农作物秸秆综合利用模式研究与分析——以东阿县小麦和玉米秸秆综合利用模式为例

付茂宁 （东阿县农业局，山东 东阿 252200）

秸秆是一种具有多用途的可再生生物资源。近年国内对秸秆综合利用研究较多，如汪海波等[1]对我国秸秆的资源量和分布进行了研究，崔明等[3]对我国秸秆资源的空间分布进行了研究，冯伟等[2]从经济学角度构建了秸秆资源化利用效益分析的理论框架，徐康铭等[4]对我国粮食主产区黄淮平原的秸秆资源现状与利用情况进行了研究。东阿县是鲁西地区粮食生产大县，秸秆年均产量约60万t。随着我国农村产业结构的调整、农村生活条件的改善，秸秆的燃料和饲料功能开始弱化，田间焚烧成为农民最“经济”的选择，不仅浪费资源、污染大气环境、破坏表层土壤营养，还存在安全隐患。因此，积极探索秸秆“五化”（肥料化、饲料化、基料化、能源化、原料化）模式，逐步实现东阿县秸秆的资源化和商品化，对彻底解决秸秆焚烧和污染问题，改善村居环境，增加农民收入，促进农村经济社会可持续发展具有重大的现实意义。

1 东阿县粮食生产、种植结构与秸秆资源量

1.1 东阿县概况与粮食生产现状

东阿县地处鲁西平原，东依泰山，南临黄河，南水北调东线穿黄隧洞、引黄济津、引黄济卫工程渠首均在县境，隶属“江北水城·运河古都”——山东省聊城市。土地总面积为729 km2，人口40.5万人，被誉为“万户喜鹊吉祥地，千年阿胶福寿乡”。东阿县是传统的粮食生产大县，该县为典型的小麦-玉米轮作制度，常年农作物总播种面积约7.99万hm2，常年粮食作物种植面积约7.33万hm2，其中小麦和玉米一般年份种植面积分别为3.4万和3.2万hm2，占粮食作物种植总面积的90.04% 。

1.2 东阿县秸秆资源量

东阿县农作物秸秆资源主要为小麦和玉米，其他作物（水稻、棉花、花生、大豆和瓜菜薯类等）由于种植面积较小，不作为本文的研究对象。根据农作物秸秆资源量估算公式（Ci为第i种农作物的产量，Di为第i种农作物的草谷比例系数[8]），计算得出2017东阿县小麦和玉米的秸秆资源总量为65.22万t（表1）。

表1 2017年东阿县小麦和玉米的产量以及秸秆理论资源量Table 1 The yield of wheat and maize and the theoretical resources of straws

2 东阿县小麦和玉米秸秆综合利用途径——“五化”模式

东阿县主要通过肥料化、饲料化、原料化、基料化和能源化“五化”模式（图1）来对小麦和玉米秸秆进行综合利用，其中，以肥料化、饲料化和能源化利用为主，基料化和原料化利用比例相对较小（表2）。在秸秆综合利用途径中，小麦和玉米秸秆肥料化利用达到43.41万t，占66.56% ；其次是饲料化利用，达到12.2万t，占18.71% 。2017年东阿县结合实施全省秸秆综合利用试点工程，主要推广小麦和玉米秸秆肥料化、饲料化、能源化、原料化综合利用模式，全县秸秆综合利用率就达到95% 以上，耕地土壤有机质含量平均提升0.1个百分点，减少化肥施用量10% ，取得了良好的经济、社会和生态效益。

图1 东阿县小麦和玉米秸秆综合利用的“五化”模式Fig.1 The comprehensive utilization model of wheat and maize straw in Dong’e County

表2 东阿县小麦和玉米的秸秆资源与利用现状 （万t）Table 2 The wheat and maize straws resources and utilization status in Dong’e County

3 东阿县小麦和玉米秸秆综合利用模式探索与适宜性分析

3.1 小麦和玉米秸秆肥料化利用——精细化还田模式与适宜性分析

3.1.1 小麦和玉米秸秆精细化还田模式 小麦和玉米秸秆含有丰富的氮磷钾等作物必需的营养元素，将其秸秆还田可以为土壤提供养肥，增加土壤有机质含量，改善土壤团粒结构，使土壤疏松易耕，增强土壤保水保肥能力，减少土壤水分径流和淋失，提高作物的抗病、抗倒、抗逆能力，从而提高作物的产量和品质。一般性的秸秆还田技术的应用，在改善土壤养分的同时出现一些问题[7]。因此，实施秸秆还田精细化技术，可以解决一般性秸秆还田技术的弊端。该技术的主要技术规程为：在农作物成熟后，机收秸秆粉碎还田的同时，灭茬机将秸秆二次粉碎还田；然后将腐熟剂均匀地喷撒在秸秆表面；再由机械旋耕，深翻后耙平；最终达到秸秆粉碎长度≤5 cm；机械旋耕深度逸20 cm的标准（图2）。

图2 小麦、玉米秸秆精细化还田模式Fig.2 The fine returning to field model of wheat and maize straws

3.1.2 适宜性分析 东阿县通过政策配套和有效管理，加大在农机补贴、秸秆腐熟剂和深松补贴等财政扶持力度，采取有力措施，积极推广秸秆二次粉碎、深耕深松和撒施腐熟剂等精细化秸秆还田技术，2017年全县土壤有机质平均提升了0.1个百分点，节约肥料投入约750元/hm2，全县农产品产量和质量明显提高。

3.2 小麦和玉米秸秆能源化利用——县乡村三级秸秆收储体系模式与适宜性分析

3.2.1 县乡村三级秸秆收储体系模式 众所周知，小麦和玉米秸秆可以作为燃料和原料，进行发电造纸等，但农作物秸秆具有密度小，体积大、分布散，同时又有季节性强，以腐败变质、不易储存的特点，只有建立固定的县乡村三级秸秆收储体系，才能保证秸秆收储企业（电厂、造纸厂等）获得连续、稳定可控的原料供应[6]。主要技术规程为：在秸秆剩余量最大的乡镇建设1处县级秸秆综合收储中心，每个乡镇各建设1处乡镇秸秆收储站，在秸秆剩余量较大的村庄设村级秸秆收储点，建设形成1套完备的县乡村三级秸秆收储体系。同时制定一套适合市场的价格控制约束机制，切实来维护种植户的利益，保证秸秆收储体系正常可持续运转（图3）。

3.2.2 适宜性分析 东阿县按照“划片收储、集中转运、规模利用”的原则，结合全省秸秆综合利用试点工程，2017年新建5处乡镇小麦和玉米秸秆收储站和1处县级小麦和玉米秸秆收储中心，全县小麦和玉米秸秆收储点总量达到20余个，逐步建成了“企业+乡镇收储中心+村级收储点+农户”的收储运营模式。通过对达到建设标准的收储点，给予财政补助用于收储点设备购置；并引导秸秆收储点与造纸厂、生物发电厂等以秸秆为原料的企业进行合作，从根本上解决了秸秆销售的后顾之忧，为种植户多增加了一份收入，为收储点创造了效益，也为企业解决了原料来源，切实促进了全县小麦和玉米秸秆能源化和原料化模式的利用。

图3 县乡村三级秸秆收储体系模式Fig.3 The straw collection and storage system model at county，township and village levels

3.3 小麦和玉米秸秆饲料化利用——青贮饲料模式与适宜性分析

3.3.1 小麦和玉米秸秆青贮饲料利用模式 通过秸秆青贮技术，将小麦和玉米秸秆加工成青饲料，既可饲养家禽或牛、养，又减少对自然环境的污染。东阿县主要依托山东东阿黑毛驴养殖基地，建设形成以技术专家为指导、以秸秆青贮原料的选择、青贮基础设施建设和调制技术为环节的秸秆青贮饲料利用模式。主要技术规程为：（1）农作物籽粒收获后，将秸秆按不同原料粉碎，粉碎后分层铺入青贮池，一般同种秸秆为一个青贮池，边铺边洒菌液并加洁净水调节水分，每层20-25 cm，边铺边压实，每层压实后再洒适量菌液，然后进行下一步操作，逐层如此；（2）将湿度控制在55% -60% 为宜，各层的用量应由下至上逐层增加，以攥在手中指间不滴水为宜，确保水分均匀分布；（3）青贮池内堆放的秸秆高于地面20-80 cm时，即可封池封池前将秸秆压实，表面在喷洒定量菌液，再用塑料薄膜覆盖，然后覆盖泥土10-20 cm密闭封贮；（4）7-15 d后，待秸秆呈现黄绿色、酸香味、松软易散开即可取用，取料时要从一段开始垂直取用，取料后应及时将料口封严[5]（图4）。

图4 小麦和玉米秸秆青贮饲料利用模式Fig.4 The utilization model of wheat and maize straws as silage

3.3.2 适宜性分析 东阿县依托以山东省东阿黑毛驴科技牧业有限公司为龙头的养驴生产基地，形成以技术专家为指导、以秸秆青贮原料的选择、青贮基础设施建设和调制技术为环节的技术体系。2017年东阿县在规模化养驴场新建21处青贮池，共计3.18万m3，青贮饲料2.22万t，年节省饲料成本888万元。随着养殖量的增加，秸秆青贮饲料需求量也将进一步增加，并辐射带动周边县（市、区）农作物秸秆青贮，带动全县驴产业向农业主导产业转变，实现养殖业大发展。

5 结语

综上所述，农作物秸秆综合利用是一项附加值高、涉及面广的系统工程，需政府、财政、农业、畜牧、交通、环保等有机结合起来，采取科技推动、示范拉动、政策驱动、典型带动及科研、生产、推广等立体推进措施，才能抓好农作物秸秆的综合利用，增加农民收入，促进农业结构调整。（1）要加大对秸秆青贮、秸秆收储的宣传和推介，引起广大农民的重视和认可。（2）要抓好典型，对具有财政补贴机械的收储大户和养殖大户重点扶持，做到应补尽补，实行跟踪服务。（3）要积极争取政府财政支持，形成以政策扶持为导向、农民投资为主体、社会资金为补充的多元化投入机制，充分调动广大农民的积极性。只有这样，才能使农作物秸秆综合利用这项“民生工程”深入人心。