山西秸秆高值化循环利用技术及其发展前景

　　摘    要：　随着农业生产的发展，秸秆产量逐年增加。由于科技转化力度不够、秸秆处置技术落后等因素，常造成秸秆大量丢弃和焚烧。本文介绍了山西省秸秆资源利用现状，提出了秸秆高值化循环利用对策，包括综合利用技术与农业生产相结合，优先发展秸秆肥料化、基质化、燃料化利用，扩大秸秆产品的应用范围等，使其在农业、林业及环境治理方面发挥其优势，同时对秸秆技术发展前景进行了展望，通过创新秸秆综合利用新方法、新技术、新思路、新模式、新机制，变废为宝等，提高废弃农作物秸秆附加值，推动秸秆产业化。

　　关键词：　秸秆; 高值化; 综合利用; 现状; 对策; 山西省;

　　秸秆是成熟作物茎叶的总称，含有多种营养成分和有机物质，是大自然中天然存在的可再生资源[1,2,3]。我国每年秸秆产量达数亿吨，且以每年1 200万t的速度递增。目前，科技转化力度不够、劳动力缺乏、秸秆处置技术落后等造成秸秆的利用方式仅限于还田、焚烧或纤维板生产等，不仅造成资源浪费，还造成环境污染[4]。据调查统计，全国每年点火燃烧的秸秆占总量的30%以上，造成极大的浪费及空气污染[5,6]。

　　1、 山西省秸秆资源利用现状

　　1978—2017年山西省秸秆储量从814万t增加到1 475万t，增长幅度达81.20%[7]，但山西省秸秆整体加工利用水平较落后，利用方式和途径还比较单一。据调查研究，山西省点火焚烧和扔弃乱摆乱堆的秸秆占总体秸秆的27.2%，很大部分被用来直接还田或喂养牲畜，仅有1.8%左右的秸秆用于附加值较高的清洁绿色能源项目上[8,9]。由于山西省在秸秆循环加工利用方面观念落后、技术创新水平低，使相对应的秸秆综合利用技术未能充分发展与转化，因而秸秆的产业化利用程度较低[10]。

　　2 、秸秆高值化循环利用对策

　　2.1 、秸秆育苗容器利用

　　采用容器育苗是现今全世界的一项先进育苗技术，随着人们生态保护意识的增强，人们追求生态环境的改善，容器育苗技术向生态环保、结构合理、操作方便、成本降低、利于根系生长等方向发展，容器材质则倾向于价格低廉的可降解和可再生资源，如农业秸秆资源[11,12,13]。

　　秸秆育苗容器技术是一项采用特殊工艺及制作流程将回收的秸秆制作成秸秆育苗容器的技术。其主要功能是培育各种农业、林业苗木，培育可钵苗一体栽植的林业护根苗，主要用于困难地造林绿化，如沙漠造林、荒山植树、破损山体修复等；培育大棚蔬菜等经济价值较高的嫁接苗，如西瓜、黄瓜、番茄等[14]；培育玉米、瓜类早播苗，缩短生育期，提早上市[15]。这些秸秆育苗容器培育的护根苗具有增强抗性、提高移栽成活率的特性。秸秆育苗容器深埋入土壤中，秸秆纤维在土壤中可吸水膨胀，具有增加土壤孔隙和提高土壤保水能力的效果。同时，由于根系、土壤微生物和土壤水的共同作用，进行有机物质矿化和殖质化，形成腐殖质，增加土壤有机碳含量[16]。
 

　　鉴于秸秆育苗容器的可分解特点，随着设备更新和生产工艺的不断改进，容器质量会不断提高，价格会越来越低。未来，其在农林育苗方面取代劣质塑料容器将成为一种可能。同时，秸秆育苗容器作为一种新型育苗器具，要将其商品化，就要依据社会发展对秸秆育苗容器的商品要求不断更新、换代和进行产品升级。要通过产品类型的多样性和产品配方及钵体内含物可添加性的更新来适应农业耕作改制、林业逆境种植、抗性提升、提高成活率的产业要求；要通过创新不断提升产品的市场竞争力，扩大秸秆育苗容器的应用范围及价值，使其在农业、林业以及环境治理等方面发挥优势[17]。

　　2.2 、秸秆肥料化利用

　　干旱问题不仅制约着农、林、牧业的持续发展，而且严重影响着人类的生存环境。如何提高雨水利用效率是世界旱区研究的一个热点问题[18]。

　　以农作物大量废弃秸秆为主要原料，添加保水剂（聚丙烯酰胺）和其他辅料，采用生物与化学方法相结合，通过生物发酵、化学交联和物理改性等技术方法，研制出可伴随土壤干湿交替自身膨胀收缩的秸秆型可膨缩土壤改良剂（土壤扩蓄增容颗粒有机肥ZL 200910073846.7)[19]。该产品可在土壤中反复膨胀收缩，可以增加土壤孔隙度和团粒结构、改善土壤通气性、降低土壤容重以及有效地保蓄降雨，对提高植物育苗成活率、促进植物抗逆生长与水分的高效利用具有积极的作用[20]。

　　依托秸秆有机肥造粒机可实现商品有机肥制作，更利于肥料机械化施用，提高肥料利用率。秸秆肥料化产品的研制创新了不同种类秸秆添加高分子材料、肥料等形成秸秆型可膨缩丸粒的改性处理及成型技术和在困难立地条件下秸秆型可膨缩丸粒的使用方法，基本形成包括秸秆纤维改性技术、挖方生土层植树深打孔基质填充扩蓄熟化栽植保活快长技术和同步垄沟种肥精播种植技术等的一整套农业技术新方法，形成一套完整的改良土壤结构、保蓄土壤水分、提高降水资源高效利用效率的农业科技成果转化技术体系。

　　2.3、 秸秆燃料化利用

　　生活能源是国民经济建设和人们日常生活的重要物质基础之一。随着人口快速增长和社会经济的高速发展，开发挖掘经济、丰富、清洁、便利、天然的能源已成为世界性能源发展的战略目标。抓住山西能源革命综合改革试点契机，针对北方冬季取暖需求，推广秸秆“打捆直燃集中供暖”模式；以农村废弃的果枝、作物秸秆为主要燃料，开发研究高效的家用秸秆燃烧炊暖两用节能炉，以向用户供应炊事（取替煤气罐）、冬季取暖（取替煤）为主要目的，推广秸秆生物质能清洁取暖炉具，寻找秸秆能源利用的新模式，改变农村以煤为燃料的炊事方式，拓宽农作物秸秆综合利用空间[21]。

　　家用秸秆燃烧炊暖两用节能炉是面对居住在乡村和小城镇农民使用的新型环保节能产品。该炉以农作物秸秆为燃料，将一切可燃的废弃生物质转化为可燃的气体，产生的热量可用来取暖、做饭、烧水，炉体由水泥发泡模块组装而成，形成多个炉腔，可以一炉多用；内部设置了电打火器和提温消烟装置，这2个装置结构简单、使用方便，可以缩短点燃时间，炉膛增温加快，促进烟气中可燃气体的裂解和燃烧，消除最初的烟雾量，防止热能散发；改传统的下风口供氧为上风口供氧，使氧气与火苗的接触面增加，有利于抽风量和进风量的控制，使燃料充分燃烧。对于农民来说，这是一项继沼气技术后最值得推广的技术。该技术在农村的应用前景极其广阔，在改变农村传统炊事习惯、减少农民开支、提高农民生活质量等方面具有较大的推广价值[22]。

　　3 、秸秆高值化循环利用技术发展前景

　　秸秆高值化循环利用技术以秸秆综合利用为前提，以多方共赢的新型秸秆收、储、运体系为前提，利用技术创新，重点攻破秸秆综合利用技术薄弱环节，打造秸秆高值化综合利用集成技术，挖掘秸秆资源开发利用潜力，将自主知识产权的先进技术与目前农业领域普遍认可的先进农业技术和管理技术相结合，创新秸秆还田和绿色节能方式，发展特色、优质、安全、高效的现代农业[23,24]。

　　通过创新秸秆综合利用新方法、新技术、新思路、新模式、新机制，变废为宝，提高废弃农作物秸秆附加值，推动秸秆产业化。

　　鉴于秸秆为农业副产品，用秸秆加工的产品，多数还是为农林园艺业服务，效益低、周转慢。因此，建议国家应针对秸秆收购和加工企业进行适当的资金投入，强化政策资金导向作用，推动地方落实财政投入、税收优惠、金融信贷、用地、用电、运输“绿色通道”等优惠政策措施，吸引社会资本投入，整合涉农资金，加大秸秆还田、收储运、加工利用等方面的倾斜支持力度，进一步提高秸秆资源化利用水平[10]。

　　参考文献

　　[1]吕中旺，王建，孙鹏，等.秸秆主产区三大作物秸秆饲用品质分析与评价[J].草业科学，2018,35(8):2016-2021.
　　[2]霍丽丽，赵立欣，孟海波，等.中国农作物秸秆综合利用潜力研究[J].农业工程学报，2019,35(13):218-224.
　　[3]丛宏斌，姚宗路，赵立欣，等.中国农作物秸秆资源分布及其产业体系与利用路径[J].农业工程学报，2019,35(22):132-140.
　　[4]贾爱平，金徽，赵智明.银川市农作物秸秆综合利用现状及对策[J].宁夏农林科技，2018,59(8):50-52.
　　[5]裴贞，王慧杰，竹梦婕，等.秸秆扩蓄肥的产品特性及在小麦上的施用效果研究[J].华北农学报，2016,31（增刊1):405-408.
　　[6]吕凯，苏东涛.山西省主要农作物秸秆资源总量变化趋势及分布特征[J].农村经济与科技，2019,30(17):1-3.
　　[7]杨国利，王建永.山西省农作物秸秆资源化利用存在的问题及对策[J].现代化农业，2019(11):40-41.
　　[8]杨海蓉.山西省农作物秸秆资源及利用现状研究[D].太原：山西大学，2016.
　　[9]陈玺名，尚杰.关于循环农业的农作物秸秆资源化利用模式探讨[J].中国农业文摘，2019,31(3):62-63.
　　[10] 山西省农业农村厅办公室.山西省农业农村厅办公室关于印发山西省2020年农作物秸秆综合利用实施方案的通知[A/OL].(2020-01-14)[2020-03-02].http：//www.china-nengyuan. com/news/152445.html.
　　[11]刘环宇，陈海涛，侯磊，等.D200型秸秆纤维制取机原料供给系统优化设计与试验[J].农业机械学报，2017,48(3):92-98.
　　[12]黄丹.基质配比与施肥对香椿容器苗质量的影响[D].雅安：四川农业大学，2016.
　　[13]吴朝辉.不同光照强度和施肥水平对降香黄檀容器苗质量的影响[D].南京：南京农业大学，2010.
　　[14]刘旭，钱大棚，刘理明，等.嫁接机在天津市设施农业中的应用[J].新疆农机化，2012(6):16-18.
　　[15]王美琴.春播鲜食玉米提早上市措施[J].农村科技，2015(10):9.
　　[16]符榕，王永刚，聂秀竹，等.昭通市秸秆还田技术模式及效果分析[J].现代农业科技，2018(15):204-206.
　　[17]王慧杰，冯瑞云，刘跃鹏，等.秸秆育苗钵旋压成型制钵机的研制[J].中国农机化学报，2017,38(4):37-41.
　　[18]张均，梁振凯，王学平，等.锌肥对干旱胁迫下冬小麦根系生长发育及产量的影响[J].华北农学报，2019,34(5):126-136.
　　[19] 南建福，冯瑞云.秸秆扩蓄增容颗粒有机肥：中国，CN 101486617[P].2009-07-22.
　　[20]王慧杰．秸秆纤维改性及降水资源高效利用方法与效果研究[D].太原：中北大学，2010.
　　[21]刘晶，王慧杰，刘跃鹏，等.一种以秸秆燃烧为地热热源的温室设计[J].现代农业装备，2019,40(3):61-65.
　　[22]王慧杰，杨淑巧，姚平广，等.拼接式秸秆燃烧炊暖两用节能炉：中国，ZL 201410661581[P].2016-08-24.
　　[23] 农业部财务司.农业部办公厅财政部办公厅关于开展农作物秸秆综合利用试点促进耕地质量提升工作的通知[A/OL].(2016-05-30)[2020-03-01].http：//www.caiwu.moa.gov.cn/trzgl/201605/t20160530_5154758.htm.
　　[24]余高，陈芬，谢英荷，等.农业有机废弃物资源化利用潜力与安全性评价[J].河南农业科学，2020,49(3):79-87.