隨著全球經(jīng)濟戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整以及能源安全問題日益突出，生物質(zhì)能源的戰(zhàn)略地位得到空前提升，承載著能源安全、環(huán)境質(zhì)量和農(nóng)民收入等復雜而重要的多重戰(zhàn)略目標。近年來，我國玉米年均種植面積達到0.36億公頃，玉米秸稈年均產(chǎn)量達到2.54億噸(數(shù)據(jù)來自:國家統(tǒng)計局網(wǎng)站)，東北地區(qū)作為玉米主產(chǎn)區(qū)，秸稈資源十分豐富。但是目前隨著秸稈薪炭替代資源增多、收儲成本攀升，不少農(nóng)民隨意丟棄秸稈、焚燒秸稈;玉米秸稈短期生物量大且集中的收獲特性、東北地區(qū)氣溫低不易腐解的地理特性、農(nóng)民秸稈還田技術(shù)和設(shè)備的局限性，使得秸稈直接還田效率大打折扣。因此保證秸稈薪炭、還田的數(shù)量和效率基礎(chǔ)上，積極開發(fā)玉米秸稈低成本、高質(zhì)量收貯模式，有效提高玉米秸稈資源化利用水平，既能夠增加玉米生產(chǎn)收益，延長產(chǎn)業(yè)鏈，帶動加工、制造等產(chǎn)業(yè)升級，也在一定程度上補充能源、飼料等行業(yè)需求，促進我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

　　干藏法和濕藏法是儲藏玉米秸稈等木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中兩種最常見的做法。干藏法需要待儲藏的玉米秸稈等生物質(zhì)水分含量低于25%。如果收獲的時候含水量高于25%，必須先干燥再堆放，主要利用模式有秸稈直燃發(fā)電、制作壓縮板材等。濕藏法收獲含水量大于45%的玉米秸稈等原材料，經(jīng)粉碎混合，將其青貯或用氣密袋包裝以長期儲藏。雖然干藏法在運輸物流上有一定優(yōu)勢，但是易導致干物質(zhì)損失、游離糖分流失，浪費秸稈中農(nóng)業(yè)灌溉投入的寶貴淡水資源。而濕藏法中新型模式——玉米秸稈榨汁收貯模式恰恰彌補了這些缺點。

　　干玉米秸稈中纖維素含量為40%~55%、半纖維素含量為10%~25%、木質(zhì)素含量為20%~30%。但收獲期的鮮玉米秸稈含水最多，約為55%~75%，含可溶性固形物(90%以上為糖)約為6%~15%，其他為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等。研究表明，平均籽粒單產(chǎn)為9000kg/hm的玉米鮮秸稈產(chǎn)量約30000kg，其中理論上經(jīng)榨汁可得汁液量60%，每公頃可獲得糖約1800kg。這些糖主要是果糖、葡萄糖等可發(fā)酵糖，可用于工業(yè)發(fā)酵，生產(chǎn)多種能源化工產(chǎn)品，比如生產(chǎn)燃料乙醇、燃料丁醇、乳酸、乙酸、乙烯等。經(jīng)過榨汁的玉米秸稈榨渣細小、柔軟、干燥，便于打包儲存，遠距離運輸，并可用于飼料、建材等多種用途。因此，本研究分析玉米秸稈榨汁收貯模式的成本和收益，以促進玉米秸稈高效收貯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　1材料與方法

　　1.1玉米秸稈榨汁收貯模式

　　1.1.1試驗地點內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市(準格爾旗)十二連城柴登村

　　1.1.2儀器設(shè)備經(jīng)過改良的牧神4YZB-7自走式玉米聯(lián)合收割機，魯宇重工926輪式裝載機，HGSSYZ-300雙螺旋秸稈壓榨機，YKJ-5552全自動玉米秸稈打捆打包機，WP110-3/140威普無油靜音空壓機，標準工業(yè)糖漿密封儲罐。

　　1.1.3試驗方法利用聯(lián)合收割機在收獲玉米穗的同時將粉碎的玉米秸稈一并收集起來，通過壓榨把秸稈中的部分水分脫除，進而將榨汁濃縮、儲存?zhèn)溆?同時將榨渣壓塊。

　　1.2玉米秸稈榨汁收貯資源化利用模式的成本和收益分析

　　采用經(jīng)濟學和管理學中基本的應(yīng)用分析方法——成本效益法，測算玉米秸稈榨汁收貯模式中各環(huán)節(jié)相應(yīng)的成本費用與所產(chǎn)生的利益，匯總求得凈利潤、成本費用收益率及成本收益率等相關(guān)經(jīng)濟指標數(shù)值，旨在分析玉米秸稈榨汁收貯模式——利益與利潤的基礎(chǔ)上，評估該模式的資源化水平。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1玉米秸稈榨汁收貯模式

　　在玉米正常成熟后，將果穗與莖稈同步收獲;通過壓榨脫水，將榨汁濃縮成含糖50%的糖漿罐裝存貯;同時將榨渣在25.00~30.00MPa壓力下壓實打包，形成榨渣壓塊，作為制取纖維素乙醇原料及真空包裝的微貯秸稈飼料。

　　2.2榨汁收貯模式成本收益分析

　　2.2.1玉米秸稈收取與流通環(huán)節(jié)

　　在玉米秸稈收取環(huán)節(jié)，采用經(jīng)過改良的牧神4YZB-7自走式玉米聯(lián)合收割機(改良后可以在收獲玉米穗的同時將玉米秸稈不落地回收)，據(jù)對該地區(qū)多地實地調(diào)研可得每公頃玉米產(chǎn)量約為9000kg左右，按照草谷比1.0∶1.2估算，玉米秸稈約為10800kg/hm。公司主要實行收割機外包制度，目前共有3臺收割機全部下包給農(nóng)戶，由農(nóng)戶自行負責維護、保養(yǎng)費用，雇傭司機費用等，每臺收割機大概收20t秸稈，并且公司規(guī)定每臺收割機每天至少往工廠送草20t。公司實行秸稈補貼政策，對于農(nóng)戶，每噸秸稈補貼包機農(nóng)戶30元，即支出為30元每t。

　　在玉米的流通環(huán)節(jié)，從收集秸稈的玉米地到工業(yè)基地的平均運輸成本約為30元/t，每車秸稈載重量為3.00t，按照每天最低標準秸稈輸送量計算，3臺收割機共輸送秸稈60t，約為1800元/d。由于司機由包機農(nóng)戶自己雇傭，所以在人工成本上忽略不計。

　　2.2.2玉米秸稈榨汁加工環(huán)節(jié)

　　在秸稈榨汁加工環(huán)節(jié)，采用HGSSYZ-300雙螺旋秸稈壓榨機和WP110-3/140威普無油靜音空壓機壓榨，每1kg秸稈經(jīng)兩次輥榨和一次液壓榨汁后汁液總重502.70g，出汁率為50.27%，其中榨渣497.30g，含水量39.10%，共得到糖度約為50%的濃縮工業(yè)糖漿121.60g，即榨渣率為49.73%，榨汁率為12.16%。按此比例，生產(chǎn)1t工業(yè)糖漿則需要約8.22t秸稈。在制漿過程中，制漿電費為54.53元/t，水費8.76元/t，人工費用28.92元/t，其他輔料為10.00元/t。工業(yè)糖漿主要運輸方式為罐車運輸(暫不設(shè)包裝費)，裝車費用計入到人工費用中。另外機械設(shè)備總投資為108萬元，按照工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備采取年數(shù)綜合折舊方法，殘值為5.40萬元，月折舊費為27363.42元，折合每噸糖漿成本為38.16元。按照榨渣率為49.73%計算，每生產(chǎn)1t糖漿剩余榨渣為4.09t，將剩余榨渣利用全自動玉米秸稈打捆打包機YKJ-5552制成飼料，每包(包捆半徑為0.50m、高度為0.60m)重50.00kg，含水量為35%(需要輥榨和液壓榨汁后的榨渣實際重量約為30.00~35.00kg)，即每1t糖漿經(jīng)榨汁后剩余榨渣可制成相同規(guī)格飼料126包。其中，人工成本約為每天266.67元，一天工作8h生產(chǎn)約200包，即每包飼料的人工成本約為1.33元，電費0.30元，包裝費(即捆繩和包裝膜的總和)為4.10元，其他費用1.00元。經(jīng)換算，每1t糖漿經(jīng)榨汁后剩余榨渣制成飼料人工成本為167.58元，電費37.80元，包裝費516.60元，其他費用126.00元，共計847.98元。

　　2.2.3糖汁與飼料銷售環(huán)節(jié)

　　在銷售環(huán)節(jié)，糖漿主要銷售對象為燃料乙醇廠等，市場售價約為1800元/t，成本主要由買方承擔，可忽略不計。榨渣主要銷售對象為大型養(yǎng)殖企業(yè)、養(yǎng)殖場，市場售價每包約為26.00元，人工成本約為2.45元，運輸費用約為1.25元。即每銷售1t糖漿經(jīng)榨汁過程后剩余榨渣制成飼料銷售收益為3276.00元，人工成本為308.70元，運輸費用為157.50元，總計466.20元。

　　2.2.4玉米秸稈榨汁收貯模式成本收益從經(jīng)濟效益上來看，秸稈榨汁收貯模式每噸凈利潤約為3128.25元，成本費用利潤率(利潤總額/成本費用總額×100%)為160.61%，銷售利潤率為61.62%。但隨著項目的擴大與發(fā)展，銷售利潤和成本利潤率會有所下降。其主要原因，首先是秸稈的收獲成本增加。目前，當?shù)剞r(nóng)戶因為收儲秸稈費時費力、成本高等原因而選擇將秸稈直接擱置田中，所以在該項目中在秸稈收取環(huán)節(jié)只需補貼包機農(nóng)戶，秸稈原材料本近乎為零。但是隨著秸稈需求量越來越大，農(nóng)戶出于經(jīng)紀人假設(shè)會根據(jù)當?shù)亟斩捁┣箨P(guān)系收取秸稈原材料費用，這必然會導致企業(yè)成本增加。若按照東北地區(qū)秸稈收取均價220.00元/t計算，則每噸糖汁秸稈獲取總成本約增加1808.40元。其次，該項目在收取和流通環(huán)節(jié)并未考慮秸稈收獲半徑影響。該項目多采用大中型運輸機械，將收獲的秸稈運回廠區(qū)壓榨打包，目前運輸半徑在10km范圍內(nèi)，如運輸半徑增加，則將大幅度增加秸稈成本。據(jù)相關(guān)調(diào)查可得，秸稈原材料的收購半徑不宜超過50km，否則運輸過程中消耗的能源會接近產(chǎn)出，收益減半，則預(yù)計每噸糖汁秸稈總成本約增加904.20元。第三，企業(yè)折舊成本會有所增加。項目初期，除部分榨汁機械外，交通運輸、存儲設(shè)備等大多采用租用外包，因此企業(yè)折舊額偏低。若企業(yè)因發(fā)展需要購置相關(guān)交通運輸設(shè)備、存儲設(shè)備、擴建廠房等，其場地建設(shè)成本、資產(chǎn)折舊等必然會增加。參考具有相近生產(chǎn)能力和生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)資產(chǎn)成本，估算該項目中每噸糖汁折舊成本約增加96.00元。綜合以上三方面增加的成本，在秸稈榨汁成本中總計約為4756.35元，凈利潤約為319.65元，成本利潤率約為6.70%，銷售利潤約為6.30%(表1)。

　　3討論

　　3.1玉米秸稈榨汁資源化利用模式優(yōu)勢

　　與干藏法相比，濕藏法不僅有效保存了秸稈等生物質(zhì)中的纖維素和半纖維素，也有效保存利用了秸稈等生物質(zhì)的水分和游離碳水化合物，大大降低了收獲成本，降低儲藏期間干物質(zhì)損失，增加了產(chǎn)品的均勻性，是干藏法一種很有前途的替代技術(shù)。玉米秸稈榨汁除了具有濕藏法基本特點外，所制成的糖漿與榨渣從產(chǎn)品價值及總體效益等技術(shù)經(jīng)濟性評價指標來看，是極具競爭力和發(fā)展?jié)摿Φ慕斩捹Y源轉(zhuǎn)化產(chǎn)品。當石油供給出現(xiàn)缺口時，糖汁液態(tài)生物質(zhì)燃料和榨渣制成的纖維素乙醇可以彌補汽油供給不足，緩解資源危機。將秸稈糖醇產(chǎn)生的汽油替代量基于等價熱值進行轉(zhuǎn)換，可估算資源轉(zhuǎn)化率68.80%。

　　雖然秸稈榨汁生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)利用模式缺乏明顯優(yōu)勢，但是其發(fā)展存在較強的正外部性，能夠提供更多的就業(yè)崗位，創(chuàng)造更多的就業(yè)機會，帶動造紙、漿粕加工業(yè)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從生態(tài)效益上看，該模式不僅使得作為農(nóng)業(yè)廢棄物的秸稈能夠重新利用，減少由秸稈焚燒等帶來的空氣污染，控制碳排放，同時有利于加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、合理控制能源消費總量，是解決能源危機、生態(tài)環(huán)境以及氣候變化問題的有效辦法。

　　3.2東北地區(qū)玉米秸稈榨汁資源化利用模式推廣可行性

　　3.2.1自然條件相似性

　　東北地區(qū)與內(nèi)蒙古東部地區(qū)是我國玉米主產(chǎn)區(qū)，與同緯度的美國玉米帶、烏克蘭玉米帶并稱為世界三大黃金玉米帶。2005年至2014年我國玉米種植面積約增長40.84%，產(chǎn)量增加54.73%。由于春玉米種植北界不斷向北向西移動，東北地區(qū)玉米產(chǎn)量從2005年總產(chǎn)量5045.32萬噸到2014年9433.49萬噸(數(shù)據(jù)來源:國家統(tǒng)計局網(wǎng)站)，產(chǎn)量約增加86%。作為農(nóng)作物二元成果中的秸稈成果，按照相關(guān)玉米草谷比1.0∶1.2，玉米秸稈實際可利用率95%計算，玉米秸稈量逐年上升，尤其是在2009年到2013年間，玉米秸稈實際可利用總量逐年遞增，與內(nèi)蒙古地區(qū)地域特性相同。

　　3.2.2推廣必要性目前，東北地區(qū)玉米秸稈處理方式主要是秸稈廢棄焚燒、秸稈直接還田、飼料化利用等。其中，秸稈廢棄焚燒約占東北地區(qū)玉米秸稈資源可利用量的35.14%，短期極大生物量的焚燒會降低作物耕層的含水量，影響作物的出苗和生長，同時造成環(huán)境污染，產(chǎn)生巨額環(huán)境治理成本。

　　秸稈還田量約占東北地區(qū)玉米秸稈資源可利用量的19.18%，秸稈還田可以大量補充土壤中有機質(zhì)含量，提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量。但由于當?shù)亟斩捠斋@期溫度較低、土壤易凍結(jié)，還田后大量秸稈不易腐解，還田效率大打折扣。除此之外，大量玉米秸稈直接還田時需要添加相應(yīng)比例氮肥來調(diào)節(jié)C/N值，在一定程度上會增加生產(chǎn)成本。

　　秸稈飼料化利用比例約占秸稈資源可利用量的35.18%，在畜牧業(yè)較為發(fā)達的省份，以玉米秸稈為原料的青貯飼料是牛、羊等草食動物重要的飼料來源。但是由于近年來玉米臨時收儲價格造成以玉米為原料的玉米加工企業(yè)、養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶等下游產(chǎn)業(yè)的巨大成本壓力，大大影響其生產(chǎn)收益。與內(nèi)蒙古地區(qū)玉米秸稈收貯特點的相似性和利用現(xiàn)狀不足、探索新型收貯方式的必要性使得在東北地區(qū)采用秸稈榨汁收貯模式資源化利用模式有一定的推廣前景。

　　4結(jié)論

　　本研究的玉米秸稈榨汁高質(zhì)量收貯資源化利用模式成本費用利潤率約為6.70%，銷售利潤率約為6.30%，能夠有效降低秸稈中干物質(zhì)及糖分流失量、制成工業(yè)糖漿，同時能夠保存一定水分、形成適口性較好的微貯飼料，是一種高效資源化收貯模式。但該模式部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)前期成本投資比較大，成果轉(zhuǎn)化率有待提高，因此在國家繼續(xù)完善和出臺相關(guān)政策的前提下，積極探索玉米秸稈榨渣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展格局，打通產(chǎn)業(yè)鏈，加快產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)新體系建設(shè)，有利于實現(xiàn)多主體、多環(huán)節(jié)、多渠道的多元共贏。