重庆市农作物秸秆综合利用现状及展望

刘 科， 高立洪， 唐 宁， 韦秀丽,2， 李 平,3， 李 红， 张 凯， 杨玉鹏

(1.重庆市农业科学院， 重庆 401329； 2.重庆市生物质能源工程中心， 重庆 401329； 3.农业部可再生能源开发利用南方科学观测实验站， 重庆 401329； 4.重庆市武隆区农业委员会， 重庆 408500)

中国是一个农业大国，农作物种类繁多，以小麦、水稻、玉米等为主。这些农作物除了带给我们所需的农产品外，还会产生大量的农业废弃物，其中以秸秆最为常见[1-3]。众所周知，秸秆是一种重要的可循环利用资源[2-4]，单纯的通过燃烧秸秆获取热能的利用方式不仅污染环境，而且会浪费秸秆中大量的有机物，如何更大程度地利用这种“被抛弃”的资源，受到了各国研究者的广泛关注[5-7]。

近年来，科研人员在秸秆能源化[8]、肥料化[9]、材料化[10]、饲料化[11]等领域取得了巨大的成绩，扩展了秸秆的利用范围，但仍存在秸秆能源利用率低等问题。如在秸秆能源化领域，常用的方法有直接燃烧技术、热解-气化利用技术[12]、液化技术[13]等，但是每种技术都还存在着一定的缺陷，如秸秆直接燃烧技术会造成的空气污染比较严重；热解—气化利用技术产生的混合气体燃气热值较低、焦油含量较高，热解过程需要较高的温度，导致热能利用率低，投入产出效益差等；而我国液化技术起步比较晚，目前多处于研究实验或工业试生产阶段，离实际生产运用还存在一定的距离。本文综述了重庆市秸秆资源综合利用现状，并对重庆市秸秆资源循环利用过程中存在的问题进行了归纳，旨在为提高秸秆的综合利用和环境保护提供参考借鉴。

1 重庆农作物秸秆利用及分布情况

重庆市地处长江中上游，位于三峡库区腹心之地，幅员面积8.24万平方公里，山地面积占76%，丘陵占22%，河谷平坝仅占2%，属亚热带季风性湿润气候，年平均气温在18℃左右[14]。2015年，重庆市耕地面积3657.6万亩、粮食播种面积3350.94万亩，是国家确定的粮食产销平衡区[15-16]。表1为2015年重庆市农作物秸秆产量及利用率情况表，由表可知重庆市农作物主要以水稻、玉米、小麦、薯类、油料、豆类作物为主，2015年秸秆总量约为1172.23万吨，其中水稻、玉米、小麦、薯类、豆类、油料秸秆产量分别为515.5万吨，330.76万吨，45.2万吨，157.8万吨，47.57万吨，75.4万吨，分别占总产量的43.98%，28.22%，3.86%，13.46%，4.06%，6.43%[15-16]。秸秆利用率均保持在77%以上，其中薯类秸秆的利用率达到了88.38%，这是因为薯类秸秆仅需简单的处理就可作为畜禽饲料，利用方式较为简单[17]，但仍然有10%以上的浪费，如何进一步提高秸秆的综合利用效率仍然值得我们去进一步探讨。

重庆市各区县耕地面积秸秆产量情况分布如图1所示，由图可知，都市功能拓展区秸秆产量61.34万吨，占全市总量的5.23%；城市发展新区秸秆产量520.47吨，占全市总量的44.40%；渝东北生态涵养发展区秸秆产量417.53吨，占全市总量的35.62%；渝东南生态保护区秸秆产量172.89吨，占全市总量的14.75%[15-16]。农作物秸秆主要分布在粮食主产区县，产量前10位分别是合川区、江津区、开州区、万州区、永川区、奉节县、涪陵区、大足区、云阳县和忠县，秸秆产量合计525.28万吨，占全市的44.81%。而单位耕地面积秸秆资源量前10位的区县依次为城口县、永川区、长寿区、合川区、江津区、秀山县、垫江县、南川区、云阳县、大足县，这可能与种植作物品种及产量差异有关[18]。

表1 2015年重庆市农作物秸秆产量及利用率情况表

图1 2015年重庆各区县耕地面积秸秆产量状况分布图

根据往年重庆市秸秆量增加趋势估算，到2018年全市主要农作物秸秆总量约为1230.84万吨，2020年全市秸秆总量约为1243.15万吨，总体保持在1200万吨左右，可供利用的秸秆资源较为丰富且相对稳定[15]。因此，加大秸秆综合利用力度，是发展农村经济，提高农业综合生产能力的重要方面，是扩大农村就业、增加农民收入的新的有效途径。

2 重庆市农作物秸秆综合利用现状

重庆为典型的丘陵山区，山地丘陵占全市幅员面积的98%左右，由于地理、技术等条件限制，秸秆综合利用难度相对平原地区更大[12,15]。随着国家对农业秸秆生物质资源开发利用的重视，其利用价值逐渐受到关注，农业秸秆的随意弃置和焚烧现象得到一定程度的遏制。重庆市现有的秸秆综合利用主要途径包括秸秆肥料、秸秆饲料、秸秆燃料、秸秆食用菌基料等[19]。自2008年以来，全市秸秆综合利用率呈上升趋势。秸秆肥料化、饲料化、能源化、基料化比例都在逐年递增[20]。据市农委农能办统计，2015年重庆市秸秆总利用率达到83.94%，其中肥料利用还田占33.25%，较2008年提升13%；饲料化利用率达到19.42%，较2008年提升11%；能源化利用率达到30.71%，较2008年提升30%；基料化利用率达到0.55%，较2008年提升0.5%[19-20]。但是仍然还存在着一些问题，如各区县间利用水平参差不齐、秸秆利用方式差别大等[21]。

图2 2015年重庆各区县秸秆利用情况分布图

2.1 区县间利用水平参差不齐

全市大部分区县(自治县)秸秆利用率介于70%～90%之间，其中，酉阳和奉节较低，其利用率在70%以下的，极少部分区县秸秆利用率超过90%。各区县2015年秸秆综合利用率详见图2。由图2可知，都市功能拓展区利用率最高，为89.10%，城市发展新区利用率第二，为85.92%。渝东北生态涵养发展区和渝东南生态保护区利用率相差不大，分别为82.44%和79.73%[19-21]。如何缩小各区县利用水平间的差距，使得整个重庆市的秸秆利用率齐头并进还有待进一步讨论。

2.2 秸秆利用方式差异较大

随着秸秆覆盖技术的推广，以及广大农户使用有机肥意识的逐渐加强，秸秆直接还田与堆沤腐熟还田成为重庆秸秆肥料化利用的主要方式，其中肥料化利用率最高的是九龙坡区、江津区及长寿区，肥料化利用率达到50%以上[21]。最低的是梁平、巫山、城口和忠县，其利用率低于20%，而大部分区县介于20%～50%之间，如表2所示。秸秆饲料化利用率在1%～10%范围的有4个区县；利用率在10%～20%之间的有12个区县，利用率介于20%～40%之间的有18个区县[21]。秸秆能源化利用率在10%～20%范围的有2个区县，利用率在20～40%之间的有28个区县，利用率介于40%～50%之间的有2个区县，利用在50%以上的有2个区县[21]。食用菌基料利用比重更低，有20个区县食用菌基料利用率为0。8个区县食用菌基料利用率为0%～1%，有5个区县食用菌基料利用为1%～10%，北碚区食用菌基料利用率在10%以上[21]。如何扩大秸秆基料的运用范围还存在很大的发展空间，值得笔者在以后的研究中更加重视。

表2 重庆市秸秆利用方式统计表

2.3 秸秆利用技术水平不断提升

(1)在秸秆肥料化利用方面，近年来，重庆市重点以农机化收割、土壤有机质提升等项目推广为载体，加强秸秆直接还田和腐熟还田利用，特别是在水稻秸秆利用方面，多数地方已推广使用农机收割，收割时直接将水稻秸秆切碎散放农田中，冬季通过蓄水浸泡让秸秆腐烂还田作为肥料[9,21]。大力推广有机质还田，在实施土壤有机质提升项目过程中，通过添加腐熟菌剂等措施，将秸秆腐熟后作为有机肥还田使用。

(2)在秸秆饲料化利用方面，近年来，结合全市生态功能区划，加快了渝东南生态涵养发展区和渝东北生态保护发展区草食牲畜发展，大力发展肉牛、奶牛、山羊等产业，提升了秸秆饲料化利用水平。利用青贮、微贮等处理方式，把秸秆转化为优质饲料，并将其粪便还田，实现秸秆过腹还田，既解决了冬季牲畜饲料缺乏等问题，又节省了饲料粮，促进了秸秆使用[11,21]。

(3)秸秆能源化利用方面，启动了退耕还林地区生物质气化炉建设，改变过去秸秆粗放燃烧方式，提高秸秆利用率[8,21]。

2.4 政策措施逐步完善

重庆市秸秆综合利用始终坚持因地制宜，分类指导，统筹规划，综合利用，突出实效的发展方针，重点结合当地的农业生产、农民生活特点，产业发展基础，着力加强相关产业发展，促进和带动秸秆综合利用[18]。近年来，重点实施了土壤有机肥提升、草食牲畜发展等产业政策，极大地推动了秸秆综合利用水平的提升。

3 重庆市农作物秸秆综合利用存在的主要问题

3.1 秸秆综合利用仍较粗放

重庆市虽然没有集中焚烧秸秆的现象，但秸秆综合利用方式以分散利用和燃料利用为主，转化效率不高，利用粗放。秸秆能源化利用虽达到了30.71%，但主要作为户用炊事薪柴，以直燃为主，污染了环境，而且降低了农业综合效益。随着农村用能结构优化，农作物秸秆作为薪柴的比例还会下降，如处理方式不合理，环境压力将更大[20]。

3.2 利用品种和水平不均衡

在全市秸秆综合利用总体水平80%的情况下，各区域利用水平也不均衡，利用率最高的潼南区，为94.28%；利用率最低的是奉节县，仅为69.95%，最高和最低的区县利用率相差24个百分点。据调查，在秸秆利用品种上，薯类秸秆利用率最高(主要用作青贮饲料)，其他类别秸秆的利用率相差不大，如何更加高效地利用薯类秸秆仍然值得我们进一步去探讨[19-21]。

3.3 收储运体系尚未健全

秸秆收储运及服务体系是秸秆综合利用产业化发展的前提和基础。而重庆坡耕地比重大，15度以上的坡耕地占40%以上，农业生产以套种间作为主，特别是丘陵山区，分布分散，收集成本高，难以实现大规模的集中处理和利用。同时，秸秆量大、分散、体积蓬松、密度小、收获季节性强，收割、捡拾、打捆等适用配套设备缺乏，造成秸秆的收集、贮运难度大、成本高，加上服务体系不健全，秸秆收集贮运已成为制约秸秆产业化发展的重要瓶颈之一[19]。

3.4 产业化带动困难

秸秆规模化利用有赖于产业化发展的拉动。目前，社会资本投资秸秆开发利用的积极性不高，重庆地区秸秆利用的龙头型、骨干型企业不多。同时在现有的秸秆利用方式中，无论是作饲料还是作能源燃料等，基本上都是采取传统、直接的利用方式，利用方式单一化，技术含量不高，利用效率低，基本没有形成产业链，对相关产业带动能力弱，经济效益不明显[21]。

3.5 关键技术瓶颈仍然存在

现有秸秆综合利用方式中还存在许多技术瓶颈，制约利用水平的提高。一方面，一些秸秆综合利用关键技术尚未突破或不成熟。例如，秸秆还田相关配套技术与配套机具的研发力度仍然不足，缺乏适应小地块、陡坡、便于操作的还田、打捆机具；秸秆发电直燃，锅炉腐蚀、结焦问题严重；秸秆气化，供气管网焦油清除难、系统负荷率低；秸秆固化与碳化，生产设备配套率低、耗能高；秸秆饲料转化率、消化率不高。另一方面，新技术应用规模较小，适宜农户分散经营的小型化、实用化技术缺乏，技术集成组合不够[21]。

3.6 政策激励机制不完善

目前，一些秸秆综合利用优惠政策没有落实到位，政策的覆盖面不够宽、系统性不完备、利益联系不紧密。利益激励机制不健全，长效机制尚未形成；“综合利用技术、收集贮运体系”，两大关键环节支撑力度不够，制约了秸秆综合利用产业化的发展[19,21]。

3.7 农民积极性不高

农户是秸秆综合利用的利益主体，受经济效益、方便程度、思想观念等多方面因素影响，农户利用秸秆的积极性并不高，需要政府从政策激励、利益引导等方面，充分调动广大农户的积极性[21]。

4 提高重庆市农作物秸秆综合利用的措施

根据重庆市秸秆资源潜力及综合利用现状，综合考虑秸秆各种利用方式的现有基础、技术成熟程度以及发展变化趋势等因素，围绕重庆市“371+X”现代特色效益农业产业体系，确定秸秆综合利用的重点方向和领域。在资源种类上，主要解决占全市秸秆资源总量约70%的水稻和玉米秸秆的综合利用。在利用方式上，重点发展肥料化、积极发展饲料化、加快发展基料化、有序发展能源化、鼓励发展原料化利用，形成秸秆肥料化、饲料化利用为主，能源化、基料化利用为辅，原料化利用为补充的多途径利用格局。在关键环节上，着力突破秸秆收贮运体系和秸秆综合利用关键技术两大瓶颈制约。在理念导向上，突出以产业化推进秸秆综合利用，尤其在秸秆基料化、能源化、原料化利用等领域，加快形成产业化发展格局，逐步形成市场驱动机制。

4.1 建立完善秸秆收储运服务体系

按照政府推动、市场运作、企业牵头、农户参与的原则，建立完善秸秆收储运服务体系。鼓励秸秆利用企业深入村组和田间地头开展专业化收贮运业务，提高秸秆收贮运服务水平，形成高效的秸秆田间处理、收集、储存及运输系统模式。同时，大力发展农作物联合收获、捡拾打捆、贮存运输全程机械化技术，建立较为完善的秸秆田间处理体系，除机械化还田外，其余田块秸秆要全面实现尽快离田收贮利用。

4.2 重点发展秸秆肥料化利用

结合重庆粮油、蔬菜等现代特色效益农业布局及发展现状，以推进耕地地力保护、秸秆资源化利用、提升耕地质量为发展目标，以实施测土配方施肥、沃土工程、有机质提升等重点项目为载体，通过发展专业化农机合作社，配备秸秆粉碎机、秸秆还田机、深松机等相关农机设备，大力推进秸秆机械化粉碎覆盖还田、灭茬还田、快速腐熟还田、堆沤还田、保护性耕作等秸秆肥料化方式。加大秸秆炭化还田改土、秸秆商品有机肥实施力度，重点支持建设堆腐车间、连续式热解炭化炉、粉碎机、翻抛机、秸秆还田机、深松机等设施设备，加强种养循环果菜茶有机肥替代化肥，推动化肥使用减量化，提升耕地地力。

4.3 积极发展秸秆饲料化利用

在秸秆资源丰富和畜禽养殖量较大的粮油、生猪、草食牲畜等现代特色效益农业产业重点布局区域，加强种植业与养殖业的结合，扶持秸秆青(黄)贮、压块颗料、蒸汽喷爆等饲料专业化生产示范建设，重点支持建设秸秆青贮氨化池、购置秸秆处理机械和饲料加工设备。通过“饲草—畜牧业—沼气—粮果蔬”模式，完成农业生态系统内的物质循环利用，保障畜牧养殖的饲料供给，减少化肥、农药的使用量，提高秸秆的综合利用效率，杜绝秸秆焚烧，控制“面源污染”。

4.4 加快发展秸秆基料化利用

在全市推广秸秆食用菌基料产业，培育壮大秸秆食用菌基料龙头企业、专业合作组织、种植大户，鼓励秸秆资源为基料的食用菌生产，建设一批秸秆栽培食用菌生产基地，建立起食用菌转化利用农作物秸秆的农业循环经济体系和完善的食用菌产业体系，以食用菌规模化发展带动秸秆基料产业的壮大。积极发展秸秆育苗基料、花木基料、草坪基料等生产企业。

4.5 有序发展秸秆能源化利用

逐步减少农村秸秆直燃炊事的利用方式，在秸秆资源丰富和农村生活生产能源消费量较大的区域，大力推广秸秆气化、固化成型、秸秆燃料代煤等先进适用技术，建设秸秆燃料代煤、炭气油多联产、集中供气等示范工程，配套秸秆预处理设备、固化成型设备、生物质节能炉具等相关设备，改善农村能源结构，提高农村清洁能源使用率，推动节能减排和环境改善。

4.6 鼓励发展秸秆原料化利用

在粮油主产区支持利用秸秆生产人造板、非木纸浆、包装材料、餐具、纺织工业用纤维以及其他工业用纤维，减少木材使用。鼓励农户发展具有地方特色的秸秆编织业。培育龙头企业，示范带动秸秆原料利用专业化、规模化、产业化发展。

5 重庆市农作物秸秆综合利用展望

重庆市秸秆资源量巨大，在能源危机日益严重的今天，如何将废弃的农作物秸秆“变废为宝”显得尤为重要。2016年8月11日，农业部、国家发展改革委、财政部、住房和城乡建设部、环境保护部、科学技术六部委联合发布《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》(以下简称《方案》)的通知以及中央有关“推进种养业废弃物资源化利用”等决策部署的具体行动，中央也陆续出台了相关指导农业废弃物的具体方案，相信到2020年，全市秸秆综合利用率能达到85%以上，利用秸秆达到1056万吨以上。同时，建立较完善的秸秆还田、收集、储存、运输社会化服务体系和秸秆综合利用长效机制，基本构建以秸秆肥料化、饲料化利用为主，能源化、基料化利用为辅，原料化利用为补充的多途径利用格局，使得综合利用效益和水平得到提升，在实现农作物秸秆综合利用的基础上，获得经济效益和环保效益的双丰收。