謝 杰，邵敬淼，孫 寧，王紅彥，王亞靜，畢于運，高春雨※

（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.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081）

0 引言

中國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量大、種類多、分布廣。《第二次全國污染源普查公報》顯示，2017年我國秸稈產(chǎn)生量為8.05億t，秸稈綜合利用率為86.8%[1]。秸稈“用則利，棄則害”。近年來，我國高度重視秸稈資源綜合利用，采取了一系列政策措施。目前，我國農(nóng)作物秸稈利用方式雖有諸多可圈可點之處，但仍存在秸稈產(chǎn)業(yè)化關鍵技術(shù)不成熟、成本高、效率低、部分地區(qū)露天焚燒和隨意丟棄現(xiàn)象仍屢禁不止等問題[2,3]。在碳達峰、碳中和背景下，秸稈直接還田及過腹還田，能夠培肥地力、改善耕地質(zhì)量和提高土壤碳庫，秸稈能源化利用能夠替代生產(chǎn)生活中使用的化石能源，減少溫室氣體的排放，促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳[4]。因此，借鑒國外秸稈綜合利用的技術(shù)與經(jīng)驗，做好中國農(nóng)作物秸稈利用工作，是促進農(nóng)業(yè)溫室氣體減排的重要舉措。

20世紀70—80年代日本存在嚴重的秸稈焚燒問題，嚴重影響空氣質(zhì)量，危及交通安全，影響人體健康，甚至引發(fā)火災。2000年前后開始對秸稈焚燒進行管理，提出了生物質(zhì)發(fā)展戰(zhàn)略，將秸稈等生物質(zhì)發(fā)展定位為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，同時開展以秸稈還田循環(huán)利用為主，以秸稈飼料化和秸稈發(fā)電、纖維素乙醇等秸稈離田新型能源化利用為輔的秸稈綜合利用模式。到2008年，秸稈焚燒得到有效控制，以水稻秸稈為例，日本水稻秸稈年產(chǎn)生量約為905萬t，其中687萬t直接用于還田，占比約為75.9%；其次93萬t用作牲畜飼料，占比約為10.6%；另有10.8%的稻草用于新型能源化等利用，只有極少數(shù)難以處理的部分才會被焚燒掉，約占2.7%[5]。日本結(jié)合自身的實際情況，通過不斷研究和探索，在秸稈資源綜合利用方面，積累了大量成熟的技術(shù)模式，配套出臺了一系列發(fā)展戰(zhàn)略和政策法規(guī)，對中國推進秸稈資源綜合利用具有重要的借鑒意義。

國內(nèi)學者對日本秸稈綜合利用方面開展了研究。高青華等從體系的概況、氨化原理及氨化秸稈的利用等方面介紹了日本用于反芻家畜的作物秸稈氨化處理體系[6]。高國臣等闡述了日本青貯飼料的生產(chǎn)種類，并介紹了防止二次發(fā)酵的技術(shù)[7]。吳其祥介紹了日本有機肥生產(chǎn)和利用情況[8]。印祥等介紹了日本集收割、脫粒、秸稈切碎還田等功能于一體的洋馬半喂入聯(lián)合收獲機[9]。李娜基于日本滋賀縣、宮崎縣農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析，總結(jié)了日本的經(jīng)驗并提出了中國發(fā)展農(nóng)業(yè)廢棄物利用啟示[10]。從檢索到的文獻資料來看，國內(nèi)學者對日本秸稈綜合利用的研究較少、系統(tǒng)性不足，目前多以單項秸稈綜合利用技術(shù)介紹為主?；诖?，文章從秸稈還田、秸稈飼料化、秸稈發(fā)電、秸稈乙醇、秸稈收儲運體系等五個方面，系統(tǒng)總結(jié)了日本秸稈綜合利用的技術(shù)模式及配套政策等方面的經(jīng)驗，并提出了對我國秸稈綜合利用的政策建議。

1 秸稈還田

秸稈還田是日本秸稈綜合利用的主要方式。還田方式主要以秸稈直接還田和堆肥還田為主，直接還田以犁耕深翻還田和旋耕還田為主。日本地處沿海地帶，為了預防臺風吹散作物秸稈，堵塞地下水道等問題，以及促進秸稈快速腐解，不影響下茬作物播種，日本秸稈還田主要在秋季秋收后進行。通常在半喂入聯(lián)合收割機上加裝后置式切碎機，在農(nóng)作物機收的同時將秸稈粉碎拋灑在耕地表面，經(jīng)過一段時間干燥后，再利用大功率的拖拉機，通過犁耕或旋耕，將其深翻到土壤中去，轉(zhuǎn)化為綠色肥料，還田流程如圖1所示[11]。

圖1 日本秸稈還田流程

日本因地因時開展秸稈還田工作。濕地主要采用犁耕深翻還田，利用拖拉機牽引犁具將粉碎后拋灑在耕地表面的秸稈翻埋到耕作層以下，還田深度一般在30cm以上，秸稈在耕層以下自行腐解；旱地主要采用旋耕還田，作業(yè)機械直接將秸稈混埋在耕作層土壤中，還田深度一般在15cm左右[12]。為了促進秸稈還田時秸稈快速腐熟，減少秸稈還田對下茬作物產(chǎn)量的影響，按照還田秸稈的碳氮比配施氮肥，噴灑秸稈催熟劑石灰氮，噴灑劑量在2kg/hm2，在加快秸稈腐解的同時，還具有抑制甲烷產(chǎn)生的作用[13]。

除秸稈直接還田外，日本注重秸稈堆肥還田。以厭氧性微生物菌劑為代表的秸稈處理技術(shù)，在農(nóng)作物秸稈發(fā)酵堆肥方面取得了顯著的成效。日本琉球大學的比嘉照夫教授研制出來了新型復合微生物菌劑，用該菌劑和適量水融合，將配好的溶液均勻噴灑在秸稈上，5～7d后就能完成發(fā)酵堆肥[14]。日本微生物學家島本覺也等從自然界中通過分離純化獲得酵素菌，酵素菌對植物纖維基質(zhì)具有極強的催化分解作用，用于發(fā)酵秸稈時，不僅發(fā)酵堆肥時間短，秸稈成熟度好，而且作為肥料施入土壤后能夠增加土壤氮量，有效減少病蟲害發(fā)生，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量[15]。

日本政府高度重視秸稈還田工作，配套出臺了一系列法律政策。在法律方面，2002年出臺的《肥力促進法》中明確提出必須“依靠施用有機肥料培養(yǎng)地力，在培養(yǎng)地力的基礎上合理施用化肥”。2012年修訂《肥料管理法》，開始將無機肥料與牲畜糞便混合堆肥，以促進堆肥的使用，2020年新增“復合肥”類別，可以根據(jù)農(nóng)場的土壤條件，按比例混合堆肥和無機肥料，制成所需的復合肥[16]?！犊沙掷m(xù)農(nóng)業(yè)法》等相關法律法規(guī)對秸稈綜合利用機械等農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)和使用進行規(guī)范，制定實施目標，設立設備、機械的引進等計劃，政府提供技術(shù)指導和金融信貸等支持[17]。

在補貼方面，堆肥過程中，農(nóng)業(yè)合作社、畜牧養(yǎng)殖戶、堆肥利用團體等資源循環(huán)型農(nóng)業(yè)推廣利用主體，可以按43%比例向政府申請生產(chǎn)設施維護費用補貼，補貼費用1 000日元以內(nèi)向上取整。為了促進秸稈腐熟劑的使用，對于噴施石灰氮的種植戶，政府按還田面積，給一定補貼。各縣的補貼標準不一，如岡山縣補貼標準為1.5日元/hm2，埼玉縣補貼標準為1日元/hm2。對于購買相關還田機械的農(nóng)民、農(nóng)業(yè)合作社、企業(yè)、地方部門，政府都會給予一定的補貼。日本農(nóng)業(yè)還田機械等購置補貼以外的費用由政府（或者銀行）進行低息貸款予以解決，貸款利率比市場利率低30%～60%。除此之外，日本政府依托農(nóng)民協(xié)會為農(nóng)戶提供農(nóng)業(yè)機械信貸、技術(shù)培訓、后期維修保養(yǎng)等社會化服務，以及出臺減稅和返還稅款等優(yōu)惠政策[18]。

2 秸稈飼料

目前，日本秸稈飼料的收集、加工、儲藏以及對家畜的供給和飼喂等均已經(jīng)實現(xiàn)了機械化或自動化處理。日本秸稈飼料化利用技術(shù)處理途徑有兩種：一是秸稈的生物學處理，主要以秸稈飼料青貯為主，日本飼料青貯包括玉米全株青貯和牧草青貯，青貯技術(shù)已經(jīng)十分成熟，一次做成的青貯飼料有的可以使用三四年之久[19]。二是秸稈的化學處理法，分為堿化處理和氨化處理。日本研究者在40℃下用5%的NaOH堿化處理稻草1h，然后121℃條件下高壓滅菌30min，可增加171%的纖維素含量，提高了纖維素的降解率。日本大規(guī)模推廣稻草、高粱、麥秸等農(nóng)作物秸稈氨化技術(shù)，經(jīng)過氨化處理的秸稈飼料蛋白質(zhì)含量比未經(jīng)氨化處理的秸稈飼料可提高30%，消化率可達到50%[20]。

日本在飼料品種選育和收割技術(shù)等方面進行了綜合研究。在品種選育方面，積極研發(fā)高產(chǎn)、穗粒多、稈粗的飼用水稻品種，建立穩(wěn)定的高產(chǎn)栽培技術(shù)，培育了たちすずか和たちあやか等新品種。新品種抗倒伏性強，含糖量高（可達10%～15%），莖的木質(zhì)素含量低，易于消化，是高營養(yǎng)價值的飼料專用品種[21]。在飼料作物收獲方面，針對新型飼料專用品種，研發(fā)了聯(lián)合收割機、通用飼料收割機、自走式打捆機、葉輪式脫殼機和粉碎機、V型槽式破碎機和自由錘式破碎機等專用機械，實現(xiàn)了機械化作業(yè)。V型槽式破碎機和自由錘式破碎機除了破碎生稻谷、干燥稻谷外，還可以在制備稻谷青貯飼料時作為粉碎機使用。自走式打捆機可以把飼用水稻制備成高質(zhì)量的卷包青貯飼料，提高飼料的消化率和適口性[22]。

在制備加工領域，研發(fā)了各種包裝和制備機械，開發(fā)了低成本的水稻秸稈、稻殼青貯制備技術(shù)，提高飼料消化率[22]。以稻殼加工制備青貯飼料的工藝流程為例，稻殼經(jīng)過一次加水粉碎處理后，由傳送帶輸送，二次加水使含水量適合發(fā)酵，粉碎后的稻殼裝入集裝袋中，將其脫氣并用抽吸裝置密封，制成青貯飼料，如圖2所示[21]。

日本除了常用的秸稈飼料加工技術(shù)外，開發(fā)了低成本的膨化發(fā)酵飼料加工制備技術(shù)。該技術(shù)主要將玉米稈、大麥稈、豆渣等原材料粉碎、蒸煮、攪拌，然后放入到含有酒精的水溶液中，使含水量增加到40%～60%，再經(jīng)過靜置兩周發(fā)酵得到發(fā)酵飼料，具體流程如圖3所示。在制備過程中，通過蒸煮降低了淀粉的分子量，提高了發(fā)酵質(zhì)量，加入酒精，抑制病菌的生長，確保發(fā)酵飼料質(zhì)量穩(wěn)定。與普通混合飼料相比，該技術(shù)加工的發(fā)酵飼料營養(yǎng)成分含量高，發(fā)酵品質(zhì)好，具有優(yōu)良的消化率和適口性[23]。

圖3 日本膨化發(fā)酵飼料處理技術(shù)工藝

日本飼料供給量、供給率維持在一定水平。2019年年飼料供應量為2 485.8萬t，其中以玉米、高粱、小麥為原料制成的濃縮飼料有1 979.9萬t，占80%，濃縮飼料自給自足率達到77%，粗加工的青貯飼料、水稻秸稈為原料制成的粗飼料505.9萬t，占20%。如圖4所示。2019年日本濃縮飼料原材料總計消耗2 416萬t農(nóng)作物秸稈，其中玉米秸稈消耗1 177萬t，占比49%，水稻秸稈消耗283萬t，占比10%，大豆、高粱等其他谷物消耗占為41%[24]。

圖4 2014—2019年日本飼料供應

為確保國內(nèi)養(yǎng)殖飼料供給，日本相關部門采取了一系列措施，促進秸稈飼料化利用。2010年開始實行補償措施，對利用水田進行飼料作物種植的農(nóng)戶，政府補貼3 500日元/hm2，對種植飼料專用水稻的農(nóng)戶，政府補貼8 000日元/hm2[25]。2013年實行農(nóng)戶經(jīng)營性收入穩(wěn)定措施，在農(nóng)戶收入補償措施基礎上，設立廢棄耕地利用補助金，對利用廢棄耕地進行飼料作物種植的農(nóng)戶，政府補貼按土地條件補貼2 000～3 000日元/hm2。2016年政府設立農(nóng)業(yè)建設補助金，支持建設國產(chǎn)稻草等粗飼料的生產(chǎn)、配置、保管措施[26]。除此之外，日本建立穩(wěn)定的秸稈供應機制，對于自行收集、打包秸稈供給畜牧農(nóng)戶的農(nóng)協(xié)、企業(yè)和飼料生產(chǎn)組織給予定額補助，每公斤水稻秸稈定額補貼20日元，降低畜牧經(jīng)營的生產(chǎn)成本，促進穩(wěn)定經(jīng)營；積極培育農(nóng)業(yè)合作社或企業(yè)作為秸稈收集委托人，定期召開飼料研發(fā)利用和培訓的相關會議，聘請專家到現(xiàn)場指導，培訓農(nóng)戶掌握飼料相關生產(chǎn)技術(shù)[27]。

3 秸稈乙醇

日本秸稈乙醇研究處于世界領先地位，乙醇發(fā)展經(jīng)歷了三代。第一代生物乙醇是以玉米、小麥、甘蔗、木薯等糧食或飼料谷物為原料生產(chǎn)生物乙醇，在技術(shù)上已經(jīng)處于實用階段。但由于與食品存在競爭關系，以糧食作為原料生產(chǎn)燃料引起了道德和社會層面的關注。第二代生物乙醇是以木質(zhì)纖維素水稻秸稈等為原料生產(chǎn)生物乙醇，在技術(shù)處于研究示范階段。目前，日本能夠從水稻秸稈、小麥秸稈等木質(zhì)纖維素中生產(chǎn)濃度為90%以上，比燃油具有更好的CO2減排效果的生物乙醇，做到安全和成本并重。第三代生物乙醇是以藻類為原料，在技術(shù)處于初步研究階段[28-30]。

第二代生物乙醇生產(chǎn)技術(shù)主要從含有木質(zhì)纖維素的稻草秸稈中生產(chǎn)生物乙醇，是日本目前大規(guī)模推廣的乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)。主要的生產(chǎn)工藝包括預處理、糖化、發(fā)酵、濃縮純化等，具體流程如圖5所示。預處理是破壞木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)，分離出纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的過程，有利于后續(xù)的糖化和發(fā)酵，目前預處理主要方法有水處理、酸處理、堿處理和有機溶劑處理4種。糖化是水解纖維素和半纖維素的過程，糖化的方法有兩種，一是比較常用的酸處理方法，二是酶處理。發(fā)酵是酵母菌等微生物在厭氧條件下將糖化的糖分解為乙醇和CO2的反應。發(fā)酵生產(chǎn)的乙醇濃度在10%以上，需要進行濃度提純，通常采用蒸餾法蒸餾乙醇和水形成的混合物，得到濃度為95%的乙醇。日本在膜分離技術(shù)應用方面技術(shù)先進，利用膜分離法提純乙醇，可以得到純度為99.5%的乙醇，可以直接與汽油混合作為汽車燃料使用[31]。

圖5 日本第二代生物乙醇生產(chǎn)工藝

CaCCO(Calcium Capturing by Carbonation)乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)是日本較為成熟的小規(guī)模轉(zhuǎn)化技術(shù)。CaCCO工藝主要是用氫氧化鈣預處理水稻秸稈，以增強多糖酶的糖化，其主要的生產(chǎn)工藝是混合粉碎、預處理、中和糖化發(fā)酵，具體流程如圖6所示。首先將氫氧化鈣和秸稈混合粉碎，在120°C熱處理裝置中預處理一小時，在反應容器中加入CO2氣體和酵素中和糖化發(fā)酵，制取出糖化物，糖化物經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)換乙醇。該工藝的特點是適合小規(guī)模乙醇糖化發(fā)酵，采用CO2氣體中和糖化發(fā)酵，后期不需要清洗設備，乙醇糖化成本低。目前，通過發(fā)酵糖液，制取乙醇之外，利用CaCCO工藝，還取得了琥珀酸、谷胱甘肽、色素、酶制劑等發(fā)酵物[32]。

圖6 日本CaCCO工藝制造糖化物工序

日本結(jié)合當?shù)刭Y源的利用情況，開展了使用各種原料生產(chǎn)生物乙醇的示范試驗。2008年日本政府開始推廣以水稻秸稈和小麥秸稈為原料生產(chǎn)生物乙醇的項目，先后在北海道、秋田、兵庫等地開展了生產(chǎn)驗證試驗和大規(guī)模示范項目，年產(chǎn)量分別達1 040L、2.25萬L和800L[33]。2011年日本建造了亞洲最大的以水稻秸稈為原材料的乙醇生產(chǎn)工廠，每年可從250t水稻秸稈中生產(chǎn)濃度為99.9%的1 000kL生物乙醇。2015年日本研發(fā)出一種可移動的纖維素乙醇生產(chǎn)裝置，該裝置小巧靈活，農(nóng)民可以單獨購置，可廣泛應用于發(fā)展中國家[34]。日本乙醇主要與汽油按比例混合使用，主要混合汽油類型有E3（3%混合）和E10（10%混合），截止2016年，生物乙醇在約3 240個加油站混裝銷售。

日本在促進秸稈乙醇利用發(fā)面，出臺了一系列政策措施。2002年末日本政府提出《日本生物質(zhì)能綜合戰(zhàn)略》，指出要靈活地利用生物質(zhì)能源，生產(chǎn)清潔能源的原料，替代石油等化石能源[35]。2013年日本開始第二代生物燃料創(chuàng)新計劃，政府每年在生物質(zhì)利用研發(fā)和推廣方面預算支出超過100億日元，主要用于補貼生物乙醇轉(zhuǎn)基因品種、乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)研發(fā)、乙醇生產(chǎn)設施設備購買[36]。在稅收方面，政府減免生物乙醇混合汽油稅58日元/L；在生物乙醇生產(chǎn)中使用廠房需要繳納0.7%～1.4%的房產(chǎn)稅中，前3年可以申請房產(chǎn)稅減免50%；生產(chǎn)生物乙醇企業(yè)的企業(yè)，在繳納公司所得稅時，第一年可以申請設施成本30%的特別折舊費。除了補貼和稅收外，日本政府還會提供優(yōu)惠利率貸款政策，提高了相關部門生產(chǎn)和利用乙醇的積極性[37]。

圖7 日本秸稈發(fā)電方式

4 秸稈發(fā)電

日本很早就開始研究秸稈在發(fā)電方面的應用，開發(fā)了高性能的發(fā)電技術(shù)，在技術(shù)上處于成熟應用階段。目前主要的發(fā)電技術(shù)有3種：一是秸稈直燃發(fā)電技術(shù)，秸稈直接在鍋爐中燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量通過汽輪機用于發(fā)電，也可以直接作為熱源使用；二是熱化學轉(zhuǎn)換的秸稈氣化發(fā)電技術(shù)，秸稈在高溫的條件下，將部分秸稈轉(zhuǎn)化為可燃氣體，氣體通過燃氣輪機燃燒發(fā)電，氣化發(fā)電產(chǎn)生可燃氣體的能源效率高達70%左右；三是生物化學轉(zhuǎn)換的甲烷發(fā)酵發(fā)電技術(shù)，在嚴格的厭氧環(huán)境和一定的溫度、水分、酸堿度等條件下，秸稈經(jīng)過微生物的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷氣體，氣體通過燃氣發(fā)動機燃燒發(fā)電[38]。近年來生物質(zhì)燃料和煤混燒的混燃發(fā)電技術(shù)備受關注，目前已經(jīng)運行的發(fā)電規(guī)模在100～1 200MW的混燃發(fā)電項目有40座[39]。

日本政府將生物質(zhì)發(fā)電作為21世紀可再生能源的發(fā)展重點，推行了Feed-in-Tariff（FIT）計劃，開發(fā)與利用秸稈等生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，2014—2020年生物質(zhì)能源發(fā)電新建累計裝機容量增幅較大，其中以農(nóng)作物秸稈為原材料的生物質(zhì)發(fā)電規(guī)模增速最快，累計裝機容量較大，緩解了化石能源的消耗[36]。2018年日本農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)發(fā)電裝機容量達到2.90GW，較2015年增長22.60%，日本47個都府縣在不同程度上引進了生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，其中北海道、茨城縣、愛知縣，福岡縣累計生物質(zhì)發(fā)電新規(guī)模裝機容量達到20萬kW以上。預計到2030年，生物質(zhì)發(fā)電裝機容量達到6.02GW，生物質(zhì)發(fā)電量達到394～490kW·h，農(nóng)作物秸稈發(fā)電量占生物質(zhì)發(fā)電量比例增至3.7%～4.6%，秸稈和其他可再生能源發(fā)電占比22%～24%，其他能源供應份額具體情況如表1所示[40]。

表1 2018和2030年日本能源供應份額 %

日本在秸稈發(fā)電等生物質(zhì)發(fā)電補貼方面，形成了成熟的固定補貼機制?？稍偕茉窗l(fā)電補貼主要有兩種：一是支持可再生能源公司發(fā)展的事業(yè)補助金。私營企業(yè)獨立引進可再生能源發(fā)電設備，政府補貼費用支出的1/3，私營企業(yè)和地方組織部門合作開展引進可再生能源發(fā)電設備，政府補貼費用支出的2/3；二是可再生能源利用補貼。地方公共部門引進可再生能源設備，滿足自己相關部門獨立使用，政府補貼費用支出的1/2，私營企業(yè)引進可再生能源設備自用，政府補貼費用支出的1/3[40]。

2012年日本政府制定實施了上網(wǎng)電價（FIT）制度，促進秸稈生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的開發(fā)與利用。上網(wǎng)電價制度是政府承諾電力企業(yè)在一定時期內(nèi)以固定價格購買可再生能源發(fā)電的制度，要求電力公司以政府固定價格長期向可再生能源生產(chǎn)商購買電力。政府以征稅的形式向電力用戶收取稅，補貼電力公司購買的部分成本，并支持可再生能源生產(chǎn)商引入成本昂貴的可再生能源。除此之外，日本逐步推進“綠色電力證書”和“綠色電力交易制度”等方式的綠色電力配額制，促進可再生能源發(fā)電[41]。

5 收儲運體系

秸稈收儲運體系建設對保障秸稈離田產(chǎn)業(yè)化利用具有不可替代的作用，日本注重秸稈收集體系的建設。在日本稻草收集搬運體系可分為兩類：一是秸稈干燥收集體系。作物秸稈通過聯(lián)合收割機排出后，在田間翻轉(zhuǎn)2～3次，使含水量從剛收割時的60%左右降低到15%左右，再進行打捆包裝運輸，通過干燥收集的稻草很適合作為乙醇原料；二是高含水量下密封收集體系。日本政府積極推廣飼用秸稈氨化或微貯打捆密封儲存技術(shù)，對收割后的秸稈進行預干，將含水量控制在50%～60%左右，再進行包裝運輸，高水分下密封收集秸稈很適合作為青貯飼料[42]，具體收集體系如圖8所示。

圖8 日本稻草收集搬運技術(shù)體系

日本在秸稈的收集打包、儲存和運輸?shù)确矫鎸崿F(xiàn)了全程機械化。在水稻收割方面，主要有自脫聯(lián)合收割機和通用聯(lián)合收割機，自脫聯(lián)合收割機對水稻的穗尖部分進行脫粒，稻草以長稻草的形式排出，通用聯(lián)合收割機需要將水稻脫粒，稻草被切碎排出。在秸稈收集打包方面，由農(nóng)業(yè)株式會社等相關部門大規(guī)模地收集，主要有“自由式”和“牽引式”捆包機，可以把稻草收集打包成大小多種多樣的長方體或圓柱形稻草卷包。在秸稈儲存和運輸方面，由于大型卷包的重量在150kg以上，所以從農(nóng)場運出以及裝載時使用卷筒夾和卷筒叉，搬運時用專用的貨車[42-44]。

日本建立了穩(wěn)定的秸稈供應體系，采用合同制管理秸稈收儲運過程。飼料、發(fā)電、生物燃料等秸稈利用企業(yè)業(yè)主，根據(jù)自身生產(chǎn)的實際情況，與農(nóng)場主簽訂秸稈供應協(xié)議，協(xié)議有效期一般是五年制，內(nèi)容包括秸稈供應量、供應的時間以及供應的價格。農(nóng)場主在收獲季節(jié)按照協(xié)議的內(nèi)容，采用相應的聯(lián)合收割機，將秸稈集中收集、打捆、包裝、堆放儲存，按照協(xié)議約定時間送至飼料廠、發(fā)電廠等[45]。

日本政府為了鼓勵稻草等秸稈離田產(chǎn)業(yè)化利用，出臺了一系列的優(yōu)惠政策。在秸稈收集、運輸、貯藏方面，為了降低秸稈利用的企業(yè)、合作社等秸稈利用主體經(jīng)營成本，政府補貼從秸稈收集、運輸、貯藏到利用所需費用的50%[46]。在秸稈綜合利用機械方面，政府積極引進、研發(fā)和利用秸稈利用機械設備，對于購買秸稈收集機、打捆機、裝載機、專用運輸機等機械設備的秸稈利用主體，可以向政府申請購置成本30%～50%的補貼，對于后期秸稈設備機器保管、維修等費用，也可以向政府申請補貼。在秸稈供應方面，生產(chǎn)集團與畜牧養(yǎng)殖戶等簽訂5年以上供貨合同，供應量500t以上，稻草的政府固定補貼30日元/kg，這促進了秸稈的收集與利用[45]。

6 經(jīng)驗借鑒

6.1 推動建立秸稈收儲運體系

我國秸稈收儲運體系仍處在初級發(fā)展階段。日本建立“全程機械化+合同制管理+政府補貼+多元化產(chǎn)品”的秸稈收儲運體系，打通了秸稈產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“最初一公里”。借鑒日本的經(jīng)驗，未來我國在秸稈收儲運體系建設方面應重點做好如下工作：一是加強秸稈收儲運機械設備的研發(fā)，提高作物收割速率、秸稈打捆速率，努力實現(xiàn)收儲運全程機械化，有效降低秸稈收儲運人工成本。二是打造具有中國特色的秸稈收集模式，開展專業(yè)化、精細化的運管服務，采用不同的收集方式，做好秸稈原料前處理工作，滿足飼用、燃用等不同需求。積極推廣飼用秸稈氨化或微貯打捆密封儲存技術(shù)。合理布局秸稈儲藏點，方便農(nóng)戶出售秸稈，降低企業(yè)收購秸稈進廠成本，確保秸稈回收利用效應最大化。三是鼓勵農(nóng)戶、秸稈收儲運企業(yè)和秸稈利用企業(yè)建立長期合作關系，通過簽訂協(xié)議等方式，制定統(tǒng)一合理的秸稈收購價格，政府要補貼一定比例秸稈收儲運過程中所需的費用，在秸稈運輸過程中開通綠色通道，促進秸稈的回收利用。

6.2 提高秸稈利用技術(shù)水平

秸稈轉(zhuǎn)化的技術(shù)問題是制約秸稈綜合利用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸。日本秸稈加工機械設備相對先進，農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)水平較高。借鑒日本的經(jīng)驗，未來我國在秸稈綜合利用技術(shù)研發(fā)與應用方面應重點做好如下工作：一是提高秸稈還田技術(shù)應用水平，因地制宜開展秸稈還田，切實推進秸稈還田補貼政策的實施，積極發(fā)展提供機械化還田服務的農(nóng)機大戶、家庭農(nóng)場、農(nóng)民合作社等組織。加快大馬力拖拉機研發(fā)力度。二是加大秸稈發(fā)酵技術(shù)研發(fā)力度，結(jié)合化學、微生物學等相關技術(shù)，提高木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為糖類物質(zhì)、脂肪酸以及乳酸水平，生產(chǎn)有機飼料、膨化飼料和生態(tài)飼料。三是加大秸稈能源轉(zhuǎn)化技術(shù)研發(fā)與推廣應用，不斷引進和消化先進技術(shù)，積極推廣秸稈乙醇、秸稈發(fā)電等新型能源化利用技術(shù)，在有條件的地區(qū)可以利用秸稈生產(chǎn)生物質(zhì)乙醇，與汽油混合作為車用動力燃料。

6.3 加大秸稈利用政策支持

日本逐步構(gòu)建了以農(nóng)作物秸稈循環(huán)利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項財政補貼政策、稅收政策以及金融政策為基礎的政策體系，為秸稈利用營造良好的政策氛圍。借鑒日本的經(jīng)驗，未來我國在秸稈利用政策體系建設方面應重點做好如下工作：一是開展區(qū)域補償制度建設。建議以縣域為單位，整縣推進，全量利用，整合現(xiàn)有資金，可用于補貼縣域內(nèi)秸稈收儲運體系建設，補貼秸稈還田、離田和綜合利用的增量成本，對規(guī)?；斩捓闷髽I(yè)，在主要技術(shù)和設備、重點投資環(huán)節(jié)按照資本金給予30%～50%補貼，扶持秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展。二是實行綠色電力配額制政策激勵機制。我國生物質(zhì)發(fā)電已較成規(guī)模，可以考慮取消上網(wǎng)電價補貼，以試點為基礎，逐步推進“綠色電力證書”和“綠色電力交易制度”等方式的綠色電力配額制。三是完善稅收激勵機制。對從事秸稈加工利用與處理的企業(yè)減免增值稅和所得稅，如秸稈發(fā)電企業(yè)，給予有關稅費減免，對于燃料乙醇企業(yè)，可免征消費稅。

6.4 完善秸稈綜合利用法規(guī)

日本通過不斷的實踐與探索，構(gòu)建了一套以《可持續(xù)農(nóng)業(yè)法》《肥力促進法》《生物質(zhì)條例》《循環(huán)型社會形成推進基本法》等為主的秸稈資源循環(huán)利用法律體系。借鑒日本的經(jīng)驗，未來我國秸稈利用法規(guī)體系建設應重點做好如下工作：一是依托《可再生能源法規(guī)》，積極制定出一系列規(guī)范秸稈新型能源化利用的《生物質(zhì)能條例》。目前我國還沒有以秸稈生物質(zhì)能源化利用為基本內(nèi)容的相關條例法規(guī)，應加快立法進程，出臺有關條例，明確秸稈利用發(fā)展方向和技術(shù)要求，重點扶持生物質(zhì)發(fā)電、燃料乙醇等秸稈新型能源化利用項目，進一步構(gòu)建與完善秸稈綜合利用激勵和處罰機制。二是制定《全國土壤肥力保養(yǎng)條例》，對秸稈直接還田、秸稈堆肥還田等有關重要內(nèi)容做出具體規(guī)定，保障秸稈循環(huán)利用水平和耕地質(zhì)量水平的穩(wěn)步提升。三是在《畜牧法》《水土保持法》中添加秸稈養(yǎng)畜、秸稈覆蓋還田等相關規(guī)定。四是結(jié)合地方秸稈綜合利用實踐，出臺秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化、原料化以及收儲運體系等條例，明確適用范圍、技術(shù)標準、配套政策等規(guī)定。