青海省农作物秸秆综合利用现状及存在的问题

安生财

(西宁市湟中区农机推广站,青海 湟中 811600)

国外秸秆利用时间较早,技术相对成熟,已形成相关的产业链,并通过科技与创新为农作物秸秆的综合开发利用找到了多种用途,丹麦是世界上首先使用秸秆发电的国家,农民收获粮食后,把秸秆卖给电厂,和煤、油、天然气相比,秸秆成本低、污染少。此外,秸秆燃烧后的草木灰还可以无偿地返还给农民作为肥料。在美国,秸秆的用途很广,可用作饲料、手工制品等,有的地方还用来盖房[1]。

从国内看,秸秆综合利用发展起步较晚。2008年,国务院办公厅印发《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》(国办发[2008]105号)以来,各地区、各部门积极采取有效措施,不少地区通过积极探索获得了许多有益的经验和办法。如利用秸秆造纸或者生产无甲醛系列秸板,用作高档家具、高档包装、高档建筑材料以及高档音箱等基材,既能增加农民收入,还能出口增加外汇收入,使秸秆资源转化为经济优势,鼓励农民扩大养殖规模,使秸秆成为牛羊的粗饲料[2]。

本文对青海省农作物秸秆综合利用现状及存在的问题等方面进行综述,并对今后秸秆的综合利用进行了展望,以期给秸秆综合利用产业化,提高农户收入,发展绿色循环农业提供参考。

1 青海省主要农作物种植情况

青海省位于中国西北内陆,气温受地形的影响较大,其总的分布形式是北高南低。东部耕地占全省总耕地面积的90.8%[3]。青海主要农作物有油菜、小麦、马铃薯、玉米和蚕豆等。2022年全省主要农作物总播种面积9.49×107hm2。其中小麦2.75×107hm2,玉米3.53×106hm2,马铃薯1.53×107hm2,油菜3.02×107hm2,其他作物1.86×107hm2。

2 青海省农作物秸秆综合利用现状

2.1 秸秆总的产生量及利用量

由表1可知,2022年青海省主要农作物秸秆产生量为2.72×106t,可收集量为2.40×106t,秸秆利用量为2.173 4×106t,秸秆综合利用率为90.56 %。小麦的秸秆产生量最高,为0.77×106t;其次为油菜和马铃薯,分别为0.74×106t、0.63×106t。由表2可知,其中秸秆饲料化利用率最高,49.28%;其次是肥料化利用率占40.49%;燃料化、基料化、原料化利用共占10.23%。综合来看,小麦、油菜、马铃薯等农作物为青海省秸秆主要产生来源,而利用途径以饲料、肥料化为主。

表1 2022年青海省主要农作物秸秆产生量

表2 2022年青海省主要农作物秸秆利用量

2.2 麦类秸秆利用

2022年青海省全域内小麦秸秆产生量为0.77×106t,小麦秸秆综合利用中,83%作为肥料,16%作为饲料,剩余部分作为燃料。燕麦全部都作为牛羊饲料,小麦、青稞的秸秆本身是可以直接做食草动物饲料,粉碎饲喂,但是适口性比较差,采食量较少,营养价值也非常低。小麦秸秆的营养成分比例为干物质95%、粗蛋白3.6%、粗脂肪1.8%、粗纤维41.2%、无氮浸出物40.9%、灰分7.5%[4]。为提高小麦秸秆的适口性、附加值,小麦、青稞秸秆通过揉丝机加工后,进行饲喂牲畜。

2.3 油菜秸秆利用

2022年青海省油菜秸秆产生量为0.74×106t。油菜秆的干物质含量为92%左右,干物质中粗蛋白含量为3.5%,中性洗涤纤维含量为80%,酸性洗涤纤维含量为61%,粗脂肪含量为5%,粗灰分含量为5.7%,钙素含量为0.63%,磷素含量为0.26%。由于油菜秸秆的营养价值较低,过去精饲料未出现时,经过粉碎磨粉之后可作为猪饲料,现在由于养殖大户在养殖时快速育肥,舍弃了油菜秸秆等粗饲料,改用精饲料为主要原料。油菜秸秆大部分进行了还田处理[5]。

2.4 马铃薯秸秆利用

2022年青海省马铃薯秸秆产生量为0.63×106t,马铃薯秸秆中的成分主要为纤维素、半纤维素、木质素、水分及其他物质。秸秆中含水量较高,大约在80%～90%左右,大部分农户和合作社在马铃薯收获前,通过机器和人工两种杀秧方式,将马铃薯植株割倒,通过晾晒后腐烂至田间,直接还田[6]。

2.5 秸秆加工情况

青海省秸秆加工企业较少,以西宁市湟中区为例,湟中区秸秆综合利用加工企业共有两家,其中一家为湟中天兴草业公司。该企业突破秸秆综合利用技术瓶颈,形成了从秸秆回收、储存、深加工、销售为一体的农作物秸秆综合利用产业化新模式。据初步估算,每年可收集加工麦类秸秆3 300 t,向市场提供优质柔丝草2 500 t,销售额达400万元,纯收入达43.75万元。而另一家农作物秸秆深加工企业为青海芸婷农牧开发有限公司。该企业以油菜秸秆为原料,通过切碎、粉碎、除尘、烘干、压缩等一系列工艺之后,再辅助木材边角料粉末混合固化成型后,形成长度8～10 mm固体颗粒。作为生物质燃炉原料,所达到的燃烧值可与煤炭相当。据调查,该企业每年消耗油菜秸秆5 000 t,销售额可达100万元,有效地解决了油菜秸秆资源化利用的难题。

3 青海省秸秆综合利用的主要类型

3.1 秸秆还田

秸秆还田可分为直接还田、过腹还田和堆沤还田。直接还田是将秸秆粉碎或留高茬还田及田面覆盖等方式,农作物机收的同时将秸秆粉碎(或切碎)抛撒在耕地表面,再由拖拉机牵引翻转犁、深松机、旋耕机等机具将秸秆翻埋至耕作层以下;过腹还田是指将秸秆作为饲料,在食草动物腹中消化吸收一部分营养物质,其余变成粪便后作为肥料,施入土壤的方式;堆沤还田是将农作物秸秆充分高温腐熟以后,通过人为调节和控制,加入畜禽粪便、多种微量元素和生物菌,加工成生物有机肥还田[7]。直接还田是把作物秸秆直接翻耕入土用作基肥,或用作覆盖物的措施。可将秸秆深埋至20 cm以下的耕地层,在进行粉碎和深埋时要加入腐熟剂,让秸秆能够快速腐烂,避免影响翌年春播耕种。秸秆直接还田具有处理秸秆量大、简单易行、生产效率高等特点,但是病虫害较多;过腹还田具有肥效高、成本低,但是要高度依赖养殖场完成;堆沤还田病虫害比较少、肥效高,但是技术要求多、复杂繁琐。

3.2 秸秆饲料化利用

秸秆揉丝化加工技术通过对秸秆进行机械切碎、揉丝加工,使之成为柔软的丝状物,有利于反刍动物采食和消化的一种秸秆物理化处理手段,主要的设备有旋切机、圆筒筛、打包机、传送皮带等[8]。

通过揉丝加工不仅分离了秸秆中纤维素、半纤维素与木质素,而且通过滚筒筛等装置分离出大部分灰尘。经过揉搓丝化的秸秆质地松软,不仅能提高其适口性,而且有助于牛羊的消化吸收。

作业时要按照操作规程进行,戴好口罩、眼罩等防护用具,在入料口要检查秸秆中是否有铁丝、砂石等硬物,防止损坏机器,注意用电、用火安全,以免发生安全事故。

3.3 秸秆燃料化利用

秸秆燃料化利用技术(颗粒)是指通过将秸秆粉碎成松散细碎料,在高温、高压条件下,挤压成质地致密的棒状的成型燃料。在物料进入成型设备之前,还可以在物料中加入黏结剂,提高成型效果。主要的设备有切碎机、混合机、液压机、输送机、烘干机、冷却器、生物质燃料锅炉等[9]。

通过秸秆压缩固定成型,易于储存和使用。经过烘干,减少了大量的水分,提高生物质燃炉的使用年限,但是该技术建设成本较高,占地面积较大[10]。

按照操作规范完成作业,注意秸秆的含水量,要保持在20%以下,设施要安装除尘设备,达到环保要求[11]。

4 青海省农作物秸秆综合利用存在的问题

4.1 资金投入和扶持力度不够

农作物秸秆综合利用是一个系统性工程,包括秸秆收集、运输、储存、加工、销售等环节,每一个环节资金需求量较大,利用回笼资金周期长,这让很多农户和合作社望而却步,阻碍了民间资本对秸秆资源化产业的投资,青海省每年的专项资金少之又少,只能分配至5到6县区,缺乏连续性资金补助,导致农户和合作社对于秸秆综合利用的积极性不高,制约农作物秸秆资源化利用发展[12]。

4.2 气候地形限制秸秆资源化利用发展

青海省地处2 200 m以上的高海拔地区,温度低、空气湿度小,空气稀薄、日照强,不适应秸秆全量还田,即使部分还田时,秸秆无法快速腐烂,翌年春播时,残余秸秆影响机械化播种,影响作物产量,限制秸秆全量还田技术发展,在秋收期间,雨水较为频繁,秸秆含水量较高,如果秸秆收集不及时,容易造成秸秆腐烂、适口性差等问题。同时由于农作物种植地块小而分散,且多为丘陵地区,农业基础设施较弱,导致秸秆收集储运成本过高,产业化利用原料供应供给不畅通,无法及时向下游企业供给原材料,市场供应不及时,影响企业生产效率[13]。

4.3 秸秆收储运体系不完善

农作物秸秆收集有很强的季节性,收获期较短。秸秆本身不易防火、防水的特点,因此难以长期储存。当前青海省秸秆收储运体系建设仍处于发展阶段。秸秆运输依靠拖拉机作为主要运输,未形成一定的规模,专业化程度低。秸秆收储运只能依靠专业合作社自给自足。秸秆打捆社会服务程度低,秸秆收储存点少且分布不均衡,造成秸秆运输时间长、成本高,降低了农户秸秆收集的积极性[14]。

4.4 秸秆产业发展薄弱

由于建设秸秆加工企业投资大、成本高、回笼资金周期长、土地审批难等原因。以青海省西宁市湟中区为例,湟中区仅有两家秸秆加工企业,麦类秸秆加工企业只有一家,主要以饲料化利用为主。由于产出量低、规模小、生产技术不成熟、成本高,无法与外省优质揉丝草进行有力的竞争。而马铃薯、油菜秸秆产业化发展一直存在困境,虽然有一家生物质颗粒燃料秸秆加工企业,但是依然不能满足整个区域内的马铃薯、油菜秸秆资源化利用的需要。而秸秆原料化、产业化、规模化发展一直是空白,如何将青海省秸秆五料化利用产业规模化、专业化、多样化发展是当前工作的重中之重[15]。

5 青海省农作物秸秆综合利用改进措施

5.1 加大资金投入

积极申请秸秆综合利用专项资金,扶持一批市场主体,对一些秸秆深加工企业进行政策扶持,给予优惠的政策、技术支持,培育上游收集秸秆市场主体,扶持下游秸秆加工企业,双管齐下,提升农户、合作社、企业秸秆资源化利用的积极性。

5.2 因地制宜,合理还田

按照青海省气候、种植特点及作物种类,因地制宜示范推广秸秆科学还田适用技术,采用秸秆粉碎旋耕还田、粉碎深翻还田、秸秆免(少)耕保护性耕作等,并结合深松整地、病虫害综合防治等农艺措施,形成适应机械化生产、助力后茬作物稳产优质的秸秆还田规程,推进秸秆就近就地轻简化科学还田,提高土壤钾元素利用率,促进农田土壤固碳增汇,巩固提升土壤综合生产能力。结合畜禽粪污资源化利用工作,鼓励和支持大型畜禽场或有机肥生产企业购置秸秆处理和生产有机肥装备,建设秸秆有机肥生产线,扩大秸秆制作有机肥消纳量[16]。

5.3 完善秸秆收储运体系

建立健全政府推动、秸秆加工企业和收储组织为轴心、经纪人参与、市场化运作的秸秆收储运体系。以秸秆深加工企业为中心,建立收储中心,并根据秸秆收集半径分区设置多级收储站;政府部门鼓励和支持农村专业合作社、家庭农牧场、种粮大户等新型农业经营主体开展秸秆打捆离田社会化服务,减少秸秆收集作业成本;鼓励秸秆加工企业与农业新型经营主体、农户签订合作协议,发展订单式的秸秆收储加工;加大对农业生产基础设施的建设,并培育一支有实力的秸秆运输队伍,通过线上线下等多种形式,进行秸秆运输叫车服务,推动秸秆运输专业化、规模化、经济化发展,通过多策并举,逐步形成市场化的秸秆收储供应能力[17]。

5.4 推动秸秆资源化利用产业化发展

坚持政府引导、市场运作的原则,围绕农作物秸秆五料化利用,积极培育农作物秸秆资源利用的市场主体,扩展产业链、降低生产成本,优化秸秆资源化利用产业结构,推进秸秆基料、原料化利用产业发展。支持引导企业、专业合作社、家庭农牧场、种植大户积极发展以秸秆为主要基料的栽培食用菌技术,扩大秸秆基料化利用规模。鼓励发展以秸秆为原料的造纸、新型建材、复合材料、降解膜、餐具等加工产业,延伸秸秆原料化利用产业链,提高产业化利用水平[18]。

6 青海省农作物秸秆综合利用展望

青海省在生态环境保护工作当中一直走在全国的前列,当前应当抓住机遇,以绿水青山,就是金山银山为行动准则,大力发展秸秆利用产业,补短板,强弱项,借鉴国内外秸秆发展成功案例,积极探索适合本区域的秸秆利用方式,通过政府引导、企业参与、资金投入、技术推广等多种手段,让秸秆资源化利用落到实处,使农户增收创收,农户得到实惠,充分调动农户的积极性,让企业能够得到收益,形成一个良性循环,这样才能够保证农业经济快速发展的同时,还能促进青海省的农业生态环境保护。