隨著全球經濟戰略性結構調整以及能源安全問題日益突出，生物質能源的戰略地位得到空前提升，承載著能源安全、環境質量和農民收入等復雜而重要的多重戰略目標。近年來，我國玉米年均種植面積達到0.36億公頃，玉米秸稈年均產量達到2.54億噸(數據來自:國家統計局網站)，東北地區作為玉米主產區，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、東北地區氣溫低不易腐解的地理特性、農民秸稈還田技術和設備的局限性，使得秸稈直接還田效率大打折扣。因此保證秸稈薪炭、還田的數量和效率基礎上，積極開發玉米秸稈低成本、高質量收貯模式，有效提高玉米秸稈資源化利用水平，既能夠增加玉米生產收益，延長產業鏈，帶動加工、制造等產業升級，也在一定程度上補充能源、飼料等行業需求，促進我國農業可持續發展。

　　干藏法和濕藏法是儲藏玉米秸稈等木質纖維素生物質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勢，但是易導致干物質損失、游離糖分流失，浪費秸稈中農業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、半纖維素和木質素等。研究表明，平均籽粒單產為9000kg/hm的玉米鮮秸稈產量約30000kg，其中理論上經榨汁可得汁液量60%，每公頃可獲得糖約1800kg。這些糖主要是果糖、葡萄糖等可發酵糖，可用于工業發酵，生產多種能源化工產品，比如生產燃料乙醇、燃料丁醇、乳酸、乙酸、乙烯等。經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業化應用。

　　1材料與方法

　　1.1玉米秸稈榨汁收貯模式

　　1.1.1試驗地點內蒙古自治區鄂爾多斯市(準格爾旗)十二連城柴登村

　　1.1.2儀器設備經過改良的牧神4YZB-7自走式玉米聯合收割機，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，標準工業糖漿密封儲罐。

　　1.1.3試驗方法利用聯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、儲存備用;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

　　采用經濟學和管理學中基本的應用分析方法——成本效益法，測算玉米秸稈榨汁收貯模式中各環節相應的成本費用與所產生的利益，匯總求得凈利潤、成本費用收益率及成本收益率等相關經濟指標數值，旨在分析玉米秸稈榨汁收貯模式——利益與利潤的基礎上，評估該模式的資源化水平。

　　2結果與分析

　　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節

　　在玉米秸稈收取環節，采用經過改良的牧神4YZB-7自走式玉米聯合收割機(改良后可以在收獲玉米穗的同時將玉米秸稈不落地回收)，據對該地區多地實地調研可得每公頃玉米產量約為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戶，由農戶自行負責維護、保養費用，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，對于農戶，每噸秸稈補貼包機農戶30元，即支出為30元每t。

　　在玉米的流通環節，從收集秸稈的玉米地到工業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節

　　在秸稈榨汁加工環節，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%的濃縮工業糖漿121.60g，即榨渣率為49.73%，榨汁率為12.16%。按此比例，生產1t工業糖漿則需要約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。工業糖漿主要運輸方式為罐車運輸(暫不設包裝費)，裝車費用計入到人工費用中。另外機械設備總投資為108萬元，按照工業生產設備采取年數綜合折舊方法，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糖漿經榨汁后剩余榨渣可制成相同規格飼料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。經換算，每1t糖漿經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糖汁與飼料銷售環節

　　在銷售環節，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殖企業、養殖場，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，當地農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節只需補貼包機農戶，秸稈原材料本近乎為零。但是隨著秸稈需求量越來越大，農戶出于經紀人假設會根據當地秸稈供求關系收取秸稈原材料費用，這必然會導致企業成本增加。若按照東北地區秸稈收取均價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節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壓榨打包，目前運輸半徑在10km范圍內，如運輸半徑增加，則將大幅度增加秸稈成本。據相關調查可得，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出，收益減半，則預計每噸糖汁秸稈總成本約增加904.20元。第三，企業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、存儲設備等大多采用租用外包，因此企業折舊額偏低。若企業因發展需要購置相關交通運輸設備、存儲設備、擴建廠房等，其場地建設成本、資產折舊等必然會增加。參考具有相近生產能力和生產規模的企業資產成本，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勢

　　與干藏法相比，濕藏法不僅有效保存了秸稈等生物質中的纖維素和半纖維素，也有效保存利用了秸稈等生物質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損失，增加了產品的均勻性，是干藏法一種很有前途的替代技術。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品價值及總體效益等技術經濟性評價指標來看，是極具競爭力和發展潛力的秸稈資源轉化產品。當石油供給出現缺口時，糖汁液態生物質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。將秸稈糖醇產生的汽油替代量基于等價熱值進行轉換，可估算資源轉化率68.80%。

　　雖然秸稈榨汁生產成本比傳統利用模式缺乏明顯優勢，但是其發展存在較強的正外部性，能夠提供更多的就業崗位，創造更多的就業機會，帶動造紙、漿粕加工業等關聯產業的發展。從生態效益上看，該模式不僅使得作為農業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，同時有利于加快調整能源結構、合理控制能源消費總量，是解決能源危機、生態環境以及氣候變化問題的有效辦法。

　　3.2東北地區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

　　東北地區與內蒙古東部地區是我國玉米主產區，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，東北地區玉米產量從2005年總產量5045.32萬噸到2014年9433.49萬噸(數據來源:國家統計局網站)，產量約增加86%。作為農作物二元成果中的秸稈成果，按照相關玉米草谷比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，與內蒙古地區地域特性相同。

　　3.2.2推廣必要性目前，東北地區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，同時造成環境污染，產生巨額環境治理成本。

　　秸稈還田量約占東北地區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含量，提高土壤肥力和農作物產量。但由于當地秸稈收獲期溫度較低、土壤易凍結，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比例氮肥來調節C/N值，在一定程度上會增加生產成本。

　　秸稈飼料化利用比例約占秸稈資源可利用量的35.18%，在畜牧業較為發達的省份，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、養殖企業和養殖戶等下游產業的巨大成本壓力，大大影響其生產收益。與內蒙古地區玉米秸稈收貯特點的相似性和利用現狀不足、探索新型收貯方式的必要性使得在東北地區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結論

　　本研究的玉米秸稈榨汁高質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及糖分流失量、制成工業糖漿，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。但該模式部分生產環節前期成本投資比較大，成果轉化率有待提高，因此在國家繼續完善和出臺相關政策的前提下，積極探索玉米秸稈榨渣產業化發展格局，打通產業鏈，加快產業化發展創新體系建設，有利于實現多主體、多環節、多渠道的多元共贏。