张明辉 时曼丽 马吉坡 徐 青

（南阳市农业科学院 河南南阳 473000）

南阳市位于河南省西南部， 常住人口971.31 万人，占全省常住人口的9.78%，位居全省第2 位，常住人口城镇化率达到50.59%。 南阳素有“中州粮仓”之称，是全国粮、棉、油、烟集中产地[1]。 南阳市的山区、丘陵、平原各约占1/3，土壤类型以黄褐土、砂姜黑土、黄棕壤为主，气候类型属亚热带季风气候，兼具良好的天然种植条件，是我国重要的农业城市。

作物秸秆作为农业副产品，其富含氮、磷、钾及多种微量元素，是一种极具价值的生物质资源[2]。 随着我国作物新品种的研发和田间管理模式的创新，粮食产量实现“十三连增”，我国2020年全年粮食产量 66 949 万 t， 秸秆总量达 7.97 亿 t， 秸秆利用率90%，并预测到2025年秸秆利用率将达到97%[3]。 南阳市粮食总产量719.71 万t，连续3年保持在700 万t以上并再创历史新高， 按照不同作物的草谷比进行换算， 南阳市每年将产生大约1 250 万t 作物秸秆，可折合600 多万 t 标准煤的热值， 又或者相当于300 万t 饲料的再利用。 可见，合理利用秸秆资源能“变废为宝”。

当前中国经济转向高质量发展阶段， 同时作为最大的发展中国家， 针对目前全球气候问题提出的“碳达峰、碳中和”既是我们向世界的一个庄严承诺，也是高质量发展的必然要求， 是现代化进程的必由之路[4]。 南阳市以农业高质量发展和绿色发展为引领，不断转变农业领域高能耗高污染的生产模式， 为农业增产、农民增收、农村变美的乡村振兴探索新的发展方向。

1 作物秸秆利用的途径

1.1 作物秸秆肥料化

秸秆焚烧的草木灰从战国时期就被当做中医药用料，用于抗菌消炎，通便止渴，美容保健，草木灰还有着悠久的施肥历史， 作为一种碱性速效肥料帮助作物壮苗、促进根系生长、增强对逆境的抗性[5-6]。 随着近年来城镇化进程的加快，各种天然气、沼气、电气设备走入寻常百姓家， 秸秆在生活中的用途被逐渐弱化，甚至被随意丢弃在田间地头影响村容村貌。自20 世纪60年代秸秆还田开始出现， 主要分为直接还田和间接还田，直接还田分为粉碎还田、覆盖还田、翻压还田3种方式；间接还田包括堆沤还田、过腹还田、过圈还田、栽培食用菌后还田等[7-8]。 通过秸秆还田将秸秆中的营养物质返还入土壤中， 保持土壤的墒情，促进下茬作物的生长发育，并根据作物的类型和土壤状况确定还田方式和还田量， 达到秸秆还田的最佳效果。

1.2 作物秸秆原料化

早在东汉时期， 蔡伦用植物纤维改进造纸术[9]；宋元时期用长纤维的麻生产高级文化纸， 而稻麦秸秆属于短纤维，主要生产包装纸、卫生纸等[5]。 在手工业盛行的年代，人们用高粱秸秆、小麦秸秆编织坐垫和草鞋，制作遮蚊挡寒的秸秆帘子和清洁炕的扫帚；现在通过把秸秆制作成手工艺品用于装饰， 制作立体动物图形把我国优秀农耕文化与民宿旅游结合起来。 农作物秸秆也用于建筑材料，具有质量轻、承载力强、隔音隔热效果好等优点。 国外已有秸秆捆来改善建筑温湿度的实践[10]，秸秆材料在建房时防虫防蛀方面比传统木质材料表现更好。 丹麦是世界上首先利用秸秆发电的国家，降低成本又惠及百姓，秸秆燃烧的草木灰返还给农民作肥料， 实现农业与工业的循环经济圈[11]。 另外，秸秆乙醇关键技术已被列入科技支撑计划， 南阳市的河南天冠纤维乙醇有限公司拥有首条纤维乙醇生产线和国内首个15 万t 纤维乙醇示范区建设[12]。

1.3 作物秸秆饲料化

随着人民生活水平的提高，奶、蛋、肉需求量增加，而人口不断增长的趋势和保守18 亿亩耕地红线的战略要求都预示着人畜争地的问题。2020年以来，饲料价位持续上升，包括玉米、豆粕、菜粕等产品。 为降低养殖成本，并缓解秸秆随意丢弃、焚烧带来的生态环境压力， 逐渐探索出作物秸秆转化为动物饲料的模式。 目前比较常见的主要有直接饲喂、 秸秆氨化、秸秆青贮3种形式。 直接饲喂的秸秆适口性比较差，动物对其消化效率不高，一般辅以青贮、氨化等秸秆预处理过程就能很好地改善这个问题， 工业化生产还包括秸秆膨化制粒技术、 秸秆揉搓加工技术和高蛋白饲料块技术[13]。

1.4 作物秸秆燃料化利用

作物的秸秆、 树木的枯枝一直是农村地区主要的燃料类型， 农民也时常收集以供日后做饭取暖使用。 如今，家庭多使用现代化的电气化设备，对于秸秆处理主要是小麦收割机直接将籽粒收获装车，后面紧跟着秸秆收集装置，用于后续的秸秆发电、秸秆压块、秸秆沼气等。 目前，南阳市已有多家秸秆回收加工公司，秸秆被压缩为颗粒、块状、棒状3种，其具有体积小、密度大、燃烧效率高的特点，是一种清洁环保的能源。 近期生物质热解炭气联产技术和秸秆捆烧清洁供暖技术的研发， 极大提高了秸秆利用效率，降低了环境污染的风险[14]。

1.5 作物秸秆基料化利用

传统的食用菌栽培采用木材或木屑， 需要耗费大量的木质资源，甚至会造成森林的过度开采，近年来围绕作物秸秆代替木材进行食用菌栽培已有典型的成功案例[15-16]。 农作物秸秆来源广、数量大、种类繁多，并且价格低廉、营养丰富，是栽培食用菌的理想原料。 玉米秸秆在双孢蘑菇、草菇和大球盖菇等草腐型食用菌代料栽培方面已有相关研究报道。 围绕双孢菇产业链，镇平县回收秸秆进行食用菌栽培，形成具有规模的品牌优势， 废弃物转化为有机肥回归土壤实现闭环利用。 南召、内乡、西峡等县区利用玉米芯、麦秆和牛粪，生产双胞菇、金针菇、平菇等的生产技术，年利用秸秆10余万吨，不仅使秸秆资源得到充分利用，也为食用菌产业的发展创造了条件。

2 秸秆利用中存在的问题

2.1 技术不成熟，存在副作用

秸秆还田是补充土壤有机质的途径， 然而从秸秆转化为可供作物利用的有机质是一个复杂的过程。 秸秆在土壤中的转化速率不仅与秸秆类型有关，还受到土壤温度、 湿度、 土壤微生物以及秸秆还田深度和还田方式等的影响[17]。例如秸秆在前期的腐解速率很慢，需要额外补充氮素满足（20～30）∶1 的适宜C/N 优化微生物的分解条件，C/N 失衡就会出现微生物快速消耗土壤养分， 导致新播种作物前期营养缺乏影响正常出苗。 作物秸秆机械粉碎覆盖还田过程中存在粉碎长度过大、 机械设备不配套等引起的还田质量差等问题，影响后茬作物的生长。 带病或者腐烂发霉的秸秆直接还田，会加重土壤病害的发生，增加用药成本，严重时导致减产甚至绝收。 在秸秆用于燃料乙醇、沼气生产过程中，没有形成闭环利用，残液残渣堆积散发不愉悦气味， 这些残渣残液若进入河流，会导致水体富营养化，降低生物多样性。

2.2 回收成本高，劳动力不足

目前，南阳市的小麦、玉米、大豆、花生等都实现了机械化收获，极大地释放劳动力，非常适合人口老龄化的农村现状。 但是，全程的机械化伴随农业成本的增加，且秸秆收储体系仍然会处于起步阶段，目前仅靠企业建立完备的收储体系，难度大、成本高、进程慢。 秸秆打捆机的高成本投入和大体积秸秆的收集费用，对于企业和农户来说都超出其预算范围。 在面对秸秆收集运输时， 企业也要考虑自身的成本进而压低收购价格，农户的积极性不是很高。 传统的小田块种植模式也限制秸秆的规模化打捆， 河南省耕地总面积10 777.9 万亩,土地流转率为35.6%,而南阳市耕地面积为1 453.0 万亩, 土地流转占比29.5%,土地流转和承包规模相比全省仍然比较小[18]，秸秆分布比较分散，增加运输的成本。 在作物收获以后，由于受整地和下一季作物的播种影响， 秸秆收储的时间比较短、工作量大，用人成本相应提高。

2.3 信息不畅通，执行力有限

自十八大以来，生态环保理念深入人心，辅以禁烧秸秆的政策，人们的环保意识逐渐增强。 但由于文化水平的限制和缺乏专业的技术指导， 老百姓即使想利用秸秆也会显得束手无策， 也不知如何与秸秆收购公司取得联系， 又或者由于收获及储存过程中操作不当， 导致秸秆的质量不符合公司的要求而拒绝收购。 群众关于秸秆回收利用技术的认识存在片面的问题，看到别人成功的案例就简单地进行重复，实现不了增产、增收就会挫伤积极性。 在一定区域内没有规范的秸秆回收利用标准，造成秸秆浪费，影响利用效率。 管理者缺乏主体意识， 每年夏收秋收时节， 相关部门增派很多人手下乡镇进行秸秆禁烧巡逻，费时费力，但也只是处于监督者的角色，而不是引导者。

3 秸秆综合利用对策

3.1 响应国家政策，落实农业补贴

农业作为我国的第一产业，自2016年起，农业补贴向拥有耕地承包权的种地农民和适度规模经营的新型经营主体倾斜， 一定程度上提高了农民承包的积极性。 但是农机设备的问题也限制农业机械化的发展，一方面，虽然本市现存大量农机设备，但是由于年代久远、缺乏保养、较为陈旧或与新型农机具不配套， 在实际操作中存在效率低的问题； 另一方面， 市面上农业机械设备类型多样， 但普遍价位偏高，有的并不在购置补贴的范围之内，政府应针对性放开信贷优惠政策。 针对秸秆综合利用，应该形成以村、镇为单位，做好国家政策的宣讲工作，做到公平公正，让真正有理想有能力的人有自主创业的机会，扶持农业专业合作社的建设，建立统一收储点，以集体为单位进行销售，保障秸秆的销路。

3.2 强化技术指导，培训高素质农民

在秸秆综合利用过程中，农户是主体，培育高素质农民将有利于各项工作的开展。 首先是进行秸秆利用知识宣讲，通过知识讲座、广播、宣传车、标语、公众号等形式， 让老百姓意识到秸秆高效利用的重要意义；其次是邀请专业技术人员进行技术指导，解决老百姓遇到的实际问题， 鼓励他们积极参与到这一过程中来。 同时定期召开农业知识培训会，让农民掌握作物生长的规律和秸秆还田的理论， 通过交流和观摩，学习别人成功的经验，开阔视野并运用到实践中。 鼓励有能力的种植大户进行土地流转、适度规模经营，鼓励高素质农民参与经济作物的栽培中来，解决就业问题，减少劳动力外出，实现农业现代化建设的目标。

3.3 克服技术难点，引导示范推广

针对秸秆还田综合利用技术， 前人开展了很多的研究工作，提供了理论的参考，但是每个区域有自己的特点， 应该针对本区域存在的问题进行反复试验验证。 科研部门和农业实际情况之间应该建立联系， 以农业实际需求为导向， 提升科技成果转化效率，主动申报国家、省、市级关于农业秸秆高效利用的项目。 建立农业信息交流快速通道，各省、市的农业农村政府部门通过新闻发布会、 农业领域相关企业通过新技术展示会等形式实现与农业经营主体之间的有效沟通。 农业农村主管部门组织建设高标准农田，进行新品种展示、新技术试验点示范推广，针对南阳市作物秸秆的生物特性，细化多种利用途径，并设置对应的收储标准， 实现秸秆的最大化价值实现，最终达到秸秆资源高效利用、农民轻轻松松实现增收、农业生态环境得到显著改善的目标。