我国既是粮食生产大国,也是农作物秸秆生产大国,全国秸秆常年总产量超过8亿吨,可收集资源量约为7亿吨。黄淮海地区属于一年两熟地区,现有耕地2.4亿亩,约占全国的16%,平均每平方公里的面积上有耕地870亩,为全国平均数的5倍。粮食总产量约占全国总量的1/3。主要农作物品种为小麦、玉米,种植方式是冬小麦与夏玉米轮作,粮食产量高、秸秆生产量大,小麦、玉米秸秆量占秸秆总量的比例高,北京、天津、山东三省市该比例分别达到98%、85%和84%。随着农业综合生产水平持续提高、农作物秸秆产生量增多、能源消费结构的改善和农民生活方式的转变,加上综合利用成本高、经济性差、产业化程度低等原因,出现地区性、季节性、结构性的秸秆过剩,导致秸秆无控焚烧和随意丢弃的现象发生,不仅造成资源的巨大浪费,造成大气污染、还会引发交通事故和火灾等危害。因此,树立秸秆资源理念,在收贮运、循环利用以及市场服务等环节鼓励和引导秸秆产业的发展,提高农作物秸秆综合利用率,对于提高我国农业资源综合利用水平,保护生态环境,加快农业循环经济和低碳农业发展具有重要意义。
本文基于黄淮海平原麦玉两熟区中北京、天津、山东三省市小麦和玉米秸秆综合利用情况进行研究分析,介绍黄淮海平原麦玉两熟区秸秆的综合利用现状,不同作物秸秆利用情况,分析该地区秸秆综合利用存在的问题,论述影响秸秆综合利用率提高的因素,并提出促进我国黄淮海平原麦玉两熟区秸综合利用的相关对策及建议。
一、黄淮海平原麦玉两熟区作物秸秆综合利用现状
1.作物秸秆的利用途径 黄淮海平原作为我国重要农业生产基地,耕地占总面积的70%左右,秸秆常年总产量很大。作为21世纪可开发利用的最经济最可观的能源,有效高效的利用秸秆资源,既可缓解饲料、肥料、燃料和工业原料紧张的现状,又能保护农村生态环境、促进农业可持续协调发展。近年来,黄淮海平原麦玉两熟区秸秆资源综合利用方面已取得了显著成效,通过调查和分析该地区秸秆的综合利用情况,可将其秸秆综合利用途径归纳为5类(见表1)。
黄淮海平原麦玉两熟区农作物秸秆综合利用的各种途径中,肥料化利用和饲料化利用所占比例较大,其他利用途径所占比例较小,农作物秸秆综合利用仍主要集中于农业领域(见表2)。
表1 黄淮海平原麦玉两熟区秸秆综合利用途径
秸秆利用途径 | 方法 | 优点 |
肥料化 | 黄淮海平原麦玉两熟区秸秆肥料化主要是秸秆还田,2014年山东省青岛市386万亩麦田秸秆还田率达到99%以上,秸秆还田分为直接还田和间接还田。直接还田包括翻压还田、覆盖还田等,间接还田包括过腹还田、堆沤腐熟还田、碳化还田、沼肥还田等。 | 秸秆肥料化还田是最快捷、最能大批量处理秸秆的有效途径,也是当前秸秆综合利用的主要方式之一,有利于农业的可持续发展。 |
饲料化 | 黄淮海平原麦玉两熟区秸秆饲料化主要是将秸秆通过氨化、青(黄)贮、微贮等方式进行处理,作为饲草喂养草食家畜。山东大蒜之乡金乡县研发了大蒜秸秆青贮技术,带动全县120余家养殖场开展大蒜青贮利用。 | 秸秆饲料化是秸秆饲料价值和肥料价值的重要体现,同时实现秸秆过腹还田。 |
燃料化 | 黄淮海平原麦玉两熟区秸秆燃料化主要是将秸秆通过生物气化、热解气化、固化成型以及碳化等技术处理,发展生物质能利用,为农村居民提供生活用能源,或作为工业锅炉和电站的燃料。山东乐陵县胜利新能源公司拟投资6亿元,引进消化吸收德国先进秸秆气化技术,年处理秸秆40万吨,年生产生物乙醇10万吨,燃气1亿立方,建成2万方加气站。 | 秸秆燃料化作为可再生能源可以解决我国能源短缺问题,秸秆作为燃料具有经济方便、成本低廉、节能环保、易于推广的优点。 |
基料化 | 黄淮海平原麦玉两熟区秸秆基料化主要是将秸秆进行处理,充分利用其中丰富的纤维素、木质素等有机物,作为水稻育秧和食用菌培养的基质。山东研翔生物科技有限公司利用农作物秸秆养殖黄粉虫,年利用秸秆7000余吨。 | 秸秆基料化解决机械化育秧技术大面积推广应用过程中的获取营养土难的问题,同时生产食用菌后剩余的残渣可作为优质有机肥还田。 |
原料化 | 黄淮海平原麦玉两熟区秸秆原料化主要是将纤维组织结构强的小麦秸秆,作为木材的替代品应用于造纸工业和建筑板材加工业。 | 秸秆原料化减少林木砍伐、增加绿色覆盖改善生态环境。 |
表2 2014年北京、天津、山东秸秆资源综合利用情况
地区 | 秸秆总量/万吨 | 可收集 量/万吨 | 利用量 /万吨 | 利用率/% | 肥料化 | 饲料化 | 燃料化 | 基料化 | 原料化 | |||||
用量/ 万吨 | 所占比 例/% | 用量/ 万吨 | 所占比 例/% | 用量 /万吨 | 所占比 例/% | 用量 /万吨 | 所占比 例/% | 用量/ 万吨 | 所占比 例/% | |||||
北京 | 116 | 108 | 103 | 95.4 | 85 | 82.5 | 14.5 | 14.1 | 3.5 | 3.4 |
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天津 | 270 | 230 | 190 | 82.6 | 144 | 75.8 | 26.7 | 14.1 | 10.1 | 5.3 |
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| 9.2 | 4.8 |
山东 | 9998 | 8498 | 7050 | 83.0 | 3961 | 56.2 | 1672 | 23.7 | 780 | 11.1 | 300 | 4.2 | 337 | 4.8 |
黄淮海平原麦玉两熟区中北京、天津、山东三省市小麦和玉米秸秆综合利用率已处于较高水平,北京地区秸秆资源利用率高达95.4%,也体现出黄淮海地区秸秆综合利用方面有着显著的成效。由于黄淮海平原麦玉两熟区推广保护性耕作使得该地区秸秆还田技术相对成熟,秸秆肥料化明显占有很大的比例。山东省作为农业大省秸秆产出量大,虽然秸秆利用途径较广泛但秸秆综合利用率相对其它两个地区还很低,整体来看秸秆还是多用于农业领域方向,工业领域比例相对很小,有待进一步的发展和提高。
2.不同作物秸秆利用情况 黄淮海地区小麦机械化收获水平较高,机收率达到98%以上,且大多数小麦联合收获机都加装有秸秆粉碎还田装置,除部分地区收集作为原料销售到造纸厂外,小麦秸秆基本实现全量还田。黄淮海地区又是我国重要的畜牧业基地之一,玉米秸秆除还田外,饲料化利用比例也较高(见图1)。
黄淮海平原麦玉两熟区积极推广联合收割机配备秸秆粉碎机作业模式,坚持政策引导与技术推广相结合,将秸秆还田机械设备作为农机补贴的重点,鼓励推广应用。据调查研究显示,2014年山东省青岛市386万亩麦田秸秆还田率达到99%以上。小麦秸秆数量少、腐解快,周年后田间基本不存在残留,所以黄淮海平原麦玉两熟区小麦秸秆还田率均超过95%。而玉米秸秆植株个体较大还田到土壤中不易腐烂,且玉米秸秆还田质量的高低直接影响着下茬作物小麦的生长,操作不合理会造成土壤质量低下,严重者会导致小麦减产,因而广大农民不能够完全接受玉米秸秆还田,导致玉米秸秆还田比例低。没有还田的玉米秸秆多用于饲料,由于山东省是畜牧大省这个现象尤为明显,秸秆饲料化比例高达51.7%,高于该地区秸秆还田比例。
3.秸秆综合利用存在的问题
(1)秸秆焚烧加剧环境污染 黄淮海平原麦玉两熟区秸秆露天燃烧是综合利用中存在的一个重要问题。通过卫星遥感巡查监测2015年夏季全国秸秆焚烧情况,山东省夏收秸秆焚烧火点数185个,居全国第三,焚烧秸秆问题严重。当地农民为赶农时、抢播种,减少劳动量,田间直接焚烧秸秆的现象较为严重。
(2)秸秆综合利用率不高 黄淮海地区秸秆综合利用率高于我国其他地区,但是,部分秸秆仍未能高效处理。在调研的山东、北京、天津三省市中,山东省的综合利用率最低,有17%的农作物秸秆未得到有效利用。天津市小麦、玉米秸秆的利用水平较高,但宝坻区的水稻秸秆利用率较低。北京市随着都市型现代农业的快速发展,设施农业园区内的废弃蔬菜秸秆和尾菜又成为秸秆综合利用面临的新问题。
二、 影响秸秆综合利用率提高的因素
1.秸秆还田增加生产成本 黄淮海地区农作物秸秆直接还田,一般采用在翻压还田之后进行下茬作物播种,或直接采用免耕覆盖播种。这两种方式都需要大马力牵引机具,与焚烧秸秆相比,增加了生产成本。以山东省为例,采用旋耕还田作业成本80元/亩,铧式犁翻耕还田作业成本120元/亩;采用秸秆覆盖免耕播种作业成本75元/亩,而且常规免耕播种机具在秸秆覆盖时的作业适应性、通过性较差,无法保证播种质量,农民为降低成本和保证粮食产量不愿进行秸秆还田。此外,在天津市调研期间发现,秸秆还田会在病虫害防治、种子用量方面增加100元/亩的生产成本。目前,天津、山东现有的秸秆还田补助标准多为10元/亩~20元/亩,远远低于秸秆还田成本,不能有效地调动农民进行秸秆还田的积极性。
2.收贮运高成本制约回收利用 黄淮海地区农作物秸秆的综合利用除肥料化还田外,其他利用方式都需要将其收集并运离农田。首先,秸秆的收集同粮食的收获一样,季节性强、收获期短,农民无精力收集秸秆。若雇用秸秆搂草机、秸秆捡拾打捆机等进行机械化作业,农民收集秸秆所得的收入无法支付机具费用,所以农民收集秸秆的积极性不高;其次,运费高是规模化利用的瓶颈,秸秆质地松散又易燃,运输成本高;再次,贮存难度大,秸秆本身既不防火、又不防水,占地面积大,收集时若水分含量不适且缺乏初加工,容易出现腐烂,进而影响利用效果。根据天津市秸秆经纪人测算,以150公里为辐射半径,秸秆收购、运输、贮存成本在450元/吨,高成本制约了农机服务组织、农村经纪人参与秸秆回收利用的积极性。
3.国家政策支持力度不够 国家政策中缺乏对秸秆综合利用企业的扶持,如用电执行工业电价、税收和土地没有优惠政策,企业运行成本较高,制约其发展。对秸秆还田作业以及收贮运等方面支持不足,不利于提高农民实施秸秆还田的积极性,不利于形成完整秸秆离田利用的产业链。一些项目仅注重前期投入,缺乏持续稳定的支持,新建秸秆发电项目的建设成本达8000元/千瓦~10000元/千瓦,比同等规模的火电高出一倍多。国家虽然规定生物质上网电价为0.75元/度,高于火电上网电价约0.3元/度,但 《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》中补贴所能够支撑的盈利空间极小,由于收贮运成本高,多数秸秆发电厂处于亏损运营状态。
《国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》中对农民秸秆综合利用方面财政补贴很少,对农民无控焚烧秸秆的惩罚措施却很严厉。但这并不能阻止秸秆丢弃或就地焚烧的行为,这也提醒国家在制定相关政策时对农民的行为重在疏不在于堵,建议国家制定相应的补贴政策,让农民自发地减少秸秆焚烧。
4.传统耕作方式难以改变 我国悠久的农耕历史和农耕文化,形成精耕细作的传统。受这种传统耕作方式的影响,农民习惯在播种前将前茬作物的秸秆丢弃或就地焚烧,使田间面貌重新恢复整洁。在黄淮海麦玉一年两熟区,夏收、夏种茬口十分紧张,特别是农民还未认识到秸秆还田的作用,为赶农时、抢播种,减少劳动量,多数地区出现田间直接焚烧秸秆的现象,并越来越严重,导致大气污染。
5.秸秆间接还田无人愿做 利用秸秆堆沤腐熟还田是我国农民的优良传统,为保持土壤肥力做出过贡献。随着城镇化进程的加快,农村劳动力的转移,费工费时、占用场地的传统堆沤腐熟秸秆还田方式在农村已经逐渐消失。即便是新兴的秸秆生物反应堆、碳化还田等运用生物和机械措施加工有机肥的现代技术,在广大农村推广应用也是前景堪忧,原因是年轻人不愿意从事,传统农民又不容易掌握相关技术。
6.监管、宣传和服务亟待加强 对秸秆焚烧的处罚监督监管以及问责力度需要加强,宣传和服务工作力度需要加大。农作物秸秆的综合利用是一项复杂的系统工程,涉及的部门多、学科多、层次多,需要科研、推广和管理等相关部门之间密切配合,采取经济、行政等各种手段,以“堵”和“疏”相结合的方法加以落实。环保部门要严格执法,加强秸秆禁烧的监督检查和焚烧期间大气环境监测,并将大气环境质量变化和禁烧检查存在的问题及时向政府反馈。农业、农机、科技等部门要联合起来,进一步加大推广目前成熟的秸秆综合利用技术的力度,帮助农民改变耕地方式,加快农机改造步伐,提高秸秆综合利用率。
三、结论和建议
农作物秸秆综合利用对于保护生态环境、建设社会主义新农村、促进农业可持续发展具有重要的现实意义。提高秸秆资源综合利用率,必须采取“疏堵结合、以疏为主”的方式,树立秸秆资源理念、循环发展和产业化发展理念,加快建立秸秆综合利用长效机制。
1.加强宏观科学规划 编制秸秆综合利用规划,根据资源分布情况,确定适宜本地区的秸秆综合利用方式、数量和布局,合理规划秸秆利用项目和产业发展的地址和规模,延长秸秆梯级利用的产业链,逐步形成秸秆综合利用区域化、专业化和产业化的格局。设定发展目标,指导企业在做好秸秆资源调查的基础上开展活动,控制秸秆收集半径,降低秸秆收购成本,避免扎堆和重复建设导致的恶性竞争。
2.加大财政补贴投入 建立激励补偿机制,如加大秸秆禁烧补贴、秸秆青贮补贴、秸秆沼气菌种费补贴、秸秆反应堆技术补贴等方面的实施力度;农业机械购置补贴向秸秆还田、打捆、青贮以及免耕精量播种等机具类型倾斜,并加大对秸秆机械化还田作业的补贴力度;对秸秆资源综合利用企业按照秸秆利用量进行补贴,同时给予用电、税收、建设用地等方面的优惠,进一步调动秸秆综合利用企业开展科研、生产的积极性和农户供应秸秆的积极性。
3.扶持建立科学的收贮运体系 多管齐下,推动建立健全“政府推动、秸秆利用企业和农机服务组织为轴心、秸秆经纪人参与、市场化运作”的秸秆收集与贮运体系,消除秸秆产业化瓶颈, 为实现农民和企业的利益双赢创造良好的社会环境。资金方面,通过低息或贴息贷款鼓励购买秸秆收集机械设备,建立秸秆收集转运专业队伍;用地方面,积极协调秸秆贮存、晾晒场地,给予用地优惠;交通运输方面,协调为秸秆收购运输车辆开辟绿色通道,降低物流成本;组织建设方面,支持“农户+协会(合作社)+企业”、“农户+秸秆经纪人+企业”的组织模式,可以考虑确定最低收购保护价,开展订单收购。山东泉林集团公司推行“政府+企业+村级作业点+收储中心+秸秆液压打包专业户+秸秆专业运输队”的收储模式,运转良好。
4.加快先进技术的创新和推广应用 整合科研资源,强化科技攻关,以科研单位和高等院校为依托,开展具有自主知识产权的秸秆综合利用新技术、新设备的研发,在农作物秸秆粉碎还田、免耕播种、收集贮运等方面取得突破,形成经济、适用的集成技术体系。充分发挥各级农机、农技推广机构的主观能动性,依托秸秆综合利用项目建立科技示范基地,通过科技下乡、新型职业农民培训等形式,加快推广秸秆综合利用新技术、新工艺的研发,扩大应用领域,降低劳动强度,提高广大农民群众利用秸秆资源的技能,促使秸秆综合利用真正成为农业增产增效和农民增收致富的有效途径。
5.加强宣传督导,营造良好氛围 充分发挥新闻媒体的舆论导向作用,广泛开展多种形式、丰富多彩的宣传教育活动,大力宣传秸秆综合利用的重要意义和焚烧秸秆的危害,深入讲解秸秆综合利用的好技术、好经验、好典型,营造良好的舆论氛围,提高广大干部群众的环保意识和科技水平,增强参与秸秆利用的自觉性。此外,加大监督管理力度,在“三夏”“三秋”等重点农时,积极开展下乡督导巡查和技术服务,指导开展秸秆还田作业,杜绝焚烧秸秆。