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農作物秸稈是植物光合作用的主要產物，包括玉米秸稈、水稻秸稈、豆秸、花生秧及其它農業生產的副產物，數量十分巨大，我國每年產出的可收集秸稈約7億噸。秸稈結構十分穩定，主要是不易被降解的纖維類物質，由于秸稈直接利用的價值比較低，一直被視為廢物而隨意丟棄，或采用焚燒等簡單方法進行處理。這樣不僅對自然資源是極大的浪費，而且還會造成環境污染等社會問題，焚燒秸稈產生的濃煙，極易造成嚴重的交通事故。所以中央及各級地方政府都十分重視秸稈資源的開發利用，投入大量的人力物力財力拓展研究秸稈綜合利用新途徑。

采取高新集成技術進行全方位多方式進行綜合充分利用，秸稈就能變廢為寶，將其加工成生物飼料、生物有機肥料、高效生物基料和新的生物能源。利用生物技術方法進行發酵，做成粗飼料，減少人畜爭糧帶來的壓力；利用生物菌劑進行處理，與禽畜糞便進行一定比例混合，做成生物有機肥料，能生產出優質綠色果蔬；利用秸稈做食用菌培養基料，可生產出高品質食用菌；如果能有效地利用生物降解技術將秸稈中的纖維類物質轉化成簡單糖類，再進一步發酵生產生物乙醇，即可獲得新的清潔能源，不僅可以提供新的能源途徑，而且還可以避免由于化石燃料燃燒所帶來的環境污染，更重要的是可以緩解或解決化石能源短缺乃至枯竭所帶來的世界性能源危機。

一、農作物秸稈高值化利用的必要性

秸稈等纖維類生物質是地球上產量最大的可再生資源，主要包括林木、作物秸稈、農副產品加工下腳料等，在自然生態系統的能量流與物質循環流中占有重要位置，既是獲得生物粗飼料、生產生物有機肥料、食用菌生產基料等非常好的原料，也是生產燃料乙醇的重要資源，對解決未來能源問題有著巨大的開發潛力。科學利用農作物秸稈，是保護生態環境，人類可持續發展的有效手段和必要方法，是農業生產可循環利用的重要原料和中間物質，更是未來獲得燃料乙醇的主要途徑。

先進的生物處理新技術，將形成具有自主知識產權的生物秸稈綜合利用新工藝，也是引領未來潔凈能源產業化趨勢、發展循環經濟的關鍵節控點。

二、農作物秸稈高值化利用的可行性

遼寧省酶工程技術中心自20世紀80年代后期就一直從事產纖維素酶微生物的選育、生產工藝的優化及其用于降解纖維素類生物質的研究，已獲得低成本生產纖維素酶的工藝技術，掌握了秸稈類纖維素的物理和化學預處理技術，摸索到一條切實可行、實用性較強的以秸稈類纖維素為原料的系列產品生產工藝。該工藝實現了纖維類原料充分利用和產品價值最大化，就是所謂的“吃干榨凈”。可以對秸稈進行有效綜合利用，生產出系列產品，如生物發酵粗飼料、生物有機肥料、多種食用菌、纖維素酶等產品。這些產品的產出，為秸稈綜合利用創造了可行性路徑和工藝，進而提升整個工藝產品的經濟附加值，同時取得了良好的經濟效益、社會效益和生態效益，實現資源價值的最大化。

三、農作物秸稈高值化利用的重大意義

天然纖維素是地球上第一大可再生資源，廣泛存在于各種農作物秸稈中，是農業生產的重要副產物，同時也是工農業生產的重要生產資料，農作物秸稈可用作肥料、飼料、生活燃料、培養基基料及工業原料等多種用途。但是，由于近些年農業生產生活方式的改變，傳統的秸稈利用方式逐漸被弱化和淘汰，大量剩余秸稈的處理成為農業生產中凸顯的問題，一些農民采取了最簡單的處理方式——焚燒或隨意堆棄，不僅浪費了寶貴的資源，而且帶來的各種危害，令人難于預料，造成了大氣污染、土壤礦化、火災和交通事故等大量的社會經濟和生態問題，成為政府關心、社會關注、輿論關切的熱點和難點。而遼寧省還沒有一個專項以生物秸稈綜合利用示范化的工程技術，因此將現代生物技術用于秸稈綜合利用多項技術集成，加快將秸稈充分利用，變廢為寶，以形成具有自主知識產權的生物飼料配方、生物肥料配方、生物基料配方等專利，盡早實現以生物降解技術為核心的生物質綜合利用產業化發展目標是非常必要的，在秸稈綜合利用、促進生態環境良性循環、建設社會主義新農村、促進鄉村振興等方面發揮重要作用。

四、農作物秸稈高值化利用的途徑和用途

秸稈是農作物成熟后莖葉部分的總稱，常見的作物秸稈有水稻、玉米、小麥、薯類、大豆、棉花、花生等作物的莖葉都是秸稈，在東北地區常見的秸稈以水稻秸稈和玉米秸稈為主，作物一生中不斷進行光合作用，一部分存儲在果實部分，成熟后收獲加工或貯存，為人和動物所用，其余的光合作用產物就存儲在了莖葉中，即秸稈，這一部分的太陽能沒有充分的利用起來，要么收獲后就地焚燒或一部分運回家中當作取暖做飯的燃料，還有一部分是粉碎后，喂養牛羊等。因為秸稈富含纖維素、半纖維素，可以被反芻動物消化利用，其次秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂等微量元素和有機質，秸稈是一種多用途可再生生物資源，但部分地區，秸稈在作物收獲后，沒有被充分的利用起來，導致大量可再生資源的極大浪費和造成環境污染，甚至引起火災和嚴重的交通事故，給人類的生命帶來嚴峻的威脅。

秸稈作為一種可再生能源，有著多方面的用途，可以飼料化、肥料化、基料化、材料化、燃料化、原料化（實用工具、觀賞工藝品）和能源化等的利用。

1.秸稈的飼料化利用

秸稈可以簡單的粉碎處理或者用生物菌劑發酵處理，作為飼料，喂養牛和羊等反芻動物，其中的纖維素可被動物消化利用，還有糖類、蛋白質都被牲畜利用后，其余的成分變為排泄物收集在一起，經過一段時間的腐熟，施入土地中是特別好的生物有機肥，沒有任何的害處，此外秸稈喂養還可以提高牲畜的肉、奶的質量，這樣既解決了秸稈的處理問題，還提高了畜牧業產品的質量和產量，實現雙贏。

2.秸稈的肥料化利用

秸稈還田的類型有很多，粉碎翻壓還田、覆蓋還田、堆漚還田、焚燒還田、過腹還田等。秸稈還田的優點有：改善土壤理化性狀和結構；將秸稈一生的光合產物與吸收的養分保留在土地中；提高了肥料的利用率；提高作物的抗旱與抗鹽堿性。

3.秸稈的基料化利用

秸稈的基料化指的就是食用菌栽培所用的培養基，食用菌的接種與后續生長都在菌棒上，自然界中菌類分為木生菌、草生菌、土生菌、糞生菌（草食動物糞便），人工栽培的食用菌的菌棒都是以碎木屑為主要材料，加上麥麩、石膏等材料。

木屑都是用砍伐來的木材經機械粉碎得到的，但是從環境方面考慮樹木的生長周期長，從栽培樹苗到可用年限需要數十年，并且大興土木，恢復成原樣也需要數十年的時間，在還原的過程中發生強降雨，輕則水土流失，重則山體滑坡，或泥石流，危害周邊生態與民生，不符合可持續發展戰略，而且有很多菌棒接種后，有被感染雜菌而廢棄，大多數都被遺棄，沒有得到妥善處理，廢棄菌棒直接丟棄浪費太大，廢棄菌棒可以經過再次處理，重新接種栽培新的食用菌，還可以脫去外面的塑料包裹，鋪灑在花園中當作花卉的肥料，也可以將菌棒做成火炭或是木炭，當作燃料使用，大大減少了能耗。

如果用粉碎的秸稈替代木屑，可以大大減少木屑的使用量，秸稈碎渣可以替代木屑，進行栽培食用菌，比較樹木，秸稈生長周期短，而且樹木對水土保持有著很重要的作用，秸稈每年都有產出，且很多地方沒有利用起來，秸稈資源浪費很多，單從這一方面來講，秸稈的效益力壓木材，秸稈代替木屑，減少了木材的過度砍伐，還防止了水土流失，且保護了生態環境，同時秸稈資源也得到了更好的有效利用。

4.秸稈的材料化利用

當年在和好的黃泥中加入切斷的水稻秸稈，加強了泥土之間的鏈接性，增加了房屋的安全性和穩定性，可以理解為早期水泥的替代品，也可以叫簡易混凝土。現今在此基礎上衍生出很多以秸稈為材料的建筑材料，秸稈纖維混凝土砌磚，就是將秸稈纖維與混凝土混合或是嵌入混凝土中心制作出的砌磚，造出的砌磚與常規砌磚相比，有更好的性能，輕巧、隔熱性好、保溫性更佳、隔音性好、材料來源廣泛，任何作物秸稈都可以。經壓實燒制得到成品磚塊，幾乎沒有孔隙，具有不被雨水或雪水滲入侵蝕，既防火又防水。除了秸稈混凝土砌磚，還有稻殼水泥混凝土、聚乙烯與秸稈粉再生板材、稻草板材等建筑材料。

5.秸稈的燃料化利用

秸稈的燃料化，戶外燃燒秸稈不可取，一是容易引發山火，二是造成大氣污染，細小漂浮物危害人體健康，三是濃煙影響周邊交通，容易造成交通事故。

秸稈可以做成生物顆粒，用作鍋爐等燃燒材料，可以替代煤的使用。但是有一個缺點，就是燃燒值不夠，焦油也不好處理。

6.秸稈的原料化利用

秸稈可以工具化、商品化與觀賞化。秸稈原料化的用途數不勝數，例如高粱稈拼接的蓋簾、刷鍋的炊帚是用高粱糜子捆扎一起的、玉米秸稈穿插制成的簡易柵欄、稻草編成的雞窩、草簾等，除了工具外，還有用秸稈做的手工藝品，如草鞋、坐墊、草帽、蓋簾等手工藝品，但是現代工業技術不斷發展，這些東西可能會被金屬塑料等材料替代，并且這些手工制作的物件的手法在淡化人們的視野，可能面臨著失傳。

7.秸稈的能源化利用

秸稈可以轉變為生物能源，為人類的生產與生活提供動力的資源，我們的日常生活離不開能源，能源的類型有很多，按性質來分有兩種，一種是可再生能源，包括太陽能、水能、風能、波浪能、潮汐能、地熱能、海洋溫差能、生物質能，該種能源的特點是可以不斷從自然界中得到補充，取之不盡，用之不竭；另一種就是不可再生能源，包括煤炭、石油、天然氣、礦石資源，經開采后，在很長時間內不可能恢復的資源，蒸汽機與內燃機的出現，煤炭與石油逐漸成為主要的能源，偏偏這兩種能源是不可再生能源，并且遲早有耗盡的那一天。

生物能則是生物用生物質作為媒介，儲存太陽能，秸稈就是利用作物將太陽能轉變為生物能源，儲存起來，可以燃燒取暖做飯，也可以經過加工生產沼氣、生物乙醇等清潔能源。

秸稈乙醇，秸稈的成分是木質纖維素，有纖維素、半纖維素、木質素構成，生產酒精的原理是將纖維素分離出來，再經纖維素酶水解成單糖，之后接入酵母發酵成乙醇。我國纖維素乙醇發酵起步晚，部分環節處在瓶頸階段，核心技術部分依賴進口技術。

五、農作物秸稈高值化利用的優勢與好處

作物生長過程中大量產出的秸稈亟需有好的高效處理方法，合理加以利用。秸稈的多種用途方式為全方位利用秸稈提供了很好的應用基礎，并為秸稈的綜合利用指明了方向。

秸稈飼料化，可以大大減少人畜爭糧的壓力，讓秸稈變肉、變奶成為現實；秸稈的肥料化，可以大大改善土壤結構，改良土壤成分，增加土壤肥力；秸稈基料化，使生產食用菌的培養基減少對木屑的依賴，改善生態環境，減少水土流失；秸稈材料化，為建筑提供新型優質材料；秸稈燃料化，提供必要的燃料，生物顆粒可以代替部分煤炭；秸稈原料化，保持傳統工藝，留住美好回憶；秸稈能源化，降低化石能源帶來的危機，提供清潔能源，利于人類可持續發展。

以下僅舉三例相關企業在秸稈高值化利用和鄉村振興中所做的貢獻和所起的作用。

遼寧匯博科貿有限責任公司成立于2002年7月，在農作物秸稈生物發酵劑、秸稈飼料化利用、秸稈肥料化利用等方面積累了寶貴經驗和豐富的有價值的數據。其產品銷往全國各地，主要以遼寧、吉林、黑龍江和內蒙古為主，在秸稈綜合利用方面，做出了較大貢獻，2kg一套的秸稈發酵劑和促進劑能處理1噸秸稈，每年大約能處理500萬噸秸稈，輻射東北及周邊。依據多年積累的技術對其所用秸稈生物發酵劑進行優化改良，將形成具有獨立知識產權的飼料發酵劑配方、秸稈生物有機富硒復合肥料的配方，將對振興東北經濟起到巨大作用。

沈陽隆源新能源科技開發有限公司在秸稈采收、生物顆粒、生物肥料、生物飼料等方面為康平縣的秸稈利用做著較大貢獻，但是缺口還是非常大，僅利用當地的秸稈不到30%，所以對于秸稈的進一步綜合利用依然有較大空間，仍有較大開發潛力，公司將在原有的基礎上加大推進力度，進而對康平縣的秸稈充分利用，爭取利用率達到90%，并帶動周邊老百姓和農業合作社、家庭農場加入到秸稈綜合利用項目中來，能解決當地部分農民工就業問題，帶動老百姓致富，平均每個勞動力年收入增加在3000元左右，各項收入累積可達千萬元，而且還有潛在的經濟效益、生態效益和社會效益。

康平縣大鵬農機專業合作社在秸稈打包、秸稈粉碎、秸稈深翻還田中也做著一定貢獻，但是其設備需要進一步改進，讓收割茬口更低，粉碎效果更好，深翻更加合理，腐熟更加充分，以減少病蟲害的發生。

先進的生物處理高新技術集成，將形成具有自主知識產權的生物秸稈綜合利用新工藝和產業化趨勢及發展循環經濟的關鍵節控點,為實現社會經濟可持續發展奠定良好的理論基礎和技術保障。

六、農作物秸稈高值化利用的技術和方法

農作物秸稈高值化利用可以大大促進鄉村振興，采用多種技術集成，可以將秸稈“吃干榨凈”，減少環境污染，防止資源浪費，增加農民收入，促進經濟發展，大大提高秸稈產品附加值。

采用多種新技術，全方位利用秸稈，使其變廢為寶，獲得多個產品，增加秸稈產品產值。

采用先進的收割機收獲秸稈，留的茬口低，有利于秸稈的充分利用，避免老百姓在秋季和春季的焚燒，進而減少對環境和大氣的污染。

康平縣大鵬農機專業合作社通過改進秸稈作業收割機，留茬高度不高于10公分，回收秸稈主要用于牲畜飼料、秸稈有機生物富硒復合肥和秸稈生物基料等，通過秸稈綜合利用作業，平均每年達到8000畝以上，另外將留余的茬口或者相應的秸稈進行深翻，深埋在地下25公分以下，有利于土壤透氣性，秸稈腐熟后，還可以增加土壤內的有機質，起到肥地的作用，且在乍暖還寒的初春，起到增加地溫的作用，減少倒春寒對種子的凍害，深翻面積達到3000畝以上，加上秸稈打包利用，共計可達10000多畝。

遼寧匯博科貿有限責任公司采用生物技術手段和方法，對秸稈進行處理，發酵生產成生物粗飼料，獲得秸稈飼料發酵新配方專利，生物高精飼料，供牛、羊、豬等牲畜飼用，減少牲畜與人爭糧的壓力和矛盾，將秸稈變成優質的肉和奶。采用先進生物發酵劑配方和先進發酵方法，獲得優質飼料，每年生產粗飼料和精飼料可達200萬噸，大約可供50萬頭育成肉牛所需。

沈陽隆源新能源科技開發有限公司采用高效生物菌劑發酵處理秸稈，與禽畜糞便按一定比例混合，獲得生物有機肥料的發酵新配方，生產出高效有機富硒復合肥料，進而達到滿足和生產優質綠色果蔬的標準和條件，生產富硒蔬菜和水果，增加和拓展人們保健食品新渠道。采用新技術，每年可生產生物有機富硒復合肥可達100萬噸，可施用60萬畝土地。

利用粉碎的秸稈做培養基，生產赤松茸（大球蓋菇）等優質食用菌，獲得食用菌生物基料最佳配方比例，其菌基棒進一步可作為生物有機肥料，生產有機馬鈴薯、水果蘿卜等。1畝地可獲得優質赤松茸10000斤，畝產效益約80000元；馬鈴薯5000斤，畝產效益約10000元；水果蘿卜5000斤，畝產效益約15000元。

七、結語

盡管秸稈類纖維素原料非常廉價，但由于纖維素自身結構的穩定性，導致目前纖維素的生物降解效率較低。采用最有效的微生物發酵劑配方，系統解決纖維素降解較難問題，獲得性價比較優的生物飼料、高效生物有機富硒復合肥料、最佳配比食用菌生物基料等，實現原料充分利用和產品價值最大化。這種系統集成技術體系，對促進我國秸稈類生物質的綜合利用，開發新型飼料、新型肥料、新型基料，對建設美麗鄉村，促進鄉村振興，生態可持續發展，都具有十分重大意義。

科學高效地利用秸稈纖維素資源，不僅可以提高農業生產的科技水平，促進農村循環經濟發展，保護生態環境，還可以變廢為寶，增加農民收入，提供就業機會，農作物秸稈高值化綜合利用具有十分明顯的經濟效益、社會效益和生態效益。

參考文獻：

1.陳雪芳等.秸稈高值化綜合利用研究現狀,新能源進展：2018年10月，第6卷第5期.

2.高海龍等.農作物秸稈的綜合利用及高值化利用的發展現狀,黑龍江造紙：2019年第4期.

3.劉銀秀等.農作物秸稈"五化"綜合利用現狀與前景展望,浙江農業科學：2020年第61卷第12期.

注：此項目受沈陽市科技特派團“沈陽市康平縣農作物秸稈高值化綜合利用產業項目”的資金資助。

闞國仕，馬鏑，曹松屹，曹冬煦，胡桂鵬，陳紅漫(通訊作者)