我国秸秆资源量及其“燃料化”利用现状

  秸秆是重要的农副产品，也是重要的生物资源。集约、高效、综合利用秸秆资源，是改善农村卫生条件的清洁工程、提高耕地综合生产能力的沃土工程、优化畜牧业结构的节粮工程、减轻大气污染的环境工程、建设资源节约型社会的能源工程、增加农民收入的富民工程和实现农业可持续发展的生态工程。秸秆资源综合有效利用对实现中国全面建设社会主义新农村具有重大的现实意义和深远意义。目前，有关农作物秸秆资源研究主要集中于两个方面：一是秸秆资源数量估算，包括秸秆总产量估算和秸秆资源可收集利用量估算等。以往研究根据结果得出，不同计算方式间存在很大差异，毕于运等和王亚静等分别确定了全面、准确、合理的秸秆总产量和秸秆资源可收集利用量估算方法；二是秸秆资源综合利用途径，最重要的包含肥料化、燃料化、饲料化、原料化和基料化这5种利用途径。中国是世界第一秸秆大国，充分、合理和高效利用这类丰富资源，对环境保护和国民经济的可持续发展具有重大意义。本文对中国农作物秸秆的资源量及分布进行了分析和描述，详细的介绍了秸秆资源“能源化”利用技术最新进展。

  秸秆是农作物成熟后收获其籽实所剩余的副产品，包括粮食、油料、棉花、麻类、糖类、烟叶、蔬菜瓜果类、药材等农作物的茎、叶、枝、梢、秆、壳、芯、藤蔓、秧、穗及残渣等剩余物，还包括农田青绿饲料，但不包括麦麸、饼粕等副产物和农作物的根部。中国秸秆产量未列入国家相关部门的统计范围，因此，通常利用套算法（草谷比法、副产品比重法和经济系数法）计算出其产量。

  本文以农业部和国家统计局2005—2015年度《中国统计年鉴》、《中国农业年鉴》及相关文献中的统计资料为基础数据，对中国2004—2014年度的农作物总播种面积、农作物年总产量及农作物秸秆年总产量变化趋势和全国不一样的地区间农作物总播种面积进行了比较分析（图1）。由这11年的统计数据结果来看，中国农作物总播种面积持续不断的增加，从2004 年的1.535534×108 hm2 增加到2014 年的1.654462×108hm2，农作物总产量也随之提高，由2004年的12.26亿t提高到2015年的16.41亿t，农作物产量提高幅度高于播种面积，表明中国农业综合生产能力也在不断地提高。随着农业综合生产力的提高，中国农作物秸秆总产量总体上呈现一直增长的趋势（图1（c）），由2004年的8.25亿t到2012年已超过9亿t，平均年总产量8.7亿t，再到2014年已增加到9.81亿t。如图1（d）所示，中国31个省（区、市）农作物播种面积差异很大。位于前三甲的地区依次为河南省（1.41624×107 hm2）、黑龙江省（1.1599.9×107 hm2）和山东省（1.0812.2×107 hm2），分别占全国农作物总播种面积的8.90%、7.29%和6.79%。目前，在中国农作物播种面积最小的3个地区分别为上海市（3.917×105hm2）、北京市（2.944×105 hm2）和西藏自治区（2.389×105 hm2），所占全国农作物总播种面积比重均不到0.3%。

  农作物秸秆作为一种非竞争性资源，具有数量大、分布广、种类多和价格低等优势。现阶段秸秆主要有5个方面的利用途径：作为肥料化利用、作为饲料化利用、作为燃料化利用、作为原料化利用、作为基料化利用，简称“五料化”利用。

  “十二五”秸秆综合利用情况终期评估结果为，2015年全国农作物秸秆总产量10.4亿t，其中可收集利用秸秆量达到9.0 亿t，秸秆综合利用率由2010 年的70.5%提高到80.1%，秸秆综合利用取得明显成效。《中国农业年鉴2014》显示，2014年全国农作物秸秆总产量8亿多t，其中可收集利用秸秆量达到6亿多t，秸秆综合利用率为78%。2014和2015年各种利用途径所占可收集利用秸秆量如图2所示。中国农作物秸秆资源最主要利用途径仍是肥料化和饲料化利用，其次是燃料化利用，与2014年相比，2015年秸秆利用结构有所改变，肥料化利用率从34.8%提高到43.2%，饲料化利用率由24.7%降低到18.8%；肥料化、燃料化和基料化利用分别提高8.4%、0.1%和0.4%，而饲料化和原料化利用分别降低5.9%和0.9%。从秸秆综合利用率来看，2015年比2014年提高了2.1%，但仍有19.9%秸秆资源被焚烧或废弃浪费。

  目前，中国秸秆资源综合利用仍存在着综合利用不充分、利用结构不合理等问题。在“十三五”期间，中国还将进一步加大秸秆综合利用工作力度，不断加大资产金额的投入力度，逐渐完备秸秆收储运体系和扶持政策，推动中国农作物秸秆综合利用产业化、规模化发展。下面分别对以上5个利用途径及其技术最新进展进行详细的介绍，为提高秸秆综合利用率提供理论指导。

  秸秆燃料化利用，包括直接燃用和新型能源化利用。秸秆作为一种重要的生物质能，含有40%的碳量，其能源密度为14.0~17.6MJ/kg，也就是说，2 t秸秆热能值可代替1 t标准煤，推广秸秆能源化利用可有实际效果的减少一次能源消耗，为农村提供高品位的清洁能源，有助于国家的环境建设和CO2减排，同时可带来一系列的生态、社会和经济效益。

  目前，中国秸秆资源新型能源化利用大多分布在于“四化一电”利用途径，分别为固化、炭化、气化、液化和发电（表5），这些利用途径具有成熟的技术体系，完善的标准体系和产业模式。

  中国秸秆资源综合利用的总体趋势大多数表现在：1）秸秆资源新能源化开发、饲料化、肥料化和基料化的利用量持续不断的增加；2）秸秆废弃、焚烧和直接燃用量不断减少；3）间接还田代替直接还田等。

  近年来，中国秸秆资源综合利用工作力度不断加大，成果也显著，但目前仍存在着综合利用不充分、利用结构不合理、产业化、规模化程度不够等问题，并且其相关配套技术与国外先进的技术还具有一定差距。对于以上存在问题的，建议：1）加强秸秆资源综合利用工作的组织和管理机制的完善；2）加强秸秆资源化利用技术的研究，并研发出成熟、完善、先进的配套技术；3）加强秸秆利用产业化、规模化、集约化发展；4）加强生态环境保护意识，推动农业可持续循环发展。因此，秸秆资源的集约、循环、高效、充分的利用，为中国解决秸秆问题提供了无害化、资源化、变废为宝的合理有效的途径，从根本上解决了秸秆废弃和焚烧的问题，保障农业经济的可持续发展，拥有非常良好的经济效益、生态效益和社会效益。