王旭維 張云凱 段洪君 陳秀范 劉玉龍

(1.昌圖縣遼河保護區(qū)管理局，遼寧鐵嶺112599；2.昌圖縣農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展局，遼寧鐵嶺112599；3.昌圖縣遼河保護區(qū)后窯管理所，遼寧鐵嶺112530；4.昌圖縣寶力鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)站，遼寧鐵嶺112536；5.昌圖縣遼河保護區(qū)通江口管理所，遼寧鐵嶺112527)

引言

作物秸稈作為一種極具潛力的生物質(zhì)資源，含有豐富的碳、氫和氧等養(yǎng)分，具有資源豐富、發(fā)熱量高和清潔環(huán)保等優(yōu)點，可有效替代常規(guī)化石燃料，延長各產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，緩解區(qū)域能源與環(huán)境壓力。隨著農(nóng)村用能方式的改變以及以化肥投入為代表的農(nóng)業(yè)技術(shù)的廣泛使用，秸稈這種資源卻變成了令人厭惡的 “垃圾”，房前屋后，河道路旁，林帶荒溝到處堆積著陳年的秸稈，不僅影響了村屯環(huán)境，而且對河道行洪和護林防火都帶來了隱患，近幾年，秸稈焚燒有禁不止，也同時帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染。多渠道開展秸稈綜合利用，變廢為寶，至關(guān)重要。

昌圖縣位于遼寧省最北部，區(qū)域面積4317km2，下轄39個鎮(zhèn)場，人口103萬，其中農(nóng)業(yè)人口83萬，全縣耕地面積耕地32.6萬hm2，農(nóng)作物以玉米為主，種植面積達玉米近24.0萬hm2，占現(xiàn)有耕地面積的74%，水稻1.13萬hm2。正常年份全縣糧食總產(chǎn)量250萬t，2016年接近了284.9萬t(28.5億㎏)，是全國最大的商品糧生產(chǎn)基地、著名的畜禽生產(chǎn)加工基地，多次獲得國務(wù)院授予的全國糧食生產(chǎn)先進縣標(biāo)兵，屬于北方典型的旱作農(nóng)業(yè)縣。

全縣秸稈總量280.5萬t，其中玉米秸稈為270萬t，水稻秸稈7.5萬t，花生1.8萬t，其他1.2萬t。

1 利用現(xiàn)狀

1.1 可用205萬t，綜合利用73%

主要用作燃料、肥料 (秸稈還田)、飼料、基料及工副業(yè)生產(chǎn)原料外，還有近1/3以上的秸稈未被綜合利用。每年10月末至翌年3月末，農(nóng)民不定時地在農(nóng)田里焚燒秸稈，或堆放廢棄在地頭村尾，致使秸稈這種很好的資源造成嚴(yán)重的浪費，而且秸稈擠占了村屯道路乃至占據(jù)了河道，污染了水環(huán)境，村屯環(huán)境臟亂差，影響交通安全。農(nóng)民燒荒，不僅使地力下降，而且極易引起火災(zāi)，甚至在村屯內(nèi)火燒連營，這種情況，每年都有所發(fā)生。

1.1.1 農(nóng)戶自用炊事采暖直燃約50萬t

由于近幾年國家加快城市化進程，年輕農(nóng)民外出打工，農(nóng)村人口減少，并且戶型變小，加之較以前，取暖原料多樣化，如煤、燃氣、電等以及集中供熱，致使秸稈作為農(nóng)村唯一的取暖炊事用能，使用量將會越來越少。

1.1.2 秸稈能源化利用

昌圖縣有國能生物發(fā)電有限公司1家，年消耗秸稈10萬t，秸稈固化企業(yè)3家，年消耗秸稈3萬t。生產(chǎn)出的成品固化燃料主要供應(yīng)制藥企業(yè)以及周邊農(nóng)戶和小企事業(yè)單位。昌圖縣年秸稈能源化利用約13萬t。唯一的生物質(zhì)電廠消納能力有限；固化燃料企業(yè)生產(chǎn)成本偏高，影響了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。隨著國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，農(nóng)村的集中供暖也將會逐漸興起，以秸稈為原料的集中直燃供暖將會成為主流。秸稈直燃是最好的消納方式，最有前景的是使用特制的生物質(zhì)鍋爐，在人口相對集中的農(nóng)村集鎮(zhèn)，進行統(tǒng)一供熱，收到了良好的效果。目前鐵嶺眾緣環(huán)保設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的特制生物質(zhì)鍋爐已經(jīng)應(yīng)用于供暖企業(yè)，供暖成本低，秸稈存儲靈活，消納秸稈量大，已經(jīng)顯現(xiàn)了強大的優(yōu)勢，正在進行大范圍推廣。鐵嶺市兩家子農(nóng)場已經(jīng)初試成功。

1.1.3 秸稈飼料化利用

昌圖縣充分利用秸稈資源，大力發(fā)展畜牧業(yè)，引進玉米秸稈回收機、玉米秸稈青黃儲機等機械，先后推廣了秸稈青貯、半干 (青)貯、秸稈氨化、堿化、鹽化和微生物處理等秸稈加工利用新技術(shù)，應(yīng)用情況良好。2016年昌圖縣秸稈飼料化利用約為76.8萬t。其中秸稈青貯、半干青貯5.7萬t， (其中全株青貯0.8萬t)，氨化、鹽化10萬t，微貯4萬t，共建貯窖(壕)5.1萬m3。長桿短喂56.3萬t?；ㄉ?、花生殼等農(nóng)林廢棄物加工飼料，年提供飼料約0.8萬t。

1.1.4 秸稈肥料化利用

為提高秸稈肥料化利用率，昌圖縣積極推廣秸稈還田，以高留茬粉碎式還田為主，實施保護性耕作。同時，引導(dǎo)種植大戶和合作社利用生物菌劑開展秸稈堆漚還田；2016年全縣完成秸稈完全粉碎還田作業(yè)2.89萬hm2，秸稈利用量50.6萬t。保護性耕作2～4萬hm2，秸稈還田量12.6萬t。

1.1.5 秸稈基料化、原料化利用

昌圖縣秸稈基料化、原料化利用率雖然較低，但已經(jīng)出現(xiàn)了可喜的兆頭，具有廣闊的的發(fā)展空間。目前，基料化利用主要是興民玉米芯加工有限公司，公司生產(chǎn)的產(chǎn)品用于食用菌生產(chǎn)的基料銷往多個國家。此外農(nóng)戶用秸稈粉碎的基料生產(chǎn)黑木耳已經(jīng)成功，正在逐步推廣。原料化利用主要是水稻秸稈銷往外地作為工業(yè)原料和大棚保暖草簾。昌圖縣秸稈基料化、原料化利用年均2萬t。

1.2 存在的問題

1.2.1 秸稈飼料化利用

基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，秸稈青 (黃)貯壕 (窖)設(shè)施簡陋，貯窖造價200元/m3左右，并且技術(shù)環(huán)節(jié)要求較高，缺乏政策鼓勵和資金投入措施，群眾積極性不高。

1.2.2 秸稈肥料化利用

由于東北屬于一季作物區(qū)，冬季溫度較低，當(dāng)年秸稈全量還田腐爛有難度，加之遼北十年九春旱，春季適宜播期很短，會影響來年春季播種，因此土地消納秸稈的總量不大，即使深翻，最大限度也需要至少3a秸稈才能真正在土壤中腐爛。因此不能連年進行，或者每年只能還田1/3。

1.2.3 秸稈基料、原料化利用

市場開發(fā)還需加強。

1.2.4 秸稈收儲運方面

經(jīng)紀(jì)人存儲需要租用場地、配備消防設(shè)施，生產(chǎn)成本較大。小戶難以承受，國家補貼較少。

2 秸稈利用基本原則

2.1 多元利用，農(nóng)用優(yōu)先

堅持秸稈綜合利用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生活相結(jié)合，在滿足種植業(yè)、畜牧業(yè)及農(nóng)戶用能需求的基礎(chǔ)上，做好肥料化、飼料化、燃料化等領(lǐng)域新技術(shù)、新裝備、新工藝的示范推廣，合理引導(dǎo)秸稈基料化、原料化等綜合利用方式，推動秸稈處理利用向多元循環(huán)的綠色方向發(fā)展。

2.2 分類指導(dǎo)，因地制宜

根據(jù)秸稈資源的數(shù)量、品種、分布特征和綜合利用現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃以及對產(chǎn)業(yè)對秸稈的需求情況，引導(dǎo)各地選擇符合本地生產(chǎn)條件和經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r的秸稈綜合利用建設(shè)項目和秸稈綜合利用模式。

2.3 分步實施，科技推動

既要立足當(dāng)前，努力實現(xiàn)秸稈禁燒的目標(biāo)，又要著眼長遠，充分把握秸稈綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢，大力引進新技術(shù)，努力拓展新領(lǐng)域，推動秸稈利用向產(chǎn)業(yè)化程度高、循環(huán)鏈條長的領(lǐng)域發(fā)展，實現(xiàn)秸稈資源利用價值的生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益的最大化。

2.4 市場導(dǎo)向，多面扶持

充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，建立以市場為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、農(nóng)民積極參與的長效機制。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護建設(shè)是國家生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。秸稈綜合利用是向綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的必須做好的一項工作，政府要積極在政策上給予扶持，要建立綠色農(nóng)業(yè)生態(tài)補償機制。通過多渠道開展秸稈綜合利用和多種方式的鼓勵補償政策，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)清潔化生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。

3 秸稈綜合利用模式及優(yōu)化分析

3.1 玉米秸稈還田養(yǎng)地模式

玉米秸稈粉碎全量還田翻壓技術(shù)可避免焚燒秸稈，能夠合理利用秸稈、保持生態(tài)環(huán)境、培肥地力，是當(dāng)今我國合理利用秸稈資源的有效措施之一。

3.1.1 玉米秸稈粉碎部分回收部分還田覆蓋免耕播種技術(shù)模式

玉米秸稈粉碎部分回收部分還田覆蓋有2種方法：利用帶有秸稈回收裝置的玉米聯(lián)合收獲機或秸稈粉碎回收機將秸稈部分回收，回收的秸稈做牛羊飼料進行黃貯，部分秸稈還田覆蓋進行寬窄行免耕播種保護性耕作；玉米機械化收獲秸稈粉碎還田后，利用秸稈打捆機組將秸稈部分撿拾打捆，然后送發(fā)電廠發(fā)電。粉碎后的秸稈用摟草機組摟成一條，再進行部分撿拾打捆。剩余秸稈實施部分還田覆蓋保護性耕作。

工藝流程為：秋季玉米機械化收獲秸稈粉碎回收或玉米機收摘穗后秸稈粉碎回收機回收 (約2/3)、部分還田覆蓋(約1/3)→秋季必要深松→春季寬窄行免耕播種。

這種技術(shù)模式的優(yōu)點是秸稈利用更合理，部分回收秸稈作飼料，節(jié)約飼料成本，有利于畜牧業(yè)發(fā)展。玉米機械化收獲粉碎后，農(nóng)機合作社或養(yǎng)機戶利用打捆機組將秸稈部分撿打捆，然后送至秸稈發(fā)電廠。不僅實現(xiàn)迅速倒地，給農(nóng)田深松整地等秋季作業(yè)爭取時間，還可以創(chuàng)造一定經(jīng)濟效益，更重要的是避免秸稈焚燒。部分還田秸稈保證秸稈覆蓋率和免耕播種質(zhì)量，適宜保護性耕作，是昌圖縣今后主推的保護性耕作技術(shù)模式。

3.1.2 玉米秸稈粉碎全量還田翻壓技術(shù)模式

根據(jù)昌圖縣實際情況和操作能力，實施秸稈機械翻埋還田和秸稈生物反應(yīng)堆，是現(xiàn)階段秸稈綜合利用最直接、最有效的途徑。秸稈機械翻埋還田就是用秸稈粉碎機將摘穗后的農(nóng)作物秸稈就地粉碎，均勻拋撒在地表，隨即翻耕入土，使之腐爛分解，有利于把秸稈的營養(yǎng)物質(zhì)完全地保留在土壤里，增加土壤有機質(zhì)含量、培肥地力、改良土壤結(jié)構(gòu)，并減少病蟲危害。秸稈生物反應(yīng)堆是通過在秸稈加入微生物菌種、催化劑和凈化劑，在通氧 (空氣)的條件下，被重新分解為二氧化碳、有機質(zhì)、礦物質(zhì)、非金屬物質(zhì)，并產(chǎn)生一定的熱量和大量抗病蟲的菌孢子，繼而通過一定的農(nóng)藝設(shè)施把這些生成物提供給農(nóng)作物，使農(nóng)作物更好地生長發(fā)育。由于冬季溫度低，空氣干燥，秋收后秸稈很難在地表腐爛，影響來年春季正常耕作。利用聯(lián)合收割機收割玉米，將玉米秸稈粉碎，均勻拋撒地面，然后 (可以加生物菌劑)深翻還田。增加土壤中速效氮含量，降低土壤容重，利于土壤保水保肥。適于昌圖縣中部和東部地區(qū)的平原地區(qū)，風(fēng)沙地區(qū)降水量偏少慎用。要3a輪番1次，不能連年深翻。

其工藝流程為：秋季玉米機械化收獲秸稈粉碎全量還田 (秸稈長度≤10cm，否則需進行秸稈二次粉碎)→秋季液壓翻轉(zhuǎn)犁翻耕掩埋秸稈 → 秋季耙壓(春季平播)或旋耕起壟 (壟播)。秸稈粉碎全量還田技術(shù)的前提是玉米機械化收獲后秸稈粉碎全量還田、不焚燒秸稈。根據(jù)東北地區(qū)的耕層結(jié)構(gòu)，確保耕層土壤養(yǎng)分的作業(yè)深度為20～25cm，避免把生土翻到土壤表層。在翻耕前均勻拋撒適量生物菌劑，可加快秸稈分解速度，避免秸稈分解過程中與作物幼苗爭奪壤中速效氮，從而影響幼苗正常生長。秋季耙壓之后處于待播狀態(tài)，適于平播，但要留好地頭壟，并做好標(biāo)記。翻耕后及時進行耙壓或淺旋作業(yè)，平整土地的同時鎮(zhèn)壓，防止土壤失墑；地表秸稈較長 (大于10cm)且量大、覆蓋不均勻的地塊耕整地前必須進行二次秸稈粉碎處理作業(yè)，作業(yè)后秸稈長度小于10cm，以保證耕整地的作業(yè)質(zhì)量。

3.2 秸-飼-肥種養(yǎng)循環(huán)模式

將農(nóng)作物秸稈添加輔料和必要的營養(yǎng)元素制成牲畜飼料 (也可以直接長稈短喂)過腹還田，從而實現(xiàn)種植養(yǎng)殖有機結(jié)合，秸稈循環(huán)利用，降低了農(nóng)業(yè)的面源污染，做到了可持續(xù)發(fā)展。主要方式有青 (黃)貯，壓塊、長稈短喂等。畜禽糞便還田需要腐熟，要有場地和時間過程。

3.3 秸-沼-肥能源生態(tài)模式

利用秸稈制沼氣，沼渣沼液直接還田。秸稈消納量雖然不大，但可以轉(zhuǎn)化為能源，適合山區(qū)集鎮(zhèn)社區(qū)建設(shè)。即有效消納秸稈，又能為山區(qū)農(nóng)戶相對居住集中的社區(qū)提供生活用能燃氣。

3.4 秸-菌-肥基質(zhì)利用模式

將秸稈粉碎，壓制，配置成食用菌栽培基質(zhì)或果蔬、花卉育苗基質(zhì)，利用后可以還田，增加了多級循環(huán)利用。食用菌較發(fā)展地區(qū)可以大量推廣，并且可以工廠化規(guī)模生產(chǎn)。雖然具有地域局限性和產(chǎn)業(yè)局限性，但隨著人們的膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，百姓對食用菌的需求越來越大，秸稈基料化發(fā)展前景會更加廣闊。

3.5 秸-燃-能再生能源模式

秋收后將秸稈直接打包，送往生物質(zhì)電廠直燃供暖、發(fā)電，或者通過秸稈壓塊，做成固化顆粒，利用生物質(zhì)鍋爐燃燒，減少污染排放，是很好的再生能源，減少了石化能源帶來的污染。秸稈消納量大，但受電廠和壓塊廠生產(chǎn)能力的制約。直燃供暖幾年發(fā)展呈發(fā)展勢頭，解決了燃煤鍋爐替代問題；可以就近解決秸稈處理問題；對秸稈燃料的要求對比發(fā)電廠比較寬泛；不用經(jīng)過粉碎和固化成型可以直接燃燒；方捆秸稈和圓捆秸稈都可以作為燃料來使用。秸稈直燃供暖將成為今后秸稈能源化的發(fā)展方向。

4 結(jié)論

通過對秸稈綜合利用模式的分析，找出了適合本地區(qū)的合理科學(xué)模式，從而積極鼓勵引導(dǎo)農(nóng)戶和企業(yè)開展秸稈綜合利用，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)即通過利用有機肥料、使用生物防治病蟲害和雜草管理相結(jié)合的方式，保持和提高土壤肥力，節(jié)約和保護水資源，減少農(nóng)業(yè)對生態(tài)環(huán)境破壞，恢復(fù)和重建生態(tài)資源基礎(chǔ)，并始終把農(nóng)業(yè)發(fā)展建立在自然環(huán)境良性循環(huán)的基礎(chǔ)上，進而達到在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，始終保持人、環(huán)境、自然與經(jīng)濟的和諧統(tǒng)一。

玉米秸稈還田養(yǎng)地模式、秸-飼-肥種養(yǎng)循環(huán)模式、秸-燃-能再生能源模式是昌圖縣秸稈綜合利用的主流和最優(yōu)方式，短時間內(nèi)消納能力強，長時期，可以培肥地力。3種可以取長補短，其他可以做些適當(dāng)補充，待產(chǎn)業(yè)成熟，也可適當(dāng)擴大發(fā)展。

在中南部平原地區(qū)產(chǎn)糧重點區(qū)，秸稈收集量大，地勢平坦，利于機械化收獲、撿拾、打捆、播種等系列化耕作，而秸稈發(fā)電廠正處在這一區(qū)域秸稈可收10km半徑之中，適合推廣秸稈飼料化、肥料化 (還田)，秸稈能源化 (秸桿直燃能最大限度的消納秸稈)，最大限度的消納秸稈。

在昌圖西北部處于科爾沁沙地邊緣，主要作物是花生，花生殼具有油性，經(jīng)固化成塊后，燃值高，效果非常好，適合花生殼固化成燃料發(fā)展秸稈能源化。玉米種植面積不大，秸稈量相對較少，更適合秸稈飼料化，通過過腹還田，消納秸稈，其余用作農(nóng)戶炊事和取暖。

在昌圖東部山區(qū)，適合推廣秸稈飼料化、基料化和小型能源化。受地理地貌限制，不適合大面積機械化作業(yè)，加之現(xiàn)階段鼓勵發(fā)展林下經(jīng)濟，食用菌栽培有了很快的發(fā)展，以秸稈作為基料廢物利用，消納了秸稈，增加了收益。發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，利用養(yǎng)殖來過腹還田，產(chǎn)生的糞便可以還田培肥地力，還可以為發(fā)展小型沼氣提供原料，沼渣沼液還田發(fā)展綠色食品，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。