云南省秸稈綜合利用現狀分析與思考

摘 要： 農作物秸稈是一種儲量豐富、經濟潛力巨大且可再生的生物質資源，合理化利用秸稈資源，提高秸稈的綜合利用水平，對保護自然生態環境、增加農民收入和落實國家碳減排戰略具有重要意義。根據2022—2023 年《云南省統計年鑒》及往年云南省農業農村廳發布的相關數據，從秸稈收集情況、分布情況及處理方式對云南省秸稈綜合利用現狀進行分析，發現阻礙云南省秸稈綜合利用水平提高的主要問題：一是地域性特點影響秸稈資源的供給平衡；二是缺乏完善的收儲體系、二次深加工產品、先進加工技術及設備。這些問題限制了秸稈利用產業發展，為此提出了有針對性的對策建議，以提升云南省秸稈綜合利用水平。

關鍵詞：農業廢棄物；秸稈；綜合利用；生物質；云南省

中圖分類號：S216 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）11-0056-09

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.202411309

0 引言

秸稈是農業生產過程中農作物收獲后所遺留的根、莖、葉等物質。它是一種儲量豐富、經濟潛力巨大且可再生的生物質資源[1]。然而，若處理不當，將會造成空氣污染、土壤結構惡化等，嚴重影響生態環境[2–4]。秸稈綜合利用已成為農業領域的新興產業，以秸稈為紐帶，將秸稈收集與生態種養、秸稈能源化、秸稈材料化有機銜接[5]。據世界生物質能協會（WBA）的報告，長期利用生物質可再生資源可以滿足大部分對能源和養分的需求。2020 年9 月，我國為應對全球氣候變化和實現碳中和目標，提出了雙碳計劃。農業減排和碳固存對于實現碳峰值和碳中和具有重要意義。合理利用秸稈資源可以減少其他主要資源的投入并減少碳排放，加快推進秸稈高值化利用，使用生物基材料替代化石基材料能夠實現本質減排和固碳[6-7]。秸稈綜合利用不應止步于五料化，還應提高科技含量和附加值，加速推進秸稈的高值化利用[8]。可見雙碳計劃對于秸稈綜合利用的水平提出了更高的要求。

推進秸稈綜合利用，不僅可以減少田間焚燒的環境污染和火災風險，還能增加農民收入、改善農村生活環境、促進農業可持續發展[9]。云南省農作物秸稈資源種類多、分布廣、數量大，但受傳統耕作方式的長期影響，以直接還田、就地焚燒、飼料喂養等單一利用方式為主，缺乏高附加值的利用方式，導致秸稈資源的嚴重浪費[10]。秸稈焚燒引發的環境污染和霧霾等問題已成為急需解決的社會問題[11-12]。為切實解決當地秸稈過剩難題，云南省專門出臺了《云南省“十四五” 農作物秸稈綜合利用實施方案》[13] 等文件，鼓勵各市縣結合當地地域環境及資源配置特點，開展秸稈資源化利用。

李素梅[14] 認為，焚燒會污染大氣、破壞生態環境并危及人類生命財產安全。通過政府引導劃定禁燒區、限燒區，并推廣秸稈綜合利用等措施，成功改善了云南省文山州的生態環境和空氣質量。于治曉等[15] 分別從經濟、生態和社會方面分析了云南省保山市秸稈飼料化推廣應用的效益。楊平[16] 研究發現，云南省楚雄市玉米秸稈無法有效利用核心問題在于法律制度不健全、秸稈回收成本高、秸稈加工技術尚未普及，為解決這些問題，提出了加強監管秸稈焚燒現象、普及秸稈加工技術和加強區域合作等對策。薛澤等[17] 整體分析了云南省秸稈利用的現狀及社會化組織情況，指出秸稈利用存在結構不合理、缺乏龍頭企業帶動、政府激勵機制不健全等問題；著重從政府、企業角度建議加大對秸稈產業的扶持力度，加強資源臺賬建設和收儲運平臺建設。

目前，云南省正在積極推動秸稈綜合利用工作，雖然政策制訂了肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化的五料化利用模式，利用量有了顯著增長，但對于五料化的實施現狀及成效缺乏系統總結。鑒于此，本研究根據2022—2023 年《云南省統計年鑒》[18] 相關數據，在對云南省秸稈資源量及利用情況進行調研分析的基礎上，對國內外秸稈利用方式進行分析，從提高秸稈產業附加值及推進秸稈五料化利用模式平衡發展的角度對云南省秸稈綜合利用提出建議，為推進云南省秸稈資源化利用工作提供參考。

1 秸稈利用現狀

1.1 秸稈產生總量及分布情況

基礎數據來源于2022—2023 年《云南省統計年鑒》公布的云南省主要農產品產量統計數據，其中農作物包括稻谷、小麥、玉米、大豆、薯類、花生、油菜籽、甘蔗和煙葉等作物。采用郭凱等[19] 提出的秸稈系數計算各類秸稈產量，結果表1 所示。

云南省面積39.41 萬km2，屬低緯度內陸地區，地勢西北高、東南低，自北向南呈階梯狀逐級下降，平均海拔2 000 m，為山地高原地形，山地面積占全省總面積的88.64%，氣候基本屬于亞熱帶和熱帶季風氣候，滇西北屬高原山地氣候，立體氣候特點顯著，大部分地區年降水量1 000 mm 以上[20-21]。根據云南省統計年鑒數據，2020—2022 年云南省播種面積分別為416.74、419.13 萬和421.1 萬hm2， 全省秸稈產生量分別為2 920.22 萬、2 891.35 萬和2 859.89 萬t。近3 年秸稈產量數據變化不大，產量相近，玉米、稻谷和甘蔗作為3 大秸稈資源，其儲量占秸稈總產量的近80%，具有較大的開發潛力，分別占可收集量的36.55%、15.91% 和23.52%。

云南省各州（市）秸稈產生及分布情況如圖1 所示，云南省秸稈產生量200 萬t 以上的州（市）有兩個，分別為曲靖市、紅河州，其中農業大市曲靖市秸稈產生量占全省產生量的14.7%，而紅河州秸稈產生量占全省產生量的12.05%；產生量100 萬～200 萬t 的有7 個州（市）；產生量100 萬t 以下的有7 個州（市）。其中，怒江州受經濟及地形影響，2020 年秸稈產生量僅11.3 萬t。受云南省整體氣候、地形、經濟條件等影響，秸稈在各地區分布不均，主要分布在滇中、滇南，滇西北秸稈產量較低。

1.2 秸稈資源利用現狀

由表2 可知，云南省各州（市）中，秸稈綜合利用率超過全省平均水平并gt;90% 的有7 個州（市），為昆明市、曲靖市、玉溪市、保山市、普洱市、楚雄州和迪慶州，其中迪慶州綜合利用率最高達95.88%。秸稈綜合利用率90% 以下的有9 個州（市），分別是紅河州、昭通市、文山州、大理州、臨滄市、德宏州、西雙版納州、麗江市和怒江州，其中怒江州秸稈綜合利用率全省最低，為85.49%，這可能與當地地形、交通、經濟等條件的差異存在一定關系。

云南省秸稈綜合利用率從2015 年的69.19% 上升到2020 年的89.97%，秸稈五料化利用水平總體得到了顯著提高。由圖2 可知，2020 年全省秸稈綜合利用量1 528.95 萬t，利用率高達89.61%，各作物利用率除棉花外均在69% 以上，其中玉米達到了92.41%，這是由于玉米秸稈能夠作為肥料或者飼料直接處理，利用方式簡單、工序便捷，但是在處理時仍有7% 以上的浪費[5]。大豆秸稈利用率僅69.7%，利用率相較于其他作物是最低的，造成了30.3% 的嚴重浪費，利用效率還有待提高。全省作物秸稈肥料化利用量737.82 萬t，占秸稈綜合利用量的48.26%；飼料化利用量657.72 萬t，占秸稈綜合利用量的43.02%；燃料化利用量70.71 萬t，占秸稈綜合利用量的4.62%；基料化利用量17.18 萬t，占秸稈綜合利用量的1.12%；原料化利用量45.53 萬t，占秸稈綜合利用量的2.98%。其中秸稈肥料化和飼料化利用量最高，而燃料化、基料化、原料化等利用方式應用較少。

2 存在問題

2.1 各地區地域性限制秸稈產業發展

化學肥料的過量施用會導致土壤鹽堿化、重金屬積累、水體富營養化、硝酸鹽積累、溫室氣體排放增加及氮磷徑流等問題[22–24]。研究表明，化肥生產工廠的工人和施用化肥的農民會受到天然放射性核素的電離輻射，這會增加患癌癥的風險[25–27]。近年來作物秸稈已被用于替代肥料生產，即秸稈在一定條件下實現分解和穩定，然后通過多種技術手段轉化為商業肥料生產；利用秸稈資源制作有機肥以促進種植業發展，在農業經濟上具有顯著效益[28-29]。實地調查顯示，麗江市以水果種植為主，主要生產雪桃、芒果、木梨等水果，而玉米等農作物種植相對較少，導致缺乏秸稈資源用于有機肥制備[30]。因此，麗江市每年都需要大量引進有機肥料來滿足需求。由圖3 可知，云南省各地對肥料的需求量呈現出明顯差異趨勢。受云南獨特的氣候、地形和土壤條件等因素影響，秸稈產生量在空間上分布不均，滇中和滇南地區的產量較高，而滇西北地區的產量相對較低。云南省多山，山區地形陡峭，交通不便，使得密度低、體積大的秸稈運輸成本高，運輸困難。在一些秸稈資源豐富的地區，過剩秸稈無法跨地利用，甚至成為環境負擔，各地秸稈資源供給的不匹配限制了秸稈綜合利用產業的發展。

2.2 利用模式缺乏二次深加工開發

雖然數據顯示秸稈利用效率總體較高，但是從現有的秸稈利用情況來看，主要還是以飼料化、肥料化為主。盡管秸稈基料化利用具有較高的技術和經濟適用性，但與云南省巨大的秸稈總產生量相比，秸稈基料化用量幾乎可以忽略不計[31]。由表3 可知，秸稈燃料化和原料化等利用模式由于應用成本較高，經濟效益低于秸稈飼料化模式。此外，這兩種利用模式對設備需求較高，制作工序復雜，因此利用率低。

以2019 年玉溪市統計臺賬為例，玉溪市易門縣農作物總播面積2.666 萬hm2，秸稈總產量18.675 萬t，年秸稈資源總量15.429 萬t，秸稈綜合利用量14.026萬t，占90.9%[35]。其中，直接還田占比49.16%，用作飼料占比27.88%，用作堆肥占比12.94%，用作燃料和原料占比0.93%，隨意遺棄占比8.93%，田間焚燒占比0.16%，如圖4 所示[35]。秸稈的直接還田主要采用留高茬還田、秸稈粉碎翻壓還田、秸稈覆蓋還田等方式；飼料化利用主要是秸稈飼喂后，經禽畜消化后變成糞、尿施入土壤還田，包括直接飼喂和青貯、氨化后飼喂；堆漚還田主要是在田間地頭挖坑，將作物秸稈自然堆放發酵進行腐熟。其中，秸稈直接還田模式利用率最高，但其存在秸稈養分不平衡、秸稈不易腐爛等問題。有研究表明，雖然秸稈還田可以補償由化肥提供的P2O5 和K2O，但卻不能完全彌補氮素的缺失[36-37]。此外，還田秸稈量過高、粉碎程度不夠、還田深度不足及殘茬過高，都可能導致作物出苗不良和黃化[38]。而稻草中攜帶的病原體、蟲卵和草籽也會導致害蟲和雜草問題，因此需要適當調整秸稈還田的量[39-40]。原料化和燃料化的利用率較低，秸稈五料化利用模式的發展還不平衡。另外，秸稈隨意丟棄和焚燒的現象也還存在。可見，云南省秸稈資源的綜合利用基本處于初級階段，雖然在利用的數量上取得了一定效果，但還面臨著“質”的突破難題。整個體系缺乏對秸稈的二次深加工開發，尚未實現高附加值的利用方式，因此總體經濟效益尚不理想，巨大的潛在經濟價值尚待發掘。

2.3 缺乏和完善收、儲、運體系

缺乏完善收、儲、運體系是離田利用方式普遍存在的問題，尤其是燃料化、基料化、原料化應用中的難點和痛點。近年來，我國不斷探索創新秸稈“收?儲?運”機制，然而就目前云南省秸稈收集現狀來看，農作物秸稈收集難、運輸難、儲存難等問題并未得到根本解決，尚未建立起較為完善的農作物秸稈收集、儲存、運輸社會化服務體系[41]。

首先，由于長期以來秸稈資源在我國主要被視為廢棄物，農民缺乏對其價值的認識，缺乏收集利用的動力和積極性。在已建立起來的傳統收儲體系中，農戶、中間商和秸稈回收利用企業均以追求自身利益最大化為目標，缺乏有效的利益聯結機制，導致收集成本高、農戶出售秸稈的積極性低[42]。其次，秸稈本身具有體積大、密度低、含水量高等特點，易燃、易濕、易腐、季節性強和收獲期短。此外，云南省的山區多，地勢崎嶇，交通條件不完善，秸稈資源分布分散、收集半徑大，導致收儲物流運輸成本高、難度大。最后，秸稈回收物流的信息化程度低，缺乏區域性的收儲點網絡，與其他行業相比，秸稈回收物流行業中信息技術的應用相對落后，缺乏快速響應的主體市場交易信息化平臺。因此，收儲問題導致離田利用方式處理的秸稈資源比例較少，影響了秸稈綜合利用水平的提高。

2.4 缺乏先進成熟技術、設備

在秸稈利用五料化的技術方面，我國技術創新相對較少，與歐美等西方國家相比，在殘茬還田、秸稈板、秸稈發電方面的技術仍存在較大差距[43]。發達國家注重加強秸稈清潔制漿、纖維素乙醇、生物質油、環保板材及秸稈化工等方面的技術研發，在秸稈新型能源化領域也有更先進的技術。

與發達國家相比，我國在農用設備方面也相對落后。發達國家針對秸稈的離田利用已形成了與農業技術和農業裝備相配套的技術裝備體系，實現了從秸稈還田、收集打包、儲存和運輸的全程機械化[41]。目前我國秸稈的收集主要依靠人工和小型機械田間轉運，受種植面積、回收機械、勞動力等因素的限制較大[44]。在經濟效益不高的情況下，農戶回收秸稈的意愿較低，采用在田地里焚燒作物殘留物或扔掉[45]。在還田方面，由于云南省山區地勢崎嶇，大面積平整耕地較少，使用大型免耕機困難，需改進為可以撥開土壤表層及附著物的輕型播種設備[46]。因此，地域的差異性和設備的落后性也導致秸稈資源的利用難以借鑒國外經驗達到同樣的效果。

綜上所述，云南省秸稈資源種類多、分布廣、數量大，秸稈資源豐富。雖然秸稈利用效率總體較高，但是從現有的秸稈利用方式來看，主要還是以飼料化、肥料化為主，高附加值的秸稈利用方式利用效率依然很低，總體經濟效益并不高。區域的差異性、收儲體系的缺失、技術和設備的落后都導致秸稈資源難以實現更高的價值。所以如何使秸稈轉化為高附加值的產品產生更好的經濟效益，是值得進一步思考探索的問題。

3 利用建議

3.1 建立高效經濟收儲體系

要改善秸稈收儲體系，首先，需要提高農民的積極性。可以利用專業合作社的示范帶頭作用，形成以點帶面的效果，引導農民認識秸稈的價值，并樹立秸稈回收理念，使其積極配合玉米秸稈回收工作。其次，要努力提高秸稈收集裝備的水平。針對云南省實際情況，需要根據特定地形針對性地開發收集機械，以解放農民勞動力，提高整個收集過程的效率。最后，需要建立科學、經濟可行的收儲體系。WU J 等[47] 分析了幾種收儲體系模式，如圖5 所示[48]。結果表明，機械化打包收集可以顯著降低供應成本及勞動力需求，并選出了較為節約經濟成本、勞動成本的收儲模式。

對于工廠需求量小且秸稈供應點靠近工廠的地區，建議采用農民?經紀人?工廠模式（分散供應模式）。而針對工廠需求量大且秸稈供應點遠離工廠的地區，建議采用農民?經紀人集中存儲站點?工廠模式（集約化供應模式）。兩種模式均采用自走式打捆機在田地中將秸稈直接打捆，不同之處在于分散供應模式是通過經紀人連接工廠和農民，由經紀人負責秸稈的收集、儲存、加工和運輸，將農民從繁瑣的秸稈收集工作中解放出來，減輕了工廠的經營負擔，同時投資和設施需求低，管理和維護成本也低。然而，由于缺乏統一管理，分散供應模式可能導致供應的秸稈質量不符合工廠的要求，因此運輸到工廠的秸稈還需要進一步進行質量篩選。而集約化供應模式引入了集中存放場地，負責秸稈的預處理和存放，并擁有專業的秸稈收集、儲存和運輸團隊，能夠保證長期穩定的秸稈供應和高質量的秸稈供應。然而，集約化供應模式具有較高的投資和管理成本，需要工廠能夠利用秸稈產生具有高附加值的產品，以確保具備較好的經濟能力來推動整個收儲體系的運行。

3.2 相關產業多元結合

秸稈資源豐富的地區，如曲靖市、紅河州，昭通市等，可以重點發展秸稈的飼料化和肥料化。將作物秸稈通過物理處理、青（黃）貯、膨化等加工方式進行處理，轉化為飼料，與當地畜牧業和種植業相結合，實現種養循環，提高秸稈資源利用率。同時，經過無害化處理產生的畜禽糞便可以進行有機肥生產，施入農田，以增加土壤有機質含量，培肥地力，提升耕地質量。此外，盡管以秸稈為基材和原料在秸稈綜合利用中所占比例相對較小，但它是一種不可缺少的方法，具有良好的利用潛力，特別是在替代木材、增加森林碳源、減少碳排放和保護環境方面發揮了重要作用。可以大力發展以秸稈為基料的食用菌生產，培育壯大秸稈生產食用菌基料的龍頭企業、專業合作社組織和種植大戶，優化秸稈的利用模式，推動秸稈基質化產業的發展[49-50]。

3.3 節約運輸成本

受整體氣候、地形、土壤條件等因素的影響，農作物秸稈的資源分布在云南省各州（市）不均勻，尤其是多山區，導致較偏遠的秸稈資源需求地區的秸稈運輸成本過高。針對這一問題，可以考慮在秸稈富余地區就近建立加工廠，將秸稈進行二次深加工，然后將加工得到的產品運輸到其他需要的地區，以節省運輸成本，更利于秸稈資源的市場化。如麗江市主要經營水果基地，需要大量有機肥供應，但是秸稈產量較少，因此可以考慮在曲靖市先將秸稈加工為有機化肥，再運輸至麗江市供應，既滿足麗江市的需求，也為曲靖市農戶帶來經濟收益。除了有機肥廠外，還可以因地制宜建立其他合適的工廠，如秸稈板材廠、造紙廠等。由于云南省擁有豐富的水力資源，水力發電相對于秸稈直燃發電更具優勢，因此不適宜建立秸稈發電廠。

在推廣這些模式的過程中，建議政府從土地安排和稅收上給予支持，進一步建立秸稈的收集和物流體系，促進有機肥廠、造紙廠和秸稈板材廠的建設。建議先在試點縣建立秸稈高值利用項目，采取全產業鏈的開發和全價值鏈的提升策略，涵蓋收集、儲運、加工和利用等環節。逐步推動從小規模試驗到產業化技術成熟化，加快從點到面的大范圍推廣應用，促進產業化進程，形成一批可復制、可推廣、可持續發展的產業發展模式和高效利用機制。

3.4 加強高附加值轉化技術的研發

新型能源化技術可將低成本的秸稈資源轉化為高附加值的產品，既能帶來更好的經濟效益，同時也具有更好的環境保護意義。首先，秸稈屬于用于制作生物乙醇的第二代主要原料木質纖維素生物質，具有價格低廉，資源豐富的優點，因此，可將谷物秸稈作為纖維或纖維素基材料的來源。而纖維素可用作脂肪替代品、體積增強劑、黏合劑、填充劑和穩定劑，能夠替代石油基材料用于制作食品包裝袋，還可用于生產可降解的纖維素?木質素增強復合吸管[51-53]。其次，用秸稈生產乙醇與食品生產和動物飼料不產生沖突，產生的溫室氣體凈排放量也較低，有助于環境可持續性[54]。有研究通過整合統計方法、作物生長過程模型和地理信息系統（GIS）技術的綜合評價系統，提出云南省用于制作生物乙醇的第二代原料發展潛力巨大[55]。最后，秸稈具有密度低、抗壓強度低、彈性模量小和抗拉強度高等特點，并且含有大量密閉孔隙，具有良好的隔熱和隔音性能，可用于秸稈建材的制備。根據過去10 年的統計數據，相較于傳統建筑材料，使用秸稈建材可以減少至少40% 的二氧化碳排放[56]。有研究提出，利用混合式秸稈水泥基材料制備基于集成仿生蜂窩板的仿生細胞骨架的新概念，獲得了一種新型輕質復合建筑材料，為新型仿生輕質秸稈建筑材料的發展提供了有機結合的可能性[57]。

我國針對秸稈的高附加值轉化技術還不夠成熟，成本高、效率低，嚴重制約了秸稈綜合利用水平的提高。因此，在未來的發展中，除了在落實傳統利用方式的基礎上繼續努力外，還要不斷借鑒發達國家秸稈利用的先進經驗。按照引進消化、創新研發、科學制定主轉化推廣的思路，積極研發秸稈提取纖維素技術，并努力取得在秸稈乙醇轉化方面的進展，以提升秸稈產品的附加值，實現秸稈利用產業的升級，推動秸稈綜合利用走上綠色高值可持續發展之路[58-59]。

4 結束語

在碳減排背景下，國家正在大力發展綠色循環可持續型生態農業。將農作物秸稈作為可再生能源循環利用變得尤為重要，秸稈資源綜合利用迎來了新的機遇與挑戰。結合云南省農業發展區域特點及產業結構，因地制宜地進行秸稈資源化利用，對于振興云南省農業、緩解資源及環境壓力具有重要意義。

云南省在秸稈綜合利用方面取得了一定的進展，如在提高秸稈資源化利用率、拓寬秸稈資源利用途徑等方面取得了一定的成果，但整體上尚未實現高附加值產品的大規模生產。同時，秸稈資源利用的五料化技術仍然面臨收、儲、運成本高及缺乏二次深加工、技術不先進等難題。因此，未來需要政府推動龍頭企業與農戶積極合作，建立完善的收儲運技術體系，拓寬秸稈資源利用的途徑。同時，還需要持續加強資源利用技術的研發，優化配套裝備的結構，并加大宣傳示范的力度，推動秸稈資源的市場化，構建以秸稈肥料化、飼料化利用為主，能源化、基料化利用為輔，原料化利用為補充的多途徑利用格局。

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基金項目： 國家自然科學基金項目（12064050）；云南省高層次人才引進計劃項目（YNQR-QNRC-2020-004）；云南省教育廳科學研究基金項目（2024Y342）