小秸稈 大出路
——論述秸稈綜合利用帶來的產業(yè)變革

李雪靜

（遼寧省農業(yè)機械化發(fā)展中心，遼寧 沈陽 110000）

秸稈，作為農業(yè)生產中的產物，對于我們來講是再熟悉不過的了，農作物在生長的過程中，通過光合作用完成能量轉換，把一部分太陽能轉換成人類的食物供給能量，同時也把一部分太陽能轉換成秸稈能量貯存起來。因此，農作物秸稈是一種可再生生物質資源，它具有產量豐富（全球年產千億噸）、可存儲、可移動等優(yōu)勢特點，可以看出，合理有效地開發(fā)利用將會帶來可觀的經濟價值和收益預期。

作為農業(yè)大國和糧食大國，我國的農作物秸稈年產量可達到9億噸以上，這些秸稈種類以水稻、玉米、小麥等為主，然而，由于科學技術滯后的制約和農民思想的傳統(tǒng)守舊，導致這些優(yōu)質資源的最終處理方式大多是就地焚燒，這不僅容易發(fā)生火災，更會產生大量危害人體健康的有毒氣體，同時是霧霾的一大來源，造成消防安全隱患和交通事故。而焚燒后會破壞土地生物系統(tǒng)的平衡和物理性狀，使土壤板結加劇。因此，如何做好秸稈綜合利用工作，是目前我國發(fā)展生態(tài)農業(yè)、實現(xiàn)秸稈經濟循環(huán)的重頭戲，也對提高農業(yè)效益、保護生態(tài)環(huán)境、促進資源節(jié)約、防治空氣污染有著重要的影響。鑒于此，近年來，我國政府高度重視，連續(xù)出臺了一系列扶持生物質產業(yè)發(fā)展的政策舉措，提出“肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化”的秸稈綜合利用途徑，并在全國多地開展綜合利用試點，秸稈經濟業(yè)已基本完成從理論模型向變現(xiàn)操作，形成以肥料化利用為主先鋒帶頭，飼料化、燃料化為中鋒力量穩(wěn)步推進，基料化和原料化為輔逐步發(fā)展的格局態(tài)勢。目前，我們東北地區(qū)秸稈的綜合利用率達到80%以上，較之全國85%的利用率，依然存有些許差距，而我國整體生物質能生產規(guī)模和蘊藏的比率與發(fā)達國家相比，仍存短板。需要政府和社會各方通力合作，不斷提升秸稈的綜合利用水平，以達到經濟和社會效益的最大化。

秸稈是寶，若想利用好，必須先要從田間地頭收集起來，以便存儲和運輸，然而，這些秸稈物料結構松散，不利于收集和運輸。因此，可以壓實打捆的機械——秸稈打捆機應運而生，這種機具裝備可以將散亂在田間地頭的秸稈進行撿拾粉碎，壓縮成捆，實現(xiàn)秸稈資源的高效率貯存、低成本運輸，這不僅僅是改變人們以往的收獲、運輸和儲存方式，同時還推動了能源市場的發(fā)展。我國相較于國外發(fā)達國家，對于秸稈打捆機的研究比較滯后，因此，國內自主品牌的打捆機具在功能、性能、自動化、智能化以及機電液一體化等方面都存有差距。仍需要一段較長的研究和制造歷程，可根據(jù)地區(qū)地勢環(huán)境的需要，因地制宜地研制出能夠適應土地集約化經營的高效率、大中型機具，適應丘陵地區(qū)的可靠性強、效率高的小型機具，可簡單操作、實時監(jiān)測的智能化機具等。由此可見，我國的打捆機發(fā)展應走出模仿階段，完善設計理論和應用技術，其市場前景明朗，發(fā)展空間廣闊，必可演繹出一番大產業(yè)。當前，我國打捆機生產制造代表企業(yè)有東方紅、福田雷沃、華德農機等。

秸稈深加工項目還可以在國家政策支持推崇的“五化”途徑上實現(xiàn)綜合利用，延伸出多個相關產業(yè)鏈，提升其應用價值。下面從“五化”的角度逐一闡明。

肥料化：當前我國最普遍的方式是直接粉碎還田，也就是利用聯(lián)合收割機或秸稈還田機，將秸稈粉碎后翻埋在土壤深處，或直接用免耕播種機進行下茬作物播種，但因有大量秸稈存在于土壤之中，其后續(xù)作業(yè)需要用適宜的機械操作才可以。在科技手段的加持下，當前一種新的肥料化思路正開始浮現(xiàn)，那就是秸稈炭化后制成生物炭，由秸稈生物質在亞高溫缺氧條件下熱解得到的穩(wěn)定的富碳產物，具有較大的孔隙度和比表面積，利用這些微孔結構和表面的復雜官能團來吸附肥料，因此，吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力都有優(yōu)越性，可以有效改善土壤結構和理化性質、增加土壤的碳含量。和傳統(tǒng)肥料相比，具有低碳環(huán)保可持續(xù)、吸附緩釋效果持久（生物碳基肥料中含有木醋液，能夠減少病蟲害的發(fā)生）、改土保墑增溫作用。當前我國此項技術研究特別是產業(yè)化應用已在國際生處于領先地位，生產設備、工藝流程業(yè)已完善，和復合肥相比成本相當，因此，大面積推廣難度不高，發(fā)展前景廣闊。

飼料化：秸稈中富含大量的氮、磷、鉀、鈣、鎂、和有機質、木纖維等多種元素，是反芻動物的優(yōu)質飼料之一。經過切碎或揉碎、粉碎后，可通過微貯、青貯等發(fā)酵處理后壓縮成捆、成塊后飼喂家畜。我國畜牧產業(yè)的發(fā)展中，利用秸稈來作為家畜食物供給已經是普遍存在的，尤其是干旱的天氣導致牧草減產，或是北方地區(qū)在冬季難以獲取青飼料的時候，飼料缺口就需要依靠玉米、谷物等收獲后的秸稈切割揉搓處理后來補給。而將秸稈玉米芯進行深加工成精飼料，比直接喂養(yǎng)更加營養(yǎng)。因此，秸稈的飼料化發(fā)展可謂是較為平順。

燃料化：秸稈的燃料化途徑有兩種思路，一種是作為氣化能源；一種是作為固化燃料。而作為氣化能源，也有兩種方法：一種是秸稈缺氧燃燒，從而產生以一氧化碳為主要成分的可燃氣體；一種是秸稈與人畜糞便一定配比在厭氧狀態(tài)下發(fā)酵，產生以甲烷為主要成分的可燃氣體—沼氣。作為固化燃料，也就是先將秸稈粉碎、干燥，在適宜的溫度和濕度下壓縮成棒、塊、球狀等高密度固體燃料，其熱值相當于中質煙煤，與原料相比，有易運輸貯存、熱值高、便于使用等優(yōu)點。

基料化：秸稈基料（基質）是指以秸稈為主要原料，添加其他有機廢棄物，并調節(jié)水分使混合后物料含水量在55%～65%，然后在通風、干燥的環(huán)境中進行有氧高溫堆肥，使其腐殖化與穩(wěn)定化。其原理是利用自然界中存在的大量的細菌、放線菌、真菌等微生物（必要時可接種外源秸稈腐解菌）對秸稈進行生物降解處理，微生物把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的可供植株吸收利用的無機物，把另一部分有機物轉化成新的細胞物質來促使微生物自身生長、繁殖，進而來分解有機物料。最終秸稈等原材料可轉變成為簡單的無機物、小分子有機物和腐殖質等穩(wěn)定的物質。這樣加工或制備處理后的基質可為動物、植物及微生物生長提供一定生長的營養(yǎng)有機固體物料和良好的生存條件。因玉米、小麥、棉花等作物秸稈中富含大量的營養(yǎng)元素，可將這些秸稈切碎滅菌處理后配制成食用菌基料，為菌落的生長提供良好的生長環(huán)境。目前，利用秸稈作為栽培基料在我國已達到75%～85%的比重，使日常食用的蘑菇、金針菇等實現(xiàn)規(guī)模量產化，同時也使得類如茯苓、靈芝等名貴的菌類藥材實現(xiàn)了人工栽培，為我國的農業(yè)種植技術的進步提供了物質基礎。同時，收獲后的菌糠還可再回田，增加土地的肥力，與秸稈利用的“肥料化”無縫銜接，實現(xiàn)“秸稈從田間中來，回到田間中去”的循環(huán)理念。

原料化：隨著科學技術的飛躍進步，以及國家對秸稈綜合利用項目的大力支持，秸稈的原料化呈現(xiàn)多元發(fā)展，并在使用過程中展現(xiàn)出良好的特性，部分已在商業(yè)化上得到了成功應用。比如，新型可降解材料，以生物降解液態(tài)地膜為例，即是利用現(xiàn)代生物技術，從農作物秸稈中提取出木質素、纖維素、多糖等天然高分子材料，加入多種微量元素和有機質，經交聯(lián)聚合生成的高分子生物聚合物，再均勻稀釋后霧化在地表固化為一層褐色膜，覆蓋在秧苗上，可以使得田地不長草，生蟲概率也會降低，具有吸熱增溫、保墑保苗、減少污染的作用，能夠有效保護生態(tài)環(huán)境、保障糧食安全和質量；秸稈餐具是利用秸稈生產的另一種環(huán)保無污染的綠色環(huán)保產品，它是利用農作物秸稈中天然植物纖維，添加安全無毒成型劑，再壓縮成型制造而成，有綠色環(huán)保、耐油、耐熱、耐冷凍、耐酸堿等優(yōu)良特性；秸稈玉米芯中還可提取出一種具有優(yōu)異的光學、電學、力學特性的材料—石墨烯，它在材料學、生物醫(yī)學、微納加工、能源和藥物傳遞等方面都有著重要的應用前景，被譽為“新材料之王”。秸稈的原料化突破點還有很多，還有待我們逐步去發(fā)現(xiàn)、開發(fā)并加以合理利用。

綜上，科技的發(fā)展都是從點到面，再從面到點的歷程，小小的一個秸稈，就是一個發(fā)展中心點，由其拓展出多個面（例如“五化”的發(fā)展途徑，圖1），再從這些面逐步落實到具體點，我們從這些秸稈的綜合利用中發(fā)展了多個領域，不僅減少污染浪費，還促進了科學技術的革新，發(fā)展了一場以秸稈為主角、以科技進步為背景的產業(yè)變革。

圖1 秸稈綜合利用示意