呂鵬超 徐發榮 姜海軍 戚偉波
推動農作物秸稈綜合利用,加快農業綠色低碳發展,既是保護環境、節約資源的必然要求,也是農業創效、農民增收的重要渠道。為此,我們對威海市作物秸稈利用現狀及存在問題進行研究分析,并就如何科學高效綜合利用提出建議。
威海市農作物秸稈資源豐富,主要有小麥、玉米、花生、馬鈴薯、甘薯、大豆等多種作物秸稈。2018~2021 年,威海市農作物秸稈可收集量分別為112.58 萬噸、87.40 萬噸、88.23 萬噸、95.73 萬噸,其中玉米、小麥和花生三種作物產生的秸稈占全部農作物秸稈可收集量的92.58%以上,因此上述三種作物成為威海市秸稈產生的主要來源。
秸稈綜合利用通常指秸稈“五化”利用技術,是指秸稈肥料化、飼料化、燃料化、原料化和基料化。2018~2021 年,威海秸稈綜合利用量分別為108.21 萬噸、84.53 萬噸、86.79 萬噸、93.12 萬噸,綜合利用率均在96%以上,主要是肥料化,隨后依次是飼料化、燃料化、基料化,全市無原料化利用。
2018~2021 年,小麥秸稈基本是采取肥料化利用方式,2021 年甚至達到了99.81%。玉米秸稈也大多采取肥料化利用,飼料化占比不超過15%,燃料化占比小于10%。花生秸稈則以飼料化、燃料化為主。
市場化主體中約2/3 是飼料化利用,約1/3是肥料化利用;農戶是50%~70%用于生產生活燃料,40%左右是用于加工畜禽飼料。可見,市場主體規模化利用主要是將秸稈用于畜牧養殖飼料,而農戶分散化利用則是仍采用傳統燃燒方式為主,飼料化為輔。
隨著社會經濟發展和禁燒力度加大,社會對秸稈焚燒造成的環境污染有了充分的認識,秸稈作為生活能源比重減少,杜絕了就地焚燒現象,但人們對秸稈資源中蘊藏的巨大經濟、社會和生態價值仍缺乏深入了解,沒有充分發揮秸稈的資源效應。同時,由于“五化”利用過程費時費力等因素,導致各方參與綜合利用的積極性不高。
1.肥料化,粗放且比例略高
肥料化在“五化”中占據主導地位,2021年高達72.21%,其中97%以上是直接還田。“還下去”已初見成效,“還得好”還存在諸多問題。威海秸稈還田是較為粗放的,收獲作物的同時將秸稈還田,粉碎不夠徹底,易使下茬作物扎根不實、苗弱;有攜帶致病菌的風險,土傳病害易爆發;長期直接還田還會導致蟲害、雜草蔓延等。
歐美國家的秸稈直接還田率為50%~70%,這與我國情況類似,但其更注重精細化,基本形成了秸稈還田+廄肥+化肥的“三合制”施肥制度,其70%的施肥來自秸稈和廄肥。同時,秸稈直接還田與過腹還田相結合,成為秸稈循環利用的基本途徑和主導方式,通過延長循環鏈條,形成了以“秸-畜-沼-肥”為主的秸稈循環利用模式。
2.飼料化,不能完全滿足養殖需要
飼料化利用是以花生、玉米秸稈為主,多數年份不足20%,遠不能滿足威海市畜牧養殖的需要。一部分原因是傳統地膜易破碎纏繞在花生、甘薯秸稈上,加工成飼料會導致牲畜消化不良甚至死亡,僅能用于燃燒,而花生秸稈恰恰又是非常優質的飼料來源,其含有12%~20%蛋白質、2%粗脂肪、46.8%碳水化合物,非常適宜牛羊等牲畜食用。
威海市秸稈飼料化比重與大多數發達國家基本持平,但面臨著嚴重的種養脫節問題。隨著城市化進程的加快和土地快速流轉,以農戶為單元的農牧結合制度快速解體,而以家庭農場、農業合作組織等為主體的農牧綜合體又沒有順勢而成,嚴重制約了種養結合秸稈循環利用的發展。
3.燃料化,急需轉型升級
燃料化利用以花生、玉米秸稈為主,2020年占比最高僅為17.38%。利用主體多是分散農戶,說明燃料化仍以居民生活燃燒為主,未能向電力等行業進行能源產業化過渡。
德國和丹麥是世界上秸稈燃料(能源)化最早、最先進的國家,主要采取“秸-畜-沼-肥”的循環利用模式。截至2020 年,德國年沼氣發電量達30億kW·h,占全國發電總量的7.5%。丹麥1988 年即建成世界上第一座秸稈發電廠,實行以秸稈換爐灰的政策,2016 年秸稈發電占全國能源消耗的24%,預計到2030年將達到35%。
1.基料化,遠遠不能滿足生產需要
威海市秸稈基料化利用僅占0.5%左右,且近年來呈現下滑趨勢。雖然威海秸稈產生結構并不十分適合基料化利用,但其實際利用比例仍顯偏低,甚至不能滿足自身食用菌生產的需要。據統計,2021年全國人均食用菌產量29.44kg/人,威海市為0.90kg/人,僅為全國平均水平的3.06%。
2.原料化,產業化能力嚴重欠缺
秸稈原料化主要用于生產秸稈乙醇、板材、造紙原漿、建筑材料等,全球的秸稈原料化率都不高。我國秸稈原料化僅占2.5%左右,威海市在此方面是絕對空白。
美國在秸稈乙醇、成型燃料等方面發展較快,1921年即建成世界上第一座秸稈纖維板材廠,20世紀70~80年代發展小麥、水稻和玉米秸稈生產板材,其麥秸板材已經在期貨市場上掛牌交易。
目前,秸稈收儲運服務體系尚處于起步階段,靠市場建立收儲體系,難度大、成本高、進程慢。一是秸稈體積大,收集時間窗口期短。現有打捆成型機械稀少且老舊,與其他環節配套性差。二是秸稈儲存運輸較困難。秸稈具有面廣量大、點多分散的特點,收集運輸半徑很難超過50km,運輸成本高,收儲運成本在120~260元/噸,因此,秸稈收集難、運輸難、儲存難等問題已成為制約其產業化發展的瓶頸之一。
從提認識、強產業、穩收益等方面入手,按照“集中連片、整體推進;多元利用、農用優先;市場運作、政府扶持”的原則,以生態循環為導向,以穩定綜合利用率、深化“五化”產業發展、提升產業效益為目標,通過政策扶持引領和項目示范帶動,積極推進以農為主的秸稈綜合利用技術和以肥料化、飼料化為基礎,以燃料化、原料化為主導,以基料化為補充的秸稈綜合利用體系。
以全域、全量利用為目標,構建集政策措施、技術措施、工作措施、考核措施于一體的綜合利用體系,不斷強化政府引導、企業帶動、合作社(農戶)參與的有機聯結,形成推動秸稈綜合利用可持續運行的長效機制。圍繞秸稈綜合利用開展調研謀劃,編制農作物秸稈綜合利用中長期規劃,提升肥料化、飼料化、燃料化利用水平,大幅增加基料化、原料化占比,逐步扶持發展示范基地、龍頭企業等,實施土地、稅收和價格優惠政策,把秸稈綜合利用納入全市產業結構調整和資源綜合利用鼓勵與支持的范圍,打造威海“精致城市”特色生態產業。
1.聚焦三大方向,著力提升秸稈農用水平
繼續堅持秸稈肥料化、飼料化、燃料化三大利用方向,在穩定秸稈還田的基礎上,推廣“秸-飼-肥”“秸-能(電)-肥”等循環利用技術,提升秸稈利用水平。
(1)肥料化
推動秸稈肥料化向精準、深入發展。繼續推廣秸稈精細化還田技術,實施秸稈生物腐熟還田,替代傳統的秸稈直接還田,對秸稈生產有機肥進行獎補。威海市共有規模100 畝以上的現代化果園230余家,總面積10余萬畝,年消耗有機肥50 萬噸左右,折算需消耗秸稈100 萬~200 萬噸,秸稈消耗數量可觀,生態效益顯著。
(2)飼料化
推動秸稈飼料化向種養結合的全鏈條發展。借鑒發達國家經驗,大力發展以新型農業經營主體為基本單元、以秸稈循環利用為主導內容的種養結合循環農業,支持發展過腹還田。鼓勵發展青貯、黃貯、微貯技術,對養殖企業或者秸稈收儲企業建設標準化秸稈青貯池進行補貼,進一步滿足威海畜牧養殖飼料需求,杜絕小麥青儲風險,謹防與人爭糧現象。2021 年,威海市有畜牧養殖主體超過2300家,保有生豬75萬頭、牛1.8萬頭、羊4.3萬只、雞(肉雞+蛋雞)2680萬只,估算全市畜牧養殖秸稈年消耗量在30萬~40萬噸,而目前威海市秸稈飼料化年利用量尚不足20萬噸。此外,應大力推廣標準地膜和全生物降解地膜,減少秸稈中的農膜殘留,提升秸稈飼料化利用價值。
(3)燃料化
推動秸稈燃料化向產業化轉變。有序發展以秸稈為原料的生物質能,提升規模化主體利用水平,結合現有秸稈生物氣化(沼氣)等設施發展生物質能,加快能源轉化,逐步改善農村能源結構。2021 年,威海市電力消耗137.83 億kW·h,其中工業消耗82.46 億kW·h。如果將全市100 萬噸秸稈發電,約發電19 億kW·h。考慮運輸等實際情況,將30%秸稈用于發電,亦可發電3億~4 億kW· h,創造超過2 億元經濟效益,減少CO2排放25 萬~30 萬噸。例如,文登區葛家鎮的生物質發電企業光大生物能源,設計年消耗秸稈30 萬噸,發電近3 億kW·h,節約標準煤9.5 萬噸。此外,威海市有超過30 個沼氣工程,總裝置容積3.90 萬立方米,倘若充分開發利用,亦可消耗數量可觀的秸稈。
2.發展兩大輔助,著力提升秸稈利用經濟效益
彌補基料化、原料化兩大輔助方式的短板,探索發展“秸-基-肥”“秸-板”等實用技術,提升秸稈綜合利用經濟附加值。
(1)基料化
推動秸稈基料化向保障居民生活需求發展。積極發展以秸稈為基料的食用菌生產技術,重點整合食用菌生產企業、合作社,開展雙向互通合作,以食用菌換秸稈,緩解威海市居民食用菌需求,提高生物質循環利用水平和增值效益。
(2)原料化
推動秸稈原料化向高附加值的工業產品發展。目前,威海市無原料化利用,而原料化恰恰是實現秸稈“由農轉工”、提升經濟附加值最適宜的方式。應建立秸稈原料化示范基地,鼓勵發展秸稈纖維、秸稈板材、秸稈模具、秸稈乙醇、秸稈建材等,提升威海秸稈產業化水平。秸稈板材能夠用于居家裝修、家具制作等,約1.2 噸秸稈可生產1m3板材(裸板),市場價值約2000元,經濟效益十分可觀。若威海市10%左右的秸稈用于板材生產,每年可創造約2 億元的經濟價值,賺取超過5000萬元的純利潤。
秸稈綜合利用,收-儲-運體系是關鍵,收儲運的前提是壓縮成型。各級政府應鼓勵社會資本參與,增加收儲中心建設,建立秸稈資源數據庫,提升秸稈的收儲半徑、利用半徑和綜合調度能力,形成“劃片收貯、集中轉運、規模利用”的秸稈收貯體系。加強秸稈收-儲-運技術設備引進和配套,形成功能各異、規格型號完善的分體式秸稈收儲運機械系列,著力推行農作物收獲與秸稈收集一體化機械作業。探索推廣飼用秸稈氨化或微貯打捆密封儲存技術,為威海市秸稈養畜規模化發展奠定基礎。