摘要:該文總結(jié)了國內(nèi)外秸稈綜合利用的現(xiàn)狀,提出了秸稈的主要利用途徑。同時針對主要利用途徑分析了秸稈綜合利用裝備中存在的主要問題,并提出了保障秸稈綜合利用可持續(xù)發(fā)展的對策建議。
農(nóng)作物秸稈是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,收獲了稻谷、小麥、玉米等農(nóng)作物籽粒后,殘留的莖、葉等農(nóng)作物副產(chǎn)品,不包含農(nóng)作物地下部分。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國,年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈達(dá)10億t左右。推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用,事關(guān)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,是鄉(xiāng)村振興的重大課題之一。近年來,在政府部門的高度重視和社會的積極參與下,全國各地積極推進(jìn)秸稈綜合利用,利用途徑不斷拓寬,科技水平明顯提高,綜合效益快速提升。截至2017年底,全國秸稈綜合利用率達(dá)83.68%,以農(nóng)用為主、以肥料化和飼料化為主的利用格局已經(jīng)形成,其中肥料化56.53%、飼料化23.24%、燃料化15.19%、基料化2.32%、原料化2.72%[1]。同時也應(yīng)看到,由于我國幅員遼闊,農(nóng)作物種類繁多,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平差異較大,適應(yīng)性強(qiáng)的秸稈處理的技術(shù)水平和裝備能力仍然十分不足。明確秸稈綜合利用的主要途徑,強(qiáng)化秸稈利用的技術(shù)和裝備支撐,提高秸稈利用的綜合效益,仍有許多待攻克的難題。
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當(dāng)前秸稈綜合利用的主要方式
縱觀國內(nèi)外,農(nóng)作物秸稈綜合利用均以肥料化利用為主。目前,以歐美為代表的發(fā)達(dá)國家的秸稈利用比較充分,且實(shí)際有效利用結(jié)構(gòu)較為簡單,基本的利用框架結(jié)構(gòu)為“三化”利用,即秸稈還田肥料化利用、秸稈飼料化利用和秸稈能源化利用,其中秸稈直接還田約占65%、秸稈飼料化約占20%[2]、能源化等其他應(yīng)用約占15%。在秸稈離田多元化利用方面,世界各國有明顯的各自特色。作為農(nóng)業(yè)大國,中國自2008年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》以來,事實(shí)上已形成了與發(fā)達(dá)國家基本一致的利用方式,以秸稈直接還田肥料化利用為主,秸稈還田和飼料化利用約占80%。
1.1肥料化利用 秸稈肥料化利用的途徑主要有直接還田、腐熟還田和堆漚還田、過腹還田等,其中最為主要的方式是秸稈直接還田。秸稈肥料化技術(shù)主要有秸稈粉碎耕翻還田、秸稈覆蓋還田、秸稈腐熟還田、秸稈生物反應(yīng)堆還田和秸稈有機(jī)肥生產(chǎn)等技術(shù)[3]。國外秸稈還田一般在65%以上,如美國、加拿大、日本等國家,較高的國家是英國,其秸稈直接還田量達(dá)到73%[2]。中國的秸稈肥料化利用達(dá)到了56.53%,亦以秸稈還田為主要途徑,還田率較高的地區(qū)也達(dá)到了60%以上,其中上海秸稈直接粉碎還田高達(dá)82%,山東秸稈粉碎還田達(dá)到62.9%[3],河南秸稈還田占秸稈總量的61.85%[4],河北秸稈肥料化利用達(dá)到69.8%[5]。總體來說,目前我國秸稈肥料化利用量相對低于國外水平,但這也與我國種植模式與經(jīng)營體制有極大關(guān)系。
1.2秸稈飼料化 通過物理、化學(xué)或生物處理方式[6],制作反芻動物牛、羊等牲畜飼料。飼料化是秸稈較肥料化利用外的最好利用方式。秸稈飼料化技術(shù)主要有秸稈青(黃)貯、秸稈微貯、秸稈堿化/氨化、秸稈壓塊(顆粒)以及秸稈揉搓絲化等技術(shù)。歐美各國農(nóng)作物秸稈總量的20%用作飼料[7],飼料化率較高的國家是韓國,其稻麥秸稈飼料化率高達(dá)80%[2]。從《中國秸稈產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書(2017)》各省市的數(shù)據(jù)看,我國各地秸稈飼料利用率相差較大,最高的青海達(dá)到了52%,其次是重慶達(dá)到了25%,山東為19.9%、四川為16.67%,而廣西為6%、上海僅為4.6%[3],農(nóng)業(yè)大省河南的秸稈飼料化也僅為11.98%[4]。說明我國大部分省市的秸稈飼料化利用還較低,有很大的發(fā)展空間。
1.3秸稈能源化 秸稈能源化是世界各國處理秸稈的第3大主要領(lǐng)域,是唯一可以儲存和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉矗哂锌稍偕铜h(huán)境友好雙重性。秸稈能源化技術(shù)主要有固化成型、熱解氣化、干餾、沼氣、秸稈發(fā)電及液化等技術(shù)。利用形式主要有直燃、固化、氣化、液化等模式,以燃料化利用為主,途徑一是在生活領(lǐng)域大量使用生物質(zhì)國體燃料,如歐洲各國的供熱幾乎100%采用顆粒燃料[8];途徑二是用于生物質(zhì)發(fā)電,歐盟各國的常規(guī)發(fā)電廠也開始使用生物質(zhì)成型燃料,并逐步向純生物質(zhì)成型燃料發(fā)電廠發(fā)展[9]。在秸稈發(fā)電方面以丹麥為代表,目前丹麥已建立了13家秸稈發(fā)電廠,以秸稈發(fā)電等可再生能源已占丹麥能源消費(fèi)量的24%以上[10]。我國秸稈能源化利用方式以燃料化為主,較高的重慶達(dá)到了24%[3]、湖北達(dá)到了17.7%[11],河南為8.92%[4]、山東為7.5%[3]。可見各地發(fā)展很不平衡,同飼料化一樣,我國的秸稈能源化利用亦有很大發(fā)展空間。但應(yīng)注意秸稈能源化利用產(chǎn)業(yè)鏈的建立,不僅要重視秸稈燃料的生產(chǎn),亦應(yīng)重視秸稈能源利用裝備的市場開發(fā)。
1.4秸稈原料化 秸稈工業(yè)原料化利用模式主要有造紙、板材加工、生活用品加工、編制產(chǎn)品等。國外秸稈原料化利用主要有秸稈板材、秸稈建筑、秸稈乙醇等。秸稈板材制品主要有人造板、墻體板、纖維板、模壓制品、包裝材料等。國外秸稈板材利用方面以麥秸和稻秸稈生產(chǎn)秸稈板材為代表,其麥秸稈板材不僅在普通的建材市場銷售,也在期貨市場上掛牌交易。秸稈建筑是隨著綠色和環(huán)保觀念而興起的,主要流行于歐美等發(fā)達(dá)國家,特別是近10多年來,世界各國更加注重秸稈作為建筑材料的實(shí)用性,將其作為建筑的填充料,或?qū)褐坪玫慕斩捛袎K作為非承重墻的墻體,形成了框架結(jié)構(gòu)的秸稈建筑[10]。我國秸稈原料化利用途徑有秸稈板材、秸稈包裝制品、秸稈造紙和秸稈容器等,但利用率均偏低,如重慶原料化利用率為2%、四川為2.11%[3]、河南秸稈工業(yè)原料化為2.03%[4]。國內(nèi)外在此領(lǐng)域的應(yīng)用表明,秸稈原料化利用只能起到拾遺補(bǔ)缺的作用,利用總量有限。
1.5秸稈基料化 秸稈基料(基質(zhì))是指以秸稈為主要原料,加工或制備的主要為動物、植物及微生物生長提供良好條件,同時也能為動物、植物及微生物生長提供一定營養(yǎng)的有機(jī)固體物料。經(jīng)文獻(xiàn)資料查詢,國外秸稈基料化應(yīng)用鮮有報(bào)道。國內(nèi)秸稈基料(基質(zhì))化利用主要用于栽培食用菌或花卉。如上海秸稈基料化利用率為2%、河南為2.08%、重慶為3%、四川為4.10%[3]。目前秸稈基料化利用技術(shù)主要有秸稈栽培草腐生菌類技術(shù)和秸稈植物栽培基質(zhì)技術(shù)。同秸稈原料化利用相同,秸稈基料化利用亦只能起到拾遺補(bǔ)缺的作用,利用總量有限。
綜上所述,雖然秸稈綜合利用包含了肥料化、飼料化、能源化、基料化、原料化等多種途徑,但無論國外還是國內(nèi),均具有以下3個特點(diǎn):一是肥料化是基本途徑。秸稈肥料化利用是秸稈綜合利用的最主要方式,其中又以秸稈就地機(jī)械化還田為重要途,是確保秸稈快速利用的基本保障。秸稈肥料化利用占秸稈利用總量的65%左右。二是飼料化或能源化是保障途徑??v觀國內(nèi)外,秸稈飼料化或能源化利用是秸稈綜合利用的第2途徑,是秸稈肥料化利用之外的第1大利用途徑,是秸稈全量化利用的保障途徑。秸稈飼料化利用占秸稈利用總量的15%~20%、能源化利用占15%。三是原料化等其他利用是補(bǔ)缺途徑。秸稈原料化、基料化等利用量有限,從總體上看,不可能成為秸稈利用的主要途徑,只能起到補(bǔ)充作用。秸稈其他利用占秸稈總量的5%左右。
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