1.2.2　农业废物的环境影响及问题成因

根据联合国环境规划署（UNEP）2002年数据，世界上种植的各种谷物每年可提供秸秆达17×10⁸t，其中大部分未加工利用。我国的各类农业废物资源十分丰富，总产量超过7×10⁸t，其中稻草2.3×10⁸t，玉米秸秆2.2×10⁸t，豆类和杂粮作物秸秆1.0×10⁸t，花生和薯类藤蔓、菜叶等1.0×10⁸t。过去，我国农民将农业废物作为有机肥使用，在促进物质能量循环和培肥地力方面发挥了巨大的作用。随着节约化农业的发展、化肥的大量使用，农业废物转化为有机肥料面临一系列新的问题和严峻的挑战，传统秸秆沤肥还田方式已不能适应现代农业的发展。因此，农业废物已成为严重污染生态环境的污染源（图1-11）。

究其原因，第一，主要是我国目前缺乏针对秸秆的收运及处理技术模式，关键技术仍有缺陷，以及尚未形成统一协调的管理体制机制。秸秆的产生具有明显的季节性，且由于当前我国相当一部分的农业种植还停留在散户自发耕作方式上，规模化效应差，同时再加上我国区域差异明显，农业种植方式多样，目前尚未形成针对不同区域特征的秸秆收运模式，尤其是在专业化的收运方面几乎处于空白状态。第二，目前秸秆利用附加值偏低、秸秆生产分散、以农用为主、收集储运成本过高的现象还普遍存在。秸秆肥料化利用量较少，秸秆综合利用还处于初级阶段，规模小、分布零散不集中、利用形式较单一，未能形成规模化、产业化，许多应用技术还不能转化推广。第三，农作物秸秆量大、分散、体积蓬松、密度较低、季节性强，收割机、打捆机等配套设施缺乏，给秸秆的收集、储运带来很大困难，服务市场难以形成，服务体系尚未建立，制约着秸秆综合利用的产业化发展。农户处理秸秆的成本主要包括机械成本、劳动力成本和运输成本。农民处理秸秆的成本是非常高的，有些劳作得不偿失。因此，农民对秸秆其他利用方式积极性不高，往往选择了最为简单的秸秆焚烧。第四，利益机制尚未理顺，长效机制有待健全。秸秆资源市场化利用机制不完善，企业与农民之间尚未建立合理的利益分配关系，缺乏可持续利用秸秆的利益激励机制。

1.2.2.1　适宜的秸秆收储运关键技术

我国农作物秸秆产量大、种类多，可利用潜力巨大。但秸秆作为一种散抛型、低容重的资源，具有分散、季节性、能量密度低、储运不方便等特点，严重地制约了其大规模应用，而完善的收储运体系、实用的收集技术和设备是其能源化与资源化利用的基础。秸秆收储运就是将分散在田间地头的秸秆，在保持其利用价值的前提下，采用经济、有效的收集方法和设备，及时进行收集、运输和存储或直接运输至秸秆利用厂，是资源化利用的基础。近年来，随着秸秆能源利用技术的推广，许多地区已经建立收储运试点，形成以秸秆经纪人或专业收储运公司为依托的收储运模式，为秸秆收储运体系工程建设奠定了良好的基础。目前形成的收储运模式主要有分散型和集中型两种。其中，分散型收储运模式以农户、专业户或秸秆经纪人为主体，把分散的秸秆收集后直接提供给企业；集中型收储运模式以专业秸秆收储运公司或农场为主体，负责原料的收集、晾晒、储存、保管和运输等任务，并按照能源化企业的要求，对农户或秸秆经纪人交售秸秆的质量把关，然后统一打捆堆垛存储。

欧洲、美国等发达国家和地区现代农业体系发展相对健全，农作物秸秆收集利用主要使用机械且以集中型模式为主，其中收储运模式的主要特点是要求有良好的收获、运输等配套机械，目前正朝着高密度、大型化方向发展。例如在丹麦，生产者与企业之间秸秆交易采用期货合同的形式，秸秆价格由供应商和购买商共同决定，以免任何一方随机操控价格。合同可直接与农场主签订，也可与秸秆生产者和承包商签订，通常会包括交货日期、供货数量、协议价格以及质量标准等内容。该收储运模式在丹麦已经得到了广泛应用，可以保证秸秆的持续供应，形成了比较完善的收储运体系。

综上所述，目前我国农作物秸秆传统收集方法主要靠人工获得，作业人员劳动强度大、效率低，收集机械大多为后置式、小机型为主；也缺少专业的配套设备和服务机制，没有建立稳定的价格体系。随着我国农业集约化的发展，亟需引进和自主研发适合我国农业类型特征的集中与分散并举的秸秆收储运实用技术与体系，以提高机械化收储运的水平。

1.2.2.2　农业废物缺乏资源化

农作物秸秆是地球上第一大可再生资源，专家测算，每生产1t玉米可产2t秸秆，每生产1t稻谷或小麦可产1t秸秆。根据2008年数据我国每年农作物秸秆产量约为6×10⁸t，拥有量居世界首位。农作物光合作用的产物约有1/2以上存在于秸秆中，秸秆富含有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硫等多种营养成分，也是一种重要的生物质资源，可用作肥料、饲料、燃料及副业生产的原料等。秸秆作为重要的生物质资源，总能量基本和玉米、淀粉的总能量相当。秸秆燃烧值约为标准煤的50%，秸秆蛋白质含量约为5%，纤维素含量为30%，还含有一定量的钙、磷等矿物质，1t普通秸秆的营养价值约与0.25t粮食的营养价值相当。经过科学处理，秸秆的营养价值还可大幅度提高。秸秆蕴藏着丰富的能量，含有大量的营养物质，开发利用潜力巨大，发展前景十分广阔。

秸秆作为一种资源，做好综合利用可以转化为财富，成为农民增收的重要渠道。秸秆可实现燃料化（气化、燃烧、发电、沼气）、肥料化、饲料化、工业制品化（秸秆造板）。我国现有的农村秸秆处理和资源化利用技术包括秸秆还田技术、秸秆肥料技术、秸秆饲料技术、秸秆气化和固体燃料技术、秸秆发电技术、秸秆工业制品技术以及其他秸秆利用技术。欧洲、美国等国家和地区主要将秸秆作饲料处理，多余部分还田。丹麦是世界上首先使用秸秆发电的国家。美国也将秸秆作为饲料和用于发电，有的地方还用秸秆盖房，将整捆的秸秆高强度挤压后填充新房的墙壁；美国能源部将小麦秸秆作为可再生生物能源的一个重要来源。日本秸秆的主要处理方式为混入土中作为肥料，以及作粗饲料喂养家畜。

以上技术目前在我国已经有所研究，为秸秆的处理提供了一定的技术支撑，但由于秸秆种类多样、单一秸秆成分相对简单，因此在各技术应用过程中存在着处理速率慢、资源化水平低、成本高等问题，无法满足我国农村地区的秸秆处理处置需求。因此，亟需开发相关的实用技术，提高处理效率、增加秸秆的资源化水平，为秸秆的高质化利用提供技术支撑。

1.2.2.3　缺少适合不同区域类型的秸秆收储运与分质资源化集成技术体系

秸秆的收储运与处理处置是一个系统的工程，过程中涉及的工序和内容较多，单一技术难以完成其有效的收储运和资源化利用，且我国不同区域的秸秆产生类型与收储运和处理处置需求差异性明显，同时由于经济实力、技术性能等因素的限制，适合区域特点的秸秆收储运与处理的集成技术开发滞后，缺乏针对不同区域、不同类型特征的秸秆收储运技术、工程、管理和政策优化组合体系。因此，为解决秸秆的资源浪费和污染环境问题，需要对全过程进行综合集成，迫切需要秸秆收集、粉碎、储存、运输等工序的集成设备，完善秸秆综合利用前的收集、粉碎、储存、运输集成体系，结合不同分区、不同农业类型的特点，进一步开展秸秆收储运和资源化利用技术系统构建与示范研究，优化组合收、储、运、分质资源化集成技术，从而形成适宜于不同区域特点的低成本、低影响、低污染、高价值的“三低一高”集成技术体系，对秸秆的综合利用起到示范带动作用。