小秸秆 大出路
——论述秸秆综合利用带来的产业变革

李雪静

（辽宁省农业机械化发展中心，辽宁 沈阳 110000）

秸秆，作为农业生产中的产物，对于我们来讲是再熟悉不过的了，农作物在生长的过程中，通过光合作用完成能量转换，把一部分太阳能转换成人类的食物供给能量，同时也把一部分太阳能转换成秸秆能量贮存起来。因此，农作物秸秆是一种可再生生物质资源，它具有产量丰富（全球年产千亿吨）、可存储、可移动等优势特点，可以看出，合理有效地开发利用将会带来可观的经济价值和收益预期。

作为农业大国和粮食大国，我国的农作物秸秆年产量可达到9亿吨以上，这些秸秆种类以水稻、玉米、小麦等为主，然而，由于科学技术滞后的制约和农民思想的传统守旧，导致这些优质资源的最终处理方式大多是就地焚烧，这不仅容易发生火灾，更会产生大量危害人体健康的有毒气体，同时是雾霾的一大来源，造成消防安全隐患和交通事故。而焚烧后会破坏土地生物系统的平衡和物理性状，使土壤板结加剧。因此，如何做好秸秆综合利用工作，是目前我国发展生态农业、实现秸秆经济循环的重头戏，也对提高农业效益、保护生态环境、促进资源节约、防治空气污染有着重要的影响。鉴于此，近年来，我国政府高度重视，连续出台了一系列扶持生物质产业发展的政策举措，提出“肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化”的秸秆综合利用途径，并在全国多地开展综合利用试点，秸秆经济业已基本完成从理论模型向变现操作，形成以肥料化利用为主先锋带头，饲料化、燃料化为中锋力量稳步推进，基料化和原料化为辅逐步发展的格局态势。目前，我们东北地区秸秆的综合利用率达到80%以上，较之全国85%的利用率，依然存有些许差距，而我国整体生物质能生产规模和蕴藏的比率与发达国家相比，仍存短板。需要政府和社会各方通力合作，不断提升秸秆的综合利用水平，以达到经济和社会效益的最大化。

秸秆是宝，若想利用好，必须先要从田间地头收集起来，以便存储和运输，然而，这些秸秆物料结构松散，不利于收集和运输。因此，可以压实打捆的机械——秸秆打捆机应运而生，这种机具装备可以将散乱在田间地头的秸秆进行捡拾粉碎，压缩成捆，实现秸秆资源的高效率贮存、低成本运输，这不仅仅是改变人们以往的收获、运输和储存方式，同时还推动了能源市场的发展。我国相较于国外发达国家，对于秸秆打捆机的研究比较滞后，因此，国内自主品牌的打捆机具在功能、性能、自动化、智能化以及机电液一体化等方面都存有差距。仍需要一段较长的研究和制造历程，可根据地区地势环境的需要，因地制宜地研制出能够适应土地集约化经营的高效率、大中型机具，适应丘陵地区的可靠性强、效率高的小型机具，可简单操作、实时监测的智能化机具等。由此可见，我国的打捆机发展应走出模仿阶段，完善设计理论和应用技术，其市场前景明朗，发展空间广阔，必可演绎出一番大产业。当前，我国打捆机生产制造代表企业有东方红、福田雷沃、华德农机等。

秸秆深加工项目还可以在国家政策支持推崇的“五化”途径上实现综合利用，延伸出多个相关产业链，提升其应用价值。下面从“五化”的角度逐一阐明。

肥料化：当前我国最普遍的方式是直接粉碎还田，也就是利用联合收割机或秸秆还田机，将秸秆粉碎后翻埋在土壤深处，或直接用免耕播种机进行下茬作物播种，但因有大量秸秆存在于土壤之中，其后续作业需要用适宜的机械操作才可以。在科技手段的加持下，当前一种新的肥料化思路正开始浮现，那就是秸秆炭化后制成生物炭，由秸秆生物质在亚高温缺氧条件下热解得到的稳定的富碳产物，具有较大的孔隙度和比表面积，利用这些微孔结构和表面的复杂官能团来吸附肥料，因此，吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力都有优越性，可以有效改善土壤结构和理化性质、增加土壤的碳含量。和传统肥料相比，具有低碳环保可持续、吸附缓释效果持久（生物碳基肥料中含有木醋液，能够减少病虫害的发生）、改土保墒增温作用。当前我国此项技术研究特别是产业化应用已在国际生处于领先地位，生产设备、工艺流程业已完善，和复合肥相比成本相当，因此，大面积推广难度不高，发展前景广阔。

饲料化：秸秆中富含大量的氮、磷、钾、钙、镁、和有机质、木纤维等多种元素，是反刍动物的优质饲料之一。经过切碎或揉碎、粉碎后，可通过微贮、青贮等发酵处理后压缩成捆、成块后饲喂家畜。我国畜牧产业的发展中，利用秸秆来作为家畜食物供给已经是普遍存在的，尤其是干旱的天气导致牧草减产，或是北方地区在冬季难以获取青饲料的时候，饲料缺口就需要依靠玉米、谷物等收获后的秸秆切割揉搓处理后来补给。而将秸秆玉米芯进行深加工成精饲料，比直接喂养更加营养。因此，秸秆的饲料化发展可谓是较为平顺。

燃料化：秸秆的燃料化途径有两种思路，一种是作为气化能源；一种是作为固化燃料。而作为气化能源，也有两种方法：一种是秸秆缺氧燃烧，从而产生以一氧化碳为主要成分的可燃气体；一种是秸秆与人畜粪便一定配比在厌氧状态下发酵，产生以甲烷为主要成分的可燃气体—沼气。作为固化燃料，也就是先将秸秆粉碎、干燥，在适宜的温度和湿度下压缩成棒、块、球状等高密度固体燃料，其热值相当于中质烟煤，与原料相比，有易运输贮存、热值高、便于使用等优点。

基料化：秸秆基料（基质）是指以秸秆为主要原料，添加其他有机废弃物，并调节水分使混合后物料含水量在55%～65%，然后在通风、干燥的环境中进行有氧高温堆肥，使其腐殖化与稳定化。其原理是利用自然界中存在的大量的细菌、放线菌、真菌等微生物（必要时可接种外源秸秆腐解菌）对秸秆进行生物降解处理，微生物把一部分被吸收的有机物氧化成简单的可供植株吸收利用的无机物，把另一部分有机物转化成新的细胞物质来促使微生物自身生长、繁殖，进而来分解有机物料。最终秸秆等原材料可转变成为简单的无机物、小分子有机物和腐殖质等稳定的物质。这样加工或制备处理后的基质可为动物、植物及微生物生长提供一定生长的营养有机固体物料和良好的生存条件。因玉米、小麦、棉花等作物秸秆中富含大量的营养元素，可将这些秸秆切碎灭菌处理后配制成食用菌基料，为菌落的生长提供良好的生长环境。目前，利用秸秆作为栽培基料在我国已达到75%～85%的比重，使日常食用的蘑菇、金针菇等实现规模量产化，同时也使得类如茯苓、灵芝等名贵的菌类药材实现了人工栽培，为我国的农业种植技术的进步提供了物质基础。同时，收获后的菌糠还可再回田，增加土地的肥力，与秸秆利用的“肥料化”无缝衔接，实现“秸秆从田间中来，回到田间中去”的循环理念。

原料化：随着科学技术的飞跃进步，以及国家对秸秆综合利用项目的大力支持，秸秆的原料化呈现多元发展，并在使用过程中展现出良好的特性，部分已在商业化上得到了成功应用。比如，新型可降解材料，以生物降解液态地膜为例，即是利用现代生物技术，从农作物秸秆中提取出木质素、纤维素、多糖等天然高分子材料，加入多种微量元素和有机质，经交联聚合生成的高分子生物聚合物，再均匀稀释后雾化在地表固化为一层褐色膜，覆盖在秧苗上，可以使得田地不长草，生虫概率也会降低，具有吸热增温、保墒保苗、减少污染的作用，能够有效保护生态环境、保障粮食安全和质量；秸秆餐具是利用秸秆生产的另一种环保无污染的绿色环保产品，它是利用农作物秸秆中天然植物纤维，添加安全无毒成型剂，再压缩成型制造而成，有绿色环保、耐油、耐热、耐冷冻、耐酸碱等优良特性；秸秆玉米芯中还可提取出一种具有优异的光学、电学、力学特性的材料—石墨烯，它在材料学、生物医学、微纳加工、能源和药物传递等方面都有着重要的应用前景，被誉为“新材料之王”。秸秆的原料化突破点还有很多，还有待我们逐步去发现、开发并加以合理利用。

综上，科技的发展都是从点到面，再从面到点的历程，小小的一个秸秆，就是一个发展中心点，由其拓展出多个面（例如“五化”的发展途径，图1），再从这些面逐步落实到具体点，我们从这些秸秆的综合利用中发展了多个领域，不仅减少污染浪费，还促进了科学技术的革新，发展了一场以秸秆为主角、以科技进步为背景的产业变革。

图1 秸秆综合利用示意