农作物秸秆是农作物主产品收获后留下的秆、茎、叶、壳、芯、藤蔓等副产品。在传统农业社会中，农作物秸秆是农业生产和农民生活不可或缺的生产要素与生活资料。但是，随着农业现代化的快速推进与农民生活水平的提高，农作物秸秆的传统利用方式发生了显著转变: 化肥的大量使用替代了秸秆有机肥料，煤、电、液化气等现代商品能源的快速普及替代了秸秆燃料，农业机械替代了役畜，减少了对秸秆饲料用量的需求，现代建筑材料替代了秸秆建材。秸秆在农村能源、饲料、建筑材料等方面的原有用途逐渐消失或弱化，成为像工业生产领域中的废弃物一样的农业垃圾[1]。为赶农时、抢播种，农民往往不得不将废弃的秸秆在露天直接焚烧，不仅浪费了宝贵的资源，也造成了严重的环境污染和社会危害，引起了社会各界的普遍关注[1 - 3]。据农业部的最新调查，2009 年全国废弃及焚烧的秸秆资源量约为 2. 15 亿 t，占秸秆资源可收集利用量的 31. 31%[4]。秸秆用则利、弃则害，为大量废弃的农作物秸秆找到有效的资源化利用途径，已成为当前农业与农村领域迫切需要解决的问题。
1 循环农业与农作物秸秆资源化利用
1. 1 循环农业的内涵 循环农业或循环型农业( circular agriculture) 是国内学术界在资源与环境约束背景下研究农业可持续发展而提出的一种理论，它是循环经济思想在农业生产领域的具体应用。目前，学术界关于循环农业没有统一的定义，存在着多种表述方式，但对循环农业基本内涵的理解大致相似。尹昌斌等[10]认为，循环农业是一种全新的理念和策略，其核心是运用可持续发展思想、循环经济理论与产业链延伸理念，通过农业技术创新，调整和优化农业生态系统内部结构及产业结构，最大程度地利用农业生物质能资源，利用生产中每一个物质环节，倡导清洁生产和节约消费，严格控制外部有害物质的投入和农业废弃物的产生，最大程度地减轻环境污染和生态破坏，以实现农业生产各个环节的价值增值和生活环境优美，实现生态的良性循环与农村建设的和谐发展。
1. 2 农作物秸秆的多级循环利用 农业废弃物多级循环利用是发展循环农业的一种重要模式，其特点是将生物质产业作为一个重要的子系统引入到整个农业生产系统的循环路径当中，寻求农业废弃物资源，特别是农产品加工业产生的废水、废气、废渣的综合利用途径[11]。农作物秸秆资源是农业废弃物中一种数量较多且分布广泛的植物残余类废弃物，农作物秸秆的多级循环利用是农业废弃物多级循环利用的主要形式之一。目前，我国秸秆资源利用方式单一、产业链条短、经济效益差、产业化程度低，严重制约了秸秆综合利用水平的提高。因此，按照循环农业的理念，通过发展以秸秆多级循环利用为特征的秸秆循环型农业，从而增加秸秆资源的附加值，提高秸秆资源的利用率，将是未来我国秸秆资源化利用的重要方向。
1. 3 发展秸秆循环型农业模式的原则和基本要求 1. 3. 1 循环利用与资源化原则。农作物秸秆本质上是农业生产过程中的副产品和废弃物，按照循环农业的基本原理，可以通过微生物资源等措施的作用和转化，变废为宝，使其重新回到农业生态系统或农业生产过程中去，从而实现废弃物的资源化。秸秆资源循环利用可运用生态系统物质循环的原理，建立闭路循环工艺，即把秸秆资源作为原料投入到某一生产过程，该生产过程的废料或副产品再经过转化成为农业生产资料，返回农田( 园地) ，从而产生新的秸秆资源。整个循环利用过程，尽可能实现秸秆和其他废弃物的资源化，减少废弃物向生态系统和环境的直接排放。秸秆资源的循环利用与资源化可以有不同的途径: 首先，它可以作为农业生产( 比如畜牧养殖) 的原料进入循环过程; 其次，它可以作为农村居民生活原料( 比如能源) 进入循环过程; 此外，它还可以作为工业生产的原料在农业生产和农村生活系统以外循环，并最终返回农业系统。 1. 3. 2 多级利用与产业链延伸原则。物质和能量的多级利用是提高农业生态系统经济效益和生态环境效益的有效途径[7]。多级利用原则要求在按照循环农业原理开展秸秆资源化利用过程中，对秸秆资源及相关废弃物进行多次利用，而不是一次利用，通过延长资源和产品的使用周期从而提高物质和资料的利用效率。多级利用也意味着要在秸秆资源及其相关产品的加工和处理过程中延长产业链条，通过秸秆资源利用产业内部各要素间的共生耦合与协同作用，形成比较完善、闭合的产业网络。
2 农作物秸秆循环型农业的主要模式
2. 1 秸秆养殖与能源循环型农业模式 秸秆养殖与能源循环型农业模式的主要特征是将秸秆利用与畜牧养殖业、无公害种植、清洁能源生产结合起来，以秸秆作为饲料饲喂畜牧为起点，通过养殖废弃物的资源化利用延伸产业链条，实现秸秆养殖、生态种植与能源生产的相互耦合与和谐共生。这种模式多级循环利用的基本路径可简要表述如下: 秸秆通过物理、化学或生物方法加工成饲料，用于畜牧养殖; 畜牧粪便一方面可以通过厌氧发酵产生沼气，另一方面可以进入发酵车间生产生物有机肥; 沼气用于发电或给周边居民供气，沼液作为沼肥用于粮食、蔬菜、花卉、水果等种植，沼渣用于饲养蚯蚓; 沼气发电用于畜牧养殖的饲料加工或加工秸秆固体成型燃料，蚯蚓用于喂养鹅鸭等家禽，生产有机禽蛋; 秸秆固体成型燃料一方面可通过与农户交互秸秆的方式，用于家庭取暖和炊事，另一方面可通过市场卖给工业企业或城市集中供暖用户。其多级循环利用的工艺流程( 图 1) 可表示为秸秆→饲料→畜牧养殖→后续产业链→农田( 园地) 。
2. 2 秸秆制炭循环型农业模式 秸秆制炭循环型农业模式的主要特征是将秸秆利用与工业生产、农业种植与清洁能源生产结合起来，以秸秆热解为起点，通过对气、液、固等热解产品的后续开发来延伸产业链条，实现秸秆的资源化利用和价值增值。这种模式多级循环利用的基本路径可简要表述如下: 秸秆通过热解气化可转化成固体的生物质炭、秸秆气和木醋液; 生物质炭进一步加工成为栽培基质、肥料缓释剂和土壤修复剂用于农业生产，秸秆气可用于发电或给周边农户供气，木醋液可进一步加工成叶面肥或杀虫抗菌剂等农药用于农业生产。其多级循环利用的工艺流程( 图 2) 可表示为秸秆→热解→秸秆气→农户供气( 发电自用) ，木醋液→叶面微肥( 农药) →粮、菜、花、果，生物质炭→碳基肥料( 肥料缓释剂) →粮、菜、花、果。
2. 3 秸秆沼气循环型农业模式 秸秆沼气循环型农业模式的主要特征是将秸秆利用与清洁能源生产、生态种植结合起来，以秸秆厌氧发酵产生沼气为起点，通过沼渣、沼液的综合利用来延伸产业链条，实现经济效益和环境效益的统一。这种模式多级循环利用的基本路径可简要表述为: 秸秆作为发酵原料通过厌氧发酵产生沼气; 沼气用于农户供气或发电，沼液作为沼肥用于粮食、蔬菜、花卉、水果等种植，秸秆沼渣可用于基料培养双孢菇，菇渣返还农田( 园地) 。其多级循环利用的工艺流程( 图 3) 可表示为秸秆→沼气→农户供气( 发电) ，沼液→粮、菜、花、果，秸秆沼渣→食用菌→菇渣→粮、菜、花、果。
3 结论与讨论
农作物秸秆资源化利用存在着肥料化、饲料化、能源化、原料化和基料化 5 种基本的途径，然而从农业生态系统物质利用和能量转化的角度来看，采用单一的利用方式，秸秆资源的物质利用率和能量转化率都会受到制约，无法形成规模化和产业化。因此，将秸秆利用与生态养殖、无公害种植、加工增值和产业化服务有机衔接，建立闭路循环工艺，形成多级利用和循环利用相结合的秸秆循环型农业模式，以延长秸秆利用的循环链条，提高秸秆资源的附加值，增强秸秆产品的市场竞争力，是推进我国秸秆综合利用工作的重要方向。笔者从秸秆循环型农业的循环利用与资源化、多级利用与产业链延伸、产业化与价值增值的基本原则出发，归纳和总结了 5 种主要的秸秆循环型农业模式，为进一步开展相关研究提供了参考和借鉴。
为加快秸秆循环型农业模式的发展，促进秸秆资源的高效利用，建议从以下几个方面加强对秸秆循环型农业模式的扶持: 一是出台引导性政策，鼓励各地发展秸秆多级循环利用产业; 二是设立农作物秸秆循环型农业技术研究与产业化专项资金，加大对相关技术开发的财政支持力度; 三是在秸秆资源丰富的地区，建立和发展一批从事秸秆循环型农业的示范工程和龙头企业，带动周边农户开展秸秆多级循环利用; 四是对利用秸秆资源进行有机农产品、生物肥料或生态农药生产的企业给予财政补贴、税收优惠和金融支持，降低其生产成本; 五是鼓励和支持各地建立健全秸秆收储运体系，为秸秆循环型农业模式的发展提供稳定的原料支持。
参考文献
[1]陈新锋. 对我国农村焚烧秸秆污染及其治理的经济学分析———兼论农业现代化过程中农业生产要素的工业替代[J]. 中国农村经济，2001 ( 2) : 47 -52.
[2]曹国良，张小曳，郑方成，等. 中国大陆秸秆露天焚烧的量的估算[J].资源科学，2006，28( 1) : 9 -13.
《基于循环农业的农作物秸秆资源化利用模式研究》来源：《安徽农业科学》，作者：冯 伟，张利群* ，何龙娟，庞中伟，郭淑珍
