東北地區秸稈可持續發展機制分析

于洪雷，曲小明

(東豐縣三合滿族朝鮮族鄉綜合服務中心，吉林 東豐 136316)

0 引言

農業生產過程中會產生大量的農作物秸稈，屬于一種寶貴的可再生資源。由于種植模式、氣候條件及土壤類型等因素的影響，我國農作物秸稈具有產量大、種類多及分布廣等地域特征，并且呈現出顯著的南北差異及東西差異性(圖1)[1]。由圖1可知，我國東北地區(黑龍江省、吉林省、遼寧省及內蒙古東部地區)農作物秸稈資源十分豐富，是我國秸稈資源最為集中的產區，理論上東北地區秸稈資源占全國秸稈總產量的五分之一以上[2]。

圖1 我國農作物秸稈資源分布特點

東北地區由于積溫低，屬于我國農作物秸稈綜合利用重點及難點地區[3]，因此，大力推進東北地區農作物秸稈綜合利用效率，實現農作物秸稈的飼料化、資源化、燃料化等綜合利用，提高農作物秸稈的綜合利用效率，對于促進農作物秸稈產業的綜合利用具有重要的發展意義[4]。

1 可持續發展背景下秸稈資源化利用途徑及發展要點

1.1 農業可持續發展總體要求

農業可持續發展是現代農業發展基本要求和重要目標，是推進社會主義新農村建設的重要途徑，有利于農民發展多種產業增收致富，有效拓展農村經濟的發展空間，構建資源節約型及環境友好型農業發展格局。主要發展目標及總體需求為優先發展東北地區、黃淮海地區及長江中下游地區等我國大宗農業主產區，堅持生產優先、生態綠色、限制開發、適度發展，促進農業生態系統良性循環與綠色發展。

1.2 秸稈資源化利用的主要途徑

目前，農作物秸稈綜合利用途徑及方式主要包括秸稈能源化、飼料化、肥料化等[5]。

1.2.1 能源化

農作物秸稈中含有豐富的碳、氫、氧元素，但是氮、硫元素含量較低，熱能相當于煤炭的1/2，且農作物秸稈燃燒過程中不會產生大量有害污染氣體，目前主要分為農作物秸稈直接供熱、氣化及液化。

1)秸稈直接供熱。首先利用成型設備將秸稈進行成型處理，比傳統的秸稈直接燃燒熱能提高60%～75%左右，還可以便于大量秸稈的儲存與長途運輸等。

2)秸稈氣化。秸稈氣化是將固體秸稈原料轉化為一種氣態能源，與秸稈直接供熱相比，燃燒效率提升30%～45%，具有能耗低、無污染等優點。

3)秸稈液化。將農作物秸稈利用物理、化學及生物方法，在一定溫度、壓力及添加劑控制下，促進農作物秸稈中的木制大分子轉化為小分子液態，實現農作物秸稈向液體燃料轉化。

1.2.2 飼料化

農作物秸稈中含有豐富的養分，可以作為優質畜禽飼料，但是由于農作物秸稈中含有不易消化的纖維素及木質素等，因此，通常將農作物秸稈在特殊發酵技術下處理后制備畜禽飼料。

1.2.3 肥料化

農作物秸稈肥料化是目前應用最為廣泛的一種處理方式，是指將秸稈直接覆蓋到土壤地表或者粉碎后還田，秸稈與土壤在一定條件下發酵腐熟后可以提高土壤養分含量，改善土壤理化結構與土壤團聚體結構，是提高農作物生長潛力的有效途徑。研究表明，水稻秸稈還田后可以提高土壤養分，試驗結果如表1所示。

表1 水稻秸稈還田后土壤養分含量變化

2 東北地區秸稈綜合利用技術存在問題

目前，我國東北地區秸稈綜合利用技術存在的主要問題包括：1)由于東北地區積溫低，導致秸稈還田后無法進行快速的發酵腐熟，因此，應防止由于秸稈發酵不徹底帶來的病蟲害等潛在危險；2)農作物秸稈是促進東北地區農村清潔能源發展的重要原料，但是由于秸稈能源化及發展秸稈清潔燃料技術存在瓶頸，因此，東北地區秸稈燃料化利用存在一定的限制條件；3)東北地區秸稈產量較大，技術發展體系不完善，對地區政府資金補貼依賴性較強，因此，根據東北地區特色，構建農作物秸稈產業發展長效機制是保證農作物秸稈可持續發展的重要保障。

3 國內外典型發展案例與經驗

3.1 秸稈直接還田

農作物秸稈直接還田是目前應用最為廣泛的一種發展模式。美國、加拿大等國家將秸稈還田在內的多項保護性耕作技術納入土壤保護政策內容，大力推廣免耕播種及少耕體系發展，促進秸稈還田技術的持續利用，目前，美國和加拿大秸稈還田利用效率可以達到67%以上，農作物生長中70%的氮肥都來源于秸稈還田后的發酵腐熟。東北地區秸稈還田過程中發酵腐熟較為緩慢，應加強防范病蟲害發生的危險。

3.2 秸稈飼料化綜合利用

日本、荷蘭、韓國等國家農業耕作面積較少，因此，大力發展精準農業對于提升農業生產效率具有重要意義，大力發展種養結合生產模式，促進了農作物秸稈飼料化高效利用。內蒙古地區是我國重要的畜牧養殖基地，因此，大力發展種養結合，利用秸稈加工及秸稈過腹還田等技術構建秸稈可持續發展模式。

3.3 秸稈發電供熱

歐洲是發展秸稈能源化利用的重要地區，預計在2050年建設全球第一個碳零排放地區，丹麥是秸稈發電技術較為成熟的國家之一，目前，已經建立超過150處秸稈生物發電基地，可以實現生物質供暖、供電。東北部分地區在秸稈能源化利用方面也取得了長足的進展，目前正在積極探索秸稈供熱、發電、熱解氣化等技術的研究，具有廣闊的發展前景。

4 東北地區秸稈可持續發展機制探索

4.1 秸稈可持續發展機制構成要素

農作物秸稈可持續發展機制及其影響因素框架圖如圖2所示，主要包括秸稈儲運、秸稈轉化、秸稈流通及秸稈利用等核心技術。外部因素主要包括相關政策法規監管、綠色金融服務、補償機制及市場監管體系等，針對該因素本研究提出未來農作物秸稈主要發展趨勢與研究重點。

圖2 東北地區秸稈可持續發展機制構成要素框架圖

4.2 相關技術裝備發展

為了滿足秸稈可持續發展要求，針對東北地區，應加強秸稈低溫發酵腐熟技術的研究及其裝備研發，提高秸稈還田效率，加快推進秸稈綜合利用率的提升；另一方面，加強田間秸稈“收儲運”技術機器裝備的研究，推進秸稈燃燒技術機器裝備的研發。

4.3 構建發展模式

基于東北地區秸稈發展特點及發展需求，加快推動秸稈“收儲運”技術，結合農村地區有機肥需求、農業綠色發展及冬季供暖需求，依托科研機構及公司企業，提升相關技術裝備研究及發展，并且完善市場運營體系，基本發展模式如圖3所示。

圖3 東北地區秸稈可持續發展模式

5 結論

1)基于農業可持續發展需求，分析目前東北地區農作物秸稈的應用現狀及發展問題，提出目前秸稈綜合利用的基本途徑，為農作物秸稈的發展提供理論依據。

2)針對目前國內外農作物秸稈發展現狀及相關經驗，提出東北地區農作物秸稈未來發展方向及研究重點，并提出東北地區可持續發展機制及框架。研究結果可以為推動東北地區農作物秸稈利用效率提供理論參考與技術支撐。

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