齊叢亮，岳仁亮，吳傲立

（1.江蘇中科睿賽污染控制工程有限公司，江蘇 鹽城 224001；2.中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會室內(nèi)環(huán)境控制與健康分會，北京 100045；3.中國科學(xué)院過程工程研究所，北京 100190）

1 秸稈綜合利用概述

秸稈資源是重要的可再生資源。在碳達(dá)峰碳中和背景下，結(jié)合我國秸稈產(chǎn)量大、種類多、分布廣的特點，秸稈的綜合利用有利于提升土壤碳匯，可替代部分化石能源，減少溫室氣體排放，促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳[1，2]。近年來，我國高度重視秸稈資源綜合利用，采取了一系列有力舉措，包括加強(qiáng)供需銜接，提高技術(shù)支撐，推進(jìn)秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化以及原料化（以下簡稱“五料化”）等綜合利用[3]。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計，2020年全國秸稈資源總量8.56 億t，可集資源量達(dá)7.22 億t，秸稈綜合利用率達(dá)到87.6%，但仍有約0.89 億t 秸稈未被有效利用[3]。2020年秸稈綜合利用的溫室氣體凈減排貢獻(xiàn)為0.7 億tCO2e（CO2當(dāng)量，下同）。露天焚燒和自然腐解的溫室氣體排放量為0.56 億tCO2e，秸稈“五料化”利用的溫室氣體減排量為1.26 億tCO2e。其中，肥料化和燃料化利用的減排量最高，減排量分別為0.79 億tCO2e 和0.38 億tCO2e[4]。秸稈綜合利用在快速發(fā)展的同時也出現(xiàn)了一些問題，比如關(guān)鍵技術(shù)不成熟、利用率低、成本高、產(chǎn)品附加值低、綜合利用結(jié)構(gòu)不合理和產(chǎn)業(yè)鏈短等。

2 秸稈綜合利用及其技術(shù)

2.1 秸稈肥料化

秸稈肥料化是以秸稈還田為主要方式。在秋收過程中，秸稈經(jīng)收割機(jī)上的粉碎機(jī)切碎后重新撒入田間，為不影響下茬農(nóng)作物播種，可以噴灑秸稈催熟劑促使秸稈快速腐熟，經(jīng)過自然干燥后，再利用耕地深翻將腐熟的秸稈深翻到土壤中，實現(xiàn)“廢料”變“肥料”。2021年，全國秸稈還田量超過4 億t，還田面積近11 億畝，秸稈還田可提高土壤固碳能力、增加土壤碳匯以及改善土壤結(jié)構(gòu)[5-7]。秸稈肥料化也存在一些問題，如影響下茬農(nóng)作物種子發(fā)芽和生長、分解過程中與幼苗爭搶氮元素以及引發(fā)蟲害問題等[8-10]。秸稈還田雖有弊端，但不可因此否定還田帶來的好處，應(yīng)因地制宜地選擇還田技術(shù)。

2.2 秸稈飼料化

秸稈蛋白質(zhì)含量低、粗纖維含量高、適口性差，在自然條件下并不是一種優(yōu)質(zhì)飼料。利用堿化處理或者氨化處理可以實現(xiàn)對秸稈飼料的改良，經(jīng)堿化處理后的秸稈可以大幅提升纖維素含量，并提高纖維素的可降解率；經(jīng)氨化處理的秸稈蛋白質(zhì)含量可提高30%，消化率可達(dá)50%[11]。但是秸稈飼料化處理會帶來氮源浪費等問題，亟須技術(shù)創(chuàng)新。近幾年，秸稈青貯技術(shù)在我國得到推廣。這項技術(shù)利用貯藏窖對秸稈進(jìn)行密封貯藏，經(jīng)過一定的物理、化學(xué)或者生物方法處理制成飼料，飼喂牛馬、羊等大牲畜，并將其糞便還田，即過腹還田[12]。該技術(shù)對提高秸稈飼料的營養(yǎng)成分等作用顯著，具有簡單易行、省功省時、便于長期保存、全年均衡供應(yīng)飼喂等特點，既解決了冬季牲畜飼料缺乏問題，又節(jié)省了飼料糧，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景[13]。該技術(shù)需規(guī)范操作，做好風(fēng)險防范。此外，應(yīng)對農(nóng)作物品種選育進(jìn)行綜合研究，優(yōu)化出高營養(yǎng)價值的青貯專用品種，提高秸稈飼料利用率。

2.3 秸稈燃料化

秸稈燃料化利用是通過粗加工或者深加工的方式對秸稈進(jìn)行處理，從而代替煤炭等化石能源為生活生產(chǎn)提供燃料。粗加工以物理處理方法為主，秸稈打捆后直接投入鍋爐內(nèi)進(jìn)行半氣化燃燒，即捆燒技術(shù)[14]。固化成型技術(shù)是將秸稈固化成型，制成形狀規(guī)則能量密度大的固體燃料[15]，固化成型技術(shù)將秸稈燃料推向更廣闊的市場以及應(yīng)用場景。秸稈燃料化的深加工是指對秸稈進(jìn)行熱解液化和水解液化，這兩種深加工的產(chǎn)物主要包括生物油類和醇類[16，17]，這大大提升了秸稈綜合利用的產(chǎn)品附加價值。秸稈炭化技術(shù)是將秸稈制備成富碳產(chǎn)品，這也是提高產(chǎn)品附加價值的途徑之一，但存在灰分大等缺點，該技術(shù)還需不斷改進(jìn)。

2.4 秸稈基料化

秸稈基料化是指以秸稈為主要原料，加工或制備成一種為動物、植物及微生物生長提供一定營養(yǎng)的有機(jī)固體物料[18]。現(xiàn)階段基料栽培食用菌以及植物育苗等技術(shù)相對較成熟，在農(nóng)村有一定的推廣基礎(chǔ)。以秸稈為基質(zhì)栽培食用菌，大大增加了食用菌生產(chǎn)的原料來源。該技術(shù)的應(yīng)用和推廣可以使農(nóng)業(yè)廢棄物資源實現(xiàn)多層次的增值，不僅可以大量利用農(nóng)作物秸稈，減少環(huán)境污染，而且可以增加農(nóng)民收入，符合可持續(xù)發(fā)展的大方向。當(dāng)一個使用周期完成后無須回收，可直接進(jìn)行堆肥還田，還有利于土壤固碳。

2.5 秸稈原料化

秸稈原料化是以秸稈為原料生產(chǎn)各種材料，其中以人造板材、造紙以及餐具為主。秸稈經(jīng)過處理制成人造板等裝修裝飾材料，具有保溫、節(jié)能環(huán)保等特點，而且材料成本和技術(shù)成本較低[19]。利用秸稈作為原料進(jìn)行造紙以及制造餐具，可以部分代替木材、塑料等材料，減輕環(huán)境資源壓力，有效保護(hù)耕地和森林資源。此外，經(jīng)過技術(shù)方法處理加工秸稈還可以制造人造絲、人造棉和農(nóng)用地膜，生產(chǎn)糠醛、飴糖和木糖醇等[20]，但利用秸稈制備化工原料等關(guān)鍵技術(shù)還存在技術(shù)壁壘，亟須科研人員進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)與創(chuàng)新。

3 秸稈綜合利用對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用

3.1 為農(nóng)戶創(chuàng)收

秸稈綜合利用的實現(xiàn)最先受益的是農(nóng)民。各地政府出臺了相應(yīng)的補貼政策，秸稈加工后農(nóng)戶可獲得一定的利潤和補貼。秸稈還田會給土壤增肥固碳，從長遠(yuǎn)角度來看，會減少一定的化肥使用量，節(jié)省種植成本。秸稈綜合利用的發(fā)展和完善可以帶動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，吸納農(nóng)村剩余勞動力，為老百姓創(chuàng)收。

3.2 促進(jìn)技術(shù)服務(wù)發(fā)展

秸稈綜合利用會促進(jìn)技術(shù)服務(wù)的發(fā)展。高附加值產(chǎn)品離不開先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，秸稈綜合利用的全面推廣將依托物流技術(shù)、機(jī)械化收儲運、多元化利用模式，未來將需要更專業(yè)、更科學(xué)的服務(wù)以及技術(shù)指導(dǎo)。同時隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，相關(guān)產(chǎn)業(yè)會不斷突破技術(shù)壁壘，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，實現(xiàn)增收創(chuàng)收。

3.3 生態(tài)效益和社會效益

科學(xué)利用秸稈能，可實現(xiàn)“變廢為寶”，改善村容村貌，提高空氣質(zhì)量。

4 結(jié)語

秸稈資源化利用是農(nóng)村綠色、高質(zhì)量發(fā)展的重點任務(wù)。近幾年，我國在秸稈綜合利用方面的成效顯著，但也存在一些問題。

現(xiàn)階段的秸稈綜合利用技術(shù)含量偏低，利用技術(shù)示范推廣力度還不夠。例如，我國秸稈利用還停留在肥料化、飼料化、基料化等技術(shù)含量低、附加值小的農(nóng)業(yè)化利用方式上，發(fā)電、造紙等技術(shù)含量高、附加值大的工業(yè)化利用方式所占比例很小。這主要是因為關(guān)鍵技術(shù)未能實現(xiàn)突破，因此應(yīng)加強(qiáng)秸稈綜合利用的技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的實用性、適用性以及推廣性。此外，還需要加強(qiáng)對秸稈綜合利用的宣傳，提高人們對秸稈綜合利用的認(rèn)識，完善當(dāng)?shù)亟斩捠諆\體系建設(shè)，把秸稈當(dāng)作資源來看待，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，構(gòu)建秸稈綜合利用長效機(jī)制。