崔金库

摘 要 2019年中央一号文件提出了“加强农村污染治理和生态环境保护”的部署，并选择部分区域作为农作物秸秆综合利用试点，目的是推动秸秆禁烧和综合利用工作，保护和提升耕地质量，实现“藏粮于地、藏粮于技”。基于此，以吉林省为例，进行秸秆转化利用的具体措施研究。

关键词 生态环境;玉米秸秆;转化利用

中图分类号：X71 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.32.092

2006年1月1日，我国开始实施《可再生能源法》，秸秆这一农业副产品作为可再生能源循环利用的燃料潜力巨大。吉林省是玉米种植大省，玉米秸秆产量达2 500万吨，秸秆特性适合作生物质燃料。吉林省位于我国东北地区，冬季漫长，也需要大量燃料，因此玉米秸秆开发利用势在必行。在此大环境背景下，作为秸秆资源丰富、加工燃料质地优良的吉林省如何开发好此项目，是亟待研究和落实的现实问题。

1 秸秆还田综合处理途径

1）根据农民的需求进行使用。秸秆不仅可以作为柴火，成为农民日常生活的燃料;还可以作为农民饲养家畜的饲料。两部分秸秆需求可占所有秸秆数量的20%[1]。

2）作为乡镇农副产品及建材和小型加工企业的生产原料，主要用于加工颗粒燃料或饲料，建筑用板墙、制炭。但由于没有形成规模化生产，占秸秆利用总量不大，不超过5%。

3）秸秆气化后，作为沼气，能为农民的燃气提供支持。但是北方温度低，秸秆沼气的使用技术难度大，约占总秸秆量的1%。

4）随着机械化生产的推广，玉米收割机在玉米收割时的应用使得秸秆还田的比率提高。但由于采用玉米收割机的范围小，所以秸秆还田的数量约占总量的2%，但未来在规划利用上需要达到30%的利用率，以利用于增加土壤有机质，培肥地力。

5）秸秆致密成型压块替代煤。这种技术真正大面积推广使用刚刚开始，目前吉林省多家生物質能公司都在积极推进此项技术，但由于企业实力不强，政府重视推动力度不大，使这部分利用秸秆消耗量还不到1%。但根据未来发展趋势可能将达到30%，即可消耗750万吨。

以上5个方面是目前吉林省秸秆被利用的主要途径，目前秸秆被利用的总量最多也不到30%。剩余的大量秸秆被弃之田间地头，在秋末春初被焚烧掉或腐烂掉，不但造成严重的环境污染及土壤焦化板结，更是资源的巨大浪费。每年吉林省这样浪费的秸秆总量至少1 500万吨，其中约地里烧掉1 000万吨，地头丢弃腐烂掉500万吨。

2 秸秆综合利用具体措施

吉林省玉米种植一季作业，成熟期长，秸秆粗壮，收获季节从10月开始，收获时气温已经逐渐变冷，秸秆纤维化严重，这就决定了吉林省的玉米秸秆在利用上与中原地区有所不同。吉林省通过以下4项措施可以更加有效地利用秸秆。

2.1 秸秆还田

东北地区还没有实施秸秆覆盖轮作模式，因此仅有10%左右的秸秆还田，培肥地力，增加土壤有机质。目前，采取的方式是破碎根茎的方式增加土壤有机质。为了提高秸秆还田比例，可以采取留高茬的作业模式，秸秆收获预留30%左右的秸秆还田，培肥地力，其余机械20%加工成饲料，50%机械加工成燃料。

2.2 饲料加工

玉米是集多种功能于一体的作物，秸秆属于玉米生产的附属品，因富含营养，可作为畜牧业的饲料来源。对玉米秸秆进行精细加工和处理，作为饲养牲畜的饲料，能促进畜牧养殖业的发展。特别是秸秆作为畜牧养殖业的饲料，通过过腹还田环节，能创造更高的生态和经济效益。

2.2.1玉米秸秆青贮加工技术

青贮加工技术是将玉米秸秆通过玉米收割机，一次性完成秸秆的切碎、收集，之后再由人工切成长约2 cm的小段，控制在含水量在70%左右，再装入窖等容器中进行密封贮藏，使秸秆在无氧的环境下依托乳酸菌厌氧发酵，目的是保证秸秆中的营养成分，使饲料带有轻微的果香。

2.2.2玉米秸秆微贮加工技术

微贮加工技术是根据饲料的食用动物不同，切割成不同长度，喂牛的秸秆切成约7 cm的小段，喂羊的秸秆切成约4 cm的小段，喂猪的秸秆要全部粉碎。之后再根据秸秆小段的长短选择不同的贮藏器具，一般选择氨化的水泥窖或土窖。当秸秆水分含量在65%左右时，可以窖中加入微生物活性菌种，目的是促进其发酵，并使秸秆带有酸、香、酒的味道，便于牲畜食用。微贮加工能将玉米秸秆中的纤维素和半纤维素转化为菌体蛋白，是今后秸秆加工的主要方向。

2.2.3玉米秸秆氨化加工技术

氨化加工技术是一种化学处理方法，主要程序是先将秸秆切成约3cm长的小段，保证秸秆的水分含量在30%左右，之后按照100 kg秸秆6 kg尿素的方式进行配兑[2]。之后再在每100 kg粗饲料中加入约15%的氨水

13 kg，经过分层压实后，按层进行喷洒氨化剂，再封严，放置于27 ℃的环境中，7 d后开封，目的是将氨气挥发掉，再洗净进行饲喂。氨化处理的玉米秸秆能提高饲料的粗纤维的消化率，能增加饲料中的粗蛋白，是牛和羊等反刍动物胃微生物的营养食物。

2.2.4玉米秸秆碱化加工技术

碱化加工技术也属于化学处理方法，是用碱性化合物对秸秆进行处理，目的是通过秸秆中细胞分子对碱的不稳定酯键的特点，促进秸秆中的纤维快速膨胀，目的是便于牲畜的胃液渗入秸秆，能提高牲畜的消化率。碱化处理主要是液氮处理、尿素处理和石灰处理等，日常处理以价格低的石灰处理为主。方法是100 kg水加1 kg生石灰，不断搅拌待其澄清后，取上清液，按溶液与饲料按1∶3的比例在缸中搅拌均匀后稍压实。夏天温度高，一般只需30 h即可喂饲，冬天一般需80 h。当前发展的是复合化学处理，综合了碱化和氨化两者的优点。

2.3 燃料加工

利用致密成型设备将玉米秸秆加工成块状或颗粒，如果加工制作饲料无法消化秸秆存量，则可以从其他方向进行思考。在东北地区，秸秆可以作为冬季取暖材料，对秸秆进行深加工，使其成燃烧材料。东北地区一季作业，秸秆纤维化严重，直接物理加工作饲料养分不好，因此通过物理方式进行致密成型加工成块便于贮藏和运输，用于农村、乡镇家庭取暖及城市中小型锅炉燃烧替代煤，是一个未来发展方向。

吉林省所产玉米秸秆因成熟期长，收获较晚，木质纤维化程度高，是作为生物质燃料的很好型材，同时因东北冬季寒冷，冬季取暖用煤量较大，客观上也需要在入冬前储备大量燃料。从未来发展方向看，由于能源日趋紧张，作为不可再生的石化能源，煤价将会不断上涨，而目前玉米秸秆压块成型燃料成本比相同热值的煤

（14 650～15 487 kJ）还便宜50元/t左右，作为可替代燃煤的产业，目前时机已成熟，其次经过多年的技术与中试，在玉米秸秆致密成型与生物质秸秆燃烧锅炉技术上也已成熟，在河南、河北等地经多年示范已初具产业化规模。

秸秆压块加工代煤产业模式以城镇取暖锅炉作为需求用户，采取由生物质能源公司企业化运作，在乡镇建立示范加工点，每个点加工规模5 000 t，投资100万元（含设备与厂房），围绕着县、市周边50 km为半径，根据秸秆资源交通物流状况逐步建立秸秆加工点。以一个年加工5 000 t秸秆收贮加工站为例，成型设备需投资2台，投资100万元，厂房2 000 m2，需投资100万元，每吨50元收益，年收益为25万元。当地政府从长远的社会效益和经济效益考虑应该予以在土地使用、电力配套等方面若给予扶持和补贴，这个产业会很快发展起来。

生物质燃料燃尽率可以达到90%以上，CO2和SO2排放极低，符合世界未来低碳经济下的环保要求。

2.4 生物发电

利用秸秆生物质发电工厂消化秸秆，随着国家对生物质电厂的扶持政策，吉林省陆续开工建设了十几家电厂，至2019年吉林省已建成20个生物质能电厂，一个

2.5万千瓦的电厂，年可消耗秸秆20万吨，发电1.6亿千瓦时，可替代原港煤10万吨左右，减排CO2约15万吨。20个电厂可消耗全省秸秆产量中的400万～500万吨，约占全省2 500万吨玉米秸秆的20%。随着秸秆再利用的可持续性和国家对环保工作的要求，生物质发电势必是一个良性发展的好手段[3]。

作为生物质燃料加工用50%，利用打捆或致密成型设备加工成块状生物质燃料为锅炉提供替代煤的燃料。其中生物质能发电厂用20%（即500万吨，20个生物质电厂）其余30%逐步替代煤发展为一个产业。

因为生物质电厂建设成本高，投資大，且考虑到收贮半径需小于100 km，在秸秆利用上有一定的局限性。而固体致密成型加工点建设成本低，项目上马速度快，是一个容易实现秸秆大量加工利用的最好方式。

3 结语

吉林省至今玉米秸秆利用未形成产业规模主要是需求终端尚未形成行业产业化。目前秸秆规模化需求应定位于生物可再生能源利用上，秸秆发电机和压块成型后替代煤作乡镇、农村及城市工业锅炉用，这是拉动秸秆需求的消耗大户，也是破解秸秆利用问题的关键所在。基于此，收集、加工、储运技术上不是难题。而这一环节需要合适的组织模式、创新的运营机制及合适的农机装备来支持。

参考文献：

[1] 唐英迪，袁洪印.浅谈我国玉米秸秆综合利用现状及存在的问题[J].农业与技术，2020，40（13）：43-44.

[2] 丁攀，叶芳，张轲，等.玉米秸秆资源的综合利用及方式[J].河南农业，2020（16）：17.

[3] 于宝.玉米秸秆饲料化利用限制因素与关键技术控制分析[J].种子科技，2020，38（10）：33，35.

（责任编辑：赵中正）