齊叢亮，岳仁亮，吳傲立

（1.江蘇中科睿賽污染控制工程有限公司，江蘇 鹽城 224001；2.中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)室內(nèi)環(huán)境控制與健康分會(huì)，北京 100045；3.中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所，北京 100190）

1 秸稈綜合利用概述

秸稈資源是重要的可再生資源。在碳達(dá)峰碳中和背景下，結(jié)合我國(guó)秸稈產(chǎn)量大、種類(lèi)多、分布廣的特點(diǎn)，秸稈的綜合利用有利于提升土壤碳匯，可替代部分化石能源，減少溫室氣體排放，促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳[1，2]。近年來(lái)，我國(guó)高度重視秸稈資源綜合利用，采取了一系列有力舉措，包括加強(qiáng)供需銜接，提高技術(shù)支撐，推進(jìn)秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化以及原料化（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“五料化”）等綜合利用[3]。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計(jì)，2020年全國(guó)秸稈資源總量8.56 億t，可集資源量達(dá)7.22 億t，秸稈綜合利用率達(dá)到87.6%，但仍有約0.89 億t 秸稈未被有效利用[3]。2020年秸稈綜合利用的溫室氣體凈減排貢獻(xiàn)為0.7 億tCO2e（CO2當(dāng)量，下同）。露天焚燒和自然腐解的溫室氣體排放量為0.56 億tCO2e，秸稈“五料化”利用的溫室氣體減排量為1.26 億tCO2e。其中，肥料化和燃料化利用的減排量最高，減排量分別為0.79 億tCO2e 和0.38 億tCO2e[4]。秸稈綜合利用在快速發(fā)展的同時(shí)也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如關(guān)鍵技術(shù)不成熟、利用率低、成本高、產(chǎn)品附加值低、綜合利用結(jié)構(gòu)不合理和產(chǎn)業(yè)鏈短等。

2 秸稈綜合利用及其技術(shù)

2.1 秸稈肥料化

秸稈肥料化是以秸稈還田為主要方式。在秋收過(guò)程中，秸稈經(jīng)收割機(jī)上的粉碎機(jī)切碎后重新撒入田間，為不影響下茬農(nóng)作物播種，可以噴灑秸稈催熟劑促使秸稈快速腐熟，經(jīng)過(guò)自然干燥后，再利用耕地深翻將腐熟的秸稈深翻到土壤中，實(shí)現(xiàn)“廢料”變“肥料”。2021年，全國(guó)秸稈還田量超過(guò)4 億t，還田面積近11 億畝，秸稈還田可提高土壤固碳能力、增加土壤碳匯以及改善土壤結(jié)構(gòu)[5-7]。秸稈肥料化也存在一些問(wèn)題，如影響下茬農(nóng)作物種子發(fā)芽和生長(zhǎng)、分解過(guò)程中與幼苗爭(zhēng)搶氮元素以及引發(fā)蟲(chóng)害問(wèn)題等[8-10]。秸稈還田雖有弊端，但不可因此否定還田帶來(lái)的好處，應(yīng)因地制宜地選擇還田技術(shù)。

2.2 秸稈飼料化

秸稈蛋白質(zhì)含量低、粗纖維含量高、適口性差，在自然條件下并不是一種優(yōu)質(zhì)飼料。利用堿化處理或者氨化處理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈飼料的改良，經(jīng)堿化處理后的秸稈可以大幅提升纖維素含量，并提高纖維素的可降解率；經(jīng)氨化處理的秸稈蛋白質(zhì)含量可提高30%，消化率可達(dá)50%[11]。但是秸稈飼料化處理會(huì)帶來(lái)氮源浪費(fèi)等問(wèn)題，亟須技術(shù)創(chuàng)新。近幾年，秸稈青貯技術(shù)在我國(guó)得到推廣。這項(xiàng)技術(shù)利用貯藏窖對(duì)秸稈進(jìn)行密封貯藏，經(jīng)過(guò)一定的物理、化學(xué)或者生物方法處理制成飼料，飼喂牛馬、羊等大牲畜，并將其糞便還田，即過(guò)腹還田[12]。該技術(shù)對(duì)提高秸稈飼料的營(yíng)養(yǎng)成分等作用顯著，具有簡(jiǎn)單易行、省功省時(shí)、便于長(zhǎng)期保存、全年均衡供應(yīng)飼喂等特點(diǎn)，既解決了冬季牲畜飼料缺乏問(wèn)題，又節(jié)省了飼料糧，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景[13]。該技術(shù)需規(guī)范操作，做好風(fēng)險(xiǎn)防范。此外，應(yīng)對(duì)農(nóng)作物品種選育進(jìn)行綜合研究，優(yōu)化出高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的青貯專(zhuān)用品種，提高秸稈飼料利用率。

2.3 秸稈燃料化

秸稈燃料化利用是通過(guò)粗加工或者深加工的方式對(duì)秸稈進(jìn)行處理，從而代替煤炭等化石能源為生活生產(chǎn)提供燃料。粗加工以物理處理方法為主，秸稈打捆后直接投入鍋爐內(nèi)進(jìn)行半氣化燃燒，即捆燒技術(shù)[14]。固化成型技術(shù)是將秸稈固化成型，制成形狀規(guī)則能量密度大的固體燃料[15]，固化成型技術(shù)將秸稈燃料推向更廣闊的市場(chǎng)以及應(yīng)用場(chǎng)景。秸稈燃料化的深加工是指對(duì)秸稈進(jìn)行熱解液化和水解液化，這兩種深加工的產(chǎn)物主要包括生物油類(lèi)和醇類(lèi)[16，17]，這大大提升了秸稈綜合利用的產(chǎn)品附加價(jià)值。秸稈炭化技術(shù)是將秸稈制備成富碳產(chǎn)品，這也是提高產(chǎn)品附加價(jià)值的途徑之一，但存在灰分大等缺點(diǎn)，該技術(shù)還需不斷改進(jìn)。

2.4 秸稈基料化

秸稈基料化是指以秸稈為主要原料，加工或制備成一種為動(dòng)物、植物及微生物生長(zhǎng)提供一定營(yíng)養(yǎng)的有機(jī)固體物料[18]。現(xiàn)階段基料栽培食用菌以及植物育苗等技術(shù)相對(duì)較成熟，在農(nóng)村有一定的推廣基礎(chǔ)。以秸稈為基質(zhì)栽培食用菌，大大增加了食用菌生產(chǎn)的原料來(lái)源。該技術(shù)的應(yīng)用和推廣可以使農(nóng)業(yè)廢棄物資源實(shí)現(xiàn)多層次的增值，不僅可以大量利用農(nóng)作物秸稈，減少環(huán)境污染，而且可以增加農(nóng)民收入，符合可持續(xù)發(fā)展的大方向。當(dāng)一個(gè)使用周期完成后無(wú)須回收，可直接進(jìn)行堆肥還田，還有利于土壤固碳。

2.5 秸稈原料化

秸稈原料化是以秸稈為原料生產(chǎn)各種材料，其中以人造板材、造紙以及餐具為主。秸稈經(jīng)過(guò)處理制成人造板等裝修裝飾材料，具有保溫、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，而且材料成本和技術(shù)成本較低[19]。利用秸稈作為原料進(jìn)行造紙以及制造餐具，可以部分代替木材、塑料等材料，減輕環(huán)境資源壓力，有效保護(hù)耕地和森林資源。此外，經(jīng)過(guò)技術(shù)方法處理加工秸稈還可以制造人造絲、人造棉和農(nóng)用地膜，生產(chǎn)糠醛、飴糖和木糖醇等[20]，但利用秸稈制備化工原料等關(guān)鍵技術(shù)還存在技術(shù)壁壘，亟須科研人員進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)與創(chuàng)新。

3 秸稈綜合利用對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用

3.1 為農(nóng)戶(hù)創(chuàng)收

秸稈綜合利用的實(shí)現(xiàn)最先受益的是農(nóng)民。各地政府出臺(tái)了相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，秸稈加工后農(nóng)戶(hù)可獲得一定的利潤(rùn)和補(bǔ)貼。秸稈還田會(huì)給土壤增肥固碳，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，會(huì)減少一定的化肥使用量，節(jié)省種植成本。秸稈綜合利用的發(fā)展和完善可以帶動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，吸納農(nóng)村剩余勞動(dòng)力，為老百姓創(chuàng)收。

3.2 促進(jìn)技術(shù)服務(wù)發(fā)展

秸稈綜合利用會(huì)促進(jìn)技術(shù)服務(wù)的發(fā)展。高附加值產(chǎn)品離不開(kāi)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，秸稈綜合利用的全面推廣將依托物流技術(shù)、機(jī)械化收儲(chǔ)運(yùn)、多元化利用模式，未來(lái)將需要更專(zhuān)業(yè)、更科學(xué)的服務(wù)以及技術(shù)指導(dǎo)。同時(shí)隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，相關(guān)產(chǎn)業(yè)會(huì)不斷突破技術(shù)壁壘，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)增收創(chuàng)收。

3.3 生態(tài)效益和社會(huì)效益

科學(xué)利用秸稈能，可實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”，改善村容村貌，提高空氣質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

秸稈資源化利用是農(nóng)村綠色、高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)。近幾年，我國(guó)在秸稈綜合利用方面的成效顯著，但也存在一些問(wèn)題。

現(xiàn)階段的秸稈綜合利用技術(shù)含量偏低，利用技術(shù)示范推廣力度還不夠。例如，我國(guó)秸稈利用還停留在肥料化、飼料化、基料化等技術(shù)含量低、附加值小的農(nóng)業(yè)化利用方式上，發(fā)電、造紙等技術(shù)含量高、附加值大的工業(yè)化利用方式所占比例很小。這主要是因?yàn)殛P(guān)鍵技術(shù)未能實(shí)現(xiàn)突破，因此應(yīng)加強(qiáng)秸稈綜合利用的技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的實(shí)用性、適用性以及推廣性。此外，還需要加強(qiáng)對(duì)秸稈綜合利用的宣傳，提高人們對(duì)秸稈綜合利用的認(rèn)識(shí)，完善當(dāng)?shù)亟斩捠諆?chǔ)運(yùn)體系建設(shè)，把秸稈當(dāng)作資源來(lái)看待，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，構(gòu)建秸稈綜合利用長(zhǎng)效機(jī)制。