徐州地區(qū)秸稈綜合利用的比較研究

劉玥含 王彤璐 王欲曉 王波

分析了徐州地區(qū)秸稈綜合利用現(xiàn)狀，結(jié)果顯示徐州地區(qū)秸稈綜合利用率為91%，提前達到2020年全國85%的目標(biāo)任務(wù)，但是與江蘇省提出的目標(biāo)任務(wù)相比還有差距。徐州地區(qū)的秸稈還田率已經(jīng)超過江蘇省目標(biāo)任務(wù)值，但是能源化利用率只有江蘇省目標(biāo)任務(wù)值的50%。對標(biāo)美歐發(fā)達國家的秸稈新型能源化利用途徑，分析了徐州地區(qū)秸稈發(fā)電、致密成型、生物沼氣和纖維乙醇等四種新型能源化利用的現(xiàn)狀和前景。分析了秸稈離田綜合利用的瓶頸問題，提出相關(guān)對策。

中國是秸稈大國，2017年全國理論秸稈量和可收集秸稈量分別為10.2億t和8.4億t，還有約1.7億t可收集秸稈沒有利用，全國秸稈綜合利用率（已利用量與可收集量的比例）為83%，雖然比2015年的綜合利用率（80%）提高了3%，但是與美日歐發(fā)達國家綜合利用水平相比還有差距。2014年江蘇省提出的2017年全省秸稈綜合利用率為97%，江蘇省2017年農(nóng)作物秸稈綜合利用實施指導(dǎo)意見修改為92%，2017年年國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于創(chuàng)新體制機制推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的意見》，提出要完善秸稈資源化利用制度，大力推進秸稈全量化綜合利用。

最近幾年徐州地區(qū)秸稈可收集秸稈量基本穩(wěn)定在450萬t ～ 460萬t，位居江蘇省第三，綜合利用率逐年提高。本文研究了徐州地區(qū)的秸稈綜合利用現(xiàn)狀，內(nèi)容包括“五料化”即肥料化、燃料化、飼料化、原料化、基料化利用途徑及其比例，并與江蘇省和全國目標(biāo)任務(wù)進行對比;重點比較了秸稈的肥料化利用和燃料化利用的現(xiàn)狀，指出今后徐州地區(qū)秸稈利用的主要途徑是增加燃料化利用比例;最后對照發(fā)達國家的秸稈直燃發(fā)電、致密成型、生物沼氣、纖維乙醇等新型能源化利用途徑，提出了大力發(fā)展秸稈沼氣和纖維乙醇的觀點，為地區(qū)秸稈的高值化利用發(fā)展提供參考。

1徐州地區(qū)秸稈綜合利用的比較研究

徐州地區(qū)秸稈的肥料化利用主要是指秸稈機械化還田、高溫堆肥、秸稈田間覆蓋、微生物速腐和生產(chǎn)有機肥等，以機械化還田為主。燃料化利用包括秸稈直燃發(fā)電、致密成型、高溫氣化、自留薪柴、戶用沼氣等，以直燃發(fā)電和致密成型為主。飼料化利用包括青貯、氨化、微貯、揉絲、膨化和發(fā)酵，主要作為優(yōu)質(zhì)飼料使用?；匣弥饕甘秤镁?、蔬菜果樹等育苗基質(zhì)、水稻育秧基質(zhì)等，以食用菌基料利用為主。原料化利用主要指加工板材、造紙、編制等。

表1所示2016年徐州地區(qū)綜合利用率為91.0%，比2014年的利用率增加了2%，超過了全國秸稈綜合利用率，但是和江蘇省的目標(biāo)值相比還有差距。在“五料化”利用中，秸稈肥料化利用率為58.6%，排名第一，大大超出全國利用水平，超過江蘇省目標(biāo)值8.6%。主要原因是地方政府秸稈禁燒壓力大，非常重視機械化還田。美日歐發(fā)達國家的秸稈還田力度大，比例往往超過2/3，比如美國、英國和日本分別將68%、73%和67%的秸稈直接還田，但是他們國家農(nóng)作物往往一年一熟，中國多數(shù)地區(qū)包括徐州地區(qū)一年兩熟或多熟，可考慮適當(dāng)降低秸稈直接還田的比重，江蘇省農(nóng)委將全省機械化還田面積穩(wěn)定在稻麥種植面積的50%左右。

徐州地區(qū)秸稈還田的原則是“堅持麥秸還田為主，適度推廣稻桿還田”。小麥秸稈機械化還田實施容易，農(nóng)民接受度高，成本大約40元/畝，省財政補助25元/畝;水稻秸稈機械化還田收到天氣、土質(zhì)、秸稈特質(zhì)等影響，實施困難，農(nóng)民接受度低，成本大約60元/畝，省財政補助25元/畝;玉米秸稈還田沒有財政補助。

秸稈離田的產(chǎn)業(yè)利用形式多樣，世界各國都以飼料化和燃料化利用為主。徐州地區(qū)畜牧養(yǎng)殖業(yè)利用的秸稈量有限，而能源產(chǎn)業(yè)對秸稈的需求量持續(xù)上升。

2徐州地區(qū)秸稈新型能源化利用的分析

秸稈屬于生物能源，也是繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大能源。由表2可知，1t秸稈可替代0.5t標(biāo)準(zhǔn)煤，用于生物質(zhì)發(fā)電，且燃燒過程中產(chǎn)生的硫化物少，屬于清潔燃料。各國政府都重視秸稈發(fā)電項目，徐州地區(qū)正在建設(shè)2家生物質(zhì)電廠，都計劃使用秸稈作為原料。目前1家試生產(chǎn)，1加正在建設(shè)。

由表2可知，秸稈的堆積密度小，一般只有0.1 t/m2～0.3t/m2，通過致密成型，可以加工成替代木材、煤炭等固體燃料，用于家庭供熱取暖、工廠過濾替代燃料。北歐和美國的秸稈致密成型固體燃料技術(shù)先進，應(yīng)用廣泛。中國政府也鼓勵秸稈致密成型固體燃料的發(fā)展，徐州地區(qū)已經(jīng)建成85家相關(guān)企業(yè)，但是大部分處于停產(chǎn)半停產(chǎn)狀態(tài)。

由表2可知，秸稈中揮發(fā)分高達76%～86%，微生物可以利用其中的有機物發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，沼氣中大約50～60%是甲烷，與化石天然氣的主要成分相同，因此沼氣屬于生物天然氣。德國秸稈沼氣技術(shù)走在世界的前列，中國政府也大力支持秸稈沼氣的應(yīng)用。目前徐州地區(qū)建成3處秸稈沼氣工程，其中賈汪區(qū)馬莊村項目已經(jīng)正常運行3年，產(chǎn)生了較好的環(huán)境和經(jīng)濟效應(yīng)。

由表2可知，秸稈中纖維素和半纖維素的含量高達60%～70%，其水解后的產(chǎn)物葡萄糖和木糖可以被微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇。美國在此領(lǐng)域走在世界的前列，2006年的《纖維素乙醇研究路線圖》、2008年的《國家生物燃料行動計劃》催生了數(shù)個商業(yè)化生產(chǎn)項目。中國各級政府也在積極推進纖維素乙醇項目，力圖在2020年新上幾個纖維乙醇示范項目。目前徐州地區(qū)沒有纖維乙醇商業(yè)化項目，但是徐州工程學(xué)院和徐州香醅酒業(yè)有限公司已經(jīng)開展相關(guān)科技研發(fā)，取得了一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的科技成果，為今后的商業(yè)化生產(chǎn)打下堅實的基礎(chǔ)。

與秸稈還田依靠政府補貼相比，秸稈新型能源化利用尤其是秸稈沼氣和纖維乙醇能夠創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，是今后地區(qū)秸稈綜合利用發(fā)展的方向。

3制約秸稈大規(guī)模離田利用的問題和對策分析

3.1秸稈收運儲體系

秸稈收運儲是秸稈離田發(fā)展的首要問題，是制約產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵性因素。究其原因，一是成本高，秸稈收運儲的成本一般在120～260元/t之間。 二是秸稈收運儲裝備水平低，主要是實用性、可靠性差，但是價格高，一次性投入大。三是秸稈儲存用地矛盾突出，秸稈收儲點建設(shè)困難。

對策是在還田補助的基礎(chǔ)上，加大離田財政補助，各級政府給予秸稈儲存用地的政策支持，建成政府購買的公共服務(wù)平臺。2016年徐州地區(qū)秸稈還田的資金江蘇省財政和徐州市財政支持分別了1.1888億元和0.12億元，離田資金只有省級財政的0.0788億元。

3.2技術(shù)研發(fā)

與美歐發(fā)達國家相比，國內(nèi)秸稈利用技術(shù)研發(fā)問題是基礎(chǔ)薄弱，缺乏集團效應(yīng)，核心技術(shù)和裝備落后，標(biāo)準(zhǔn)化水平低，資金投入少。

對策是：一是明確方向，堅持肥料化、燃料化、飼料化的三大方向，突破關(guān)鍵技術(shù)如秸稈收儲運裝備、粉碎能耗、青貯防霉、纖維酶制劑等，加強循環(huán)利用技術(shù)如“秸稈——飼料——肥料”、“秸稈——能源——肥料”、“秸稈——微生物——肥料”的研發(fā)。二是加強產(chǎn)學(xué)研合作，開展農(nóng)戶和高校、農(nóng)藝和農(nóng)機相結(jié)合的技術(shù)公關(guān)，形成技術(shù)規(guī)范和裝備標(biāo)準(zhǔn)，提高標(biāo)準(zhǔn)化水平。三是引導(dǎo)政府科技和環(huán)保資金向本領(lǐng)域傾斜。

3.3政策和法規(guī)

中國政府出臺了一些用地、用電、財稅政策，但是地方政府政策落地落實還有困難[15]。秸稈利用是社會公益事業(yè)，需要形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈才能更好發(fā)展。對策是：對縣、鎮(zhèn)兩級政府強化配套措施，強化問題導(dǎo)向，強化秸稈考核。通過建立地方法規(guī)的形式促進地方政府扶持秸稈離田綜合利用的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（作者單位：221000 江蘇省徐州市第一中學(xué)、221000江蘇省徐州市第一中學(xué)、221000江蘇省徐州工程學(xué)院徐州市生物質(zhì)燃料工程技術(shù)研究中心、221000江蘇省徐州教育教學(xué)研究室）