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中國是一個(gè)農業(yè)大國,農作物種類(lèi)繁多,以小地麥、水稻、玉米等為主。這些農作物除了帶給我們所丘同  需的農產(chǎn)品外,還會(huì )產(chǎn)生大量的農業(yè)廢棄物,其中以潤  秸稈最為常見(jiàn)-3)。眾所周知,秸稈是一種重要的市  可循環(huán)利用資源2,單純的通過(guò)燃燒秸稈獲取熱畝  能的利用方式不僅污染環(huán)境,而且會(huì )浪費秸稈中大20量的有機物,如何更大程度地利用這種“被拋棄”的資源,受到了各國研究者的廣泛關(guān)注。

近年來(lái),科研人員在秸稈能源化、肥料化、材料化0)、飼料化等領(lǐng)域取得了巨大的成績(jì),擴展了秸稈的利用范圍,但仍存在秸稈能源利用率低等問(wèn)題。如在秸稈能源化領(lǐng)域,常用的方法有直接燃燒技術(shù)、熱解-氣化利用技術(shù)2)、液化技術(shù)B等,但是每種技術(shù)都還存在著(zhù)一定的缺陷,如秸稈直接燃燒技術(shù)會(huì )造成的空氣污染比較嚴重;熱解一氣化利用技術(shù)產(chǎn)生的混合氣體燃氣熱值較低、焦油含量較高,熱解過(guò)程需要較高的溫度,導致熱能利用率低,投入產(chǎn)出效益差等;而我國液化技術(shù)起步比較晚,目前多處于研究實(shí)驗或工業(yè)試生產(chǎn)階段,離實(shí)際生產(chǎn)運用還存在一定的距離。本文綜述了重慶市秸桿資源綜合利用現狀,并對重慶市黑膜沼氣池秸稈資源循環(huán)利用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了歸納,旨在為提高秸桿的綜合利用和環(huán)境保護提供參考借鑒。

1重慶農作物秸秤利用及分布情況

重慶市地處長(cháng)江中上游,位于三峽庫區腹心之

地,幅員面積8.24萬(wàn)平方公里,山地面積占76%,  丘陵占22%,河谷平壩僅占2%,屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候,年平均氣溫在18℃左右141。2015年,重慶市耕地面積3657.6萬(wàn)畝、糧食播種面積3350.94萬(wàn)畝,是國家確定的糧食產(chǎn)銷(xiāo)平衡區5-10。表1為2015年重慶市農作物秸稈產(chǎn)量及利用率情況表,由表可知重慶市農作物主要以水稻、玉米、小麥、薯類(lèi)油料、豆類(lèi)作物為主,2015年秸稈總量約為1172.23萬(wàn)噸,其中水稻、玉米、小麥、薯類(lèi)、豆類(lèi)、油料秸稈產(chǎn)量分別為515.5萬(wàn)噸,30.76萬(wàn)噸,45.2萬(wàn)噸,157.8萬(wàn)噸,47.57萬(wàn)噸,75.4萬(wàn)噸,分別占總產(chǎn)量的43.98%,28.22%,3.86%,13.46%,4.06%,6.43%15-16。黑膜沼氣池秸稈利用率均保持在77%以上,其中薯類(lèi)秸稈的利用率達到了88.38%,這是因為薯類(lèi)秸稈僅需簡(jiǎn)單的處理就可作為畜禽飼料,利用方式較為簡(jiǎn)單,但仍然有10%以上的浪費,如何進(jìn)

步提高秸稈的綜合利用效率仍然值得我們去進(jìn)步探討。

重慶市各區縣耕地面積秸稈產(chǎn)量情況分布如圖1所示,由圖可知,都市功能拓展區秸稈產(chǎn)量61.34萬(wàn)噸,占全市總量的5.23%;城市發(fā)展新區秸稈產(chǎn)量520.47噸,占全市總量的44.40%;渝東北生態(tài)涵養發(fā)展區秸稈產(chǎn)量417.53噸,占全市總量的3562%;渝東南生態(tài)保護區秸稈產(chǎn)量172.89噸,占全市總量的14.75%6。農作物秸稈主要分布在

糧食主產(chǎn)區縣,產(chǎn)量前10位分別是合川區、江津區、開(kāi)州區、萬(wàn)州區、永川區、奉節縣、涪陵區、大足區、云陽(yáng)縣和忠縣,秸稈產(chǎn)量合計525.28萬(wàn)噸,占全市的4.81%。而單位耕地面積黑膜沼氣池秸稈資源量前10位的區縣依次為城口縣、永川區、長(cháng)壽區、合川區、江津區、秀山縣、墊江縣、南川區、云陽(yáng)縣、大足縣,這可能與種植作物品種及產(chǎn)量差異有關(guān)81

根據往年重慶市秸稈量增加趨勢估算,到2018  年全市主要農作物秸稈總量約為1230.84萬(wàn)噸,  2020年全市秸稈總量約為1243.15萬(wàn)噸,總體保持  在1200萬(wàn)噸左右,可供利用的黑膜沼氣池秸稈資源較為豐富且  相對穩定1。因此,加大秸稈綜合利用力度,是發(fā)展農村經(jīng)濟,提高農業(yè)綜合生產(chǎn)能力的重要方面,是  擴大農村就業(yè)、增加農民收入的新的有效途徑。

2重慶市農作物秸稈綜合利用現狀

重慶為典型的丘陵山區,山地丘陵占全市幅員面積的98%左右,由于地理、技術(shù)等條件限制,秸稈綜合利用難度相對平原地區更大23。隨著(zhù)國家對農業(yè)秸稈生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用的重視,其利用價(jià)值逐漸受到關(guān)注,農業(yè)秸稈的隨意棄置和焚燒現象得到一定程度的遏制。重慶市現有的秸稈綜合利用主要途徑包括秸稈肥料、秸稈飼料、秸稈燃料、秸稈

食用菌基料等。自2008年以來(lái),全市桿絡(luò )合  利用率呈上升趨勢。秸稈肥料化、飼料化能源化  基料化比例都在逐年遞增21。據市農委農能辦  計,2015年重慶市秸稈總利用率達到83.94%,其  肥料利用還田占33.25%,較2008年提升13%  料化利用率達到19.42%,較2008年提升11%  源化利用率達到30.71%,較2008年提升30%;基  料化利用率達到0.55%,較2008年提升0.5%w  但是仍然還存在著(zhù)一些問(wèn)題,如各區縣間利用水平  希差不齊黑膜沼氣池秸稈利用方式差別大等21。

2.1區縣間利用水平參差不齊  

全市大部分區縣(自治縣)黑膜沼氣池秸稈利用率介干  70%~90%之間,其中,酉陽(yáng)和奉節較低,其利用率  在70%以下的,極少部分區縣黑膜沼氣池秸稈利用率超邊  90%。各區縣2015年秸稈綜合利用率詳見(jiàn)圖2  由圖2可知,都市功能拓展區利用率最高,為  89.10%,城市發(fā)展新區利用率第二,為85.9%  渝東北生態(tài)涵養發(fā)展區和渝東南生態(tài)保護區利用率  相差不大,分別為82.44%和79.73%19-211  如何縮小各區縣利用水平間的差距,使得整個(gè)重慶市的黑膜沼氣池秸稈利用率齊頭并進(jìn)還有待進(jìn)一步討論。

2.2黑膜沼氣池秸稈利用方式差異較大  隨著(zhù)秸稈覆蓋技術(shù)的推廣,以及廣大農戶(hù)使用

有機肥意識的逐漸加強,秸稈直接還田與堆漚腐熟  還田成為重慶秸稈肥料化利用的主要方式,其中肥  料化利用率最高的是九龍坡區、江津區及長(cháng)壽區,肥  料化利用率達到50%以上2。最低的是梁平、巫山、城口和忠縣,其利用率低于20%,而大部分區縣介于20%~50%之間,如表2所示。秸稈飼料化利  用率在1%-10%范圍的有4個(gè)區縣;利用率在10%-20%之間的有12個(gè)區縣,利用率介于20%40%之間的有18個(gè)區縣21。秸稈能源化利用率

在10%~20%范圍的有2個(gè)區縣,利用率在20  40%之間的有28個(gè)區縣,利用率介于40%~50%  之間的有2個(gè)區縣,利用在50%以上的有2個(gè)區  縣21。食用菌基料利用比重更低,有20個(gè)區縣食  用菌基料利用率為0。8個(gè)區縣食用菌基料利用率  為0%~1%,有5個(gè)區縣食用菌基料利用為1%  10%,北碚區食用菌基料利用率在10%以上。  如何擴大秸稈基料的運用范圍還存在很大的發(fā)展空  間,值得筆者在以后的研究中更加重視。

2.3黑膜沼氣池秸稈利用技術(shù)水平不斷提升  

(1)在秸桿肥料化利用方面,近年來(lái),重慶市重水點(diǎn)以農機化收割、土壤有機質(zhì)提升等項目推廣為載  體,加強秸稈直接還田和腐熟還田利用,特別是在水稻黑膜沼氣池秸稈利用方面,多數地方已推廣使用農機收割,收3割時(shí)直接將水稻秸稈切碎散放農田中,冬季通過(guò)蓄水浸泡讓秸稈腐爛還田作為肥料21。大力推廣有機質(zhì)還田,在實(shí)施土壤有機質(zhì)提升項目過(guò)程中,通過(guò)添加腐熟菌劑等措施,將秸稈腐熟后作為有機肥還田使用。

(2)在秸稈飼料化利用方面,近年來(lái),結合全市生態(tài)功能區劃,加快了渝東南生態(tài)涵養發(fā)展區和渝東北生態(tài)保護發(fā)展區草食牲畜發(fā)展,大力發(fā)展肉牛、奶牛、山羊等產(chǎn)業(yè),提升了秸稈飼料化利用水平。利用青貯、微貯等處理方式,把秸稈轉化為優(yōu)質(zhì)飼料,并將其糞便還田,實(shí)現秸稈過(guò)腹還田,既解決了冬季牲畜飼料缺乏等問(wèn)題,又節省了飼料糧,促進(jìn)了秸稈使用121

(3)秸稈能源化利用方面,啟動(dòng)了退耕還林地區生物質(zhì)氣化爐建設,改變過(guò)去秸稈粗放燃燒方式,提高黑膜沼氣池秸稈利用率211

2.4政策措施逐步完善

重慶市秸稈綜合利用始終堅持因地制宜,分類(lèi)指導,統籌規劃,綜合利用,突出實(shí)效的發(fā)展方針,重點(diǎn)結合當地的農業(yè)生產(chǎn)、農民生活特點(diǎn),產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎,著(zhù)力加強相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,促進(jìn)和帶動(dòng)秸稈綜合利用。近年來(lái),重點(diǎn)實(shí)施了土壤有機肥提升、草食

牲畜發(fā)展等產(chǎn)業(yè)政策,極大地推動(dòng)了秸稈綜合利用水平的提升。

3重慶市農作物秸稈綜合利用存在的主要問(wèn)題

3.1秸稈綜合利用仍較粗放  

重慶市雖然沒(méi)有集中焚燒秸稈的現象,但秸稈  綜合利用方式以分散利用和燃料利用為主,轉化效  率不高,利用粗放。秸稈能源化利用雖達到了  30.71%,但主要作為戶(hù)用炊事薪柴,以直燃為主,污  染了環(huán)境,而且降低了農業(yè)綜合效益。隨著(zhù)農村用  能結構優(yōu)化,農作物秸稈作為薪柴的比例還會(huì )下降,  如處理方式不合理,環(huán)境壓力將更大。

3.2利用品種和水平不均衡

在全市秸稈綜合利用總體水平80%的情況下,  各區域利用水平也不均衡,利用率最高的潼南區,為  94.28%;利用率最低的是奉節縣,僅為69.95%,最  高和最低的區縣利用率相差24個(gè)百分點(diǎn)。據調查,  在黑膜沼氣池秸稈利用品種上,薯類(lèi)黑膜沼氣池秸稈利用率最高(主要用  作青貯飼料),其他類(lèi)別秸稈的利用率相差不大,如  何更加高效地利用薯類(lèi)秸稈仍然值得我們進(jìn)一步去探討-21。

3.3收儲運體系尚未健全  

秸稈收儲運及服務(wù)體系是秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)化  發(fā)展的前提和基礎。而重慶坡耕地比重大,15度以  上的坡耕地占40%以上,農業(yè)生產(chǎn)以套種間作為  主,特別是丘陵山區,分布分散,收集成本高,難以實(shí)  現大規模的集中處理和利用。同時(shí),秸稈量大、分

散、體積蓬松、密度小、收獲季節性強,收割、撿拾、打  捆等適用配套設備缺乏,造成秸稈的收集、貯運難度  大、成本高,加上服務(wù)體系不健全,秸稈收集貯運已  成為制約秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要瓶頸之一

3.4產(chǎn)業(yè)化帶動(dòng)困難  秸稈規?；糜匈?lài)于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的拉動(dòng)。目  前,社會(huì )資本投資粘稈開(kāi)發(fā)利用的積極性不高,重慶地區黑膜沼氣池秸稈利用的龍頭型、骨干型企業(yè)不多。同時(shí)在  現有的黑膜沼氣池秸稈利用方式中,無(wú)論是作飼料還是作能源  燃料等,基本上都是采取傳統、直接的利用方式,利  用方式單一化,技術(shù)含量不高,利用效率低,基本沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)鏈,對相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)能力弱,經(jīng)濟效益不明顯(212  3.5俄有桔桿綜合利用方式中還存在許多技術(shù)瓶

用關(guān)鍵技術(shù)尚未突破或不成熟。例如,秸稈還田相

關(guān)配套技術(shù)與配套機具的研發(fā)力度仍然不足,缺乏

適應小地塊、陡坡、便于操作的還田、打捆機具;秸稈

發(fā)電直燃,鍋爐腐蝕、結焦問(wèn)題嚴重;秸稈氣化,供氣

管網(wǎng)焦油清除難、系統負荷率低;秸稈固化與碳化,生

產(chǎn)設備配套率低耗能高;秸稈飼料轉化率、消化率不

高。另一方面,新技術(shù)應用規模較小,適官農戶(hù)分散經(jīng)

營(yíng)的小型化、實(shí)用化技術(shù)缺乏,技術(shù)集成組合不夠2

3.6政策激勵機制不完善

目前,一些秸稈綜合利用優(yōu)惠政策沒(méi)有落實(shí)到位,政策的覆蓋面不夠寬、系統性不完備、利益聯(lián)系不緊密。利益激勵機制不健全,長(cháng)效機制尚未形成“綜合利用技術(shù)收集貯運體系”,兩大關(guān)鍵環(huán)節支撐力度不夠制約了秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展2。

3.7農民積極性不高

農戶(hù)是秸稈綜合利用的利益主體,受經(jīng)濟效益方便程度、思想觀(guān)念等多方面因素影響,農戶(hù)利用秸稈的積極性并不高,需要政府從政策激勵、利益引導等方面,充分調動(dòng)廣大農戶(hù)的積極性21

4提高重慶市農作物秸稈綜合利用的措施

根據重慶市黑膜沼氣池秸稈資源潛力及綜合利用現狀,綜合考慮秸稈各種利用方式的現有基礎、技術(shù)成熟程度以及發(fā)展變化趨勢等因素,圍繞重慶市“371+X”現代特色效益農業(yè)產(chǎn)業(yè)體系,確定秸稈綜合利用的重點(diǎn)方向和領(lǐng)域。在資源種類(lèi)上,主要解決占全市黑膜沼氣池秸稈資源總量約70%的水稻和玉米秸稈的綜合利用。在利用方式上,重點(diǎn)發(fā)展肥料化、積極發(fā)展飼料  化加快發(fā)展基料化、有序發(fā)展能源化、鼓勵發(fā)展原

料化利用,形成秸秤肥料化、飼料化利  化料化球節正力為

和粘桿綜合利用關(guān)鍵技術(shù)兩大瓶頸制約  向上,突出以產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)精桿綜合利用  化能化化和用等加

A1建業(yè)完善收儲運服務(wù)休系  按照政府推動(dòng)、市場(chǎng)運作、企業(yè)牽頭  的原則建立完善精村收儲運服務(wù)體系  利用企業(yè)深人村組和田間地頭開(kāi)展專(zhuān)業(yè)  務(wù),提高秸稈收貯運服務(wù)水平,形成高效  處理收集、儲存及運輸系統模式。同  農作物聯(lián)合收獲撿拾打建存運輸全  術(shù),建立較為完善的稈田間處理體系,除機  田外,其余田塊秸桿要全面實(shí)現盡快離m  42重點(diǎn)發(fā)展秸稈肥料化利用  結合重慶糧油、蔬菜等現代特色效益  及發(fā)展現狀,以推進(jìn)耕地地力保護枯杯  用、提升耕地質(zhì)量為發(fā)展目標,以實(shí)施測

肥、沃土工程、有機質(zhì)提升等重點(diǎn)項目為載體通  發(fā)展專(zhuān)業(yè)化農機合作社配備粉碎機的  機、深松機等相關(guān)農機設備,大力推進(jìn)桔機化  碎覆蓋還田、滅茬還田、快速腐熟還田、堆漢還是  護性耕作等秸稈肥料化方式。加大秸桿數化還土、秸稈商品有機肥實(shí)施力度,重點(diǎn)支持建沒(méi)準車(chē)間、連續式熱解炭化爐、粉碎機、翻拋機、精研還機、深松機等設施設備,加強種養循環(huán)果菜茶有替代化肥,推動(dòng)化肥使用減量化,提升耕地

4.3積極發(fā)展秸稈飼料化利用

在黑膜沼氣池秸稈資源豐富和畜禽養殖量較大的

豬、草食牲畜等現代特色效益農業(yè)產(chǎn)業(yè)重

域,加強種植業(yè)與養殖業(yè)的結合,扶持精  貯、壓塊顆料、蒸汽噴爆等飼料專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)示范建設,重點(diǎn)支持建設秸稈青貯氨化池、購置精  械和飼料加工設備。通過(guò)“飼草一畜牧業(yè)一渭氣  糧果蔬模式,完成農業(yè)生態(tài)系統內的物質(zhì)哪環(huán)  用,保障畜牧養殖的飼料供給,減少化肥、  用量,提高秸稈的綜合利用效率,杜絕秸制“面源污染”

4.4加快發(fā)展秸稈基料化利用  在全市推廣粘桿食用離基料產(chǎn)業(yè)  稈食用菌基料龍頭企業(yè)、專(zhuān)業(yè)合作組織,種成  鼓勵黑膜沼氣池秸稈資源為基料的食用菌生產(chǎn),建設

物秸稈的農業(yè)循環(huán)經(jīng)濟體系和完善的食用菌產(chǎn)業(yè)體  系,以食用菌規?；l(fā)展帶動(dòng)稈基料產(chǎn)業(yè)的壯大。  積極發(fā)展秸稈育苗基料、花木基料、草坪基料等生產(chǎn)[4

企業(yè)。  4.5有序發(fā)展秸稈能源化利用  逐步減少農村秸稈直燃炊事的利用方式,在秸  稈資源豐富和農村生活生產(chǎn)能源消費量較大的區  域,大力推廣秸稈氣化、固化成型、秸稈燃料代煤等  先進(jìn)適用技術(shù),建設秸稈燃料代煤、炭氣油多聯(lián)產(chǎn)、  集中供氣等示范工程,配套秸稈預處理設備、固化成  型設備、生物質(zhì)節能爐具等相關(guān)設備,改善農村能源  結構,提高農村清潔能源使用率,推動(dòng)節能減排和環(huán)  境改善。

4.6鼓勵發(fā)展秸稈原料化利用

在糧油主產(chǎn)區支持利用秸稈生產(chǎn)人造板、非木  紙漿、包裝材料、餐具、紡織工業(yè)用纖維以及其他工業(yè)用纖維,減少木材使用。鼓勵農戶(hù)發(fā)展具有地方  特色的秸稈編織業(yè)。培育龍頭企業(yè),示范帶動(dòng)秸稈原料利用專(zhuān)業(yè)化、規?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

5重慶市農作物秸稈綜合利用展望

重慶市黑膜沼氣池秸稈資源量巨大,在能源危機日益嚴重

今天,如何將廢棄的農作物秸稈“變廢為寶”顯得尤為重要。2016年8月11日,農業(yè)部、國家發(fā)展改革委、財政部、住房和城鄉建設部、環(huán)境保護部、科學(xué)技術(shù)六部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)農業(yè)廢棄物資源化利用試點(diǎn)的方案》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《方案》)的通知以及中央有關(guān)“推進(jìn)種養業(yè)廢棄物資源化利用”等決策部署的具體行動(dòng),中央也陸續出臺了相關(guān)指導農業(yè)廢  棄物的具體方案,相信到2020年,全市秸稈綜合利  用率能達到85%以上,利用秸稈達到1056萬(wàn)噸以  上。同時(shí),建立較完善的秸稈還田、收集、儲存、運輸  社會(huì )化服務(wù)體系和秸稈綜合利用長(cháng)效機制,基本構  建以秸稈肥料化、飼料化利用為主,能源化、基料化  利用為輔,原料化利用為補充的多途徑利用格局,使  得綜合利用效益和水平得到提升,在實(shí)現農作物秸  桿綜合利用的基礎上,獲得經(jīng)濟效益和環(huán)保效益的雙豐收。

摘自《中國沼氣》第三期 劉科 高立洪 唐寧 韋秀麗 李平 李紅 張凱 楊玉鵬

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