近20年來新疆農作物秸稈資源量變化、現狀分析及綜合利用探討*

凌一波，薛穎昊，王家平，胡一民，張若宇

（1.新疆維吾爾自治區農村能源工作站，烏魯木齊 830049；2.農業農村部農業生態與資源保護總站，北京 100125；3.石河子大學農學院，新疆石河子 832000；4.中國農業大學國家農業科技戰略研究院，北京 100193；5.石河子大學機械電氣工程學院，新疆石河子 832000）

0 引言

治理農業農村污染是深入打好污染防治攻堅戰的重要任務，是實施鄉村振興戰略的重要舉措，對推動農業農村綠色低碳發展、加強農村生態文明建設具有重要意義[1]。農業廢棄物是農業生產過程中產生的殘余物質[2]，作為主要廢棄物之一[3]，秸稈是除籽粒等收獲器官外的植株地上部分，具有纖維素、碳、氮、礦物質、維生素等營養物質高且硫含量低的特性[4]，其利用過程能實現碳平衡[5]，提高秸稈綜合利用水平，不僅是破解農業面源污染，強化畜牧業飼草料保障[6]，實現農業循環發展的現實需要[7]，也是加快能源結構清潔化進程、實現“碳達峰、碳中和”遠景目標的有效手段[8,9]。

新疆地處我國西北邊陲，總面積166.49萬km2，耕地面積524.229萬hm2，糧食、棉花等主要農作物產量分別達1 492.55萬t和511.10萬t[10]，秸稈等農業廢棄物資源儲量較高。近年來，新疆地方政府在秸稈資源利用方面開展了大量的工作[11]，在種養結合、農家肥漚制、秸稈能源化工程建設等方面示范成效良好。目前新疆秸稈利用量達2 704.14萬t，綜合利用率約86.48%[12]，但受社會、經濟、技術等多方面的限制，秸稈資源化開發深度不足，浪費依然嚴重，秸稈露天焚燒現象時有發生[13]，造成了環境、經濟、社會效益的多重損失。文章梳理并分析近20年新疆主要農作物秸稈資源變化特性，以及秸稈資源分布、密度、豐度等情況，總結現階段農作物秸稈綜合利用現狀與成效，并給出下階段新疆農作物秸稈資源高質利用的建議與展望，以期為更好推動相關工作提供數據支撐與決策參考。

1 新疆農作物秸稈資源概況

1.1 數據來源及分析方法

農作物秸稈資源量采用谷草比估算法[14-16]。其中單位播種面積資源量單位為t/hm2，SP為主要農作物播種面積，單位為hm2；人均秸稈資源占有量單位為kg/人，P為某一地區鄉村人口數量。該研究所使用的人口數、主要農作物播種面積、主要農作物產量數據均源自《新疆統計年鑒—2019》，部分數據采用歷年工作調查積累數據。

1.2 近20年來新疆主要農作物秸稈資源量變化

2000—2018 年新疆主要農作物秸稈資源量由1 586.5萬t增加到3 449.0萬t（圖1）。從變化趨勢來看，新疆棉花秸稈資源量在2005年后迎來“兩次”大幅增長。第一次是2005—2008年，秸稈資源量4年間從538.2萬t增加至841.6萬t，后由于種植結構調整等因素[17]，2010年棉花種植面積回落至154.0萬hm2，當年秸稈資源量為759.9萬t。2011年后，“矮、密、早”模式與覆膜栽培技術推廣不斷成熟[18-20]，新疆棉花種植面積持續擴大至2018年的249.1萬hm2，單產從2000年1.5t/hm2提高到2018年2.1t/hm2，秸稈資源量達1 405.5萬t。2000—2018年生產成本增加等因素導致新疆糧食作物種植結構不穩定[21-23]，玉米、小麥種植規模呈波動上升趨勢。2000—2008年小麥優勢地位相較玉米略有下降，種植規模在2009年后穩定在100萬～120萬hm2，秸稈資源量從2000年的393.6萬t增加到2018年的554.7萬t。玉米種植面積2000年僅38.3萬hm2，2018年達到103.3萬hm2，當年秸稈資源量902.1萬t，增長率為177.5%，其中2015年達到峰值1 188.4萬t。

圖1 2000—2018年新疆主要農作物秸稈資源量變化

1.3 新疆農作物秸稈資源總量與構成

新疆主要農作物秸稈理論資源量達4 041.98萬t（表1），其中新疆維吾爾自治區3 126.80萬t，新疆生產建設兵團915.20萬t。從區域分布來看，喀什、阿克蘇、塔城、伊犁州直屬縣市和昌吉州秸稈資源量較大，5地合計占比達75.75%，烏魯木齊、克拉瑪依、吐魯番、哈密4地秸稈資源量較小，均不足1%。從種類構成看，以玉米、棉花、小麥秸稈為主，瓜蔓、蔬菜殘渣、稻稈等農副產品在部分區域具有一定比重。玉米、棉花、小麥秸稈分別為1 071.06萬t、932.25萬t和587.81萬t，3種作物秸稈占比達82.87%。玉米秸稈主要分布在塔城地區、伊犁州直、喀什地區、昌吉州，合計786.38萬t。棉花秸稈主要分布在阿克蘇、喀什、巴州、塔城，合計753.19萬t。小麥秸稈主要分布在喀什、阿克蘇、昌吉州、伊犁州直，合計414.53萬t。吐魯番市果用瓜秸稈占當地總量的41.15%。巴州、喀什、昌吉等地具有一定量的蔬菜殘渣。水稻秸稈主要集中在伊犁州直和阿克蘇，分別為14.15萬t和13.89萬t。阿勒泰向日葵秸稈達57.49萬t。新疆生產建設兵團棉花秸稈總量464.48萬t，占兵團秸稈總量的50.75%，玉米、小麥秸稈合計219.81萬t，有一定量的薯類、葵花、水稻、油菜秸稈和蔬菜殘渣等。

表1 新疆各地(州、市)及新疆生產建設兵團農作物秸稈理論資源量 萬t

1.4 新疆農作物秸稈資源豐度

新疆人均農作物秸稈資源占有量為2 416.67kg/人（圖2）?？死斠?、塔城、博州、昌吉州、巴州人均秸稈占有量分別為39 066.55、8 489.85、4 938.42、4 661.15和4 410.60kg/人，均高于全疆平均水平50%，屬秸稈資源豐富區。阿克蘇、阿勒泰人均秸稈占有量分別為2 995.26和2 663.99kg/人，介于全疆平均水平之間，為資源一般區。烏魯木齊、吐魯番、哈密、伊犁州直、克州、喀什、和田秸稈人均占有量均未達到平均水平，為資源貧乏區。新疆生產建設兵團人均秸稈占有量為 2 946.96 kg/人。

圖2 新疆各地（州、市）及新疆生產建設兵團主要農作物秸稈資源人均占有量

1.5 新疆農作物秸稈資源密度

新疆主要農作物單位播種面積秸稈資源量為7.08t/hm2（圖3）,烏魯木齊、伊犁州直、塔城地區、博州、阿勒泰地區、昌吉州單位播種面積秸稈資源量分別為10.02、9.13、8.87、8.49、8.16和8.10t/hm2高于全疆平均水平，為秸稈分布集中區，其余地區單位播種面積秸稈資源量均未達到全疆平均水平，為秸稈分布分散區。新疆生產建設兵團單位播種面積秸稈資源量7.82t/hm2。

圖3 新疆各地（州、市）及新疆生產建設兵團主要農作物秸稈資源密度

2 新疆農作物秸稈利用現狀

2.1 新疆農作物秸稈利用現狀與成效

2.1.1 秸稈肥料化利用現狀與成效

推動秸稈肥料化利用是提升新疆土地資源可持續性、改善農業面源污染、提升土壤質量的有效途徑[24-31]，目前新疆農作物秸稈總養分量達58.5萬t，占總有機肥源的21.33%，理論可替代N、P2O5、K20達21.2萬t、65.5萬t和30.8萬t，昌吉、喀什、塔城等地秸稈肥料化優勢度相對較高[32]。新疆小麥、玉米秸稈還田率分別為49%和36.5%[33]，鉀肥替代潛力分別達10.6和15.6 kg/hm2[34]，氮肥替代能力分別達22.2kg/hm2和55.4 kg/hm2[35]。近年新疆積極開展商品化有機肥生產、規?；斩挿鬯闈a肥配套機械設備應用，推動市場化主體年秸稈肥料化利用約4萬t。農戶在田間地頭興修簡易秸稈漚肥池，年秸稈肥料化利用能力可達160萬t，利用量是規?；袌鲋黧w近40倍，有效擴大了秸稈肥料化利用成果。隨著農機合作社不斷發展，新疆每年約1 194萬t秸稈直接還田，占秸稈總利用量的44%，這其中約730萬t為棉花秸稈，棉花秸稈直接還田量占棉花秸稈總量的52%[36,37]以上，有效緩解了棉花秸稈處理難題。

2.1.2 秸稈飼料化利用現狀與成效

當下新疆農作物秸稈飼料化利用呈“一高一低”特征，“一高”即農作物秸稈飼料化利用率高，達53%[38]，高于全國平均水平22個百分點，秸稈飼料化推廣程度高；“一低”即農作物秸稈飼料化滿足度低，僅50%，遠低于134.43%的全國平均水平[39]，秸稈飼料缺口問題會長期存在[40]。近年來新疆將推動秸稈飼料化建設作為農業結構調整的重要舉措，扶持秸稈青（黃）貯等飼料專業化生產示范建設，保障畜牧養殖的飼料供給。據統計，全區每年玉米、小麥秸稈飼料化利用量約1 077萬t，占秸稈飼料化利用總量的87%，推動伊犁州每年286萬t農作物秸稈飼料化利用，有效推進了當地傳統草原畜牧業向農區畜牧業轉型，推動喀什、和田等貧困集中發生地區627萬t農作物秸稈飼料化利用，持續推進當地農區畜牧業提質增效。

2.1.3 秸稈燃料化利用現狀與成效

當下新疆棉花秸稈燃料化利用水平不高，燃料化利用僅不足60萬t，以打捆直燃和生物質燃料顆粒為重點，推廣棉花秸稈燃料化在新疆前景廣闊。目前阿瓦提、巴楚等縣已使用棉花秸稈進行直燃發電，每年大約消耗棉花秸稈10萬t，經濟效益良好[41,42]。呼圖壁縣試點棉花秸稈生物質顆粒燃料年產5萬t示范項目成功。

2.1.4 秸稈基料化、材料化利用現狀與成效

阿克蘇庫車縣、伊犁州特克斯縣等地已開展小規模食用菌基料生產建設，年消納能力約1.5萬t，總體看秸稈基料化加工僅占1.29%，加工能力亟待提升。棉花秸稈纖維長度和木質化程度與木材基本相當[43,44]，在板材開發上具有良好前景[45]，目前新疆在此領域仍是空白。

2.2 新疆農作物秸稈典型利用模式

自2019年新疆開展農作物秸稈綜合利用整縣推進試點以來，以農作物秸稈肥料化、飼料化、燃料化建設為抓手，圍繞技術體系、工作體系和政策體系，探索了一批具有較高區域適宜性的秸稈綜合利用技術模式，筆者在此簡要梳理。詳見表2。

2.3 現階段新疆農作物秸稈利用存在的主要問題

2.3.1 政策配套不完善，聯動機制缺乏

秸稈綜合利用的推動與落地關鍵看地方配套政策，雖然國家層面出臺多項促進農作物秸稈利用相關政策，但截止目前新疆僅在秸稈禁燒方面出臺過落實文件[46]，且政策缺乏延續性，在產業發展、收儲體系建設、技術研發推廣、資金等方面政策保障缺位，發改、農業農村、科技、財政、環保等多部門分工明確、協同配合的政策體系、工作制度還未形成。

2.3.2 收儲體系不健全，產業化程度不高

新疆雖然農作物秸稈資源總量高，但其可資源化利用密度低[47]，加之受制于秸稈利用主體以農戶分散利用為主的特性，使得秸稈收集運輸成本相對較高，規?；袌鍪者\服務主體缺乏，秸稈收儲運體系不完善?！按蠖ⅰ钡奶匦栽斐尚陆r作物秸稈利用主體抵御市場風險能力較低，政—企、農—企利益聯結機制不完善，宏觀管理、生產體系、流通服務銜接不充分，產業化水平仍然很低[48]，整體投入產出效率低[49]，無法享受面向規?；黧w相關補貼[50]。

2.3.3 技術模式有待提升，棉花秸稈難題亟待解決

具有較高區域適宜性的秸稈利用技術體系在新疆還不健全，新疆在秸稈飼料化、肥料化、燃料化方面技術集成與模式優化上仍不成熟[51-54]，在秸稈材料化利用領域依然空白。作為我國棉花主產區，新疆具有穩定且大量的棉花秸稈產出，然而受思想觀念、成本效益、制度政策等影響，新疆棉花秸稈仍以直接粉碎還田等單一、低效途徑處理，經濟附加值低，資源浪費嚴重，棉花秸稈的資源屬性亟需進一步挖掘。

3 結果與討論

3.1 棉花秸稈是新疆農作物秸稈利用的卡點難點和主攻方向

近20年新疆棉花秸稈增幅較大且趨勢穩定，加之近年來新疆農區畜牧業發展迅速，玉米、小麥秸稈利用率較高，且國內其他棉區種棉比較經濟效益持續走低[55]，新疆將長期保持棉花秸稈資源的高產出，然而目前新疆棉花秸稈約52%直接還田，加工利用量僅1.29%[56]，處理形式單一、資源化利用水平低，資源化、商品化程度亟待提高[57,58]。新疆棉花秸稈的資源高產出與利用低水平現象將長期存在，棉花秸稈是新疆農作物秸稈綜合利用的卡點難點和主攻方向。

3.2 新疆農作物秸稈資源總量大、種類多、分布廣，具有良好的資源化開發潛力，同時存在諸多問題

新疆主要農作物秸稈資源豐富，理論資源量4 041.98萬t，其中玉米、棉花、小麥秸稈合計81.04%，塔城地區、博州、昌吉州等地秸稈資源量較大且豐度、密度均較高，有助于降低開發成本，適宜加快完善收儲運體系并建立大型秸稈資源化開發企業。新疆雖然在以秸稈為紐帶推動草原畜牧業向農區畜牧業轉型等方面取得一定成效，但仍然存在政策配套不完善、聯動機制缺乏、收儲體系不健全、技術模式有待提升等突出問題。

3.3 新疆秸稈飼料化、基料化發展具有現實需求，秸稈肥料產業化程度有待提高

雖然新疆形成了一批區域適宜性較高的秸稈飼料化利用典型模式，但由于新疆近年草場非平衡性特征明顯[59]，草地承載力大幅下降[60]，農區已成為新疆畜牧業發展的重要區域[61]，秸稈飼料缺口問題將長期存在。同時新疆設施農業規模已超6萬hm2[62]，但依然存在較大缺口，僅南疆就達90萬t以上[63]，秸稈基料需求潛力巨大。瞄準解決農區畜牧業與設施蔬菜發展現實需求，結合區域實際，布局一批規模適度的產業建設，是回應實際需求，提升新疆農作物秸稈利用規?；?、產業化的突破口。目前新疆農作物秸稈總養分量達58.5萬t，占總有機肥源的21.33%，理論可替代N、P2O5、K20達21.2萬t、65.5萬t和30.8萬t，然而秸稈肥料化利用多為農戶自發分散積造方式，產業化程度有待提高。

4 建議與展望

4.1 完善配套政策支撐，優化區域收儲運服務格局

充分整合環保、能源、畜牧、種養殖等領域利好政策，聚焦種植、收儲運、銷售等秸稈全產業鏈，在資金、稅收、土地、技術、設備等多方面給予支持和引導，研究出臺約束政策，“促”“禁”兩抓，創新秸稈利用機制，搭建“政府—農戶—企業—消費者”相互聯系、相互制約的制度體系。盡快完善秸稈收儲點建設，提升秸稈收儲運綜合服務，可在阿克蘇、巴州等有一定產業基礎、秸稈資源豐富的地區著力培育秸稈經紀人，打造一批由經紀人主導的“分散型”收儲運模式，其余地區重點依托現有組織，完善秸稈收儲運配套設施，布局一批區域收儲站，打造“集中型”收儲運模式，逐步形成“村有收儲點、鄉鎮有收儲中心”的體系格局。

4.2 改進秸稈利用技術模式，推進秸稈利用規?；a業化

瞄準回應新疆農區畜牧業、設施蔬菜發展需求與補齊棉花秸稈資源化利用短板，重點圍繞棉花、玉米、小麥等主要農作物，在秸稈肥料化、飼料化、基料化、燃料化、材料化等領域集成推廣一批規模適度、快速轉化的“低成本、高效率”技術產業模式，逐步破解當下新疆農作物秸稈綜合利用“小、散、低”的特點。強化政策支持，重點在塔城、博州、昌吉州等秸稈資源量較大且豐度、密度均較高的地區，加快完善收儲運體系并建立大型秸稈資源化利用企業，其他區域可結合地方實際，在低成本前提下，建立少量小型秸稈資源化開發企業。

4.3 提升棉花秸稈燃料化水平，助力新疆農業農村“碳中和”

新疆能源總體豐富但分布不均[64]，特別是煤炭資源呈現北富南乏的特征[65]，南疆農村地區農戶使用薪柴、秸稈等生物質能源的比例在70%以上[66]，然而燃燒熱效率低，造成了能源大量浪費，存在能源匱乏與能源浪費共存的局面。當前新疆農村能源消費總量達860萬t標準煤，其中煤炭約790萬t[67]。作為我國棉花主產區，新疆年產棉花秸稈已達1 396萬t以上，理論可替代標煤約900萬t[68]，在阿克蘇、喀什等棉花秸稈資源豐富但煤炭匱乏、替代能源成本高的農村地區大力試點棉花秸稈燃料化利用項目潛力巨大。