山西省秸稈高值化循環綜合利用現狀及對策

石紅衛　王慧杰　馮瑞云　梅超　南洋　劉躍鵬　劉晶

摘要 ? ?隨著農業生產的發展，秸稈產量逐年增加。由于科技轉化力度不夠、秸稈處置技術落后等因素，常造成秸稈大量丟棄和焚燒。本文介紹了山西省秸稈資源利用現狀，提出了秸稈高值化循環利用對策，包括綜合利用技術與農業生產相結合，優先發展秸稈肥料化、基質化、燃料化利用，擴大秸稈產品的應用范圍等，使其在農業、林業及環境治理方面發揮其優勢，同時對秸稈技術發展前景進行了展望，通過創新秸稈綜合利用新方法、新技術、新思路、新模式、新機制，變廢為寶等，提高廢棄農作物秸稈附加值，推動秸稈產業化。

關鍵詞 ? ?秸稈;高值化;綜合利用;現狀;對策;山西省

中圖分類號 ? ?X712 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）19-0167-03

秸稈是成熟作物莖葉的總稱，含有多種營養成分和有機物質，是大自然中天然存在的可再生資源[1-3]。我國每年秸稈產量達數億噸，且以每年1 200萬t的速度遞增。目前，科技轉化力度不夠、勞動力缺乏、秸稈處置技術落后等造成秸稈的利用方式僅限于還田、焚燒或纖維板生產等，不僅造成資源浪費，還造成環境污染[4]。據調查統計，全國每年點火燃燒的秸稈占總量的30%以上，造成極大的浪費及空氣污染[5-6]。

1 ? ?山西省秸稈資源利用現狀

1978—2017年山西省秸稈儲量從814萬t增加到1 475萬t，增長幅度達81.20%[7]，但山西省秸稈整體加工利用水平較落后，利用方式和途徑還比較單一。據調查研究，山西省點火焚燒和扔棄亂擺亂堆的秸稈占總體秸稈的27.2%，很大部分被用來直接還田或喂養牲畜，僅有1.8%左右的秸稈用于附加值較高的清潔綠色能源項目上[8-9]。由于山西省在秸稈循環加工利用方面觀念落后、技術創新水平低，使相對應的秸稈綜合利用技術未能充分發展與轉化，因而秸稈的產業化利用程度較低[10]。

2 ? ?秸稈高值化循環利用對策

2.1 ? ?秸稈育苗容器利用

采用容器育苗是現今全世界的一項先進育苗技術，隨著人們生態保護意識的增強，人們追求生態環境的改善，容器育苗技術向生態環保、結構合理、操作方便、成本降低、利于根系生長等方向發展，容器材質則傾向于價格低廉的可降解和可再生資源，如農業秸稈資源[11-13]。

秸稈育苗容器技術是一項采用特殊工藝及制作流程將回收的秸稈制作成秸稈育苗容器的技術。其主要功能是培育各種農業、林業苗木，培育可缽苗一體栽植的林業護根苗，主要用于困難地造林綠化，如沙漠造林、荒山植樹、破損山體修復等;培育大棚蔬菜等經濟價值較高的嫁接苗，如西瓜、黃瓜、番茄等[14];培育玉米、瓜類早播苗，縮短生育期，提早上市[15]。這些秸稈育苗容器培育的護根苗具有增強抗性、提高移栽成活率的特性。秸稈育苗容器深埋入土壤中，秸稈纖維在土壤中可吸水膨脹，具有增加土壤孔隙和提高土壤保水能力的效果。同時，由于根系、土壤微生物和土壤水的共同作用，進行有機物質礦化和殖質化，形成腐殖質，增加土壤有機碳含量[16]。

鑒于秸稈育苗容器的可分解特點，隨著設備更新和生產工藝的不斷改進，容器質量會不斷提高，價格會越來越低。未來，其在農林育苗方面取代劣質塑料容器將成為一種可能。同時，秸稈育苗容器作為一種新型育苗器具，要將其商品化，就要依據社會發展對秸稈育苗容器的商品要求不斷更新、換代和進行產品升級。要通過產品類型的多樣性和產品配方及缽體內含物可添加性的更新來適應農業耕作改制、林業逆境種植、抗性提升、提高成活率的產業要求;要通過創新不斷提升產品的市場競爭力，擴大秸稈育苗容器的應用范圍及價值，使其在農業、林業以及環境治理等方面發揮優勢[17]。

2.2 ? ?秸稈肥料化利用

干旱問題不僅制約著農、林、牧業的持續發展，而且嚴重影響著人類的生存環境。如何提高雨水利用效率是世界旱區研究的一個熱點問題[18]。

以農作物大量廢棄秸稈為主要原料，添加保水劑（聚丙烯酰胺）和其他輔料，采用生物與化學方法相結合，通過生物發酵、化學交聯和物理改性等技術方法，研制出可伴隨土壤干濕交替自身膨脹收縮的秸稈型可膨縮土壤改良劑（土壤擴蓄增容顆粒有機肥ZL 200910073846.7）[19]。該產品可在土壤中反復膨脹收縮，可以增加土壤孔隙度和團粒結構、改善土壤通氣性、降低土壤容重以及有效地保蓄降雨，對提高植物育苗成活率、促進植物抗逆生長與水分的高效利用具有積極的作用[20]。

依托秸稈有機肥造粒機可實現商品有機肥制作，更利于肥料機械化施用，提高肥料利用率。秸稈肥料化產品的研制創新了不同種類秸稈添加高分子材料、肥料等形成秸稈型可膨縮丸粒的改性處理及成型技術和在困難立地條件下秸稈型可膨縮丸粒的使用方法，基本形成包括秸稈纖維改性技術、挖方生土層植樹深打孔基質填充擴蓄熟化栽植保活快長技術和同步壟溝種肥精播種植技術等的一整套農業技術新方法，形成一套完整的改良土壤結構、保蓄土壤水分、提高降水資源高效利用效率的農業科技成果轉化技術體系。

2.3 ? ?秸稈燃料化利用

生活能源是國民經濟建設和人們日常生活的重要物質基礎之一。隨著人口快速增長和社會經濟的高速發展，開發挖掘經濟、豐富、清潔、便利、天然的能源已成為世界性能源發展的戰略目標。抓住山西能源革命綜合改革試點契機，針對北方冬季取暖需求，推廣秸稈“打捆直燃集中供暖”模式;以農村廢棄的果枝、作物秸稈為主要燃料，開發研究高效的家用秸稈燃燒炊暖兩用節能爐，以向用戶供應炊事（取替煤氣罐）、冬季取暖（取替煤）為主要目的，推廣秸稈生物質能清潔取暖爐具，尋找秸稈能源利用的新模式，改變農村以煤為燃料的炊事方式，拓寬農作物秸稈綜合利用空間[21]。

家用秸稈燃燒炊暖兩用節能爐是面對居住在鄉村和小城鎮農民使用的新型環保節能產品。該爐以農作物秸稈為燃料，將一切可燃的廢棄生物質轉化為可燃的氣體，產生的熱量可用來取暖、做飯、燒水，爐體由水泥發泡模塊組裝而成，形成多個爐腔，可以一爐多用;內部設置了電打火器和提溫消煙裝置，這2個裝置結構簡單、使用方便，可以縮短點燃時間，爐膛增溫加快，促進煙氣中可燃氣體的裂解和燃燒，消除最初的煙霧量，防止熱能散發;改傳統的下風口供氧為上風口供氧，使氧氣與火苗的接觸面增加，有利于抽風量和進風量的控制，使燃料充分燃燒。對于農民來說，這是一項繼沼氣技術后最值得推廣的技術。該技術在農村的應用前景極其廣闊，在改變農村傳統炊事習慣、減少農民開支、提高農民生活質量等方面具有較大的推廣價值[22]。

3 ? ?秸稈高值化循環利用技術發展前景

秸稈高值化循環利用技術以秸稈綜合利用為前提，以多方共贏的新型秸稈收、儲、運體系為前提，利用技術創新，重點攻破秸稈綜合利用技術薄弱環節，打造秸稈高值化綜合利用集成技術，挖掘秸稈資源開發利用潛力，將自主知識產權的先進技術與目前農業領域普遍認可的先進農業技術和管理技術相結合，創新秸稈還田和綠色節能方式，發展特色、優質、安全、高效的現代農業[23-24]。

通過創新秸稈綜合利用新方法、新技術、新思路、新模式、新機制，變廢為寶，提高廢棄農作物秸稈附加值，推動秸稈產業化。

鑒于秸稈為農業副產品，用秸稈加工的產品，多數還是為農林園藝業服務，效益低、周轉慢。因此，建議國家應針對秸稈收購和加工企業進行適當的資金投入，強化政策資金導向作用，推動地方落實財政投入、稅收優惠、金融信貸、用地、用電、運輸“綠色通道”等優惠政策措施，吸引社會資本投入，整合涉農資金，加大秸稈還田、收儲運、加工利用等方面的傾斜支持力度，進一步提高秸稈資源化利用水平[10]。

4 ? ?參考文獻

[1] 呂中旺，王建，孫鵬，等.秸稈主產區三大作物秸稈飼用品質分析與評價[J].草業科學，2018，35（8）：2016-2021.

[2] 霍麗麗，趙立欣，孟海波，等.中國農作物秸稈綜合利用潛力研究[J].農業工程學報，2019，35（13）：218-224.

[3] 叢宏斌，姚宗路，趙立欣，等.中國農作物秸稈資源分布及其產業體系與利用路徑[J].農業工程學報，2019，35（22）：132-140.

[4] 賈愛平，金徽，趙智明.銀川市農作物秸稈綜合利用現狀及對策[J].寧夏農林科技，2018，59（8）：50-52.

[5] 裴貞，王慧杰，竹夢婕，等.秸稈擴蓄肥的產品特性及在小麥上的施用效果研究[J].華北農學報，2016，31（增刊1）：405-408.

[6] 呂凱，蘇東濤.山西省主要農作物秸稈資源總量變化趨勢及分布特征[J].農村經濟與科技，2019，30（17）：1-3.

[7] 楊國利，王建永.山西省農作物秸稈資源化利用存在的問題及對策[J].現代化農業，2019（11）：40-41.

[8] 楊海蓉.山西省農作物秸稈資源及利用現狀研究[D].太原：山西大學，2016.

[9] 陳璽名，尚杰.關于循環農業的農作物秸稈資源化利用模式探討[J].中國農業文摘，2019，31（3）：62-63.

[10] 山西省農業農村廳辦公室.山西省農業農村廳辦公室關于印發山西省2020年農作物秸稈綜合利用實施方案的通知[A/OL].（2020-01-14）[2020-03-02].http：//www.china-nengyuan.com/news/152445.html.

[11] 劉環宇，陳海濤，侯磊，等.D200型秸稈纖維制取機原料供給系統優化設計與試驗[J].農業機械學報，2017，48（3）：92-98.

[12] 黃丹.基質配比與施肥對香椿容器苗質量的影響[D].雅安：四川農業大學，2016.

[13] 吳朝輝.不同光照強度和施肥水平對降香黃檀容器苗質量的影響[D].南京：南京農業大學，2010.

[14] 劉旭，錢大棚，劉理明，等.嫁接機在天津市設施農業中的應用[J].新疆農機化，2012（6）：16-18.

[15] 王美琴.春播鮮食玉米提早上市措施[J].農村科技，2015（10）：9.

[16] 符榕，王永剛，聶秀竹，等.昭通市秸稈還田技術模式及效果分析[J].現代農業科技，2018（15）：204-206.

[17] 王慧杰，馮瑞云，劉躍鵬，等.秸稈育苗缽旋壓成型制缽機的研制[J].中國農機化學報，2017，38（4）：37-41.

[18] 張均，梁振凱，王學平，等.鋅肥對干旱脅迫下冬小麥根系生長發育及產量的影響[J].華北農學報，2019，34（5）：126-136.

[19] 南建福，馮瑞云.秸稈擴蓄增容顆粒有機肥：中國，CN 101486617[P].2009-07-22.

[20] 王慧杰.秸稈纖維改性及降水資源高效利用方法與效果研究[D].太原：中北大學，2010.

[21] 劉晶，王慧杰，劉躍鵬，等.一種以秸稈燃燒為地熱熱源的溫室設計[J].現代農業裝備，2019，40（3）：61-65.

[22] 王慧杰，楊淑巧，姚平廣，等.拼接式秸稈燃燒炊暖兩用節能爐：中國，ZL 201410661581[P].2016-08-24.

[23] 農業部財務司.農業部辦公廳 財政部辦公廳關于開展農作物秸稈綜合利用試點 促進耕地質量提升工作的通知[A/OL].（2016-05-30）[2020-03-01].http：//www.caiwu.moa.gov.cn/trzgl/201605/t20160530_5154758.htm.

[24] 余高，陳芬，謝英荷，等.農業有機廢棄物資源化利用潛力與安全性評價[J].河南農業科學，2020，49（3）：79-87.

基金項目 ? 山西省重點研發計劃項目（201703D211005）;山西省重點研發計劃項目（201803D221003-3）。

作者簡介 ? 石紅衛（1965—），男，河南林州人，研究實習員，從事玉米栽培與耕作及秸稈綜合利用工作。

通信作者

收稿日期 ? 2020-05-29