張 豐 張 瀾 吳昕昊

（1.麗水市生態(tài)環(huán)境局，浙江省麗水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 麗水 323003；2.浙江龍?zhí)辑h(huán)境科技有限公司，浙江 杭州 310000；3.麗水市土壤與固體廢物管理中心，浙江 麗水 323003）

我國是一個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，隨著近年來我國農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)秸稈產(chǎn)量巨大，數(shù)據(jù)顯示，我國秸稈每年產(chǎn)量高達(dá)9.5億噸。農(nóng)業(yè)秸稈具有污染和資源雙重屬性，秸稈處理是農(nóng)業(yè)發(fā)展中一直存在的一個(gè)問題，長(zhǎng)期以來，為了搶收和搶種，人們主要采用焚燒方式處理農(nóng)業(yè)秸稈。隨著近年來國家對(duì)環(huán)境問題的不斷重視，以及對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略做出的重要部署，低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)、節(jié)約型經(jīng)濟(jì)等新型理念被提出。低碳理念的核心是低能耗、低排放和低污染，其實(shí)現(xiàn)依賴于提高資源利用率，開發(fā)清潔能源，更新發(fā)展理念和減排技術(shù)創(chuàng)新。在全球氣候變暖問題不斷加劇的大趨勢(shì)下，低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為我國可持續(xù)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?；诖耍?017年國家出臺(tái)了《關(guān)于創(chuàng)新體制推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的意見》，意見對(duì)秸稈資源化綜合利用制度和目的提出了要求，意見指出到2020年我國秸稈資源化利用率要達(dá)到85%。同時(shí)農(nóng)業(yè)秸稈是一種高潛力的生物資源，如果對(duì)其資源化利用得當(dāng)不僅可以發(fā)展清潔能源從而變廢為寶，還可以有效解決秸稈焚燒問題造成的溫室效應(yīng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展具有重大意義。近年來相關(guān)人員研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田和利用秸稈轉(zhuǎn)化生物碳產(chǎn)品具有顯著的固碳減排作用，因此，在低碳背景下挖掘秸稈的資源化利用價(jià)值對(duì)于踐行低碳理念具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，近年來國家和地方政府對(duì)秸稈焚燒問題和秸稈資源化利用高度重視，將其作為重要的工作來抓，然而，目前我國農(nóng)業(yè)秸稈的資源化利用率整體較低，主要表現(xiàn)在利用意識(shí)淡薄、利用途徑粗放、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等，因此，非常有必要對(duì)秸稈資源化綜合利用技術(shù)和發(fā)展模式進(jìn)行深入探究。

1 農(nóng)業(yè)秸稈焚燒處理產(chǎn)生的危害

1.1 污染和破壞生態(tài)環(huán)境

秸稈焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量濃煙，其中包括：CO、CO2、NOx、SO2、HS等有害氣體，還包括大量的PM2.5、PM10等固體顆粒，這些廢氣和固體顆粒物會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。到了每年秋季整地播種時(shí)期，秸稈焚燒問題成為了導(dǎo)致霧霾天氣形成的重要原因，而且秸稈焚燒問題的存在在很大程度上也加劇了溫室效應(yīng)，此外，秸稈焚燒過程中產(chǎn)生的污染物會(huì)隨著空氣流動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入附近水源對(duì)水環(huán)境造成一定污染。

1.2 破壞土壤環(huán)境

秸稈在焚燒過程中會(huì)在地表形成高溫，高溫會(huì)破壞土壤中的有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)和殺死有益微生物，研究發(fā)現(xiàn)，單次秸稈焚燒會(huì)使耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量降低至少0.3%，使得土壤的物化性質(zhì)改變和微生物系統(tǒng)破壞，導(dǎo)致耕地土壤出現(xiàn)板結(jié)、保水能力降低和沙化加劇，土壤肥力狀況變差，對(duì)農(nóng)業(yè)種植造成不利影響。

1.3 威脅人身安全和財(cái)產(chǎn)安全

秸稈焚燒會(huì)污染大氣環(huán)境和水環(huán)境，尤其在秋冬季秸稈焚燒會(huì)嚴(yán)重加劇霧霾天氣，給人們的口、眼、鼻黏膜和呼吸系統(tǒng)造成危害，人在飲用了被污染的水源后會(huì)出現(xiàn)消化道疾病危害人身生命健康。同時(shí)，秸稈焚燒存在很大的火災(zāi)隱患，尤其當(dāng)遇到大風(fēng)天氣時(shí)火情難以控制很容易導(dǎo)致火災(zāi)蔓延。我國每年因?yàn)榻斩挿贌l(fā)的火災(zāi)事故經(jīng)常發(fā)生并且造成一定數(shù)量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全埋下了嚴(yán)重的安全隱患。

1.4 危害交通安全

秸稈為含碳量很高的生物有機(jī)物質(zhì)，焚燒后產(chǎn)生的濃煙含有大量的固體顆粒物，濃煙在空氣中彌散會(huì)大大降低空氣能見度導(dǎo)致人眼可視范圍下降，給高速公路、鐵路、航運(yùn)、航空等交通安全造成了嚴(yán)重的安全隱患，一旦發(fā)生交通事故，會(huì)造成不同程度的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)會(huì)影響到交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行甚至在社會(huì)上產(chǎn)生負(fù)面影響。

2 當(dāng)前農(nóng)村秸稈主要的資源化利用途徑

2.1 秸稈還田

秸稈中含有大量的有機(jī)質(zhì)、微生物和微量元素，秸稈還田是將秸稈粉碎后直接與田地土壤混合掩埋，秸稈經(jīng)過腐爛后能夠提升土壤中腐殖質(zhì)的含量從而改善土壤肥力。通過秸稈還田能夠提高耕地土壤中微生物含量和活性，還能夠提升土壤中有機(jī)質(zhì)濃度，使得土壤肥力狀況得以改善，因此利用秸稈制備農(nóng)業(yè)有機(jī)肥是秸稈資源化利用的有效途徑。秸稈還田是目前使用最普遍的秸稈資源化利用途徑，根據(jù)秸稈還田方式不同目前主要分為：機(jī)械還田和過腹還田兩大類，其中機(jī)械性能和地區(qū)氣候特點(diǎn)對(duì)機(jī)械還田的影響最大，如果機(jī)械性能不高或者地區(qū)氣候干燥寒冷，就會(huì)導(dǎo)致秸稈無法及時(shí)腐爛不利于農(nóng)作物的發(fā)芽和生長(zhǎng)從而降低了秸稈的資源化利用率。

2.2 秸稈飼料化

秸稈飼料化是將秸稈加工處理后直接用于反芻牲畜養(yǎng)殖基礎(chǔ)飼料或者作為飼料添加劑與玉米、麩皮、豆粕等混合加工成養(yǎng)殖業(yè)飼料實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈的資源化利用。我國秸稈產(chǎn)量十分巨大，研究證明我國超過85%的秸稈適用于養(yǎng)殖業(yè)飼料，隨著秸稈飼料化加工技術(shù)的發(fā)展，秸稈飼料化利用率會(huì)不斷上升，能夠有效緩解養(yǎng)殖業(yè)飼料壓力。同時(shí)，秸稈飼料化是過腹還田的前過程，經(jīng)過養(yǎng)殖動(dòng)物消化利用后得到的養(yǎng)殖業(yè)糞便可以作為高品質(zhì)的農(nóng)業(yè)有機(jī)肥，因此，秸稈飼料化是當(dāng)前農(nóng)業(yè)秸稈資源化利用的主要途徑之一。

2.3 秸稈能源化

秸稈能源化當(dāng)前主要分為：固態(tài)能源、液態(tài)能源、氣態(tài)能源三種。固態(tài)能源是直接燃燒秸稈或?qū)⒔斩捈庸ず笠匀紵鳛樯詈蜕a(chǎn)的能源燃料，隨著能源結(jié)構(gòu)的改變目前秸稈已經(jīng)不被用于生活能源燃料，秸稈用于固態(tài)能源目前方式主要用在火力發(fā)電廠，將秸稈收集后代替煤炭作為火力發(fā)電燃料使用。此外，以秸稈為原料制備秸稈煤也是固態(tài)能源的一種利用方式，該技術(shù)先將秸稈粉碎干燥或者碳化，再對(duì)原料進(jìn)行升溫，入模壓制和脫模后制成形狀規(guī)則的秸稈煤。液態(tài)能源是對(duì)秸稈中的木質(zhì)纖維素進(jìn)行預(yù)處理和水解后得到小分子的單糖和多糖，再經(jīng)過微生物發(fā)酵后得到乙醇，對(duì)乙醇進(jìn)行分離提取后得到乙醇燃料。氣態(tài)能源是以秸稈作為沼氣原料，利用厭氧微生物的厭氧發(fā)酵作用來制備甲烷作為燃?xì)饽茉?，將秸稈用于沼氣原料目前已?jīng)被廣泛使用和推廣。

3 低碳背景下農(nóng)業(yè)秸稈資源化綜合利用的發(fā)展模式

3.1 以微生物發(fā)酵堆肥為中心的利用模式

微生物發(fā)酵堆肥是利用微生物的生理代謝作用將秸稈中的大分子有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為性質(zhì)穩(wěn)定的小分子有機(jī)質(zhì)，該模式在對(duì)秸稈資源化利用時(shí)，將秸稈收集堆放在適合微生物生長(zhǎng)繁殖的環(huán)境下，經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)酵分解后讓秸稈腐熟和分解，然后以有機(jī)肥的形式用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)種植中，該模式的操作流程簡(jiǎn)單且能耗很低，是一種很直接的秸稈資源化利用模式。

3.2 以養(yǎng)殖業(yè)為中心的利用模式

以養(yǎng)殖業(yè)為中心的秸稈資源化綜合利用發(fā)展模式第一級(jí)是將秸稈作為養(yǎng)殖飼料，再以養(yǎng)殖糞便為沼氣原料制備甲烷氣態(tài)燃料，最后將沼液和沼渣作為有機(jī)肥用于改良耕地土壤促進(jìn)種植業(yè)的良性發(fā)展，如此形成一個(gè)物質(zhì)和能量多級(jí)利用的產(chǎn)業(yè)鏈。以養(yǎng)殖業(yè)為中心的秸稈資源化綜合利用發(fā)展模式實(shí)現(xiàn)了秸稈生物能源和物質(zhì)的循環(huán)利用，是低碳背景下最佳的秸稈資源化綜合利用模式。該模式實(shí)現(xiàn)了將養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)和清潔能源三者合一，為了確保此模式的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，需要協(xié)調(diào)優(yōu)化好三者之間的關(guān)系。需要注意的是，秸稈的收集，加工，存儲(chǔ)要實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和規(guī)?；?，利用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈的高效收集，粉碎、壓縮、發(fā)酵加工以及存儲(chǔ)等，將秸稈轉(zhuǎn)化成規(guī)?；酿B(yǎng)殖飼料。

3.3 以秸稈直接還田為中心的利用模式

秸稈直接還田方式利用大型的農(nóng)業(yè)機(jī)械可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積秸稈的高效還田處理，而且處理的成本也較低，因此，秸稈直接還田是當(dāng)前我國秸稈資源化利用的主要方式。目前隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械不斷進(jìn)步已經(jīng)出現(xiàn)了多種類型的秸稈直接還田機(jī)械，秸稈直接還田尤其在我國的糧食主產(chǎn)區(qū)使用十分普遍。秸稈直接還田方式秸稈處理高效，能夠顯著改善耕地土壤的腐殖質(zhì)含量和微生物環(huán)境從而提升耕地的肥力水平，達(dá)到了以地養(yǎng)地的目的。需要注意的是，該模式應(yīng)當(dāng)搭配科學(xué)的耕作和灌溉技術(shù)，定期對(duì)耕地進(jìn)行深耕和灌溉提高秸稈的利用率。

4 結(jié)語

我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)，每年秸稈產(chǎn)量非常巨大，農(nóng)業(yè)秸稈的資源化綜合利用與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和低碳社會(huì)目標(biāo)緊密相關(guān)。農(nóng)業(yè)秸稈蘊(yùn)含著十分豐富的生物資源，農(nóng)業(yè)秸稈經(jīng)過資源化綜合利用后能夠充分挖掘和發(fā)揮秸稈的資源價(jià)值，服務(wù)于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、工業(yè)和社會(huì)，同時(shí)能夠減少資源浪費(fèi)和碳排放量從而顯著降低秸稈焚燒問題引起的大氣環(huán)境污染，還能促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)，在低碳背景下對(duì)于實(shí)現(xiàn)黨的十九大污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)目標(biāo)發(fā)揮著十分積極的作用。但是當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)秸稈資源化利用率整體不高，我國幅員遼闊，不同地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和氣候環(huán)境差異很大，未來應(yīng)當(dāng)根據(jù)各地情況因地制宜地逐漸建立起適合地區(qū)的農(nóng)業(yè)秸稈資源化綜合利用發(fā)展模式，使得我國農(nóng)業(yè)秸稈的資源化利用水平得以穩(wěn)步提升。