夏收已至,和农民麦收同样进入紧急动员状态的,是各地政府的秸秆禁烧工作。依靠行政力量强力推进禁烧工作,“层层签署责任状”、“严密布控、24小时值守”成为禁烧工作的常态。然而“严防死守”之下,每年秸秆焚烧却依然禁而不止。秸秆有机质含量平均约为15%,还有氮、磷、钾、镁、钙及硫等多种农作物生长元素。我国农作物秸秆产量居世界首位,每年可收集的农作物秸秆总量有7亿吨,秸秆禁烧和综合利用列入京津冀及周边地区大气污染防治协作重点领域之一。我们该如何有效利用秸秆?当前又有哪些待解难题困扰秸秆利用企业?直接还田是否有效,化产之路走得通吗?为此,记者进行了调查采访。
秸秆还田:虫害增加负担重
目前,秸秆还田被各地政府视为规避秸秆焚烧、沤作土壤肥料的良方,因此被强力推广,各级财政对秸秆还田还有资金补助。像安徽宿州每亩最高补助60元,对安装粉碎装置的收割机,每台补贴1000元,以促进秸秆还田。
那么,秸秆直接粉碎还田效果究竟如何?答案却不尽人意。
河南省商丘三利新能源公司董事长林振衡认为在我国秸秆还田会增加病虫害。他告诉记者,强力推行秸秆还田是借鉴欧美国家的经验。这些国家地广人稀,实行耕地轮作制,一年种植一季作物,一两年的时间,不仅虫害因为没有庄稼可吃而被饿死,而且秸秆也在田里得到了有效的熟化分解,这也是这些国家秸秆还田之所以取得较好效果的原因。而我国人多地少,一年种两三季作物,秸秆在田里根本没有腐熟的时间和过程,反而成了病虫的休眠床和培养基,病虫害成倍增加。同时,我国是化肥、农药的施用大国,重金属、农药等残留物大都在秸秆里,秸秆还田后,都返回转换到田地里了。
中国林科院林化所所长蒋建春向记者证实,我国一年多季种植,秸秆难以完全腐解,病害虫增多,影响了农作物的发芽,降低了农作物的出苗率,导致产量上不去。安徽界首市宏丰家庭农场负责人齐岗向记者反映,秸秆还田后地上蜗牛泛滥,地下蛴螬、金针虫等害虫也猖獗,严重影响秋季作物生长,秸秆还田后留下大量虫卵,导致土传病虫害增多。在还田的秸秆里,一些染病植株残留在土壤中,一遇到合适的气候就会死灰复燃,第二年农作物很容易染病。
秸秆还田会影响作物产量。
高淳县阳江镇西莲村种粮大户高声龙告诉记者,稻秸秆还田会影响来年麦子产量,他们多次向农业管理部门反映过这些问题,可是,秸秆禁烧是统一规定的,农业局的人也想不出更好的办法。从农民的角度来说,理想的办法是一年还田,另一年把秸秆烧掉或者派作它用,这对调节土壤水分、维持土壤肥力是最好的。
秸秆还田还增加了农民的直接生产成本,相比不还田,小麦秸秆全部还田,安徽等地粉碎和旋耕每亩会增加40元成本,水稻秸秆全部还田需要增加旋耕程序,每亩增加成本高达80元至100元。目前,安徽省小麦秸秆还田每亩补贴20元,水稻秸秆还田每亩补贴10元,这显然不能有效解决成本问题,农民压力不小。
由于农作物收获完毕,农民就得抢种下一季的农作物,为尽快处理掉秸秆,有利于下一茬作物播种,“付之一炬”便成为农民简单快捷、无奈但有效的处置选择。因此,尽管各地政府依靠行政力量强力推进禁烧,各地依旧冒烟不止。
“其实我们也知道焚烧秸秆会造成空气污染,可是,影响夏粮产量也是实情啊。真盼望有两全其美的办法。”高声龙无奈地说。
规模利用:化产之路受期待
秸秆综合利用发展多年,有的地方宣称秸秆综合利用率达到了80%,但是饲料化、秸秆沼气、生物质电厂等秸秆利用途径规模小、产业链条短、产品附加值低,仍是以秸秆还田为主。以河北农业大市邯郸为例,根据邯郸市农业局统计,去年全市产出秸秆800多万吨,综合利用760多万吨。其中,秸秆直接还田约占69%,秸秆出路仍然是待解难题。
据专家介绍,农作物秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。纤维素可利用化学或生物技术转化为乙醇、氢气、燃油等;半纤维素部分可以制糖,还可以制炭;木质素部分更加神奇,可以做成燃料的分散剂、电池的膨胀剂和沥青的卤化剂。可以说,真正实现秸秆综合利用,还需要依靠化工技术将其转化利用。
目前来看,秸秆燃料化利用在各项技术中成熟度最高,特别是秸秆纤维素乙醇生产技术,目前有不少公司已初具产业化规模。中国石油规划院的专家分析,用秸秆制乙醇,考虑到秸秆体积庞大、分布相对分散、运输储存费用高等特点,生产乙醇的秸秆将会以玉米秸秆、稻草、小麦秸秆为主。目前,玉米秸秆、稻草、小麦秸秆年资源量有5亿吨,如果秸秆总量的20%用于生产乙醇,以秸秆中纤维素含量35%、每克葡萄糖理论酒精产量为0.51克估算,每年这三类秸秆可产生乙醇2000多万吨。
而目前秸秆制乙醇的技术瓶颈是纤维素酶的开发以及五碳糖发酵技术工程的菌株开发。2014年11月24日为推动秸秆综合利用产业化发展,国家发展改革委会同农业部编制了《秸秆综合利用技术目录(2014)》,秸秆纤维素制乙醇技术也已经列入目录。
业内人士建议,国家将这些技术列入攻关专项,组织有关科研院校共同攻关,攻克瓶颈、降低生产成本,依靠制乙醇让农作物秸秆得到大规模的高效利用。
在进行技术攻关的同时,业内也呼吁国家加快生物质燃料乙醇的市场化推广。河南天冠集团董事长张晓阳建议,尽快建立统一的生物能源推广综合协调机制;设立国家车用生物燃料专项资金;充分利用国内外两个市场,发挥燃料乙醇调节作用,建立有利于粮食产销平衡的长效调节机制;尽快建立燃料乙醇原料多元化的弹性补助政策。
“秸秆在高温、无氧或缺氧条件下加热产生可燃气的同时,获得生物质炭、焦油和木醋酸等,可解决产品单一问题,实现秸秆资源的高效利用。”中国工程院院士、南京林业大学教授张齐生说。
据张齐生介绍,秸秆炭可以用于改良土壤和制作炭基复合肥还田,增加土壤孔隙度,改善土壤通气、透水状况,缓解土壤板结的难题;同时将氮、磷、钾、镁等元素返回到土壤中,可补充植物所必需的铜、铁、锌等微量元素,提高农作物的产量和品质。湖南农业大学一项水稻试验表明,在两处镉一级污染土壤中施加炭基复合肥后,稻谷中镉和铅的含量未检出,产量增长超过10%。南京林业大学做过小白菜实验,秸秆炭对污染土壤中的镉等重金属有很强的吸附作用,其中的硅元素还可以增强农作物的抗倒伏能力,使产量提升10%以上。
其他产品,如木醋液,既可直接作为叶面肥使用,也可用于污水处理等;木焦油经加工可作为燃料油使用;木沥青则是重要化工原料。
据记者了解,目前利用秸秆制秸秆炭、木醋酸、焦油等也已经实现了产业化。商丘三利新能源有限公司综合利用秸秆炭和木醋液,开发出了新型炭基肥料,成功应用于各类蔬菜、瓜果、烟草、茶叶、果树等作物。公司开发的连续式自热式窑炉气、肥、化多联产技术,1吨干秸秆可产300千克左右生物炭,250千克左右木醋液,1000立方米左右燃气,40千克左右生物焦油。他们采用这种技术在国内已经建立了4个工厂,年加工秸秆10万吨。
此外,秸秆热解气、固、液联产可使秸秆利用实现规模效益。蒋建春向记者表示,气、固、液产品技术上已经成熟。秸秆如果压块,秸秆热解规模能提高1倍以上。南京林业大学周建斌教授则建议,多联产经济规模要在处理秸秆8万~10万吨/年,秸秆运输距离控制在30~50千米,农业大省的每个县或乡都可以建立这样的秸秆多联产工厂。
图为河南天冠集团3万吨/年秸秆乙醇联产沼气、电力、有机肥工厂。
化产前提:供应稳定成本低
记者在采访中了解到,当前最让秸秆利用企业头痛的是,秸秆长期的稳定供应不能保证,这不仅给企业带来了很大困扰,也很大程度上制约着秸秆规模化利用。
企业普遍反映,我国农户种植面积小、秸秆种类多样、分布分散,使得收集、储运输难度大、费用高。随着秸秆原料需求量增加,农民及收购经纪人为追求最大利润会抬高价格,企业为了寻求最低成本的秸秆原料,会扩大收购半径,导致运行成本无序上涨。秸秆经纪人为了获利,囤积惜售,抬高价格,甚至弄虚作假,往秸秆里掺水掺沙等,秸秆的收储运治理难度很大。
“现在的秸秆深加工厂面临这种情况:工厂建起来之前,秸秆白送都可以;投产之后,随意涨价,秸秆利用企业的运营成本将随之上升,甚至会造成亏损、停产等局面。”蒋建春说。
河南天冠企业集团有限公司高工王学品认为,政府虽然大力号召秸秆等农业废弃物的利用,但针对秸秆原料的相关收储运体系等扶持政策仍还没有出台,财政补贴、税收减免等政策和措施没有跟上去;相关的法律法规没有明确和完善、违规惩罚的力度也不够。所有的这些问题,造成了秸秆收储运环节的收购难、贮存难、运输难、成本高等4大难题,秸秆原料收购没有相关政策保护,就会出现很多不符合当前市场经济的波动。
针对这一待解难题,业内人士纷纷给出建议。秸秆从田间地头到工厂,政府应当加强制度和政策建设,为确保秸秆资源的稳定供应,需要进一步健全法规。针对秸秆原料收购的无序竞争和价格的随意上涨等问题,今后应将秸秆纳入农产品市场管理范围,规范价格机制,出台相关管理办法,国家对主动收集并出售秸秆的农户给予资金补贴。
蒋建春指出,秸秆收购应当政府主导,需要政府出台政策,保证秸秆的长期稳定供应。政府可设立固定收集地点,农民送到后,给予补贴,企业也出资给予补贴,这样保证供应。林振衡也认为,秸秆收集政府要主导,只能当作公益事业,而不能当作产业来做,政府可以像收集城市垃圾那样建回收站,体现城市管理水平。
王学品建议,政府应当加强秸秆收集研发力度和资金投入支持,加强秸秆原料种类和品质研究。小麦秸秆和玉米秸秆可以作燃料乙醇,在确保小麦、玉米产量和品质的前提下,要加强秸秆单产和品质方面的研究。河南南阳是华中地区的典型代表,该地区秸秆种类多种多样,有棉花秆、稻秆、油菜秆、花生秆等。而且在不同地域,秸秆的种类也不同,同一种秸秆收获的季节也不同。这些秸秆虽都含有纤维素、半纤维素等可利用纤维素原料,但因其含量不同,相应的生产燃料乙醇的工艺也有差别,加强秸秆种类的研究,可扩大秸秆的利用效率,实现纤维乙醇的大规模生产。
河南农业大学教授梅付春建议,开辟企业秸秆运输的“ 绿色通道”,减免或降低秸秆运输的过路费用,降低收购秸秆成本。随着土地流转稳步开展,土地集中于种植大户手中,为实现秸秆资源的规模化利用奠定了基础。政府应当积极推动农民专业合作社建设, 由合作社统一对各成员的秸秆进行打捆、储藏,这能够更好地节约打捆费用,解决农户缺少秸秆放置场地的问题。通过这种方式,可以实现农户与企业之间的直接对接,增加农户出售秸秆的收益,从而提高农户出售秸秆的积极性。
据记者调查,今年江苏丹阳市延陵镇东皇村和江苏华晟生物发电有限公司签订合作协议,采用了“企业+村委会+农户”的秸秆收集模式。华晟公司提供秸秆收集机械和运输服务,村里组织专门的收集小队来收集秸秆,为农户提供收割、秸秆后续处理的一条龙服务。同时,华晟生物发电有限公司还将在丹阳市访仙镇仁里农场配套种植基地,采用机械化秸秆收集方式,获得秸秆原材料,用于生物质发电。
图为济南圣泉集团秸秆生物化工、新材料一体化装置。