吉林省玉米秸稈綜合利用存在的問題與解決方法

劉春雨，王 玉，于鳳洋

(吉林省環境科學研究院，吉林 長春 130012)

1 概述

吉林省是國家糧食主產區和農業大省，每年可收集利用的秸稈資源量約為4000萬t[1]，但是秸稈利用率相對較低，秸稈露天焚燒已經成為社會普遍關注的環境熱點問題。目前，吉林省在玉米秸稈禁燒和綜合利用上采取了5項措施，分別是：秸稈肥料化、燃料化、飼料化、基料化和原料化。雖然取得了一些成效，但距離秸稈綜合利用率全面達到85%的目標，還有一定的差距。為此，根據吉林省玉米秸稈綜合利用現狀，針對存在的問題提出合理的解決方案，勢在必行。

2 吉林省玉米秸稈綜合利用現狀

吉林省持續推行秸稈禁燒政策，但由于農村面積大，地塊零散程度高，農閑期較長，很難持續采取高壓態勢。同時，隨著新能源的普及，玉米秸稈作為生活燃料的屬性消失，而作為飼料和工業原料等方面的還存在一定的不足，傳統耕作模式的耕作特點使得就地焚燒秸稈現象“屢禁不止”。

2.1 玉米秸稈直接還田

由于玉米秸稈中含有作物生長所必需的氮、磷、鉀諸元素，實踐也證明玉米秸稈還田可以增加土壤有機質(鮮玉米秸稈1000～1500 kg純氮3.65 kg、五氧化二磷1.85 kg)，可改善土壤結構，持久地培肥地力，提高土壤的保水保肥性能[2]。同時，玉米機械化秸稈還田技術屬于保護性耕作技術，是農業生產上減少環境污染，改善農業生態環境，促進農業可持續發展的一項重要措施。

目前，榆樹市、四平梨樹縣等地區，采用了一種“秸稈全覆蓋免耕還田模式”，該模式秸稈消耗量大、轉化成本低，僅運輸成本每畝地就可以減少支出30元左右，為此吉林省各地區紛紛效仿。

2.2 玉米秸稈燃料化

長春市九臺區、吉林市、大安市安廣鎮等地區，通過秸稈發電、秸稈供熱試點帶動了秸稈打包收儲、秸稈成型燃料加工、生物質鍋爐及戶用爐具設備制造等上下游產業鏈條的發展。目前長春市九臺區此項工作開展的比較到位，預計2018年秸稈綜合利用率可達到了86%。

2.2.1 壓塊燃料成本預算

投產1臺套生產秸稈壓塊設備，設計生產能力為3 t/h，按10 h/d計算，產量預計為1萬t/a。生產玉米秸稈壓塊燃料成本預算見表1。

表1 生產玉米秸稈壓塊燃料成本預算

注：按照目前玉米秸稈壓塊市場500～580元/t元計算，利潤約為170～252元/t

2.2.2 顆粒燃料生產成本預算

投產1臺套秸稈顆粒設備，設計生產能力為1.5 t/h，按10 h/d計算，產量預計為0.5萬t/a。生產玉米秸稈顆粒燃料成本預算見表2。

表2 生產玉米秸稈顆粒燃料成本預算

注：按照目前秸稈壓塊市場560～650元/t元計算，利潤約為220～310元/t

2.3 玉米秸稈生物質綜合利用

生物質可分為3種類型：農作物的秸稈、雜草、落葉、果殼、樹木枝條等；人畜禽糞便、生活垃圾等；農副產品加工后的剩余物[3]。正因以上特點，生物質作為將來的一種主要能源，日益受到世界各國政府與科學家的關注。目前，生物質能技術的研究與開發已成為熱門課題之一。

多年來，我國一直在探索秸稈處理并嘗試破解秸稈生物質綜合循環利用創新技術，積極尋求和統籌開發兼顧農業生產、生態環境、可持續發展的秸稈利用先進技術，解決積重已久的秸稈處理難題，并獲得重大突破。

目前，吉林省通化地區正在開展生物質綜合利用項目，通過利用玉米秸稈以及畜禽糞便等廢棄物，生產有機肥、沼氣等產品。

生產有機肥工藝技術特點：將秸稈加工成顆粒，經過炭化處理后形成生物質碳料，再添加鉀、氮、磷肥等后，生產的產品包括：生物質緩釋復合肥、專用配方復合肥等。

生產沼氣工藝技術特點：在極寒天氣(-40 ℃)情況下，沼氣池能夠實現運行平穩、產氣穩定，解決了大中型沼氣池在東北地區冬季不產氣的難題。

生物質綜合利用基本情況見表3。

表3 生物質綜合利用基本情況

3 存在的問題

3.1 秸稈還田方面

(1)玉米秸稈直接還田量過大或不均勻，會影響秸稈在土壤中的分解速度，產生土壤微秸稈生物與作物幼苗爭奪養分的矛盾，導致幼苗出現黃苗、死苗現象，影響作物產量[4]。

(2)秸稈還田使土壤變得過松，孔隙大小比例不均，土壤含水量降低，加上秸稈本身吸水和微生物分解吸水，秸稈與土壤不能緊密接觸，導致跑風，影響秸稈的腐解，也影響種子發芽生長，出現扎根不牢現象。

(3)秸稈還田后病蟲害有加重發生的趨勢。由于秸稈直接粉碎過程中無法殺死秸稈中的蟲卵、帶菌體等一些病蟲害，還田后會留在土壤里越冬，增加了對下一茬作物的受害幾率。

(4)機具作業對土地壓實。在吉林省現行的保護性耕作技術模式中，秸稈還田主要由加裝還田結構的自走式玉米收獲機實現，這種大型機械的自重一般在7t左右，產生的壓強大，作業后明顯壓實土壤，當土壤濕度較大時地表還會產生明顯的下陷；發展秸稈綜合利用，需要摟草機和打包機先后兩次作業，有時還需要裝卸運輸車輛進地。因此，多年來農戶對保護性耕作收獲后，秸稈還田所造成的耕層緊實的詬病較多。

(5)氣候的年際變化、地形和土壤結構等對發展保護性耕作有較大影響。冬春降水(雪)較多的年份，洼地、土壤質地黏重的地塊易造成的春季墑情大，地溫提升緩慢等問題。現實中，流轉土地規模較大的農機合作組織面對該問題時很少采用延遲播種始日的方式，主要考慮到現有機具臺數很難在縮短的播種期內完成作業。

當種種不利于保護性耕作技術實施的因素顯現時，農戶都面臨這樣的取舍，一方面面對強大的行政執法力度，禁燒的紅線和技術規程的明確要求，另一方面則面臨不能保障播種作業質量，減產甚至毀種的威脅，著實兩難[5]。

3.2 燃料化方面

(1)對于燃料化方面，原料收集是最大的瓶頸，尤其玉米秸稈的收、儲、運環節，目前還沒有完全形成一體化(吉林市、農安縣、九臺區等地區對此方面有比較詳細的規劃，但都沒有非常成熟的經驗可以借鑒)。

(2)玉米秸稈成型燃料加工與利用(銷售、收購)環節存在脫節現象，由于產品積壓，極易導致玉米秸稈成型燃料加工企業停產或倒閉。

(3)目前成型燃料生產企業采用的生產工藝有：環膜壓縮、平模壓縮、螺旋擠壓和活塞沖壓等，以上工藝成型好，但是模具磨損較為嚴重，能耗高，生產效率較低、生產環境差、生產管理粗放是普遍現象。多數成型燃料生產企業存在著管理松懈、環境保護意識不強的問題，但為了加快秸稈消耗力度，“應該停但不能停”的尷尬使政府在應對環境污染和安全生產(粉塵、防火)過程中可用的措施“捉襟見肘”。

3.3 生物質綜合利用方面

(1)對生物質綜合利用方面不夠重視，沒有具體的規章制度來規范生物質資源綜合利用工作，對本應綜合利用的而不利用的行為沒有具體的處罰措施。

(2)充分有效地利用各類生物質，將其加工轉化，制成可再生能源，正日益受到重視。但由于生物質綜合利用方面一次性投資成本較高，吉林省各地區現階段想要全面開展生物質綜合利用，難度較大。

(3)目前，生物質的資源利用方式以傳統技術為主，缺乏對新技術的研究與推廣應用。一些技術實現的條件要求較高、工藝復雜，使得廣泛推廣有一定難度。

4 解決的辦法

4.1 秸稈還田方面

(1)吉林省積溫低，為了促進秸稈快速腐爛或者即使沒有腐爛也能保住墑情和不影響春播，建議制定適合吉林省省情的秸稈粉碎還田的地方標準。

(2)根據不同地區玉米種植面積及生產現狀，科學配套秸稈還田機具及相應馬力的拖拉機，擴大玉米秸稈機械還田范圍。

(3)設立秸稈綜合利用技術研發專項資金，組建農業、環保、裝備等聯合科研團隊進行科研攻關，制定秸稈利用農機裝備生產省級標準，提升省內裝備制造企業秸稈綜合利用類農機裝備自動、化智能化水平。

(4)有效整合省內農機研究科技資源，強化技術指導，制定技術路線；保障農業機械，以機械的投入擴大深耕還田面積，確保秸稈還田效率。

4.2 燃料化方面

(1)跟蹤收儲中心和收儲點的建設全過程，從選址到設施配備再到運行管理，深入收儲點建設現場了解核查收儲點建設情況，并發布適合吉林省省情的秸稈收、儲、運方面的指導意見。

(2)對吉林省內已正式投產的秸稈成型燃料設備生產廠家、成型燃料生產企業及成型燃料使用部門，進行上報登記，并在相關網站公布信息，以便于供需雙方互相了解情況。

(3)鑒于目前多數成型燃料生產企業存在著管理松懈、環境保護意識不強的問題，建議出臺吉林省成型燃料生產企業建設技術規范，以規范成型燃料生產企業的生產行為，同時可為環境管理和環境科研以及相關行業審查類似項目的可行性提供必要的參考。

4.3 生物質綜合利用方面

(1)加大生物質綜合利用方面宣傳力度，提高人們對生物質能源化利用重要性的認識，通過加強領導以及落實責任，將各種資源化技術進行普及，讓人們充分認識到資源化利用的經濟、環境與社會價值。

(2)政府需開辟資金籌措渠道，加大生物質利用的執法力度和政策補貼，制定有關鼓勵生物質綜合利用的扶持政策，以激發企業和農戶投資生物質綜合利用的積極性。

(3)需要建立一批專門的科研隊伍，不斷優化生物質資源化利用技術，加快成套設備國產化步伐，降低投入成本，使生物質真正得到廣泛地資源化利用。

5 結論

(1)機械化秸稈還田技術屬于保護性耕作技術，是農業生產上減少環境污染，改善農業生態環境，促進農業可持續發展的一項重要措施。制定并發布適合吉林省省情的秸稈粉碎還田的地方標準，有利于切實提高深耕還田面積及還田效率。

(2)提出適合吉林省省情的秸稈收、儲、運方面的指導意見；對吉林省內已正式投產的秸稈成型燃料設備生產廠家、成型燃料生產企業及成型燃料使用部門，進行上報登記，并在相關網站公布信息；出臺成型燃料生產企業建設技術規范。對促進吉林省成型燃料生產企業持續、穩定、健康的發展，推進秸稈禁燒工作具有重要意義。

(3)充分有效地利用各類生物質，將其加工轉化，制成可再生能源，意義重大。但一次性投資較高、工藝復雜，同時因建設周期較長，導致秸稈消耗量體現的并不十分明顯，是主要矛盾。

總體上來看，現階段吉林省解決秸稈禁燒的重點應放在玉米秸稈直接還田和燃料化方面。