東北地區秸稈生物炭利用潛力、產業模式及發展戰略研究

張偉明，陳溫福，孟軍，金梁，郭偉，趙洪亮

（1沈陽農業大學農學院/遼寧省生物炭工程技術研究中心，沈陽 110866；2黑龍江省農業科學院土壤肥料與環境資源研究所，哈爾濱 150086）

0 引言

糧食安全是國家經濟和社會發展的“基石”，素以“大糧倉”之美譽的東北，是我國重要的商品糧基地，糧食種植面積和產量分別占全國1/5，其中僅東北三省（黑龍江、吉林和遼寧）的糧食產量在2017年就達到11 875萬噸，約占全國19.2%（國家發改委，2018）。長期以來，東北地區的糧食生產為保障國家糧食安全、穩定做出了重要貢獻。然而，伴隨著糧食產量提高也產生了大量秸稈等農業廢棄物，遺憾的是這些大量秸稈多以“焚燒、丟棄”等粗放方式處理，造成了嚴重資源浪費和環境污染。據國家生態環境部衛星監測巡查發現，僅在2017年11月，全國范圍內的秸稈焚燒著火點就達1 125個，涉及20個省 76個市，東北是重災區之一；與此同時，我國農業可持續發展也進入“瓶頸”期，有限的耕地資源與現代經濟發展用地，人口增長與糧食供應，土壤污染與農產品安全等矛盾日益突出，資源與環境承載力瀕臨極限。

近年來，由于長期、高強度的持續開墾及“掠奪式”生產經營方式，特別是化學肥料、農藥等大量不適當使用，導致黑土、棕壤等東北主要農業生產土壤酸化、板結、有機質下降，保水肥能力降低等問題日益突出[1-2]。26年的監測數據表明，東北17個國家級黑土耕地質量監測點的土壤碳氮比呈逐年下降趨勢[1]，而近20年的東北地區土壤養分變化也表明，土壤有機質、速效鉀、pH分別相對降低22.26%、34.47%和 0.38%，土壤退化和耕地質量下降已成為制約東北糧食生產和農業可持續發展的關鍵[3]。因此，如何在實現秸稈等農業廢棄物資源循環、高效利用的同時，提升土壤耕地質量，促進農業可持續發展，構建“低碳、循環、可持續”農業發展新模式，是當前農業發展面臨的重要問題和嚴峻挑戰。為此，國家農業農村部啟動實施了“東北地區秸稈處理行動”等五大綠色農業發展專項行動，這也是國家首次將東北秸稈處理問題列為專項行動之一，凸顯了東北秸稈處理的重要性和緊迫性。

東北地區擁有豐富的大宗作物秸稈資源。據不完全統計，僅在2016年東北主要農作物（玉米、水稻和大豆）的秸稈資源量就達到了約13 600萬噸。但是，由于受傳統農耕思想影響，每至秋末冬初“鋒火遍地、霾煙漫天”的秸稈焚燒現象在一些地區仍屢見不鮮，盡管各地出臺了一系列 “禁、罰”強勢措施，但仍難以從“根源”上奏效。從生態系統物質循環角度，秸稈還田是土壤獲得外源物質補充的最直接、簡單的方式，利于改良土壤結構、維持土壤地力、提高農田養分利用率[4-5]。但是，由于東北寒冷的氣候條件，秸稈直接還田后往往不易腐解，影響次年播種、出苗和保墑，并出現病蟲草害增加、產量下降等現象。此外，由于秸稈還田設備研發不足、農機農藝生產不配套、機耕條件限制等因素，也使部分地區的秸稈還田處理受到一定程度的限制。

生物炭（Biochar）的生產與利用是近年新興的研究熱點之一，得到了國內外專家、學者的廣泛關注和研究認可。生物炭具有多微孔、比表面積大、吸附力強，富含碳（C）及其他養分元素等理化特性，可應用于農業、環境、工業等領域。諸多研究表明，將秸稈等生物質制備為生物炭，施入土壤后可顯著降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤溫度和養分，激發和促進土壤微生物繁衍，改善土壤微生態環境，并對玉米、水稻、大豆、花生、馬鈴薯等多種作物的生長發育、產量等具有不同程度的增促效應[6-11]，秸稈炭化還田已成為一種重要的秸稈還田方式[12]。秸稈炭化還田技術及應用，將從源頭上有效破解“秸稈焚燒”等難題，實現秸稈“循環、高效”利用，并兼具改土培肥、固碳減排、增產增收、削減污染等顯著經濟、生態和社會效益，為秸稈資源化高效利用提供了一條重要、可行性新途徑，對促進農業可持續發展，實現鄉村振興具有重要現實意義。

目前，在生物炭基礎科學研究、應用技術、產品開發等方面已經取得了一系列研究進展與成果，但產業化發展仍凸顯不足，而針對東北地區秸稈綜合處理問題，較為系統論述秸稈生物炭利用的資源、技術、潛力及產業化發展模式和戰略等方面的研究很少。本研究以近 20年東北秸稈資源的調查和統計分析為基礎，針對目前東北地區秸稈處理的主要現狀及問題，從資源配置、技術應用、市場條件、產業模式、發展戰略等方面，明確了東北秸稈生物炭利用的資源基礎與發展潛力，綜合評述了秸稈炭化利用的制備原理、工藝設備、應用技術、產業市場及發展空間等，在此基礎上構建了東北地區秸稈生物炭產業模式，并提出了生物炭產業發展戰略建議。旨在為解決東北地區秸稈綜合處理和農業生產現實問題，促進生物炭產業健康、穩定發展提供參考。

1 近20年東北地區主要秸稈資源分析

1.1 數據來源與測算方法

綜合考量糧食產區代表性、秸稈資源類型、集中度及可利用量等因素，本研究中關于東北地區秸稈資源的統計分析主要以東北三省（黑龍江、吉林、遼寧）為主，作物類型以東北大宗作物（水稻、玉米、大豆）為主。數據主要來源于1996—2016年《黑龍江統計年鑒》《吉林統計年鑒》以及《遼寧統計年鑒》。根據20年（1996—2016）東北三省區農作物種植面積、產量及谷草比等來計算東北三省作物秸稈資源總量。其中，作物谷草比主要參考《農業技術經濟手冊》；根據東北地區作物產量數據，對近20年秸稈可收集量進行數據統計分析，方法參考中華人民共和國農業部公報（2008；2015），計算公式為：

式中，S為秸稈可收集總產量，Si為第i年作物總產量，Xi為第i年作物谷草比，di為第i年作物秸稈可收集利用系數

1.2 近20年東北地區主要作物種植面積和秸稈資源量分布

1996—2016年，東北地區主要作物秸稈（水稻、玉米和大豆）的總量均呈增長趨勢，以5年為一個時間節點，4個歷史階段平均增長率約13%。到2016年，三省秸稈總量為13 600萬噸，其中玉米秸稈總量約8 900萬噸，水稻秸稈總量約3 800萬噸，占東北三省作物秸稈總量的90%以上，而3種作物種植面積依次為玉米、水稻和大豆（圖1）。玉米在實行市場化收購與補貼新機制背景下，與2015年相比，2016年東北地區玉米播種面積有所下降，水稻面積提升，旱改水面積持續增加，秸稈總產出量基本保持在13 000萬噸左右。

東北地區秸稈資源存在明顯地域性特點（圖2），總體來看，20年間三省秸稈總量呈現波動式上升趨勢，其變化和玉米產量波動范圍基本一致，黑龍江省由于水稻面積從2005年開始有增大趨勢，因此秸稈的總產出量在后 10年受玉米和水稻的影響較大，而吉林、遼寧的秸稈總產量整體受水稻、大豆種植生產的影響較小；遼寧、吉林、黑龍江三省的秸稈主要以玉米和水稻大宗糧食作物為主，20年間隨著機械化程度和農業生產力提升，作物產量和秸稈產生量整體呈上升趨勢。其中，2016年黑龍江省秸稈產生量表現最高，約占東北地區秸稈總量的65%。黑龍江省從1996年開始，水稻、玉米產量基本穩步上升，至2006年，玉米產量增加23.9%，水稻產量增加79.6%。2006—2014年，玉米產量有所下降，而水稻產量保持平穩上升趨。2014年后，玉米、水稻產量均呈持續上升趨勢，至2016年，玉米、水稻產量分別比2006年增加94.9%、91.2%。大豆產量20年間表現平穩，呈緩慢上升趨勢。秸稈總體產生量保持快速增長趨勢；吉林省，玉米產量從2000年開始，呈持續快速上升趨勢，而水稻產量總體緩慢上升，大豆產量表現平穩。至2016年，玉米和水稻秸稈分別占秸稈總量的 80.5%和 17.2%，秸稈產生量基本與玉米產量變化趨勢一致；遼寧省，玉米產量呈波動式上升趨勢，水稻產量緩慢上升，大豆產量平穩，秸稈總體產生量相對較少。至2016年，秸稈總產生量為 2 300萬噸，玉米、水稻秸稈分別占秸稈總量的75.1%、23.0%，20年間遼寧省秸稈產出量變化趨勢與吉林省相似，以玉米和水稻大宗作物為主，遼寧、吉林省這兩種作物的秸稈產生量均占秸稈總量的95%以上。

圖1 近20年東北三省主要糧食作物種植面積和作物產量（1996—2016）Fig.1 The cultivated area and yield of main crops in Northeast China (1996-2016)

1.3 近20年東北地區秸稈資源化可利用狀況及產炭潛力估算

東北三省秸稈可回收量情況（圖3）表明，1996—2016年東北三省秸稈可回收總量保持在700—2 200萬噸，呈波動式上升趨勢，與玉米秸稈增長趨勢基本一致。2016年，東北地區主要作物秸稈可收集利用總量為2 100萬噸，與1996年相比，增長112%。其中，玉米和水稻秸稈可收集利用量分別為1 600和300萬噸，玉米秸稈占到71%。與2015年相比，2016年玉米秸稈可回收增長量顯著減緩，這可能與國家農業農村部對農業種植業結構的調整、優化有關。

圖2 20年東北三省主要糧食作物產量和秸稈總量分布（1996—2016）Fig.2 The straw and yield of main crops in Northeast China(1996-2016)

根據 20年東北三省主要糧食作物可回收量的統計數據，以年份差為因變量X（預算年份為1996年），預算年份的秸稈可回收產量為自變量Y，進行了擬合方程比較（指數、線性，冪函數，一元二次函數等），依據回歸系數選取了線性回歸方程為估算模型（Y=38.524X+1230.1）。依此趨勢估算，至2020年，東北主要糧食作物（水稻、玉米、大豆）的秸稈可回收量將達2 193萬噸。若將上述可回收利用秸稈進行炭化，按照平均出炭率約35%計算[6,13-15]，2016年東北三省秸稈生物炭的產出潛力約為735萬噸，至2020年，產炭潛力估算可達768萬噸。

上述研究結果表明，東北地區秸稈可回收資源量及產炭潛力巨大，東北秸稈生物炭產業發展具有“大量、穩定、可持續”的原材料來源，具備豐富的資源基礎條件。

圖3 20年東北三省主要糧食作物秸稈可回收量（1996—2016）Fig.3 The recoverable straw distribution of main crops in Northeast China (1996-2016)

2 秸稈炭化技術及還田理念

2.1 秸稈炭化技術

秸稈炭化技術一般指采用厭氧或缺氧干餾等熱解炭化技術，在亞高溫條件下（＜700℃）將秸稈等農業廢棄物制備為富碳產物[7,12]。在炭化過程中，植物體的纖維素、半纖維素等線性高分子聚合物的C-O-C、C-C鍵等發生降解，而木質素由苯基丙烷結構單元以C-C和C-O-C鍵鏈接成復雜的芳香族聚合物，在受熱斷裂后形成含苯環自由基，與其他分子或自由基發生縮合反應而生成結構更為穩定的大分子，進而形成炭。炭化過程一般包括半焦芳化縮聚、重整、石墨化，深度脫H和O，依次析出CO2、CO、CH4等過程。一般將熱解炭化過程分為4個階段，即“脫水、熱解、石墨化、碳化”，溫度分異點分別為250℃、350℃和600℃。在第一階段，主要是脫水過程和纖維素的輕度解聚。在250—350℃，纖維素完全解聚，伴隨著物質損失和無定型碳陣列的形成。其中，在 330℃時可觀察到芳香碳，高于 350℃時，多聚芳香環構成的類石墨片層結構開始在無定型碳陣列的基礎上生長。溫度高于 600℃時，碳化過程開始，非碳原子開始析出片層，石墨結構繼續側向生長，趨于穩定[7,8,13-14]。

不同研究者所采用的制炭原材料、炭化條件、工藝設備等存在較大差異，導致其研究結果不盡相同。但研究普遍認為，炭化溫度、升溫速率、停留時間及反應釜規格、預處理手段、氣氛控制等工藝參數，是決定生物炭結構及理化特性的主要因素，直接影響生物炭的使用量、應用范圍和作用效果[6,12,15]。

2.2 秸稈炭化工藝設備

秸稈生物炭的炭化效率、產能及品質取決于炭化工藝設備。根據產能、樣式、功能等，炭化設備可分為小型、中型、大型（多聯產），固定式、組合式、可移動式，以及立式（塔式）、臥式等多種類型。國際上，歐美、澳大利亞等國家的炭化工藝設備，多適于大型農場，其產品多應用于高附加值作物，生產系統和設備較為復雜、昂貴，綜合生產成本較高，并不適合我國農業國情。而在國內，經過我國專家努力，基于不同生物質種類的秸稈炭化工藝設備已經取得突破性進展。針對秸稈密度小、體積大、質量輕等特點，陳溫福院士提出了“分散制炭與集中制炭”相結合的炭化技術解決方案，先后研發出低成本簡易炭化爐、可移動組合式環保炭化爐、大型“炭-油-氣”多聯產設備等多類型、多用途制炭設備，獲得了相關國家發明專利并投入市場應用。研發的低成本、可移動式炭化設備，可布置于田間地頭，實施簡單、機動靈活，無需電力即可炭化，適于分散型秸稈資源，形成分布式制炭網絡，從而徹底打破秸稈收儲運“瓶頸”問題，使大規模制炭成為可能。而大型多聯產設備，則適于交通便利、秸稈資源相對集中的地區，可實現生物炭規模化、批量化生產和炭、油、氣的聯產聯用，顯著提升秸稈綜合處理效率和量級，是目前國內外少見的以秸稈處理為主、“不挑料”，可實現多類型秸稈“集中、連續、穩定”炭化生產的設備，得到了市場高度認可（圖4）。

圖4 一種組合式秸稈炭化多聯產設備Fig.4 A combined co-production equipment for straws carbonization

值得關注的是，目前市場上的炭化設備還存在諸多亂象，“炒作概念、以次充好”等現象時有發生，普遍存在“普適性差、效率低、不能連續穩定作業”等突出問題，生產標準混亂、產品質量良莠不齊，不僅嚴重擾亂了市場秩序、損害了行業形象，也給使用者帶來了嚴重經濟損失。市場上一些宣稱“通吃”的炭化設備，其實僅適于“果殼類”等特定生物質，難以實現秸稈類生物質的“批量、連續、穩定”炭化生產，綜合生產成本較高。客觀的說，目前市場上真正可投產運行，實現秸稈“連續、穩定”運行和“低本、高效、環保”的炭化設備依然很少。未來，在炭化設備的“低本高效、集成化、自動化、智能化”及油、氣分離關鍵技術等方面還有待進行深入研究與探索。

2.3 秸稈炭化還田理念

在我國，由陳溫福院士率先提出了“秸稈炭化還田”技術理念，其本質是“以秸稈等農林廢棄物為原料，采用簡易炭化工藝技術制備生物炭，再以生物炭或炭基肥、炭基土壤改良劑等產品形式返還給農田，使耕地質量及生產力得以持續提高、永續利用的技術”，陳院士帶領團隊創建了“農林廢棄生物質炭化綜合利用”理論與技術體系，為我國生物炭研究、開發與應用起到了奠基和重要推動作用。秸稈炭化還田理念的提出，為秸稈炭化的本質、目的和屬性指明了方向。諸多研究表明，秸稈等生物炭具有改土培肥、固碳減排、促長增產等多重功效[12,16-20]，對東北黑土、棕壤、白漿土等主要土壤結構、物理及化學特性具有明顯改良效應，可促進水稻、玉米、大豆、馬鈴薯等作物生長發育和增產提質[21-24]。這些研究結果不僅明確了秸稈炭化還田的基本效應，還從時間、空間、使用量、應用效果等多方面證實生物炭具有一定累積效應[21,25-28]，這表明在現行農業生產制度和條件下，秸稈炭化還田是完全可行的，且對農業可持續發展具有重要現實意義。秸稈炭化還田符合農業生態系統物質循環規律，變“碳”為“炭”、以“炭”鎖“碳”、補炭（碳）減氮（肥），實現了“固碳、改土、減肥”等多效并存，在秸稈、環境、耕地永續利用與糧食安全之間架起了一座“綠色、循環、可持續發展”的“橋梁”，可能為戰略性解決我國農業發展問題提供重要技術支撐。

3 東北地區秸稈生物炭產業發展條件及潛力

3.1 耕地廣袤、秸稈資源豐富

東北是我國重要農業生產和商品糧供應基地，這決定了東北農業發展的首要任務，即要優先滿足“大糧倉”的基本生產需求，保障耕地數量與質量“紅線”。穩定的耕地生產資源是保障糧食生產的關鍵，同時也為豐富的秸稈資源產生奠定了重要基礎條件。東北農業耕地生產以玉米、水稻等大宗作物為主，據粗略保守估算，至2020年東北大宗作物的秸稈可收集資源量就將達到約26 000萬噸，而且這一數字還將伴隨產量增長而快速提升。大量穩定、可持續的秸稈資源，為東北秸稈生物炭產業發展提供了重要原材料基礎和保障，基礎資源條件與發展優勢良好。

3.2 生產條件得天獨厚

在長期的農業發展歷程中，東北地區形成了規模化、集約化程度相對較高的農業生產布局，大型農場、合作社等生產單位眾多，秸稈資源相對集中，交通路網、農業機械化程度等較為發達，這為生物炭產業發展提供了良好的地理條件與生產優勢。特別是，與南方一年多季茬口緊、搶收與晾曬時間短、收儲時間緊等不同，東北作物種植為一年一季，生長周期相對較長，這為收獲后的秸稈晾曬提供了天然“大曬場”，從而解決了秸稈大量、集中收儲所必需的“時間與空間”難題。自然風干后的秸稈水分含量少、質量輕，減少了物料運輸、烘干處理等收儲和處理環節成本，為集中炭化提供了重要基礎條件。

3.3 產業關鍵技術成熟

產業技術是制約產業布局與發展的關鍵，東北生物炭產業技術起步早、發展快。早在2005年，陳溫福院士即開始了有關生物炭的基礎研究工作，經過不斷探索、發展與實踐，已在“秸稈收儲、炭化制備、生產加工、產品開發及綜合利用”等產業技術方面取得了重要進展和突破。在秸稈收儲方面，針對東北秸稈資源特點及產業化需求，沈陽農業大學與遼寧金和福農業科技開發股份有限公司在充分考量作物生產、農機農藝及炭化生產需求基礎上，研發了炭化專用秸稈撿拾打包機，其特點是秸稈收集效率高、打包（捆）壓力大，體積小、方便運輸，無需二次拆包即可炭化，使秸稈制炭成本降低、炭化效率提高，為解決原材料供應難題、突破秸稈收儲運“瓶頸”，提供了重要技術支撐；在炭化工藝設備方面，通過與企業聯合技術攻關，已開發完成大、中、小型兼具，固定與移動式并存，分散與集中制炭兼顧的炭化工藝技術與裝備，相關產品已獲得國家發明專利并應用于產業實踐；在炭基產品開發與應用方面，開發完成包括炭基專用肥、炭基土壤改良劑、炭基育苗基質、炭化生物質煤等系列生物炭產品，獲得多項產品發明專利并推向國內外市場。目前，覆蓋全產業鏈條、滿足多樣化市場需求的產業技術已基本成熟，為生物炭產業健康、穩定發展提供了重要技術支撐。

3.4 產業市場潛力與空間大

農業領域，秸稈炭化還田可突破傳統秸稈還田的環境條件局限，并充分發揮改土培肥、減肥增效、促長增產、削減污染等多重功效。特別是以系列炭基肥料產品為載體的秸稈炭化還田，“低碳、環保、高效”，具有廣闊的市場發展前景。秸稈生物炭產業發展，可能為解決東北黑土退化，土壤酸化、地力下降等農業生產突出問題，提供具有針對性，全面、綜合、有效的技術解決方案，在耕地質量提升及中低產田改造等過程中發揮重要作用；環境領域，生物炭作為一種載體吸附材料，可吸附土壤、水體中重金屬和養分離子，以及農藥等有機污染物等[29-35]，具有“成本低、環保、高效”等特點，為以“秸稈綜合利用”為基礎，實現“低本高效、環保安全、簡便易行”的環境污染治理模式，提供了一條重要、可行性新途徑。秸稈生物炭產業發展，將在東北防控農業面源污染、鹽堿地改造、削減重金屬污染等生態環保領域催生新機遇，撬動巨大市場潛力和發展空間；能源領域，秸稈熱解炭化過程中產生的生物炭可制備為“成本低、清潔環保、熱值高”的炭化生物質煤，替代傳統燃煤進行供熱供暖，而經凈化、提純后的混合可燃氣，可直接與供暖系統設備對接，用于提供清潔熱源，具有“成本低、清潔、無污染”等特點，可在一定程度上解決東北冬季供暖問題。秸稈“炭-氣”聯產聯用技術模式，在廣大城鎮、鄉村具有廣闊的發展潛力與空間，一方面可解決棘手的秸稈焚燒、處理難題，另一方面可為冬季供暖提供“低碳、清潔、環保”的替代新能源，有利于減少環境污染、促進農村經濟發展，助力扶貧攻堅，推進新農村建設。

生物炭技術原理、來源及實現過程，具有明顯的“固碳減排”特征，主要在兩個方面：其一，秸稈炭化過程本身即是一種“碳負”過程，避免了燃燒產生的CO2等溫室氣體排放，實現了變“碳”為“炭”；其二，秸稈炭化還田后，其含有的C元素參與土壤碳庫組成，是農業生態系統碳匯的重要來源[7,12]，實現了以“炭”鎖“碳”。另外，一些研究也表明生物炭在施入土壤后可減少N2O、CH4等溫室氣體排放，具有一定減排作用。據WOOLF等[36]測算，在不危及人類糧食安全、生存環境及土壤保護的前提下，由于生物質炭化每年減排的溫室氣體潛力可達目前人類溫室氣體排放總量的12%，生物炭技術被認為是應對和解決全球氣候變化問題的重要、可行性技術措施之一[7]，將可能成為全球碳排放交易的重要平臺。目前，全球性的碳排放交易已全面展開，秸稈炭化技術很可能為我國爭取碳排放交易市場份額，提升全球碳排放市場“話語權”提供重要新途徑。據保守估算，僅從減排角度，若將秸稈炭化還田，至2020年可減少碳排放1 966萬噸，按照一般性碳排放市場價格9.5美元CDM計算[37]，可實現減排價值超過18.677億美元。無疑，這一市場潛力與空間是巨大的。

3.5 產業發展環境良好

縱觀多年來的政府一號文件，國家始終將農業、農村發展放在突出位置。與歐美等國家不同，我國人均占有耕地資源少，糧食供需始終處于緊平衡狀態，提升耕地生產力是確保國家糧食安全的關鍵。在此背景下，實施大規模秸稈炭化還田便成為一種現實選擇。生物炭產業建立在“廢物利用、物質循環、持續發展”基礎上，致力于維持農業生態系統平衡，促進“土壤-環境-作物”和諧共生、永續發展，是迄今難得的全面契合“低碳、環保、可持續”、“綠水青山”、“鄉村振興”等國家重大發展戰略的新興產業。特別是國家實施“東北振興”、“鄉村振興”等重大發展戰略規劃，為生物炭產業發展創造了重要歷史機遇。近年來，國家相繼出臺了一系列具體政策措施，如 2008年國務院辦公廳“關于加快推進農作物秸稈綜合利用的意見”（國辦發[2008]105號），2015年國家發改委“關于進一步加快推進農作物秸稈綜合利用和禁燒工作的通知”（發改環資[2015]2651號），2017年農業農村部“東北地區秸稈處理行動方案”（農科教發[2017]9號）等等。此外，遼寧、吉林、黑龍江也出臺了一系列專項地方措施，為秸稈生物炭產業帶來了良好發展機遇。

綜上，東北秸稈生物炭產業在資源基礎、產業技術、市場空間、政策環境等方面具有良好的發展條件、空間與潛力，全面契合國家、地方發展戰略，為解決秸稈焚燒、綜合利用及耕地質量下降等關鍵問題提供了重要“突破口”，是“功在當代、惠及子孫”的公益性、戰略性新興產業。

4 東北秸稈生物炭產業模式

生物炭產業是涵蓋秸稈等原材料收儲運、炭化制備、產品開發與應用、市場推廣及貿易等諸多環節，涉及收儲、生產、加工、制備、開發、應用、推廣等過程要素，層級、分工、職能不同的相關產業鏈條的集合和總稱，具有“產業鏈長、覆蓋范圍廣、交叉領域多”等特點。一般將生物炭產業分為上、中、下游產業，即上游產業，為秸稈等廢棄生物質收儲運產業，包括原料收集、運輸、存儲、加工處理等；中游產業，為炭化制備產業，包括炭化工藝技術及裝備等；下游產業，主要為炭基產品的開發與應用產業，包括炭基產品的設計、開發、制備、應用及炭化副產物深加工等。

東北地區秸稈資源種類豐富，但不同區域在秸稈可收集程度、地理條件、交通運輸及經濟發展水平等方面存在較大差異。作為新興產業，不存在“一刀切”的產業模式，應因地制宜、突出重點、靈活選擇。經實地調研、專家論證，結合農業資源、產業技術、企業運營、產品應用及市場推廣等條件與現狀，根據產業鏈條的獨立性、功能性和承接性，總結、提出了基于全產業鏈的東北秸稈生物炭產業發展模式。

4.1 上游產業——秸稈收儲運產業模式

秸稈收儲運是生物炭產業“入口”，秸稈收儲運的規模、效率是制約生物炭產業發展的關鍵因素之一。東北地區除農場及農業生產合作社外，多以家庭聯產承包制為主，秸稈資源相對分散，秸稈收儲運普遍存在“收集難、儲運難、成本高”等突出問題。因此，在產業化實施過程中，必須打通秸稈收儲運“最后一公里”，打破秸稈“結構性、季節性、區域性”條件限制，建立“穩定、高效”的秸稈收儲、流通和運輸機制，徹底解決制約秸稈收儲運產業發展的關鍵問題。目前，主要存在以下幾種形式的秸稈收儲運產業模式。4.1.1 農戶—企業模式 主要以農戶為主體，在其所擁有的秸稈資源范圍內，由農戶完成秸稈收儲運工作，企業負責定向收購。該模式適用于秸稈資源分散程度高、收集難度大、運輸半徑小，機械化收儲條件差，炭化網點/企業覆蓋度較高的地區。

該模式中，農戶是秸稈生產、收集和處理活動的主體。對于秸稈資源分散，不適于機械化操作的地區，以農戶作為收儲運主體，靈活、簡便、機動，有利于發揮其自有資源優勢，“以點帶面”實現分散資源整合。一般在作物收獲完成后，由農戶根據其時間、地點、人力等條件，自行安排完成秸稈收割、打捆、離田裝運等環節，并組織人力、機械等就近運輸至秸稈收儲點或炭化網點/企業。在具體實施過程中，一般由單體農戶或農戶聯合體（若干農戶合作）完成秸稈的收儲運，企業（炭化網點/臨時收儲點）主要負責秸稈計量、收儲、加工處理等方面的工作。目前，平均收購價格一般在 200—300元/噸，收購、交易方式可采用“以物換錢、以物換物”等多種形式，農戶可根據需要靈活選擇現金或物品（肥料、農資）等銷售回報。

該模式優勢是簡單易行、機動靈活，減少二次裝運及存儲成本。對農戶方，可獲得一定收益，有利于調動其積極性，以點帶面解決秸稈回收利用難題。對于企業方，可減少秸稈收儲運機械、人力等方面的投入，但在部分地區收購成本相對較高。目前，受限于收購成本、機械、交通、人力等因素，該模式的實施范圍和收儲規模還相對較小，多與其他方式并存。

4.1.2 企業—農戶模式 主要以企業為主體，一般由企業與農戶、村屯或鄉鎮等簽訂“訂單”式秸稈回收協議或合同，并作為實施主體組織人力、專業機械進行秸稈的集中撿拾、打包、打捆、裝運等收儲運作業活動。該模式適于秸稈資源相對集中、運輸半徑相對較大（＜50 km），交通、機械化操作便利的地區，一般企業規模相對較大。

該模式以企業為中心，一般由企業根據年度生產計劃、市場供需、產品銷售等情況，在一定運輸半徑覆蓋區域內，提前與農戶、專業合作社或村屯、鄉鎮等簽訂“訂單式”協議或合同，在秋季收獲后根據協議、合同內容，統一組織人員、設備等進行秸稈集中收集、打捆（打包）、運輸等作業活動，收儲后的秸稈統一管理、存放，用于炭化原材料儲備。收儲運完成后，根據協議或合同由企業統一以“現金或物品”等形式支付有關費用。該模式優勢是企業可根據生產計劃進行彈性收儲，利于提高企業生產效率、降低生產成本，克服原料供應難等問題，而對于農戶而言，省事、省時、省力，并可能獲得一定收益，秸稈處理意愿、積極性提高。該模式運行條件下，企業雖增加了部分秸稈收儲運的人力、設備和資金投入，但總體收儲成本下降，“規模、集約化”生產效益提高。目前，這種企業“訂單式”秸稈回收模式，是較大型從業企業普遍采用的方式之一。

4.1.3 農戶—專業組織/經紀人—企業模式 以第三方專業組織/經紀人為主體，組織資金、人力、機械等專業化的收集、收購、銷售團隊，分別對接農戶與企業，作為第三方獨立完成秸稈收儲、運輸等有關工作。該模式適于上述兩種模式不宜推行的地區，是目前正在探索實踐和發展的主要模式之一。

以農戶或企業為主體的秸稈收儲運模式，需要農戶或企業的主體投入，難以兼顧實現雙方效益的最大化。因此，引入第三方承接雙方需求、實現效益最大化，便成為一種現實選擇。專業組織或經紀人，可在不占用企業、農戶有關人力、設備、資金等資源的同時，承接農戶和企業雙方需求，利于提高企業、農戶生產效率，實現互利共贏。在實施過程中，一般由專業組織或經紀人根據農戶秸稈資源量、企業生產需求、市場供需等情況分別對接企業與農戶，與企業、農戶（或村屯、鄉鎮）等分別簽訂定向銷售或收購合同。在企業端，專業組織/經紀人獨立組織開展秸稈的收儲并運輸至企業指定地點，由企業根據檢驗標準以市場價格定向收購相關秸稈。在農戶端，由專業組織/經紀人與農戶（或村屯、鄉鎮）等簽訂秸稈定向回收合同，根據自有資金、人力、機械等條件，組建包括人力、機械設備（收集、打包、裝卸、運輸）、臨時收儲站點、銷售等不同職能的秸稈收儲運專業團隊，對合同約定區域內的秸稈進行集中撿拾、打包（捆）作業，集中裝運至收儲站點，達到一定數量后發運至企業指定地點，完成秸稈由“農戶（農田）—企業（工廠）”之間的所有工作。在目前嚴格的“秸稈禁燒”高壓政策下，專業組織/經紀人形式的秸稈收儲運相對靈活，回收價格相對較低。該模式適用范圍廣、形式靈活，可充分解決農戶與企業雙方面臨的實際問題，提高秸稈收儲運效率，實現秸稈收儲運產業“規模化、集約化”發展，帶動就業、拉動區域經濟增長。對于農戶，最大程度減輕了秸稈處理壓力，省事、省力、省工，農戶秸稈收益和主動處理的積極性提高。而對于企業，減少了秸稈收儲運有關的人力、機械等成本，利于保障原料生產供應，集中精力發展生產，提高效率、降低成本。

目前，該模式已在一些地區得到了成功運用，但也存在一些問題和不足。首先，從“盈—虧”平衡來看，專業組織/經紀人的收儲運成本與售價基本在同一區間內，利潤空間相對較小，利潤來源在很大程度上依賴于政府補貼，自主贏利及抗風險能力較弱。其次，政府相關法律、法規不健全，扶持力度不夠，在資金、場地、運輸等方面的專項政策支持不足，“木桶短板”效應依然存在。此外，秸稈收儲運體系建設不完善，收儲站點少、運營艱難，專業組織/經紀人多處于“單兵作戰”狀態，規模化、集約化組織優勢未充分發揮等，在一定程度上制約了該模式的發展。

綜上，秸稈收儲運產業發展，“農戶是基礎，企業是關鍵，政府是推手”，在模式選擇上應堅持“因地制宜、多模式相結合”，使農戶受益、企業增收。作為一項公益性產業，政府應推動建設完善的秸稈收儲運體系，變“禁、罰”為“補、獎”，以“政策支持、資金補貼”撬動產業發展，以“規模化、集約化”提高組織運行和收儲、流通效率，建立覆蓋“生產者、用戶、組織、場地、資金、市場”等全方位、多角度的專項政策支持，徹底打通秸稈收儲運“最后一公里”。通過秸稈收儲運產業實施，盤活秸稈存量資源，充分調動各方參與的積極性，使秸稈“資源擁有者、產業參與者、企業生產者、產品使用者”受益，從根源上破解秸稈焚燒、離田處理等難題，帶動區域就業和經濟、社會發展。

4.2 中游產業—秸稈炭化制備產業模式

炭化制備是生物炭產業發展的核心與關鍵。基于生物質資源種類、數量、分布、差異及產業化發展的現實條件與需求，陳溫福院士提出了“分散制炭與集中制炭”兼容并蓄的秸稈炭化制備產業模式。

4.2.1 分散制炭模式 分散制炭模式，一般指在秸稈產地就地、就近制炭，集炭異地深加工，通過相對分散的制炭生產網絡降低運輸成本，實現秸稈大規模炭化制備與應用，其核心是改變運輸模式，將運“秸稈”變為運“炭”，從而大幅降低運輸成本、提高制炭效率，最大限度減少秸稈收儲運環節成本。

該模式適于秸稈資源相對分散的地區，一般在一定區域范圍內，以村、屯為單位設立炭化網絡基點，在各基點內完成秸稈就地、就近炭化，再將生物炭由各基點運往工廠，打破分散型秸稈資源的炭化“桎梏”，形成由點及面的制炭網絡，提高秸稈炭化生產效率及規模。實施過程中，一般由企業與村屯或鄉鎮等簽訂“訂單式”合同，由企業提供設備組裝、技術培訓、調試運行等生產條件，回收生物炭并支付相關費用，村屯或鄉鎮負責組織人員、場地等運行條件。分散制炭的關鍵在設備，該模式一般選用中小型、可移動式炭化設備，便于“機動、靈活”處理分散秸稈資源。在陳溫福院士帶領下，沈陽農業大學率先研發出可移動、環保組合式炭化爐，并獲得國家發明專利。該設備優勢為炭化效果好，不易發生過火或欠火。原料適應性好，適于多種生物質原料的炭化。裝置可移動，不受距離、范圍限制，滿足就地炭化需求。無需電力等能源消耗，生產成本低。設備安裝簡單、操作簡便。目前，該設備已在炭化網絡基點得到成功應用，為徹底解決分散型秸稈資源炭化問題，提供了重要設備技術基礎。

采用分散制炭模式，企業可大幅減少原料收儲運、炭化成本，保障生物炭產品的原料供應，提高生產效率，農戶則大幅度減少了秸稈收儲運投入，并可獲得一定收益。該模式的產業化組織、運營，將為農民提供一定靈活的就業崗位，增加農民收入。

4.2.2 集中制炭模式 集中制炭模式，一般指在秸稈資源相對集中的地區，采用大型炭化設備進行“集中式、規模化”的炭化制備，滿足大量秸稈炭化的現實需求。該模式主要適于秸稈資源集中、交通運輸便利，炭化技術裝備相對成熟的地區。集中制炭的前提是原材料供應充足，設備炭化效率、產能較高，一般企業生產規模相對較大。

該模式主要以企業為主體，采用大型炭化設備，實現秸稈資源規模化、集中處理。所采用的大型設備按產出形式一般分為批式和連續式。批式設備一般采用傳統炭化工藝，設備相對簡單、成本低、易實施，但產能有限，不能實現連續性生產。連續式設備一般工藝技術相對復雜，可連續、穩定運行，炭化效率相對較高、產能較大，可實現生物質“炭、油、氣”聯產聯用，是當前乃至未來炭化設備發展的主要方向。

集中制炭模式，利于為企業提供充足的生物炭材料來源，提高炭化效率，促進秸稈資源規模化、集約化利用，帶動區域經濟和社會發展。

不同地區的秸稈資源呈多元化趨勢，應因地制宜、兼容并蓄的采用與本地區相匹配、適宜的炭化模式，科學預測、評估資源存量，選擇合適的炭化設備，從而實現秸稈資源的高效化利用。

4.3 下游產業—炭基產品開發與應用產業模式

4.3.1 “炭-肥”利用模式 一般指以生物炭為原料，開發制備為炭基肥料產品，以“肥料化”的產品形式應用于農業生產實踐（圖5）。生物炭基肥一般以生物炭為基礎或載體，根據土壤與作物的養分供求規律，采用物理、化學、微生物學等技術手段或方法，將生物炭與其他化學肥料或有機物料、微生物菌劑等進行科學混配，開發而成的具有廣適、專用或特定功能的新型肥料產品。炭基肥的功能核心：一是以“炭”固“碳”，提高土壤有機質含量；二是以生物炭調控土壤酸堿度及水、熱、氣條件，改良土壤結構及物理特性；三是發揮生物炭吸附特性，通過吸附、固持等作用聚合土壤養分，形成“微域肥力”及“微生物活動”中心，提高土壤肥力水平。通過物理、化學、微生物等多途徑，創造有利于作物生長的土壤微生態環境條件，從而達到改土培肥、促長增產的目的。生物炭的肥料化應用，以“輕簡化”方式實現秸稈炭化還田，低碳、環保、高效，經濟、生態和社會綜合效益良好。目前，市場上的炭基肥主要有炭基復混肥、炭基有機肥、炭基生物肥等，不同肥料的成分組成、功能特性及應用對象不同。

炭基復混肥一般以生物炭為基礎，根據土壤與作物養分需求特點，結合測土配方技術，采用物理、化學方法，將生物炭與其他化學養分復合/復混的一種肥料。該肥料具有改土培肥、養分利用率高、促長增產等效果，可在減少化學肥料、人力投入等基礎上，實現產投比及經濟、生態效益最大化。

炭基有機肥一般指以生物炭為主要原料，通過粉碎、混合、堆漚等處理過程，將生物炭與秸稈、畜禽糞便等其他有機物料充分混合/耦合而制備成的一種肥料。該肥料的特點是，可規避傳統有機肥“用量大、起效慢、不可控，與作物養分需求脫節”等生產現實問題，并發揮“緩釋、促生、培肥”等多重功效，可在綠色、生態、有機農業生產中發揮積極作用。

炭基生物肥一般指以生物炭為載體，混合、培養、定殖其他功能性微生物菌劑及有機物料，通過工程化擴繁等方法制備而成的一種微生物肥料。炭基生物肥可充分發揮功能微生物的“活化、促生、固氮、解磷鉀、抗逆”等活性功能，提高土壤養分釋放及作物生理功能，促進作物生長、產量和品質提高。目前，市場上實際推廣應用的炭基生物肥還較少，有待進一步開發。

近年來，陳溫福院士團隊完成了覆蓋“多地域、多作物、多功能”的系列炭基肥研發工作，已進入市場化推廣應用階段。多年、多作物、多地區的生產實踐表明，系列炭基肥料可在不同程度上降低土壤容重、改良土壤結構、提高土壤肥力，促進玉米、水稻、大豆、馬鈴薯、花生等作物早發快長和增產提質，同時減少化肥及農藥使用量，提高土壤可持續生產力。

目前，炭基肥系列產品已經得到越來越多市場與用戶的高度認可。但從實際發展來看，由于標準、體系、監管的缺失和不完善，偷換概念、假冒偽劣、噱頭性產品還在一定程度上充斥市場，嚴重擾亂市場秩序，也給相關企業、用戶等帶來嚴重經濟損失。因此，應制定規范、加強監管，形成“公平、有序”的市場競爭環境，促進炭基肥產業健康、穩定發展。

圖5 炭-肥利用產業模式Fig.5 Biochar-fertilizer industrialization mode

4.3.2 “炭-土壤改良劑”應用模式 一般以生物炭為主要成分，根據土壤障礙因子和改良目標，通過材質篩選、工藝優化、改性等技術手段或方法，挖掘生物炭功能特性潛力，獲得目標功能炭材料并與其他有機、無機物料科學混配，發揮協同增效作用，從而實現土壤改良/修復。

傳統土壤改良技術或產品普遍存在“修復成本高、效果易反彈、次生安全風險高”等不足，難以實現大范圍、大面積推廣應用。與動輒上萬元的土壤改良投入相比，炭基土壤改良劑具有其他改良材料或技術所不具備的優勢。一是，原材料來源廣、成本低、可再生；二是，功效穩定、可持續、不易反彈。生物炭具有高度穩定性，可在土壤中長期存在并發揮持續作用，材料需投入的數量、周期、次數大幅減少，成本顯著降低；三是，次生生態安全風險低、綜合效益高。生物炭可通過物理、化學、微生物等多種途徑發揮作用，其效應是綜合性的，避免了單一環境條件突變而造成的生態失衡與風險增加。

利用生物炭制備炭基土壤改良劑，可能為解決土壤退化，酸化、鹽漬化，農業面源污染、重金屬污染及農藥殘留等農業生產現實問題，提供重要、可行性新途徑（圖6）。但客觀來看，鑒于土壤障礙、污染等成因的長期性、特殊性與復雜性，以及土壤類型和施用時間、方式、用量等條件不同，盡管正向效應顯著，但從市場化、工程化應用角度，仍需持科學、謹慎態度，在重復、可靠的前期試驗基礎上，才能進行工程化推廣應用。

圖6 炭-土壤改良劑應用模式Fig.6 Biochar-soil amendment industrialization mode

4.3.3 “炭-氣”聯產能源化利用模式 東北冬季漫長寒冷、供暖期長，燃煤需求量大。長期以來，除城鎮采用燃煤集中供暖外，農村多以秸稈、薪柴、散煤等為主要燃料，采用火炕、火爐、土暖氣等分散方式取暖，能源效率偏低、污染物排放較高。因此，如何兼顧城鎮與鄉村供暖需求，發展“清潔、環保”型替代新能源，已成為東北能源結構調整的重要問題。

該模式以生物質炭化多聯產技術為核心，以高效“炭-氣”聯產為主要目標，突出炭、氣利用最大效能，實現“低碳、清潔、環保”能源化利用。一般在生物質熱解炭化過程中，采用特定調控技術，調節固、液、氣相產物比例，使炭、氣產出最大化，產出的炭可加工制備為炭化生物質煤，用于日常生活能源及供暖燃料，產出的氣可經分離、凈化、提純后直接與鍋爐等供暖設備對接，用于冬季供暖。

根據東北農村經濟、社會發展現狀，結合城鄉供暖的差異與需求，調研總結、提出兩種適用不同條件的“炭-氣”能源化利用模式（圖7）。

（1）“炭-氣”循環供熱模式

適于以村、屯為主的農村清潔供暖。由于農村秸稈資源豐富，可就地、就近取材，以村、屯為單位進行秸稈炭-氣聯產、循環供熱，不僅可減少秸稈焚燒及離田處理壓力，也可在一定程度上解決農村冬季供暖和日常生活能源問題，有力促進秸稈資源“清潔、環保、高效”利用，打造“低碳、美麗”新農村。

該模式一般以村、屯為單位，采用較大型炭-氣多聯產設備，在收獲后將村、屯范圍內的秸稈集中收儲，擬定供暖方案后進行分批、定期炭化處理。熱解炭化產生的生物炭，制備為炭化生物質煤，具有強度高，儲藏、運輸方便，殘渣少、重量輕、熱值高等特點，可替代傳統燃煤、天燃氣等不可再生能源，用于分散供暖及日常生活能源等；炭化產生的氣體經凈化、提純后可作為清潔可燃氣，直接輸送至管道、鍋爐系統等用于燃燒供熱及生活能源。“炭-氣”循環供熱模式，將在很大程度上助力解決秸稈焚燒、離田處理等難題，為北方農村供暖提供“清潔、環保”新能源，對推動建設“村容整潔、低碳環保、生態和諧”的社會主義新農村具有重要現實意義。

（2）“炭-氣”聯產集中供暖模式

該模式一般適于達到一定人口密度的鄉鎮社區，或學校、醫院等企事業單位。一般采用大型多聯產炭化設備，通過定向調控技術，以產氣為主、產炭為輔。產出的混合氣體，經分離、凈化、提純、增壓等過程，形成優質可燃氣，可直接輸入鍋爐供暖系統進行燃燒供熱。產出的炭，可用于制備炭化生物質煤作為鍋爐輔助燃料，或制備為炭基肥進入農業生產系統。該模式簡單、實用，清潔、環保，可大幅降低單位面積供暖成本及污染物排放指標，利于促進鄉鎮級秸稈資源高效處理，減輕環保壓力，推動區域經濟、生態和社會發展。

圖7 炭-氣聯產能源化利用模式Fig.7 Biochar-gas co-production energy utilization mode

4.3.4 炭化副產物綜合利用產業模式 秸稈等生物質在熱解炭化過程中，除產出固相（炭）和氣相（混合氣）物質外，還產生木醋液、焦油類等液相副產物，可通過除塵、冷卻、脫焦、過濾、分離、凈化等過程收集，經深加工處理后可制備為其他產品或工業原料。炭化副產物綜合利用，將進一步延伸生物炭產業鏈條，提高炭化產品附加值，形成多元化產業格局（圖8）。

（1）木醋綜合利用模式

木醋的主要成分為有機酸、酚類、醇類、酮類等物質，含有K、Ca、Mg、Zn、Mn、Fe等礦物質，此外還含有一些小分子物質[38-40]。不同材質、炭化溫度、停留時間等炭化條件下產生的木醋液，其物質組成、含量、特性等差異較大，一般認為木醋液的成分復雜、變異性大，生產、品質可控性較差。木醋液經分離、凈化、提純等過程后，可制備為化工原料、添加劑等化工產品或原料。

圖8 炭化副產物綜合利用產業模式Fig.8 Charring by-product comprehensive utilization mode

目前，木醋液的綜合利用主要集中在[41-47]：土壤病蟲害防治。木醋液噴灑于土壤中可預防立枯病，起到消毒作用，并對部分有害土壤微生物具有一定抑制作用，達到一定濃度后可殺死根瘤線蟲等地下害蟲，起到防病、抑菌、殺蟲的效果；植物生長調節劑。木醋液所含有的小分子、礦質元素等物質，可作為植物生長調節劑促進種子發芽及作物、蔬菜、果樹、花卉等生長發育，亦可用于制造葉面肥、雜草抑制劑等；化工與飼料添加劑。木醋液經凈化、提純、精制等處理過程，可作為健康飲料、飼料等的添加劑，用以改善品質、提高營養；食品處理與保鮮。經凈化、提純后的木醋液，可用于火腿、香腸等食品的滅菌消蟲。在食品工業生產中，應用木醋液可提高抗霉、抗菌、抗氧化性，延長食品保鮮期；環境除臭劑。將木醋液用于廁所、家畜舍及魚市場等場所，可以起到良好的脫臭效果。噴灑在公共衛生間等地方，可快速消除異味，并具有一定消毒作用，保持空氣清新。精煉后的木醋液還可作為香水等的組分，起到除汗臭、清新劑等作用，提高體表舒適度。

（2）木焦油綜合利用模式

木焦油，亦是炭化過程中產生的副產物，其主要成分為木雜酚油，是一種含烴類、酸類、酚類較高的有機化合物，有煙味、具腐蝕性，但柔和度好、耐老化、耐溫度高，經提煉、提純后可廣泛應用于各種工業原料。木焦油經提取后形成的脫雜酚油，根據其特性可用于浮選法精選礦物、殺蟲劑、溶劑及燃料等化工原料，其中提取的輕油（含有脂族烴、萜烯及高級酮）可用于制作名貴藥材及園藝用噴劑，重油（含有脂族烴及芳族烴、高級酮及高級酚）可用于浸漬木材等。此外，木焦油的提取、精煉物，亦可用作消毒劑、防腐劑等[48-49]。

綜上，木醋液和木焦油的應用潛力與發展空間大，可進行深加工用于多領域、多用途的化工原料、添加劑或其他技術產品。但值得說明的是，在秸稈等生物質炭化過程中，木醋、焦油的產量還相對有限，進行工業化集中收集、處理、深加工的設備生產成本還相對較高，處于初級開發階段。實際炭化運行過程中，一般采取在初步收集處理后，統一交付、銷售給其他專業化工廠進行處理。目前，已有技術突破熱解炭化固、液、氣相產物的分離、收集“瓶頸”，木醋、焦油可全部回收利用，實現循環利用和“零”排放，解決了炭化副產物回收處理難題。

5 東北地區生物炭產業發展戰略

5.1 基本原則

基于東北地區的基礎條件與資源優勢，農業生產定位和經濟、社會發展水平，認為東北生物炭產業發展應遵循以下基本原則：

（1）堅持“低碳、循環、可持續”指導思想，以大宗農業廢棄物的資源化炭化利用為主，因地制宜采用多種模式相結合，實現秸稈等廢棄生物質的大面積、規模化、資源化處理與高效利用。

（2）優先以農業領域應用為主，環境、能源領域為輔，以培育和提升耕地質量，改造中低產田，緩控土壤退化，提高耕地與作物可持續生產力為主要方向。

（3）統籌經濟、生態和社會效益最大化，適時、適地開展“規模化、集約化、多元化”的秸稈炭化還田工程化和產業化實踐。

（4）以保障糧食安全為宗旨，以農業可持續發展為導向，突破產業關鍵技術“瓶頸”，深入挖掘產業市場內需、潛力與空間，充分發揮產業鏈條的輻射與帶動作用，為促進東北農業、農村振興提供產業支撐。

5.2 發展戰略

東北地區的生物炭產業發展，不僅有國家戰略導向的歷史機遇，也有農業生產基礎、資源與環境條件的現實選擇。作為開拓者、先行者之一，東北已在生物炭產業化實施過程中積累了一定豐富理論、技術、應用基礎和產業實踐經驗。但在技術、裝備、產品、市場、政策等方面還有待深入完善和提高，基于東北農業生產條件、定位及現狀，針對東北生物炭產業發展主要問題，建議如下：

（1）加快秸稈收儲運社會化服務組織和體系建設，徹底打通產業發展“源頭”。

在秸稈集中區分批、集中建設一批秸稈收儲站點，解決秸稈收儲時間與空間“瓶頸”問題。鼓勵、扶持建立專業化的秸稈收儲運社會組織或個人，提高秸稈收儲運專業化水平。加大政策支持、補貼力度，激發秸稈收儲主體的“源動力”，開辟秸稈運輸“綠色通道”，對秸稈收儲所涉及的土地使用、審批、稅收等給予政策傾斜，打通秸稈“運輸、流通、交易”渠道，盤活秸稈存量資源。提高秸稈收儲運組織、運行效率，以“規模化、集約化”降低成本、提高效率，打破“木桶短板”效應，打通產業發展“源頭”。

（2）加強理論、技術與產品創新，突破產業技術關鍵“瓶頸”。

產業發展的“源動力”在科技，應加強對生物炭基礎科學、應用技術、產品開發等方面的研究支持力度，以科技創新引領和驅動產業發展。加強產業技術創新研究，突破秸稈高效收集，低成本、多聯產炭化，高附加值產品開發等一些關鍵技術“瓶頸”，為產業發展提供全面、綜合的技術解決方案。組建“穩定、高效”的聯合技術攻關平臺，為生物炭產業發展提供智力支撐。

（3）加大產業融合力度、深度和廣度，加快推進產業科技成果轉化“落地”。

目前，很多所謂的“生物炭技術”多流于紙面或處于實驗室階段，很難實現科技成果的轉化“落地”。而一些穩定、成熟技術又由于多種原因存在轉化壁壘和限制。因此，應打破科技成果轉化政策、程序和制度“桎梏”，充分釋放科技創新發展活力，讓科技真正為產業創新發展服務。破解“技術-市場-用戶”共享與發展局限，全方位、深度融合全產業鏈條，拓寬產業發展路徑，擴大產業發展內需，提升產業發展潛力及貢獻力，使生物炭產業真正成為“惠民產業”和“朝陽產業”。

（4）激活產業主體，凝聚行業力量，打造領軍企業。

產業發展的主體和核心在企業。應多措并舉激活、發揮企業在產業孵化、發展過程中的重要“媒介”和推動作用，建立以“科技為引領、企業為核心、市場為導向”的產業發展模式。凝聚行業科技、企業力量，拓展行業發展空間，扶持、打造領軍企業，充分發揮示范企業的引領、帶動作用。作為新興產業，政府應針對產業參與主體，在用地、信貸、稅收等方面給予專項政策支持，為行業、企業創造寬松、有利的政策和發展環境，激發企業創新發展活力，服務地方經濟和社會發展。

（5）規范市場秩序，建立“公平、有序”的市場競爭環境，打造產業集群。

目前，一些假冒偽劣和“噱頭性”技術、設備和產品充斥市場，極大干擾、影響了正常的產業市場秩序，政府應規范行業市場行為，加大市場監管、查處力度，建立“公平、有序”的市場競爭環境，推動產業健康發展。以生物炭產業為“核心與紐帶”，深度融合產業周邊及上下游技術、市場、金融等產業資源與要素，打造優勢互補、互聯互通的產業集群，提升產業核心競爭力，促進產業市場“繁榮、穩定、可持續”發展。

（6）轉變政策導向，變“禁”為“補”，建立補貼、補償機制，打通產業發展“最后一公里”。

我國政府出臺了一系列嚴格的“秸稈禁燒”管控措施，但在部分地區仍收效甚微，其根本原因在于秸稈“出口”問題未得到充分解決。在政策上，應變“禁”為“補”，充分發揮政策導向作用，調動、激發秸稈處理參與者的積極性、主動性。在資金上，將分散的相關資金、政策凝聚整合為專項政策或基金，加大資金補貼力度，以“經濟杠桿”撬動產業發展。此外，生物炭產業的公益性屬性和特征鮮明，政府應針對全產業鏈條，對產業“參與者、生產者、使用者”精準扶持、加大支持力度，建立產業補貼、運輸、審批、稅收等“綠色通道”，徹底打通生物炭產業發展“最后一公里”。

秸稈生物炭產業發展遵循自然生態系統規律，破解資源與環境承載局限，促進農業資源永續利用，利于實現“物境和諧、豐饋自然”的美好愿景，是一項“功在當代、惠及子孫”的公益性事業、打造“沃土、碧水、藍天”的戰略性新興產業。