王紅彥，張軒銘，王道龍，崔淳熙，高春雨，王　磊，王亞靜，畢于運※

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京　100081；2.北京101中學　北京　100091；3.唐山職業(yè)技術學院，河北唐山　063004）

?

·持續(xù)農(nóng)業(yè)·

中國玉米芯資源量估算及其開發(fā)利用*

王紅彥1，張軒銘2，王道龍1，崔淳熙3，高春雨1，王磊1，王亞靜1，畢于運1※

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081；2.北京101中學北京100091；3.唐山職業(yè)技術學院，河北唐山063004）

摘要文章首先采用文獻考證法，確定玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比值；在此基礎上，采用副產(chǎn)品比重法，結合玉米產(chǎn)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對全國及各省 （市、自治區(qū)）的玉米芯產(chǎn)量進行估算，并分析其區(qū)域分布；通過實地調(diào)查，結合文獻綜述，從原料化、飼料化、基料化、能源化的角度，系統(tǒng)闡述我國玉米芯資源綜合利用途徑。結果表明：玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比為0.21；2013年全國玉米芯資源總產(chǎn)量為4 590萬t，相當于全國秸稈總產(chǎn)量的4.90%或玉米秸稈總產(chǎn)量的19.10%。主要分布于東北地區(qū)與黃淮海地區(qū)，產(chǎn)量分別為1 586.61萬t與1 185.41萬t，兩地區(qū)合計占全國玉米芯產(chǎn)量的60.42%。玉米芯是我國各類秸稈資源中高值化利用率較高的種類，其原料化、基料化、飼料化及能源化利用總量達到800萬t左右。食用菌基料化、新型能源化利用是提高我國玉米芯綜合利用水平的基本途徑。多產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)可有效地促進我國玉米芯工業(yè)原料化利用水平的不斷提升。積極開展玉米芯發(fā)酵飼料技術推廣與應用可為我國玉米芯資源高值化利用開辟新途徑。

關鍵詞玉米芯資源量估算資源化利用玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比

玉米芯是玉米果穗脫去籽粒后的穗軸。玉米作為我國三大糧食作物之一，其副產(chǎn)品玉米芯營養(yǎng)成分豐富，且便于集中收集。玉米芯主要由35%～40%的半纖維素、32%～36%的纖維素、17%～20%的木質(zhì)素及1.2%～1.8%的灰分構成［1］。歷久以來，玉米芯在我國廣大農(nóng)村地區(qū)多用作生活燃料。隨著生物質(zhì)資源開發(fā)利用技術的進步，玉米芯工業(yè)化深加工產(chǎn)品種類不斷增加，主要包括木糖、木糖醇、低聚木糖、糠醛、纖維素乙醇等高附加值產(chǎn)品。玉米芯食用菌種植技術、生物發(fā)酵飼料技術也得到一定應用。玉米芯在新型能源化利用方面，由于熱值相對于普通秸稈偏高，備受秸稈氣化站與秸稈發(fā)電廠的青睞，而玉米芯在肥料化利用相對較少。玉米芯資源化、商品化、高值化利用具有可觀的開發(fā)潛力。

以往相關文獻在估算玉米芯產(chǎn)量時粗略認為玉米芯占玉米穗的20%～30%［2-3］，系統(tǒng)考證玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比的文獻尚不多見。有的粗略估計我國玉米芯年產(chǎn)量在3 000萬t左右，有的認為我國玉米芯年產(chǎn)量約5 000萬t。對于我國玉米芯資源數(shù)量評價尚沒有形成統(tǒng)一的認識。為此，該文首先以玉米芯產(chǎn)量比重考證為基礎，估算了全國及各省 （市、自治區(qū)）的玉米芯資源產(chǎn)量，并分析其區(qū)域分布特征；進而論述了玉米芯工業(yè)化利用、基料化利用、飼料化、能源化利用等高值化利用方式，為不同地區(qū)玉米芯資源的開發(fā)利用及管理提供參考與借鑒。

1　玉米芯資源量估算

準確地掌握玉米芯資源數(shù)量是對其進行綜合利用管理的基礎。該文采用文獻考證法，確定玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比，進而依據(jù)玉米統(tǒng)計產(chǎn)量估算玉米芯產(chǎn)量。

1.1估算方法與參數(shù)確定

玉米芯產(chǎn)量常根據(jù)玉米統(tǒng)計產(chǎn)量來估算。在玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比、玉米產(chǎn)量已知的條件下，可用公式 （1）計算玉米芯產(chǎn)量：

式中，Wcorncob代表玉米芯產(chǎn)量；Wcorn代表玉米產(chǎn)量；λ代表玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比。

根據(jù)文獻查詢，獲得7篇文獻的78個有關玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比值的有效樣本數(shù)據(jù)，平均值為0.210 5（表1），標準差為0.056。標準差主要是由于玉米品種的不同及樣本數(shù)量的有限性造成的。計算結果與梁業(yè)森等［4］的玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比值實測結果基本相當。

該研究在依據(jù)玉米產(chǎn)量估算玉米芯產(chǎn)量時，把玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比取值為0.21。

表1　玉米種植試驗文獻獲取的玉米芯產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量之比值有效樣本

1.2玉米芯資源量及其區(qū)域分布

2013年我國玉米產(chǎn)量為2.18億t，由公式 （1）計算出全國玉米芯總產(chǎn)量為4 588.25萬t，相當于全國秸稈總產(chǎn)量的4.90%，相當于全國玉米秸稈總產(chǎn)量的19.10%，與湖南 （4 004萬t）、廣西 （4 108萬t）、內(nèi)蒙古 （4 246萬t）、吉林 （4 936萬t）等省區(qū)的秸稈總產(chǎn)量基本相當。

分省 （市、自治區(qū)）看，黑龍江玉米芯產(chǎn)量據(jù)全國首位，達到675.44萬t，占全國玉米芯產(chǎn)量的14.72%。2013年玉米芯產(chǎn)量超過300萬t的省份有7個，分別是黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、山東、河南、河北及遼寧，上述7省玉米芯產(chǎn)量為3 169.43萬t，占全國玉米芯總產(chǎn)量的69.08%；玉米芯產(chǎn)量100萬～300萬t的省份分別是山西、四川、云南、新疆、陜西及甘肅，其玉米芯產(chǎn)量之和為898.65萬t，占全國玉米芯產(chǎn)量的19.59%；玉米芯產(chǎn)量50萬～100萬t的省份分別是安徽、貴州、湖北、廣西、重慶，其玉米芯產(chǎn)量318.97萬t，占全國玉米芯總產(chǎn)量的6.95%；產(chǎn)量低于50萬t的省 （市、自治區(qū)）玉米芯產(chǎn)量201.20萬t，占全國玉米芯產(chǎn)量的4.39% （表2）。

在全國八大區(qū)中，東北區(qū)與黃淮海區(qū)是我國玉米芯分布最集中的地區(qū)，2013年其產(chǎn)量分別為1 586.61 萬t與1 185.41萬t，分別占全國34.58%與25.84%，合計占全國60.42%；其次為西北干旱區(qū)、黃土高原區(qū)、西南區(qū)，其玉米芯產(chǎn)量分別占全國13.48%、9.67%、9.40%；華南區(qū)與青藏高原區(qū)玉米芯產(chǎn)量較低，分別占全國1.73%與0.09%（表3）。

2　玉米芯資源化利用方式

我國玉米芯主要有4個方面的用途，一是工業(yè)原料，二是食用菌基料，三是生物飼料，四是燃料。玉米芯是我國各類秸稈資源中利用率最高的秸稈種類，其可收集利用率達97%［12］。

隨著人們對玉米芯組成與結構認識的不斷深入，玉米芯作為可再生資源受到重視，對其資源化、高值化利用的研究成為一個熱點問題。該文主要從工業(yè)原料化、基料化、飼料化、新型能源化等4個方面論述了玉米芯的綜合利用。

表2　2013年中國各省 （市、自治區(qū)）玉米芯總產(chǎn)量

表3　2013年全國八大區(qū)玉米芯產(chǎn)量

2.1玉米芯用作化工原料

玉米芯用作化工原料可生產(chǎn)木糖與木糖醇、L-阿拉伯糖、低聚木糖、糠醛、纖維素乙醇等工業(yè)產(chǎn)品，可用于食品、醫(yī)藥、保健、精細化工、能源等諸多領域。

2.1.1玉米芯生產(chǎn)木糖與木糖醇

木糖與木糖醇的生產(chǎn)主要采用含有多縮戊糖的農(nóng)業(yè)植物纖維廢料，如玉米芯、棉籽殼、蔗渣等。生產(chǎn)1t木糖醇需要玉米芯10～12t或棉籽殼15～18t或甘蔗渣25t左右［13］。玉米芯產(chǎn)量集中、易于加工，用于生產(chǎn)木糖與木糖醇具有成本低、效益好的優(yōu)勢。就木糖醇而言，2003年我國木糖醇產(chǎn)量超過1.2萬t，出口約1萬t，是世界第一生產(chǎn)與出口大國，占世界貿(mào)易總額的80%以上［14］。2011年全球木糖醇總產(chǎn)量大約上升到10萬t，中國年產(chǎn)量居首位。國內(nèi)食品級木糖醇出廠價格在2.40萬～2.50萬元/t。國際市場上木糖醇總需求量在20萬t左右，市場缺口高達1/3以上。

傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)利用玉米芯制備木糖的工藝是：將玉米芯經(jīng)過清洗與預處理后，利用稀硫酸水解，然后采用活性炭脫色、離子交換工序除去糖液中的色素與其它雜質(zhì)，最后通過結晶獲得木糖。傳統(tǒng)木糖工藝中得到的主要副產(chǎn)物是木糖母液，1t母液可回收360kg木糖與70kg L-阿拉伯糖［1］。木糖與阿拉伯糖聯(lián)產(chǎn)，可以提高其成本優(yōu)勢，實現(xiàn)玉米芯半纖維素產(chǎn)品的多樣化。

玉米芯制備木糖醇方面，眾多研究側(cè)重于工藝優(yōu)化與最佳生產(chǎn)條件［15-17］，目的在于提高木糖醇的產(chǎn)量。木糖醇的生產(chǎn)包括化學法與生物法 （表4）。目前，工業(yè)化生產(chǎn)木糖醇多采用化學催化加氫的傳統(tǒng)工藝，富含戊聚糖的植物纖維原料經(jīng)酸水解及分離純化得到木糖，再經(jīng)過氫化得到木糖醇。

表4　玉米芯制備木糖醇工藝特點［18］

經(jīng)過多年的努力，我國木糖與木糖醇生產(chǎn)技術有很大發(fā)展。據(jù)《2009年木糖醇行業(yè)市場調(diào)查與發(fā)展前景預測報告》：每噸木糖醇玉米芯消耗量，從11t下降到8t左右，蒸汽消耗降至20t以下。隨著工藝技術的不斷改進，玉米芯生產(chǎn)木糖、木糖醇成本進一步降低，其市場前景將更為廣闊。

2.1.2玉米芯生產(chǎn)低聚木糖

低聚木糖 （木寡糖）是一種功能性聚合糖，主要有效成分為木二糖、木三糖，其功效是其它聚合糖的20倍。與其它功能性低聚糖相比，低聚木糖具有用量少、酸和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是目前半纖維素附加值最高的產(chǎn)品之一。

低聚木糖主要由富含木聚糖的木質(zhì)纖維類物質(zhì)原料通過生物法或化學法制備得到。玉米芯中的半纖維素主要是由D-木糖為主鏈的木聚糖組成，在所有富含木聚糖的農(nóng)產(chǎn)品原料中木聚糖含量高達35%～40%［19］，高于蔗渣、稻殼、棉籽殼、油茶殼等，是生產(chǎn)低聚木糖的最佳原料之一。低聚木糖的生產(chǎn)方法主要包括酸水解法、高溫降解法、酶解法及微波降解法［20］，其基本原理都是破壞半纖維素與纖維素、木質(zhì)素及其它成分間的結合鍵，從而使半纖維素游離出來。低聚木糖生產(chǎn)過程主要分為木聚糖的提取與精制、木聚糖的水解與純化等2個階段。在低聚木糖的工業(yè)化生產(chǎn)中，酶解法是最常用的方法，具有成本低廉、低碳、環(huán)保、節(jié)約能源等優(yōu)勢。

我國對低聚木糖的研究始于20世紀90年代，其產(chǎn)品研發(fā)受到社會各界的廣泛關注。2001年首家以玉米芯為原料，工業(yè)化生產(chǎn)低聚木糖的企業(yè)在山東建立，2005年建成投產(chǎn)萬t木寡糖生產(chǎn)線［21］。近10多年來，低聚木糖生產(chǎn)規(guī)模、工藝技術、經(jīng)濟效益都取得了迅猛發(fā)展，完成了從起步到工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的跨越。目前每10～12t玉米芯顆?？缮a(chǎn)1t低聚木糖含量為70%的粉末產(chǎn)品，生產(chǎn)成本為2.8萬～3.5萬元/t，售價為12萬元/t。2007年，被稱為“中國功能糖城”的禹城市，包括低聚木糖在內(nèi)的功能糖產(chǎn)業(yè)年加工玉米60萬t，玉米芯20萬t，帶動周邊地區(qū)種植玉米10萬hm2，玉米芯價格高達420元/t，直接增加了農(nóng)民收入［22］。低聚木糖等功能性食品行業(yè)的發(fā)展壯大，對于處理農(nóng)業(yè)殘余物、變廢為寶、保護環(huán)境具有十分重大的經(jīng)濟效益與社會效益。

2.1.3玉米芯生產(chǎn)糠醛

糠醛，學名呋喃甲醛，是重要有機化工原料，以糠醛為原料直接或間接衍生出的化工產(chǎn)品達1 600多種，廣泛應用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、樹脂、日化、鑄造、紡織及石油等行業(yè)。在我國，生產(chǎn)糠醛的主要原料有玉米芯、甘蔗渣、棉籽皮、稻殼、油茶殼、向日葵殼、高粱殼、棉麻稈等。其中，玉米芯含生產(chǎn)糠醛的有效成分多縮戊糖高達38%～47%［23］，糠醛潛含量為25%［24］，是眾多原料中生產(chǎn)糠醛的較理想的原料。

富含半纖維素戊聚糖的農(nóng)林副產(chǎn)品，在一定溫度與催化劑的作用下，水解成戊糖，再通過脫水可生成糠醛。糠醛生產(chǎn)工藝根據(jù)水解與脫水二步反應是否在同一個水解鍋內(nèi)進行，可分為一步法與二步法 （表5）?？啡┮徊椒ㄉa(chǎn)根據(jù)催化劑不同可分為鹽酸法、硫酸法、醋酸法等。當前我國糠醛生產(chǎn)多采用硫酸催化法，少數(shù)采用鹽酸催化［25］。

我國于20世紀50年代前后開始糠醛的工業(yè)化生產(chǎn)，20世紀90年代中后期成為主要的生產(chǎn)與出口國，現(xiàn)實產(chǎn)量占世界糠醛總產(chǎn)量的2/3左右。國內(nèi)糠醛生產(chǎn)企業(yè)主要分布于黑龍江、吉林、遼寧、山東、河南、河北、陜西等玉米種植面積較為集中的地區(qū)。目前我國糠醛年生產(chǎn)能力超過60萬t，大部分用于出口，少量用于生產(chǎn)糠醇。每10～12t玉米芯 （以干品計）可生產(chǎn)1t糠醛，消耗0.6MPa飽和蒸汽35～40t［27］?？啡U渣含大量纖維素，加工后可作為鍋爐燃料，熱值7 524～10 032kJ/kg［28］。拓展糠醛的應用領域，開發(fā)其下游產(chǎn)品是糠醛產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

表5　一步法與兩步法制備糠醛工藝特點

2.1.4玉米芯生產(chǎn)纖維素乙醇

利用玉米芯生產(chǎn)纖維素乙醇，需要對玉米芯進行破碎預處理，其目的在于降低纖維素的結晶度及增加原料的疏松性與反應比表面積，最終提高纖維素乙醇的產(chǎn)率。玉米芯預處理方式包括物理方法、化學方法、物理化學結合法、生物處理方法。如果先利用玉米芯中的半纖維生產(chǎn)木糖、木糖醇或糠醛，再利用殘渣中的纖維素生產(chǎn)乙醇，一般不需要原料破碎處理，而利用玉米芯直接分離纖維素生產(chǎn)乙醇，原料破碎處理是必要的預處理環(huán)節(jié)。除破碎處理外，利用玉米芯生產(chǎn)纖維素乙醇常見的預處理方式主要有蒸汽爆破、氨纖維爆破、熱水預處理、酸處理、酸催化有機溶劑處理等。

目前玉米芯乙醇生產(chǎn)主要采用酸水解與酶水解進行纖維素的降解。酶水解具有反應條件溫和、不生成有毒降解產(chǎn)物、糖得率高等優(yōu)點。

在現(xiàn)有工藝條件下，每7～8t玉米芯可生產(chǎn)1t纖維素乙醇等產(chǎn)品。在不考慮半纖維素、木質(zhì)素綜合利用的情況下，利用玉米芯生產(chǎn)纖維素乙醇，總成本約8 000～8 500元/t，比糧食乙醇成本高1 000～1 500元左右。在纖維素乙醇生產(chǎn)成本中，纖維素酶成本、過程成本 （水電與人工等）、原料成本、設備折舊各約占1/4。努力降低纖維素酶成本與原料成本，是提高玉米芯生產(chǎn)纖維乙醇競爭能力的關鍵措施。

2.1.5玉米芯化工產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)

玉米芯用作工業(yè)原料生產(chǎn)木糖醇、糠醛等工業(yè)產(chǎn)品具有工藝成熟、附加值高等優(yōu)點，但單一的工業(yè)原料化利用存在多組分利用率低、能耗大、成本高等問題，多產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)應作為玉米芯工業(yè)原料化利用的主導方向。

如前所述，玉米芯主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成。利用玉米芯半纖維素生產(chǎn)木糖、木糖醇及糠醛，以及利用玉米芯纖維素生產(chǎn)乙醇，都已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，但大多廠家是對玉米芯單一組分的開發(fā)利用，原料利用不充分，總體效益不高。玉米芯工業(yè)化生產(chǎn)木糖、木糖醇、糠醛等產(chǎn)品，相當于對原料進行了充分的預處理，在此基礎上對玉米芯進行綜合利用 （圖1），實現(xiàn)糖 （木糖、低聚木糖）醇（乙醇）聯(lián)產(chǎn)、醛 （糠醛）醇（乙醇）聯(lián)產(chǎn)、醇 （木糖醇）醇 （乙醇）聯(lián)產(chǎn)，同時生產(chǎn)L-阿拉伯糖、木質(zhì)磺酸鹽及酚醛樹脂等化工產(chǎn)品，可以使其三大組分全部轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品，實現(xiàn)高值化利用。

圖1　玉米芯工業(yè)化綜合利用工藝

玉米芯糖 （木糖與L-阿拉伯糖）醇 （乙醇）聯(lián)產(chǎn)模式，對玉米芯的半纖維素與纖維素進行充分利用后，每7～8t玉米芯可生產(chǎn)1t的木糖 （或木糖醇）、0.2t的L-阿拉伯糖、1t的纖維素乙醇等產(chǎn)品，其綜合銷售價格在3.5萬～4.0萬元之間，而生產(chǎn)成本約在2.5萬元左右，其經(jīng)濟效益十分可觀［1］。山東某公司利用玉米芯中的半纖維素成分生產(chǎn)木糖、低聚木糖；然后對剩下玉米芯廢渣進行二次開發(fā)，提取廢渣中的纖維素成分，生產(chǎn)纖維素乙醇；最后提取其余廢渣中的木質(zhì)素成分，生產(chǎn)新型綠色高分子材料。目前該公司每年回收利用玉米芯廢渣20萬t，節(jié)約汽油等燃料6萬t［29］。

據(jù)初步估算，目前全國功能糖類生產(chǎn)領域與纖維素乙醇生產(chǎn)利用玉米芯量約為350萬t，如果將該方面的玉米芯利用量提高到500萬t，總產(chǎn)值有望達到250億元以上。

2.2玉米芯生物發(fā)酵飼料

玉米芯經(jīng)過加工，可以改變其性狀，實現(xiàn)飼料化利用。雖然玉米芯堅實而不易被啃食，但其營養(yǎng)價值較高，粉碎后加入日常飼料可以減少對精飼料的依賴［30］。玉米芯營養(yǎng)價值與玉米秸與玉米苞葉相當。由表6可見，玉米芯粗蛋白含量低于玉米秸，高于玉米苞葉；粗脂肪含量與玉米秸相當，低于玉米苞葉；粗纖維含量低于玉米秸，但高于玉米苞葉；無氮浸出物含量高于玉米秸，低于玉米苞葉。玉米芯用作飼料，不僅能夠增加粗飼料，緩解飼草短缺的問題，還能提高玉米芯資源利用效率。

表6　玉米秸稈各部分營養(yǎng)成分比較［31］%

玉米芯粉碎后經(jīng)過生物發(fā)酵，是良好的牛羊粗飼料。微生物發(fā)酵玉米芯，主要依靠乳酸菌發(fā)酵，在厭氧的條件下，使有益菌大量繁殖，迅速產(chǎn)酸，降低pH值，抑制有害雜菌的生長繁殖，使發(fā)酵后的玉米芯飼料變軟，富有酸甜味，改善適口性，提高動物的采食量［32］。生物菌劑主要由復合活干菌配以微生物繁殖所需要的多種特定營養(yǎng)物質(zhì)構成。據(jù)程連［33］撰文報道，玉米芯粉碎后經(jīng)500倍EM稀釋液發(fā)酵用于育肥肉牛，試驗組肉牛的日采食量比對照組提高了13.33%，日增重提高15.65%，增重成本下降了8.21%。

玉米芯發(fā)酵飼料質(zhì)地柔軟、適口性好、飼料報酬率高，應用前景廣闊，但由于該技術對菌種要求較高，目前尚處于試推廣階段。研制能夠高效降解玉米芯的復合菌劑，開發(fā)適用于不同家畜及其不同生理階段的微生物發(fā)酵飼料，是推動玉米芯發(fā)酵飼料發(fā)展的關鍵技術手段。

2.3玉米芯生產(chǎn)食用菌

玉米芯結構密實，富含纖維素、半纖維素，尤其是糖分含量較高，可作為制作多種食用菌基質(zhì)的配料，用于栽培真姬菇、白靈菇、香菇、秀珍菇、金針菇、雞腿蘑、平菇、黃傘、鮑魚菇、雙孢菇、茶樹菇等食用菌。

王振河［34］等研究表明，玉米芯為主料栽培雙孢菇的投入產(chǎn)出比可達1：4.52。山東省農(nóng)科院土肥所實驗結果表明，每公斤玉米芯培養(yǎng)料可收獲1.2～1.5kg平菇［35］。劉軍利［36］以玉米芯為主料進行蘑菇栽培試驗，平均單產(chǎn)為13kg/m2，最高單產(chǎn)20kg/m2。貴港市農(nóng)業(yè)科學研究所用玉米芯為主料栽培秀珍菇，1個0.5kg菌袋產(chǎn)鮮秀珍菇0.4kg左右，每公頃玉米地的玉米芯可生產(chǎn)3 600～4 500個菌袋，生產(chǎn)鮮秀珍菇1 440～1 800kg，按售價7元/kg計，平均產(chǎn)值1.01萬～1.26萬元/hm2，減去輔料、人工費用4 500元/ hm2，玉米芯種植食用菌凈收入約5 500～8 100元/hm2［37］。

調(diào)查估算，目前全國食用菌種植利用玉米芯量已超過200萬t，且呈較快的增長趨勢。

玉米芯栽培食用菌技術成熟實用，可就地取材，成本低、效益好，可大力推廣，關鍵在于篩選出對纖維素分解力強的菌株，以及適合食用菌菌株生長的玉米芯培養(yǎng)基配方。

2.4玉米芯新型能源化利用

玉米芯通過氣化、固化、炭化、液化及發(fā)電 （簡稱“四化一電”）等生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化途徑，可以生成生物質(zhì)燃氣、固化成型燃料、生物炭、纖維素乙醇、電力等多種形態(tài)的能源產(chǎn)物，是一種理想的生物質(zhì)能源資源。

玉米芯木質(zhì)化程度接近木材，與其它秸稈相比具有熱值高的優(yōu)勢，平均熱值14 400kJ/kg［38］，接近壓塊燃料熱值且含硫量低，易收集運輸、易燃燒，備受生物質(zhì)電廠、致密成型燃料廠、秸稈熱解氣化集中供氣站及生物質(zhì)“炭氣油”聯(lián)產(chǎn)廠家的青睞。玉米芯發(fā)電、氣化、固化等方式已成為玉米芯新型能源化利用的主要途徑。據(jù)典型調(diào)查推算，現(xiàn)階段我國生物質(zhì)發(fā)電、致密成型燃料、熱解氣化燃氣生產(chǎn)及“炭氣油”聯(lián)產(chǎn)利用玉米芯量約為230萬～260萬t（纖維素乙醇生產(chǎn)利用玉米芯數(shù)量計算在工業(yè)原料中）。

玉米芯經(jīng)過粉碎處理，可用于生產(chǎn)沼氣。葉節(jié)連［39］研究，玉米芯的原料產(chǎn)氣率可達到335ml/（gTS）或342ml/（gVS），與玉米秸稈的原料產(chǎn)氣率大致相當。但由于玉米芯木質(zhì)化程度較高，不易溶于發(fā)酵液中，且易漂浮結殼，故目前以玉米芯為主要原料的沼氣發(fā)酵工程尚不多見，個別沼氣工程只是將其作為輔助原料。

目前我國玉米芯工業(yè)原料化、基料化、飼料化、新型能源化利用總量約為800萬t，尚余3 800萬t左右的玉米芯，大多直接用于生活燃料。如果將這些主要直接用于生活燃料的玉米芯進行新能源開發(fā)利用，不僅可使其能源利用效率由25%左右提高到60%以上，而且可產(chǎn)出相當于2 000tce的可再生清潔能源。大力開展玉米芯新型能源化利用，可有效地促進我國生物質(zhì)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3　結論

通過文獻考證，玉米芯與玉米產(chǎn)量之比取值為0.21。2013年全國玉米芯總產(chǎn)量為4 588.25萬t，與湖南、廣西、內(nèi)蒙古、吉林等各省區(qū)的秸稈總產(chǎn)量基本相當；主要分布在東北區(qū)與黃淮海區(qū)，產(chǎn)量分別為1 586.61萬t與1 185.41萬t，兩地區(qū)合計玉米芯產(chǎn)量占全國玉米芯產(chǎn)量的60.42%。分省看，黑龍江玉米芯產(chǎn)量據(jù)全國首位，達到675.44萬t，占全國玉米芯產(chǎn)量的14.72%。

玉米芯是目前我國高值化綜合利用率較高的秸稈種類，工業(yè)原料化利用量約為350萬t，食用菌種植利用量超過200萬t，新型能源化利用量約為230萬～260萬t，總計約為800萬t，占總產(chǎn)量的17.44%。木糖、木糖醇、低聚木糖、糠醛、纖維素乙醇等多產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)可有效地促進我國玉米芯工業(yè)原料化利用水平的不斷提升。積極開展玉米芯發(fā)酵飼料技術推廣與生產(chǎn)應用可為我國玉米芯資源高值化利用開辟新途徑。

參考文獻

［1］徐淑芬.淺談玉米芯的綜合利用.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2011，21（17）∶174～175

［2］董英.玉米芯營養(yǎng)價值及其綜合利用.糧食與油脂，2003，（5）∶27～28

［3］李里特，石波.玉米芯的利用價值和研究現(xiàn)狀.中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會玉米深加工發(fā)展戰(zhàn)略研討會，北京∶中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會，1999，138～141

［4］梁業(yè)森，劉以連，周旭英，等.非常規(guī)飼料資源的開發(fā)與利用.北京∶中國農(nóng)業(yè)出版社，1996，15

［5］李萌.不同栽培模式和鋅肥對干旱半干旱地區(qū)夏玉米抗旱性的影響.楊凌∶西北農(nóng)林科技大學，2008，34

［6］張文偉.氮磷對旱地冬小麥—夏玉米產(chǎn)量及水氮利用的影響.楊凌∶西北農(nóng)林科技大學，2008，73

［7］王瑞軍.農(nóng)牧交錯帶地膜春玉米生態(tài)特征及其氮肥效應的研究.楊凌∶西北農(nóng)林科技大學，2005，44

［8］呂維莉，蒙炎成.石灰?guī)r地區(qū)玉米增施微肥效果研究.廣西農(nóng)業(yè)科學，2006，37（4）∶419～421

［9］劉合明.夏玉米—冬小麥輪作土壤CO2釋放效應及其機理研究.保定∶河北農(nóng)業(yè)大學，2009，23

［10］ 徐祥玉，張敏敏，翟丙年，等.夏玉米氮效率基因型差異研究.植物營養(yǎng)與肥料學報，2006，12（4）∶495～499

［11］ 郭安紅，劉庚山，任三學，等.土壤干旱和內(nèi)源ABA對夏玉米產(chǎn)量的影響.自然災害學報，2004，13（4）∶82～87

［12］ 劉志彬，任愛勝，高春雨，等.中國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源發(fā)電潛力評估.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2014，35（4）∶133～140

［13］ 金應世.玉米芯中提取木糖醇的方法.中國資源綜合利用，2001，（12）∶23～24

［14］ 田強，王關斌.木糖醇的生產(chǎn)與發(fā)展趨勢.浙江化工，2005，（2）∶188～190

［15］ 朱泮民，杜玲枝.利用玉米芯半纖維素水解液發(fā)酵制備木糖醇的研究.平頂山工學院學報，2008，17（2）∶24～26

［16］ 李琰，王曉曦，張雪.玉米芯制木糖醇生產(chǎn)工藝的優(yōu)化研究.鄭州工程學院學報，2004，（1）∶71～73

［17］ 侯琨.以玉米芯為原料生物轉(zhuǎn)化木糖醇的研究.長春∶吉林大學，2009

［18］ 周言.木糖醇生產(chǎn)工藝研究進展.商情，2013，（23）∶164

［19］ 楊瑞金，許時嬰，王璋.低聚木糖的功能性質(zhì)與酶法生產(chǎn).中國食品添加劑，2000，（2）∶89～93

［20］ 李國青.酶法制備低聚木糖的研究.天津∶天津大學，2007

［21］ 胡彪，劉芳，全亮.低聚木糖性質(zhì)與應用研究進展.湖北農(nóng)業(yè)科學，2010，49（2）∶479～482

［22］ 楊海軍，王濤，李健.功能糖城山東禹城特色產(chǎn)業(yè)強勢膨脹.中國食品工業(yè)，2007，（12）∶40～41

［23］ 任鴻均.我國糠醛工業(yè)的未來.化工科技市場，2001，（11）∶12～15

［24］ 程相春，朱志彪，劉曉冬.從植物纖維原料中水解糠醛.化學工程師，2002，（4）∶58～59

［25］ 袁文，顏世崇.單效升膜蒸發(fā)法處理糠醛廢液技術研究.齊齊哈爾大學學報 （自然科學版），2011，27（1）∶51～53

［26］ 覃樹林，王新明，孫保劍，等.玉米芯綜合利用研究進展.氨基酸和生物資源，2014，36（2）∶23～27

［27］ 任鴻均.糠醛生產(chǎn)中節(jié)約能源的途徑.化工科技市場，2006，29（7）∶41～45，47

［28］ 郭會君，李彬，王瑞華.糠醛行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路的探討.河南化工，2006，23（7）∶49～50

［29］ 李劍橋.玉米芯廢渣變汽車燃料.北京農(nóng)業(yè)，2012，（34）∶49

［30］ 彭春艷，羅懷良，孔靜.中國作物秸稈資源量估算與利用狀況研究進展.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2014，35（3）∶14～20

［31］ 牛若峰，劉天福.農(nóng)業(yè)技術經(jīng)濟手冊 （修訂本）.北京∶中國農(nóng)業(yè)出版社，1984，281

［32］ 石儉.玉米芯發(fā)酵飼料的研制及其對兔、鴨飼喂效果的研究.保定∶河北農(nóng)業(yè)大學，2013

［33］ 程連.EM處理玉米芯粒育肥肉牛效果研究.畜牧獸醫(yī)雜志，2009，28（2）∶30～31，34

［34］ 王振河，武忠偉，趙現(xiàn)方，等.玉米芯栽培雙孢菇技術研究及效益分析.食用菌，2006，（6）∶35～36

［35］ 畢于運.秸稈資源評價與利用研究.北京∶中國農(nóng)業(yè)科學院，2010∶170

［36］ 劉軍利.大棚玉米芯栽培蘑菇技術.食用菌，2007，（2）∶45

［37］ 劉碧源，甘雙，覃杰宏，等.秀珍菇玉米芯袋料栽培技術.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010，（16）∶154～158

［38］ 鄂佐星，佟啟玉.秸稈固體成型燃料技術，哈爾濱∶黑龍江人迷你出版社，2009

［39］ 葉節(jié)連，蘇有勇，張京景，等.玉米芯發(fā)酵產(chǎn)沼氣潛力的實驗研究.化學與生物工程，2011，28（4）∶53～54

ESTIMATION AND UTILIZATION OF CORNCOB RESOURCES IN CHINA

Wang Hongyan1，Zhang Xuanming2，Wang Daolong1，Cui Chunxi3，Gao Chunyu1，Wang Lei1，Wang Yajing1，Bi Yuyun1※
（1.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China；2.Beijing 101 Middle school，Beijing 100091，China；3.Tangshan Vocational&Technical College，Tangshan，Hebei 063004，China）

AbstractQuantitatively estimation of corncob resources is the basis for the comprehensive utilization and management.This paper aimed to estimate the output of the corncob resources in China and figure out the utilization patterns，so as to provide a reference for highly-valued utilization and industrialization of corncob resources.Firstly，the ratio of corncob to corm grain was determined according to the literatures textual research，and then the output of corncob resources in the whole country was calculated and the regional distribution characteristics of corncob resources were analyzed based on the statistical data of the byproduct proportion and the output of corn.Finally，the comprehensive utilization ways of corncob resources were discussed using spot investigation method from the perspectives of raw material utilization，feed utilization，edible fungi cultivation and energy utilization.The results showed that，the ratio of corncob to corn grain was 0.21.The output of corncob resources was 4.59×107t in China in 2013 which was equivalent to 4.90%of the straw output in China or 19.10%of the corn straw in China.The corncob resource was mainly distributed in Northeast China and Huang-Huai-Hai region.And the output of corncob resources in Northeast China and Huang-Huai-Hai region was 1586.61×104t and 1185.41×104t，respectively，and the two regions shared a proportion of 60.42%of corncob resources of China in 2013.For each province，the corncob output in Heilongjiang Province reached 675.44×104t，with a proportion of 14.72%，ranking first in China.The highly-valued utilization rate of corncob with the amount of 800×104t was higher than any other kinds of straw in China.It was used for raw material，edible fungi，feed and energy.Edible fungi and energy production were basic ways improving the corncob comprehensive utilization level.The popularization and application of feed technology of corncob provided a new promising approach for corncob highly-valued utilization.

Keywordscorncob；resources estimation；resources utilization；ratio of corncob to corn grain

中圖分類號：F323.2；S513

文獻標識碼：A

文章編號：1005-9121［2016］01-0001-08

doi：10.7621/cjarrp.1005-9121.20160101

收稿日期：2015-05-21

作者簡介：王紅彥 （1984—），女，河北靈壽縣人，博士研究生在讀。研究方向：農(nóng)業(yè)布局與區(qū)域發(fā)展?！ㄓ嵶髡撸寒呌谶\（1963—），男，江蘇徐州人，研究員。研究方向：農(nóng)村可再生能源和生物質(zhì)資源綜合利用等。Email：biyuyun@caas.cn

*資助項目：2014年農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與區(qū)劃項目“我國玉米秸稈資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及其效果評價”