淺析玉米秸稈轉化利用

崔金庫

摘 要 2019年中央一號文件提出了“加強農村污染治理和生態環境保護”的部署，并選擇部分區域作為農作物秸稈綜合利用試點，目的是推動秸稈禁燒和綜合利用工作，保護和提升耕地質量，實現“藏糧于地、藏糧于技”。基于此，以吉林省為例，進行秸稈轉化利用的具體措施研究。

關鍵詞 生態環境;玉米秸稈;轉化利用

中圖分類號：X71 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.32.092

2006年1月1日，我國開始實施《可再生能源法》，秸稈這一農業副產品作為可再生能源循環利用的燃料潛力巨大。吉林省是玉米種植大省，玉米秸稈產量達2 500萬噸，秸稈特性適合作生物質燃料。吉林省位于我國東北地區，冬季漫長，也需要大量燃料，因此玉米秸稈開發利用勢在必行。在此大環境背景下，作為秸稈資源豐富、加工燃料質地優良的吉林省如何開發好此項目，是亟待研究和落實的現實問題。

1 秸稈還田綜合處理途徑

1）根據農民的需求進行使用。秸稈不僅可以作為柴火，成為農民日常生活的燃料;還可以作為農民飼養家畜的飼料。兩部分秸稈需求可占所有秸稈數量的20%[1]。

2）作為鄉鎮農副產品及建材和小型加工企業的生產原料，主要用于加工顆粒燃料或飼料，建筑用板墻、制炭。但由于沒有形成規模化生產，占秸稈利用總量不大，不超過5%。

3）秸稈氣化后，作為沼氣，能為農民的燃氣提供支持。但是北方溫度低，秸稈沼氣的使用技術難度大，約占總秸稈量的1%。

4）隨著機械化生產的推廣，玉米收割機在玉米收割時的應用使得秸稈還田的比率提高。但由于采用玉米收割機的范圍小，所以秸稈還田的數量約占總量的2%，但未來在規劃利用上需要達到30%的利用率，以利用于增加土壤有機質，培肥地力。

5）秸稈致密成型壓塊替代煤。這種技術真正大面積推廣使用剛剛開始，目前吉林省多家生物質能公司都在積極推進此項技術，但由于企業實力不強，政府重視推動力度不大，使這部分利用秸稈消耗量還不到1%。但根據未來發展趨勢可能將達到30%，即可消耗750萬噸。

以上5個方面是目前吉林省秸稈被利用的主要途徑，目前秸稈被利用的總量最多也不到30%。剩余的大量秸稈被棄之田間地頭，在秋末春初被焚燒掉或腐爛掉，不但造成嚴重的環境污染及土壤焦化板結，更是資源的巨大浪費。每年吉林省這樣浪費的秸稈總量至少1 500萬噸，其中約地里燒掉1 000萬噸，地頭丟棄腐爛掉500萬噸。

2 秸稈綜合利用具體措施

吉林省玉米種植一季作業，成熟期長，秸稈粗壯，收獲季節從10月開始，收獲時氣溫已經逐漸變冷，秸稈纖維化嚴重，這就決定了吉林省的玉米秸稈在利用上與中原地區有所不同。吉林省通過以下4項措施可以更加有效地利用秸稈。

2.1 秸稈還田

東北地區還沒有實施秸稈覆蓋輪作模式，因此僅有10%左右的秸稈還田，培肥地力，增加土壤有機質。目前，采取的方式是破碎根莖的方式增加土壤有機質。為了提高秸稈還田比例，可以采取留高茬的作業模式，秸稈收獲預留30%左右的秸稈還田，培肥地力，其余機械20%加工成飼料，50%機械加工成燃料。

2.2 飼料加工

玉米是集多種功能于一體的作物，秸稈屬于玉米生產的附屬品，因富含營養，可作為畜牧業的飼料來源。對玉米秸稈進行精細加工和處理，作為飼養牲畜的飼料，能促進畜牧養殖業的發展。特別是秸稈作為畜牧養殖業的飼料，通過過腹還田環節，能創造更高的生態和經濟效益。

2.2.1玉米秸稈青貯加工技術

青貯加工技術是將玉米秸稈通過玉米收割機，一次性完成秸稈的切碎、收集，之后再由人工切成長約2 cm的小段，控制在含水量在70%左右，再裝入窖等容器中進行密封貯藏，使秸稈在無氧的環境下依托乳酸菌厭氧發酵，目的是保證秸稈中的營養成分，使飼料帶有輕微的果香。

2.2.2玉米秸稈微貯加工技術

微貯加工技術是根據飼料的食用動物不同，切割成不同長度，喂牛的秸稈切成約7 cm的小段，喂羊的秸稈切成約4 cm的小段，喂豬的秸稈要全部粉碎。之后再根據秸稈小段的長短選擇不同的貯藏器具，一般選擇氨化的水泥窖或土窖。當秸稈水分含量在65%左右時，可以窖中加入微生物活性菌種，目的是促進其發酵，并使秸稈帶有酸、香、酒的味道，便于牲畜食用。微貯加工能將玉米秸稈中的纖維素和半纖維素轉化為菌體蛋白，是今后秸稈加工的主要方向。

2.2.3玉米秸稈氨化加工技術

氨化加工技術是一種化學處理方法，主要程序是先將秸稈切成約3cm長的小段，保證秸稈的水分含量在30%左右，之后按照100 kg秸稈6 kg尿素的方式進行配兌[2]。之后再在每100 kg粗飼料中加入約15%的氨水

13 kg，經過分層壓實后，按層進行噴灑氨化劑，再封嚴，放置于27 ℃的環境中，7 d后開封，目的是將氨氣揮發掉，再洗凈進行飼喂。氨化處理的玉米秸稈能提高飼料的粗纖維的消化率，能增加飼料中的粗蛋白，是牛和羊等反芻動物胃微生物的營養食物。

2.2.4玉米秸稈堿化加工技術

堿化加工技術也屬于化學處理方法，是用堿性化合物對秸稈進行處理，目的是通過秸稈中細胞分子對堿的不穩定酯鍵的特點，促進秸稈中的纖維快速膨脹，目的是便于牲畜的胃液滲入秸稈，能提高牲畜的消化率。堿化處理主要是液氮處理、尿素處理和石灰處理等，日常處理以價格低的石灰處理為主。方法是100 kg水加1 kg生石灰，不斷攪拌待其澄清后，取上清液，按溶液與飼料按1∶3的比例在缸中攪拌均勻后稍壓實。夏天溫度高，一般只需30 h即可喂飼，冬天一般需80 h。當前發展的是復合化學處理，綜合了堿化和氨化兩者的優點。

2.3 燃料加工

利用致密成型設備將玉米秸稈加工成塊狀或顆粒，如果加工制作飼料無法消化秸稈存量，則可以從其他方向進行思考。在東北地區，秸稈可以作為冬季取暖材料，對秸稈進行深加工，使其成燃燒材料。東北地區一季作業，秸稈纖維化嚴重，直接物理加工作飼料養分不好，因此通過物理方式進行致密成型加工成塊便于貯藏和運輸，用于農村、鄉鎮家庭取暖及城市中小型鍋爐燃燒替代煤，是一個未來發展方向。

吉林省所產玉米秸稈因成熟期長，收獲較晚，木質纖維化程度高，是作為生物質燃料的很好型材，同時因東北冬季寒冷，冬季取暖用煤量較大，客觀上也需要在入冬前儲備大量燃料。從未來發展方向看，由于能源日趨緊張，作為不可再生的石化能源，煤價將會不斷上漲，而目前玉米秸稈壓塊成型燃料成本比相同熱值的煤

（14 650～15 487 kJ）還便宜50元/t左右，作為可替代燃煤的產業，目前時機已成熟，其次經過多年的技術與中試，在玉米秸稈致密成型與生物質秸稈燃燒鍋爐技術上也已成熟，在河南、河北等地經多年示范已初具產業化規模。

秸稈壓塊加工代煤產業模式以城鎮取暖鍋爐作為需求用戶，采取由生物質能源公司企業化運作，在鄉鎮建立示范加工點，每個點加工規模5 000 t，投資100萬元（含設備與廠房），圍繞著縣、市周邊50 km為半徑，根據秸稈資源交通物流狀況逐步建立秸稈加工點。以一個年加工5 000 t秸稈收貯加工站為例，成型設備需投資2臺，投資100萬元，廠房2 000 m2，需投資100萬元，每噸50元收益，年收益為25萬元。當地政府從長遠的社會效益和經濟效益考慮應該予以在土地使用、電力配套等方面若給予扶持和補貼，這個產業會很快發展起來。

生物質燃料燃盡率可以達到90%以上，CO2和SO2排放極低，符合世界未來低碳經濟下的環保要求。

2.4 生物發電

利用秸稈生物質發電工廠消化秸稈，隨著國家對生物質電廠的扶持政策，吉林省陸續開工建設了十幾家電廠，至2019年吉林省已建成20個生物質能電廠，一個

2.5萬千瓦的電廠，年可消耗秸稈20萬噸，發電1.6億千瓦時，可替代原港煤10萬噸左右，減排CO2約15萬噸。20個電廠可消耗全省秸稈產量中的400萬～500萬噸，約占全省2 500萬噸玉米秸稈的20%。隨著秸稈再利用的可持續性和國家對環保工作的要求，生物質發電勢必是一個良性發展的好手段[3]。

作為生物質燃料加工用50%，利用打捆或致密成型設備加工成塊狀生物質燃料為鍋爐提供替代煤的燃料。其中生物質能發電廠用20%（即500萬噸，20個生物質電廠）其余30%逐步替代煤發展為一個產業。

因為生物質電廠建設成本高，投資大，且考慮到收貯半徑需小于100 km，在秸稈利用上有一定的局限性。而固體致密成型加工點建設成本低，項目上馬速度快，是一個容易實現秸稈大量加工利用的最好方式。

3 結語

吉林省至今玉米秸稈利用未形成產業規模主要是需求終端尚未形成行業產業化。目前秸稈規模化需求應定位于生物可再生能源利用上，秸稈發電機和壓塊成型后替代煤作鄉鎮、農村及城市工業鍋爐用，這是拉動秸稈需求的消耗大戶，也是破解秸稈利用問題的關鍵所在。基于此，收集、加工、儲運技術上不是難題。而這一環節需要合適的組織模式、創新的運營機制及合適的農機裝備來支持。

參考文獻：

[1] 唐英迪，袁洪印.淺談我國玉米秸稈綜合利用現狀及存在的問題[J].農業與技術，2020，40（13）：43-44.

[2] 丁攀，葉芳，張軻，等.玉米秸稈資源的綜合利用及方式[J].河南農業，2020（16）：17.

[3] 于寶.玉米秸稈飼料化利用限制因素與關鍵技術控制分析[J].種子科技，2020，38（10）：33，35.

（責任編輯：趙中正）