东北地区秸秆可持续发展机制分析

于洪雷，曲小明

(东丰县三合满族朝鲜族乡综合服务中心，吉林 东丰 136316)

0 引言

农业生产过程中会产生大量的农作物秸秆，属于一种宝贵的可再生资源。由于种植模式、气候条件及土壤类型等因素的影响，我国农作物秸秆具有产量大、种类多及分布广等地域特征，并且呈现出显著的南北差异及东西差异性(图1)[1]。由图1可知，我国东北地区(黑龙江省、吉林省、辽宁省及内蒙古东部地区)农作物秸秆资源十分丰富，是我国秸秆资源最为集中的产区，理论上东北地区秸秆资源占全国秸秆总产量的五分之一以上[2]。

图1 我国农作物秸秆资源分布特点

东北地区由于积温低，属于我国农作物秸秆综合利用重点及难点地区[3]，因此，大力推进东北地区农作物秸秆综合利用效率，实现农作物秸秆的饲料化、资源化、燃料化等综合利用，提高农作物秸秆的综合利用效率，对于促进农作物秸秆产业的综合利用具有重要的发展意义[4]。

1 可持续发展背景下秸秆资源化利用途径及发展要点

1.1 农业可持续发展总体要求

农业可持续发展是现代农业发展基本要求和重要目标，是推进社会主义新农村建设的重要途径，有利于农民发展多种产业增收致富，有效拓展农村经济的发展空间，构建资源节约型及环境友好型农业发展格局。主要发展目标及总体需求为优先发展东北地区、黄淮海地区及长江中下游地区等我国大宗农业主产区，坚持生产优先、生态绿色、限制开发、适度发展，促进农业生态系统良性循环与绿色发展。

1.2 秸秆资源化利用的主要途径

目前，农作物秸秆综合利用途径及方式主要包括秸秆能源化、饲料化、肥料化等[5]。

1.2.1 能源化

农作物秸秆中含有丰富的碳、氢、氧元素，但是氮、硫元素含量较低，热能相当于煤炭的1/2，且农作物秸秆燃烧过程中不会产生大量有害污染气体，目前主要分为农作物秸秆直接供热、气化及液化。

1)秸秆直接供热。首先利用成型设备将秸秆进行成型处理，比传统的秸秆直接燃烧热能提高60%～75%左右，还可以便于大量秸秆的储存与长途运输等。

2)秸秆气化。秸秆气化是将固体秸秆原料转化为一种气态能源，与秸秆直接供热相比，燃烧效率提升30%～45%，具有能耗低、无污染等优点。

3)秸秆液化。将农作物秸秆利用物理、化学及生物方法，在一定温度、压力及添加剂控制下，促进农作物秸秆中的木制大分子转化为小分子液态，实现农作物秸秆向液体燃料转化。

1.2.2 饲料化

农作物秸秆中含有丰富的养分，可以作为优质畜禽饲料，但是由于农作物秸秆中含有不易消化的纤维素及木质素等，因此，通常将农作物秸秆在特殊发酵技术下处理后制备畜禽饲料。

1.2.3 肥料化

农作物秸秆肥料化是目前应用最为广泛的一种处理方式，是指将秸秆直接覆盖到土壤地表或者粉碎后还田，秸秆与土壤在一定条件下发酵腐熟后可以提高土壤养分含量，改善土壤理化结构与土壤团聚体结构，是提高农作物生长潜力的有效途径。研究表明，水稻秸秆还田后可以提高土壤养分，试验结果如表1所示。

表1 水稻秸秆还田后土壤养分含量变化

2 东北地区秸秆综合利用技术存在问题

目前，我国东北地区秸秆综合利用技术存在的主要问题包括：1)由于东北地区积温低，导致秸秆还田后无法进行快速的发酵腐熟，因此，应防止由于秸秆发酵不彻底带来的病虫害等潜在危险；2)农作物秸秆是促进东北地区农村清洁能源发展的重要原料，但是由于秸秆能源化及发展秸秆清洁燃料技术存在瓶颈，因此，东北地区秸秆燃料化利用存在一定的限制条件；3)东北地区秸秆产量较大，技术发展体系不完善，对地区政府资金补贴依赖性较强，因此，根据东北地区特色，构建农作物秸秆产业发展长效机制是保证农作物秸秆可持续发展的重要保障。

3 国内外典型发展案例与经验

3.1 秸秆直接还田

农作物秸秆直接还田是目前应用最为广泛的一种发展模式。美国、加拿大等国家将秸秆还田在内的多项保护性耕作技术纳入土壤保护政策内容，大力推广免耕播种及少耕体系发展，促进秸秆还田技术的持续利用，目前，美国和加拿大秸秆还田利用效率可以达到67%以上，农作物生长中70%的氮肥都来源于秸秆还田后的发酵腐熟。东北地区秸秆还田过程中发酵腐熟较为缓慢，应加强防范病虫害发生的危险。

3.2 秸秆饲料化综合利用

日本、荷兰、韩国等国家农业耕作面积较少，因此，大力发展精准农业对于提升农业生产效率具有重要意义，大力发展种养结合生产模式，促进了农作物秸秆饲料化高效利用。内蒙古地区是我国重要的畜牧养殖基地，因此，大力发展种养结合，利用秸秆加工及秸秆过腹还田等技术构建秸秆可持续发展模式。

3.3 秸秆发电供热

欧洲是发展秸秆能源化利用的重要地区，预计在2050年建设全球第一个碳零排放地区，丹麦是秸秆发电技术较为成熟的国家之一，目前，已经建立超过150处秸秆生物发电基地，可以实现生物质供暖、供电。东北部分地区在秸秆能源化利用方面也取得了长足的进展，目前正在积极探索秸秆供热、发电、热解气化等技术的研究，具有广阔的发展前景。

4 东北地区秸秆可持续发展机制探索

4.1 秸秆可持续发展机制构成要素

农作物秸秆可持续发展机制及其影响因素框架图如图2所示，主要包括秸秆储运、秸秆转化、秸秆流通及秸秆利用等核心技术。外部因素主要包括相关政策法规监管、绿色金融服务、补偿机制及市场监管体系等，针对该因素本研究提出未来农作物秸秆主要发展趋势与研究重点。

图2 东北地区秸秆可持续发展机制构成要素框架图

4.2 相关技术装备发展

为了满足秸秆可持续发展要求，针对东北地区，应加强秸秆低温发酵腐熟技术的研究及其装备研发，提高秸秆还田效率，加快推进秸秆综合利用率的提升；另一方面，加强田间秸秆“收储运”技术机器装备的研究，推进秸秆燃烧技术机器装备的研发。

4.3 构建发展模式

基于东北地区秸秆发展特点及发展需求，加快推动秸秆“收储运”技术，结合农村地区有机肥需求、农业绿色发展及冬季供暖需求，依托科研机构及公司企业，提升相关技术装备研究及发展，并且完善市场运营体系，基本发展模式如图3所示。

图3 东北地区秸秆可持续发展模式

5 结论

1)基于农业可持续发展需求，分析目前东北地区农作物秸秆的应用现状及发展问题，提出目前秸秆综合利用的基本途径，为农作物秸秆的发展提供理论依据。

2)针对目前国内外农作物秸秆发展现状及相关经验，提出东北地区农作物秸秆未来发展方向及研究重点，并提出东北地区可持续发展机制及框架。研究结果可以为推动东北地区农作物秸秆利用效率提供理论参考与技术支撑。

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