临沂市农作物秸秆资源量及其综合利用模式研究

来源:用户上传      作者:田凝 史立婕 朱泽宏 张蓓蓓

　　摘    要：临沂市是山东省农业生产大市，农作物秸秆资源产量较为丰富。本研究利用临沂市各区（县）农作物种植数据，结合查阅文献资料及实地调研等方式，估算临沂市农作物秸秆的资源量，并分析其利用现状及高效综合利用模式。2018年临沂市全市农作物秸秆可收集资源总量为496万t，包括可收集田间秸秆444万t和加工副产物51.9万t。临沂市积极采取多项措施提高秸秆利用率，结合实践探索了多种秸秆综合利用模式，为推动临沂市农业废弃物高效利用提供了新途径。
　　关键词：农作物;田间秸秆;加工副產物;资源量;利用模式
　　中图分类号： S216.2          文献标识码： A         DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.08.018
　　Abstract：Linyi City is a major agricultural production city in Shandong province， with abundant crop residues resources.This study used the crop planting data of various districts （counties） in Linyi City， combined with literature review and field research， to estimate the resources of crop residues in Linyi City， and analyzed its current status and efficient utilization model. In 2018， the total harvestable resources of crop residues in Linyi City was estimated at 4.96 million tons， including 4.44 million tons of field straws and 0.519 million tons of processing by-products. Linyi City has actively taken a number of measures to improve the crop residues utilization rate. Besides， combined with practice， multiple straw comprehensive utilization modes have been explored， which provide new ways to promote the efficient use of agricultural waste in Linyi city.
　　Key words： crop; field straw; processing by-products; resource quantity; utilization model
　　近年来，国家对农业有机废弃物处理及资源化利用的重视程度越来越高。农作物秸秆作为农村面源污染源，其高效利用是建设美丽乡村、实现农村可持续发展需要解决的重要问题之一。国家发展和改革委员会于2016年发布《关于编制“十三五”秸秆综合利用实施方案的指导意见》，制定了2020年全国秸秆综合利用率达到85%以上的目标。2016年12月山东省农业农村厅印发《山东省加快推进秸秆综合利用实施方案（2016—2020年）》制定了2020年全省秸秆综合利用率达到92%的发展目标。山东省农作物秸秆资源量丰富，杨艳丽和张培栋[1]估算了2009年全省可收集利用的秸秆资源量为5 860万t，李蓓蓓等[2]估算了2010年山东省秸秆和林木剩余物资源量为9 558万t。临沂市作为山东省重要的粮食、蔬菜和油料生产基地，农作物秸秆的产生量也十分可观，张广娜等[3]估算主要农作物秸秆的年产量在800万t左右，尚未利用的秸秆有100万t。在农业秸秆资源化利用方面，霍丽丽等[4]提出“一主多元、农用优先”秸秆综合利用途径;郭冬生和黄春红[5]指出秸秆养畜、秸秆还田和秸秆能源化是秸秆综合利用的主要3大模式;郑军和史建民[6]提出农作物秸秆资源化利用必须实现秸秆定位资源化、秸秆利用产业化和秸秆产业集群化。当前，针对临沂市农作物秸秆的资源量、各区县分布特征的研究不足，农作物秸秆循环利用模式的调查研究也未充分开展，影响高效、适用的经验模式的推广利用。因此，本研究在估算临沂市及各区县农作物秸秆资源量的基础上，分析秸秆的利用现状及措施，并研究各区县、农业科技园区的典型高效利用模式，为临沂市农作物秸秆资源的综合利用提供借鉴和参考。
　　1 材料和方法
　　1.1 基础数据来源
　　本研究农作物秸秆资源包括田间秸秆和农作物加工副产物[7]。结合《临沂市统计年鉴2019》[8]和实地调研，确定本研究统计的主要农作物种类，并获得2018年临沂市及各区县小麦、稻谷、玉米、大豆、花生、薯类、棉花等主要农作物的经济产量数据。
　　通过查阅有关山东省及临沂市农作物秸秆资源利用的文献，确定各农作物的草谷比系数、可收集系数、加工副产物系数及折标煤系数等参数取值。
　　1.2 计算公式
　　田间秸秆的理论资源量计算公式：理论资源量=农作物产量×草谷比系数。
　　田间秸秆可收集资源量计算公式：可收集资源量=理论资源量×可收集系数。
　　农作物加工副产物资源量是经济产量和加工副产物系数的乘积。考虑到玉米芯、花生壳等主要产生于农产品加工企业，产地相对集中、容易收集处理，因此设定可收集系数为100%，即理论产量与可收集量等同。 　　农作物加工副产物可收集量计算公式：加工副产物量=经济产量×加工副产物系数。加工副产物系数为加工副产物重量占其经济产量的比值。由于棉籽壳系数是棉籽壳重量与籽棉的比重，《临沂市统计年鉴》中棉花的经济产量是指皮棉（干质量），因此计算棉籽壳重量要考虑籽棉与皮棉的换算关系，棉籽壳产量计算公式：棉籽壳产量=皮棉产量×（1/衣分-1）×棉籽壳系数（衣分取值0.38）。
　　农作物秸秆折标煤量是农作物秸秆资源量与折标煤系数的乘积，反映其能源利用价值。折标煤系数为田间秸秆或加工副产物的热值与标准煤热值的比值。农作物秸秆折标煤量的计算公式：折标煤量=农作物秸秆量×折标煤系数。
　　1.3 参数取值
　　本研究农作物的草谷比系数和田间秸秆可收集系数取值详见表1;农作物加工副产物系数取值详见表2。
　　2 临沂市农作物秸秆资源量估算
　　2.1 田间秸秆资源量
　　2018年临沂市全市小麦、玉米、花生等主要农作物的经济总产量约为490万t，可产出田间秸秆518万t，可收集资源总量约为444万t，折算成标准煤为241万t。其中，玉米秸秆资源量最高，理论资源量和可收集资源量分别达到212万t和201万t，占临沂市田间秸秆总资源量的45%左右。其次是小麦秸秆和花生秸秆，可收集资源量分别为142万t和58.8万t，分别约占临沂市田间秸秆可收集总量的32%和13%;薯类、大豆、棉花的田间秸秆可收集资源量分别为10.9万、4.50万和1.97万t，占临沂市田间秸秆可收集总量的比例均低于3%。
　　临沂市各区县农作物种植结构不同，田间秸秆资源存在一定的地域分异（图1）。兰陵县、郯城县、莒南县田间秸秆资源相对其他区县较为丰富，2018年可收集量均达到50万t以上，分别为69.6万、64.6万和55.0万t，3个县合计189万t，占临沂市总量的比例达到43%。位于临沂市中部的兰山区和罗庄区是临沂市的核心城区，产业结构中农业所占的比例相比其他区县较低，第一产业生产总值占比低于2%，农作物田间秸秆资源的产生量也较低，可收集量在15～20万t之间。蒙阴县多为山地，桃、苹果等水果产量最高，小麦玉米等农作物种植面积小、产量低，“十三五”规划中也以发展生态旅游及种植水果为主，因此秸秆产量相较其周边地区较低，可收集资源量仅为13.7万t。
　　2.2 加工副产物资源量
　　2018年临沂市农作物加工副产物主要包括花生壳、玉米芯、稻壳及棉籽壳，资源总量合计51.9万t，折算成标准煤为30.3万t。其中，花生壳产生量最高，可收集资源量约为23.7万t，约占临沂市农作物加工副产物总量的46%;玉米芯可收集资源量约为22.0万t，约占全市农作物加工副产物总量42%。临沂属于北方地区，受气候和地形地质条件影响不属于我国稻谷主产区，仅郯城县和河东区的稻谷种植面积超过1万hm2，其他区县稻谷分布面积较小，因此稻壳产量相比花生壳和玉米芯较低，可收集资源量为5.88万t，占全市总量的比重约为11%;2018年全市棉花经济产量仅0.44万t，棉籽壳产生量为0.34万t，在临沂市加工副产品总量中占比不足1%。
　　临沂市各区县的农作物加工副产物产量（图2），莒南县为全市最高，可收集资源量和占全市比例分别为6.76万t和13%;郯城县、兰陵县、临沭县和沂南县年产量也较高，均在5～6万t之间。临沂市各区县农作物加工副产物资源分布情况，与农业科技园区发展存在一定的关联性。以素有“中国花生之乡”美称的莒南县为例，全县常年花生种植面积超过2.5万hm2，经济产量达到12万t以上，拥有花生生产加工企业300余家，常年加工销售花生（制品）120万t，花生壳资源量可观、产地集中，具有较高的利用优势和价值。
　　2.3 农作物秸秆资源总量
　　通过估算，2018年临沂市可收集农作物秸秆资源总量为496万t，包括444万t可收集田间秸秆和51.9万t可收集加工副产物，与庞力豪等[11]的估算结果接近。根据秸秆资源量，将临沂市各区县分为三类：
　　第一类：秸秆资源丰富，可收集秸秆资源量超过50万t。包括兰陵县、郯城县和莒南县，分别为75.8万、70.9万和61.8万t。
　　第二类：秸秆资源一般，可收集秸秆资源量在30～50万t之间，包括沂南县、临沭县、沂水县、费县、平邑县和河东区。
　　第三类：秸秆资源贫乏，可收集秸秆资源量低于30万t，包括兰山区、罗庄区和蒙阴县。
　　3 临沂市农作物秸秆利用现状及措施
　　农作物秸秆综合利用方式主要包括五料化，即肥料化、饲料化、基料化、燃料化和原料化[4，12-13]。近年來，为减少农作物秸秆废弃、焚烧、随意堆置等造成的农业资源浪费和面源污染问题，临沂市政府采取多项措施加大管控力度，农作物秸秆综合利用程度不断提高。“十二五”期末，临沂市农作物秸秆的禁烧与利用工作取得显著成效，秸秆综合利用率达到86%;2016年临沂市秸秆利用率达88%，其中秸秆还田和生活燃料分别占秸秆总产量的38%和21%[3];根据临沂市农业农村局公布的农作物秸秆综合利用数据，2017年全市秸秆综合利用率达到90%，实现卫星监测“零火点”;2019年兰山区秸秆综合利用率达到91.5%。《临沂市现代农业发展第十三个五年规划》制定了“2020年主要农作物秸秆综合利用率争取达到95%以上”的发展目标;2019年临沂市召开秸秆禁烧与综合利用工作推进会议，提出要积极扩大秸秆综合利用渠道、推进秸秆青贮等饲料化利用，全市主要农作物秸秆综合利用率保持在91%以上。
　　临沂市积极推动秸秆五料化综合利用，在加强组织领导、秸秆综合利用引导工作的基础上，通过卫星遥感及地面人员巡查等方式加强监控，并从政策支持方面对秸秆还田、青贮、收购给予补贴，扩宽了秸秆综合利用渠道，也在一定程度上增加了农民收入。2018年临沂市玉米机收率达到85%，秸秆还田16万hm2，秸秆机械化还田率达到66%[14]。秸秆收购及补贴措施方面，比如义堂镇国能生物发电有限公司按照每吨239元的价格收购兰山区秸秆;建设秸秆青贮池，政府给予每立方米池容50元的秸秆青贮氨化补贴;小麦机械化秸秆粉碎还田验收合格，政府给予农机专业合作社或农机操作手每公顷375元补贴。 　　4 临沂市农作物秸秆综合利用模式研究
　　通过调查及资料检索发现，近年来临沂市各区县及农业科技园区已探索出多样化农作物秸秆综合利用模式。费县农业科技园区，构建了“果蔬生产基地—饲料化利用—畜禽养殖—废弃物综合治理—有机还田”为主线的循环模式，实现种养循环发展。园区内实施大中型沼气工程，正在规划建设生物能综合利用项目1个，预计年总发电量1.8亿kwh、消耗生物质30万t。莒南县农业科技园区，将花生秸秆等作为绿色天然饲料供给规模化养殖场、综合利用率达到85%以上，花生加工副产物花生红衣等综合利用率达到80%以上。园区内应用多项节能减排新技术，通过秸秆再利用技术，既减少秸秆焚烧导致的环境污染，秸秆还田充当肥料又节省了经济成本。此外，以农作物秸秆等为原料，通过高温热解方式生产生物炭、生物质气等，也正成为新的秸秆能源利用方式。
　　临沂市各区县主要农作物秸秆利用模式案例，如表4所示。
　　5 结论及讨论
　　2018年临沂市全市农作物秸秆可收集资源量为496万t，包括可收集田间秸秆444万t和农产品加工副产物51.9万t。田间秸秆以玉米、小麦和花生秸秆为主，可收集资源量402万t，占总产量的比例达到91%;加工副产物中，花生壳和玉米芯的产生量较高，分别为23.7万t和22.0万t，合占总量的88%。
　　目前，山东省农业科技园区已成为促进农民增收的科技创业服务基地及发展现代农业的综合创新示范基地。2017年3月山东省人民政府办公厅发布的《关于加快全省农业科技园区体系建设的实施意见》提出了要走绿色农业发展新路的要求。当前滨州市的滨城、博兴等农业科技园区已建立了废弃物综合利用中心，构建农业循环发展产业链。临沂市农业科技园区在发展过程中，费县、莒南等不少园区也对农作物秸秆、畜禽粪便等的循环利用方式开展了成功探索。这些高效、适用的经验模式的推广利用，将为临沂市农作物秸秆综合利用提供新途径。臨沂市各区县农作物秸秆资源利用方面，还需进一步结合自身现状基础和资源条件，合理、科学地利用秸秆资源。对兰陵县、郯城县和莒南县等秸秆资源丰富的地区给予相应的科学技术和资金支持，在农村全范围实行秸秆回收利用，发展秸秆高效利用和副产物加工的相关产业，推广成熟、高效的秸秆综合利用模式。
　　
　　参考文献：
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