臨沂市農(nóng)作物秸稈資源量及其綜合利用模式研究

田凝 史立婕 朱澤宏 張蓓蓓

摘? ? 要：臨沂市是山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大市，農(nóng)作物秸稈資源產(chǎn)量較為豐富。本研究利用臨沂市各區(qū)（縣）農(nóng)作物種植數(shù)據(jù)，結(jié)合查閱文獻(xiàn)資料及實(shí)地調(diào)研等方式，估算臨沂市農(nóng)作物秸稈的資源量，并分析其利用現(xiàn)狀及高效綜合利用模式。2018年臨沂市全市農(nóng)作物秸稈可收集資源總量為496萬t，包括可收集田間秸稈444萬t和加工副產(chǎn)物51.9萬t。臨沂市積極采取多項(xiàng)措施提高秸稈利用率，結(jié)合實(shí)踐探索了多種秸稈綜合利用模式，為推動(dòng)臨沂市農(nóng)業(yè)廢棄物高效利用提供了新途徑。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物;田間秸稈;加工副產(chǎn)物;資源量;利用模式

中圖分類號(hào)： S216.2? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.08.018

Abstract：Linyi City is a major agricultural production city in Shandong province， with abundant crop residues resources.This study used the crop planting data of various districts （counties） in Linyi City， combined with literature review and field research， to estimate the resources of crop residues in Linyi City， and analyzed its current status and efficient utilization model. In 2018， the total harvestable resources of crop residues in Linyi City was estimated at 4.96 million tons， including 4.44 million tons of field straws and 0.519 million tons of processing by-products. Linyi City has actively taken a number of measures to improve the crop residues utilization rate. Besides， combined with practice， multiple straw comprehensive utilization modes have been explored， which provide new ways to promote the efficient use of agricultural waste in Linyi city.

Key words： crop; field straw; processing by-products; resource quantity; utilization model

近年來，國家對(duì)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物處理及資源化利用的重視程度越來越高。農(nóng)作物秸稈作為農(nóng)村面源污染源，其高效利用是建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、實(shí)現(xiàn)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展需要解決的重要問題之一。國家發(fā)展和改革委員會(huì)于2016年發(fā)布《關(guān)于編制“十三五”秸稈綜合利用實(shí)施方案的指導(dǎo)意見》，制定了2020年全國秸稈綜合利用率達(dá)到85%以上的目標(biāo)。2016年12月山東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳印發(fā)《山東省加快推進(jìn)秸稈綜合利用實(shí)施方案（2016—2020年）》制定了2020年全省秸稈綜合利用率達(dá)到92%的發(fā)展目標(biāo)。山東省農(nóng)作物秸稈資源量豐富，楊艷麗和張培棟[1]估算了2009年全省可收集利用的秸稈資源量為5 860萬t，李蓓蓓等[2]估算了2010年山東省秸稈和林木剩余物資源量為9 558萬t。臨沂市作為山東省重要的糧食、蔬菜和油料生產(chǎn)基地，農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)生量也十分可觀，張廣娜等[3]估算主要農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量在800萬t左右，尚未利用的秸稈有100萬t。在農(nóng)業(yè)秸稈資源化利用方面，霍麗麗等[4]提出“一主多元、農(nóng)用優(yōu)先”秸稈綜合利用途徑;郭冬生和黃春紅[5]指出秸稈養(yǎng)畜、秸稈還田和秸稈能源化是秸稈綜合利用的主要3大模式;鄭軍和史建民[6]提出農(nóng)作物秸稈資源化利用必須實(shí)現(xiàn)秸稈定位資源化、秸稈利用產(chǎn)業(yè)化和秸稈產(chǎn)業(yè)集群化。當(dāng)前，針對(duì)臨沂市農(nóng)作物秸稈的資源量、各區(qū)縣分布特征的研究不足，農(nóng)作物秸稈循環(huán)利用模式的調(diào)查研究也未充分開展，影響高效、適用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ降耐茝V利用。因此，本研究在估算臨沂市及各區(qū)縣農(nóng)作物秸稈資源量的基礎(chǔ)上，分析秸稈的利用現(xiàn)狀及措施，并研究各區(qū)縣、農(nóng)業(yè)科技園區(qū)的典型高效利用模式，為臨沂市農(nóng)作物秸稈資源的綜合利用提供借鑒和參考。

1 材料和方法

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

本研究農(nóng)作物秸稈資源包括田間秸稈和農(nóng)作物加工副產(chǎn)物[7]。結(jié)合《臨沂市統(tǒng)計(jì)年鑒2019》[8]和實(shí)地調(diào)研，確定本研究統(tǒng)計(jì)的主要農(nóng)作物種類，并獲得2018年臨沂市及各區(qū)縣小麥、稻谷、玉米、大豆、花生、薯類、棉花等主要農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

通過查閱有關(guān)山東省及臨沂市農(nóng)作物秸稈資源利用的文獻(xiàn)，確定各農(nóng)作物的草谷比系數(shù)、可收集系數(shù)、加工副產(chǎn)物系數(shù)及折標(biāo)煤系數(shù)等參數(shù)取值。

1.2 計(jì)算公式

田間秸稈的理論資源量計(jì)算公式：理論資源量=農(nóng)作物產(chǎn)量×草谷比系數(shù)。

田間秸稈可收集資源量計(jì)算公式：可收集資源量=理論資源量×可收集系數(shù)。

農(nóng)作物加工副產(chǎn)物資源量是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和加工副產(chǎn)物系數(shù)的乘積?？紤]到玉米芯、花生殼等主要產(chǎn)生于農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)，產(chǎn)地相對(duì)集中、容易收集處理，因此設(shè)定可收集系數(shù)為100%，即理論產(chǎn)量與可收集量等同。

農(nóng)作物加工副產(chǎn)物可收集量計(jì)算公式：加工副產(chǎn)物量=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量×加工副產(chǎn)物系數(shù)。加工副產(chǎn)物系數(shù)為加工副產(chǎn)物重量占其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的比值。由于棉籽殼系數(shù)是棉籽殼重量與籽棉的比重，《臨沂市統(tǒng)計(jì)年鑒》中棉花的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是指皮棉（干質(zhì)量），因此計(jì)算棉籽殼重量要考慮籽棉與皮棉的換算關(guān)系，棉籽殼產(chǎn)量計(jì)算公式：棉籽殼產(chǎn)量=皮棉產(chǎn)量×（1/衣分-1）×棉籽殼系數(shù)（衣分取值0.38）。

農(nóng)作物秸稈折標(biāo)煤量是農(nóng)作物秸稈資源量與折標(biāo)煤系數(shù)的乘積，反映其能源利用價(jià)值。折標(biāo)煤系數(shù)為田間秸稈或加工副產(chǎn)物的熱值與標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的比值。農(nóng)作物秸稈折標(biāo)煤量的計(jì)算公式：折標(biāo)煤量=農(nóng)作物秸稈量×折標(biāo)煤系數(shù)。

1.3 參數(shù)取值

本研究農(nóng)作物的草谷比系數(shù)和田間秸稈可收集系數(shù)取值詳見表1;農(nóng)作物加工副產(chǎn)物系數(shù)取值詳見表2。

2 臨沂市農(nóng)作物秸稈資源量估算

2.1 田間秸稈資源量

2018年臨沂市全市小麥、玉米、花生等主要農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)量約為490萬t，可產(chǎn)出田間秸稈518萬t，可收集資源總量約為444萬t，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為241萬t。其中，玉米秸稈資源量最高，理論資源量和可收集資源量分別達(dá)到212萬t和201萬t，占臨沂市田間秸稈總資源量的45%左右。其次是小麥秸稈和花生秸稈，可收集資源量分別為142萬t和58.8萬t，分別約占臨沂市田間秸稈可收集總量的32%和13%;薯類、大豆、棉花的田間秸稈可收集資源量分別為10.9萬、4.50萬和1.97萬t，占臨沂市田間秸稈可收集總量的比例均低于3%。

臨沂市各區(qū)縣農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)不同，田間秸稈資源存在一定的地域分異（圖1）。蘭陵縣、郯城縣、莒南縣田間秸稈資源相對(duì)其他區(qū)縣較為豐富，2018年可收集量均達(dá)到50萬t以上，分別為69.6萬、64.6萬和55.0萬t，3個(gè)縣合計(jì)189萬t，占臨沂市總量的比例達(dá)到43%。位于臨沂市中部的蘭山區(qū)和羅莊區(qū)是臨沂市的核心城區(qū)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中農(nóng)業(yè)所占的比例相比其他區(qū)縣較低，第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占比低于2%，農(nóng)作物田間秸稈資源的產(chǎn)生量也較低，可收集量在15～20萬t之間。蒙陰縣多為山地，桃、蘋果等水果產(chǎn)量最高，小麥玉米等農(nóng)作物種植面積小、產(chǎn)量低，“十三五”規(guī)劃中也以發(fā)展生態(tài)旅游及種植水果為主，因此秸稈產(chǎn)量相較其周邊地區(qū)較低，可收集資源量?jī)H為13.7萬t。

2.2 加工副產(chǎn)物資源量

2018年臨沂市農(nóng)作物加工副產(chǎn)物主要包括花生殼、玉米芯、稻殼及棉籽殼，資源總量合計(jì)51.9萬t，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為30.3萬t。其中，花生殼產(chǎn)生量最高，可收集資源量約為23.7萬t，約占臨沂市農(nóng)作物加工副產(chǎn)物總量的46%;玉米芯可收集資源量約為22.0萬t，約占全市農(nóng)作物加工副產(chǎn)物總量42%。臨沂屬于北方地區(qū)，受氣候和地形地質(zhì)條件影響不屬于我國稻谷主產(chǎn)區(qū)，僅郯城縣和河?xùn)|區(qū)的稻谷種植面積超過1萬hm2，其他區(qū)縣稻谷分布面積較小，因此稻殼產(chǎn)量相比花生殼和玉米芯較低，可收集資源量為5.88萬t，占全市總量的比重約為11%;2018年全市棉花經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?jī)H0.44萬t，棉籽殼產(chǎn)生量為0.34萬t，在臨沂市加工副產(chǎn)品總量中占比不足1%。

臨沂市各區(qū)縣的農(nóng)作物加工副產(chǎn)物產(chǎn)量（圖2），莒南縣為全市最高，可收集資源量和占全市比例分別為6.76萬t和13%;郯城縣、蘭陵縣、臨沭縣和沂南縣年產(chǎn)量也較高，均在5～6萬t之間。臨沂市各區(qū)縣農(nóng)作物加工副產(chǎn)物資源分布情況，與農(nóng)業(yè)科技園區(qū)發(fā)展存在一定的關(guān)聯(lián)性。以素有“中國花生之鄉(xiāng)”美稱的莒南縣為例，全縣常年花生種植面積超過2.5萬hm2，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量達(dá)到12萬t以上，擁有花生生產(chǎn)加工企業(yè)300余家，常年加工銷售花生（制品）120萬t，花生殼資源量可觀、產(chǎn)地集中，具有較高的利用優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。

2.3 農(nóng)作物秸稈資源總量

通過估算，2018年臨沂市可收集農(nóng)作物秸稈資源總量為496萬t，包括444萬t可收集田間秸稈和51.9萬t可收集加工副產(chǎn)物，與龐力豪等[11]的估算結(jié)果接近。根據(jù)秸稈資源量，將臨沂市各區(qū)縣分為三類：

第一類：秸稈資源豐富，可收集秸稈資源量超過50萬t。包括蘭陵縣、郯城縣和莒南縣，分別為75.8萬、70.9萬和61.8萬t。

第二類：秸稈資源一般，可收集秸稈資源量在30～50萬t之間，包括沂南縣、臨沭縣、沂水縣、費(fèi)縣、平邑縣和河?xùn)|區(qū)。

第三類：秸稈資源貧乏，可收集秸稈資源量低于30萬t，包括蘭山區(qū)、羅莊區(qū)和蒙陰縣。

3 臨沂市農(nóng)作物秸稈利用現(xiàn)狀及措施

農(nóng)作物秸稈綜合利用方式主要包括五料化，即肥料化、飼料化、基料化、燃料化和原料化[4，12-13]。近年來，為減少農(nóng)作物秸稈廢棄、焚燒、隨意堆置等造成的農(nóng)業(yè)資源浪費(fèi)和面源污染問題，臨沂市政府采取多項(xiàng)措施加大管控力度，農(nóng)作物秸稈綜合利用程度不斷提高?！笆濉逼谀?，臨沂市農(nóng)作物秸稈的禁燒與利用工作取得顯著成效，秸稈綜合利用率達(dá)到86%;2016年臨沂市秸稈利用率達(dá)88%，其中秸稈還田和生活燃料分別占秸稈總產(chǎn)量的38%和21%[3];根據(jù)臨沂市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局公布的農(nóng)作物秸稈綜合利用數(shù)據(jù)，2017年全市秸稈綜合利用率達(dá)到90%，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)“零火點(diǎn)”;2019年蘭山區(qū)秸稈綜合利用率達(dá)到91.5%?！杜R沂市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃》制定了“2020年主要農(nóng)作物秸稈綜合利用率爭(zhēng)取達(dá)到95%以上”的發(fā)展目標(biāo);2019年臨沂市召開秸稈禁燒與綜合利用工作推進(jìn)會(huì)議，提出要積極擴(kuò)大秸稈綜合利用渠道、推進(jìn)秸稈青貯等飼料化利用，全市主要農(nóng)作物秸稈綜合利用率保持在91%以上。

臨沂市積極推動(dòng)秸稈五料化綜合利用，在加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)、秸稈綜合利用引導(dǎo)工作的基礎(chǔ)上，通過衛(wèi)星遙感及地面人員巡查等方式加強(qiáng)監(jiān)控，并從政策支持方面對(duì)秸稈還田、青貯、收購給予補(bǔ)貼，擴(kuò)寬了秸稈綜合利用渠道，也在一定程度上增加了農(nóng)民收入。2018年臨沂市玉米機(jī)收率達(dá)到85%，秸稈還田16萬hm2，秸稈機(jī)械化還田率達(dá)到66%[14]。秸稈收購及補(bǔ)貼措施方面，比如義堂鎮(zhèn)國能生物發(fā)電有限公司按照每噸239元的價(jià)格收購蘭山區(qū)秸稈;建設(shè)秸稈青貯池，政府給予每立方米池容50元的秸稈青貯氨化補(bǔ)貼;小麥機(jī)械化秸稈粉碎還田驗(yàn)收合格，政府給予農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社或農(nóng)機(jī)操作手每公頃375元補(bǔ)貼。

4 臨沂市農(nóng)作物秸稈綜合利用模式研究

通過調(diào)查及資料檢索發(fā)現(xiàn)，近年來臨沂市各區(qū)縣及農(nóng)業(yè)科技園區(qū)已探索出多樣化農(nóng)作物秸稈綜合利用模式。費(fèi)縣農(nóng)業(yè)科技園區(qū)，構(gòu)建了“果蔬生產(chǎn)基地—飼料化利用—畜禽養(yǎng)殖—廢棄物綜合治理—有機(jī)還田”為主線的循環(huán)模式，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)循環(huán)發(fā)展。園區(qū)內(nèi)實(shí)施大中型沼氣工程，正在規(guī)劃建設(shè)生物能綜合利用項(xiàng)目1個(gè)，預(yù)計(jì)年總發(fā)電量1.8億kwh、消耗生物質(zhì)30萬t。莒南縣農(nóng)業(yè)科技園區(qū)，將花生秸稈等作為綠色天然飼料供給規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)、綜合利用率達(dá)到85%以上，花生加工副產(chǎn)物花生紅衣等綜合利用率達(dá)到80%以上。園區(qū)內(nèi)應(yīng)用多項(xiàng)節(jié)能減排新技術(shù)，通過秸稈再利用技術(shù)，既減少秸稈焚燒導(dǎo)致的環(huán)境污染，秸稈還田充當(dāng)肥料又節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本。此外，以農(nóng)作物秸稈等為原料，通過高溫?zé)峤夥绞缴a(chǎn)生物炭、生物質(zhì)氣等，也正成為新的秸稈能源利用方式。

臨沂市各區(qū)縣主要農(nóng)作物秸稈利用模式案例，如表4所示。

5 結(jié)論及討論

2018年臨沂市全市農(nóng)作物秸稈可收集資源量為496萬t，包括可收集田間秸稈444萬t和農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物51.9萬t。田間秸稈以玉米、小麥和花生秸稈為主，可收集資源量402萬t，占總產(chǎn)量的比例達(dá)到91%;加工副產(chǎn)物中，花生殼和玉米芯的產(chǎn)生量較高，分別為23.7萬t和22.0萬t，合占總量的88%。

目前，山東省農(nóng)業(yè)科技園區(qū)已成為促進(jìn)農(nóng)民增收的科技創(chuàng)業(yè)服務(wù)基地及發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的綜合創(chuàng)新示范基地。2017年3月山東省人民政府辦公廳發(fā)布的《關(guān)于加快全省農(nóng)業(yè)科技園區(qū)體系建設(shè)的實(shí)施意見》提出了要走綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展新路的要求。當(dāng)前濱州市的濱城、博興等農(nóng)業(yè)科技園區(qū)已建立了廢棄物綜合利用中心，構(gòu)建農(nóng)業(yè)循環(huán)發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈。臨沂市農(nóng)業(yè)科技園區(qū)在發(fā)展過程中，費(fèi)縣、莒南等不少園區(qū)也對(duì)農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等的循環(huán)利用方式開展了成功探索。這些高效、適用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ降耐茝V利用，將為臨沂市農(nóng)作物秸稈綜合利用提供新途徑。臨沂市各區(qū)縣農(nóng)作物秸稈資源利用方面，還需進(jìn)一步結(jié)合自身現(xiàn)狀基礎(chǔ)和資源條件，合理、科學(xué)地利用秸稈資源。對(duì)蘭陵縣、郯城縣和莒南縣等秸稈資源豐富的地區(qū)給予相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)和資金支持，在農(nóng)村全范圍實(shí)行秸稈回收利用，發(fā)展秸稈高效利用和副產(chǎn)物加工的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，推廣成熟、高效的秸稈綜合利用模式。

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