森林資源。此外，經過技術方法處理加工秸稈還可以制造人造絲、人造棉和農用地膜，生產糠醛、飴糖和木糖醇等[20]，但利用秸稈制備化工原料等關鍵技術還存在技術壁壘，亟須科研人員進行技術攻關與創新。

3 秸稈綜合利用對經濟發展的作用

3.1 為農戶創收

秸稈綜合利用的實現最先受益的是農民。各地政府出臺了相應的補貼政策，秸稈加工后農戶可獲得一定的利潤和補貼。秸稈還田會給土壤增肥固碳，從長遠角度來看，會減少一定的化肥使用量，節省種植成本。秸稈綜合利用的發展和完善可以帶動農業產業發展，吸納農村剩余勞動力，為老百姓創收。

3.2 促進技術服務發展

秸稈綜合利用會促進技術服務的發展。高附加值產品離不開先進的科學技術，秸稈綜合利用的全面推廣將依托物流技術、機械化收儲運、多元化利用模式，未來將需要更專業、更科學的服務以及技術指導。同時隨著科學的不斷進步，相關產業會不斷突破技術壁壘，帶動當地經濟發展，實現增收創收。

3.3 生態效益和社會效益

科學利用秸稈能，可實現“變廢為寶”，改善村容村貌，提高空氣質量。

4 結語

秸稈資源化利用是農村綠色、高質量發展的重點任務。近幾年，我國在秸稈綜合利用方面的成效顯著，但也存在一些問題。

現階段的秸稈綜合利用技術含量偏低，利用技術示范推廣力度還不夠。例如，我國秸稈利用還停留在肥料化、飼料化、基料化等技術含量低、附加值小的農業化利用方式上，發電、造紙等技術含量高、附加值大的工業化利用方式所占比例很小。這主要是因為關鍵技術未能實現突破，因此應加強秸稈綜合利用的技術創新，強調技術的實用性、適用性以及推廣性。此外，還需要加強對秸稈綜合利用的宣傳，提高人們對秸稈綜合利用的認識，完善當地秸稈收儲運體系建設，把秸稈當作資源來看待，進行統籌規劃，構建秸稈綜合利用長效機制。