我國造紙用農(nóng)業(yè)秸稈資源現(xiàn)狀

(南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京，210037)

李忠正

·秸稈資源·

我國造紙用農(nóng)業(yè)秸稈資源現(xiàn)狀

(南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京，210037)

李忠正

本文在收集分析了大量有關(guān)秸稈資源估算資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國造紙企業(yè)的秸稈實際收集狀況，對文獻(xiàn)中的秸稈可收集系數(shù)進(jìn)行了修正。得到適合于造紙工業(yè)需要的、可收集到的纖維秸稈資源量為 (3.0～3.3)億t。其中約1億t為稻草，近1億t為玉米秸稈，而這兩種秸稈在目前造紙工業(yè)中尚沒有大量使用。對于造紙工業(yè)來說，最關(guān)注的是造紙企業(yè)每年實際可以收集到多少可用于造紙生產(chǎn)的秸稈，以便根據(jù)我國的秸稈實際得到資源量，估算秸稈制漿的規(guī)模、產(chǎn)地布局等。

農(nóng)業(yè)秸桿;資源;纖維原料

農(nóng)業(yè)秸稈是我國非木材纖維資源的主要組成部分，秸稈制漿約占我國非木材制漿產(chǎn)量的65%左右(2010年)。農(nóng)業(yè)秸稈纖維是我國制漿造紙產(chǎn)業(yè)的重要資源。

適于造紙用的農(nóng)業(yè)秸稈主要是資源量較大、纖維含量較高、纖維形態(tài)較好的秸稈，包括稻草、麥草、玉米秸稈、棉稈、甘蔗渣等。這些秸稈是農(nóng)業(yè)秸稈資源的主要部分，約占總秸稈量的80%左右［1］。

我國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈總量巨大，是國民經(jīng)濟(jì)重要的可再生資源，近年來受到國家重視。2008年7月國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》，這對加快推進(jìn)秸稈綜合利用，實現(xiàn)秸稈的資源化，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民增收具有重要意義。

1 關(guān)于我國農(nóng)業(yè)秸稈總量

秸稈資源數(shù)量估算是秸稈資源利用的基礎(chǔ)。多年來，學(xué)者們運用不同方法對其進(jìn)行了大量的研究，但計算結(jié)果差異很大，有人認(rèn)定為6億t以上，有人認(rèn)定是7億t以上，畢于運等人［2］的計算值達(dá)到8.4億t。產(chǎn)生這種差異的主要原因有以下幾個方面。

1.1 對農(nóng)業(yè)秸稈內(nèi)涵的認(rèn)識不一

對農(nóng)業(yè)秸稈資源量的評估有3個層次，即秸稈理論產(chǎn)生量、可收集資源量和可利用資源量。一般發(fā)表的數(shù)據(jù)多為理論產(chǎn)生量，也有人統(tǒng)計的是實際可收集量，兩者之間數(shù)量差異很大。另外，對農(nóng)業(yè)秸稈的內(nèi)容認(rèn)識不一致，有人統(tǒng)計的秸稈量主要是糧、棉、油等主要農(nóng)作物的秸稈總產(chǎn)量。秸稈按《辭海》的解釋為作物的莖稈，英文稱為Straw或Stalk;有人認(rèn)為應(yīng)按秸稈的廣義概念，即指收獲作物主產(chǎn)品之后在田間剩余的所有副產(chǎn)物，稱之為田間秸稈，等同于英文的Field Residue。有人提出秸桿更為廣義的概念，即指收獲作物主產(chǎn)品之后所有大田剩余的副產(chǎn)物及主產(chǎn)品初加工過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物，此定義等同于英文的Crop Residue［2］。按這種定義，認(rèn)為除了上述大田作物的秸稈之外還應(yīng)包括蔬菜藤蔓及其殘余物、麻類秸稈、蔗渣、甜菜渣、甜菜莖葉、煙稈等次要農(nóng)作物的秸稈以及農(nóng)作物的初級加工副產(chǎn)品，如稻殼和玉米芯、花生殼、棉花殼、甘蔗渣等［2］。因而在統(tǒng)計范圍上產(chǎn)生很大差別，從而產(chǎn)生了秸稈產(chǎn)量由6億t到8.4億t的明顯統(tǒng)計差距。實際上對造紙工業(yè)來說，并非所有農(nóng)業(yè)秸稈都適用于造紙，只有那些資源比較集中、收集方便、纖維形態(tài)好、纖維含量高、價格低廉的秸稈才可用于造紙。因此，本文著重考慮造紙工業(yè)常用的三大糧食作物 (稻、麥、玉米)秸稈和棉稈、蔗渣等的資源量。

1.2 對秸稈系數(shù) (草谷比)取值不同

當(dāng)作物種類相同和計算方法正確時，秸稈估算量的準(zhǔn)確性只取決于秸稈系數(shù)的取值。然而，目前眾多文獻(xiàn)所采用的秸稈系數(shù)差異較大，導(dǎo)致估算結(jié)果的可比性較差。以水稻為例，約有50%的研究者將草谷比取值為0.62或0.68，其余研究者取值在0.9～1.1之間。草谷比的差異導(dǎo)致水稻的秸稈量相差0.8億t。再如玉米的草谷比有1.2、1.37和2.0這3種取值;小麥草谷比多數(shù)取值為1.4，也有取值為0.73的。對其他作物草谷比取值差異更大，如棉花的稈棉比多取值為3.0，也有取值為5.5或9.0［3］。而且，研究者大都沒有對草谷比的取值作出明確的解釋，使人無從判斷其合理性。對草谷比取值的差異導(dǎo)致了資源量評估值的差異。因此，要正確評估我國作物秸稈資源量及其分布，必須要獲得最接近作物生產(chǎn)實際的草谷比。

影響草谷比的首要因素是品種改良，隨著作物新品種的選育更新，草谷比是不斷下降的。影響作物草谷比的另一因素是栽培環(huán)境，體現(xiàn)在各地區(qū)土壤、氣候及耕作制度和栽培條件的不同上，因而不同地區(qū)同一作物草谷比也不同。

2 我國造紙用農(nóng)業(yè)秸稈資源數(shù)量估算

農(nóng)業(yè)秸稈產(chǎn)量的估算通常由國家統(tǒng)計部門發(fā)布的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 (Production)與各農(nóng)作物秸稈系數(shù)計算獲得。作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是指有經(jīng)濟(jì)價值的主要作物產(chǎn)品產(chǎn)量。農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量可按公式 (1)估算而來。

式中，Ws為農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量;Wp為農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量;SG為秸稈系數(shù)，即秸稈產(chǎn)量與農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之比值。

2.1 秸稈系數(shù) (草谷比)取值的確定

根據(jù)謝光輝、王曉玉等人［4－5］2006—2010年大田試驗原創(chuàng)性論文獲得各農(nóng)作物在不同省 (市、自治區(qū))的秸稈系數(shù)平均值，同一作物以同一個省 (市、自治區(qū))所有樣本的秸稈系數(shù)的算術(shù)平均值作為該省的平均值。然后以省 (市、自治區(qū))為單位，根據(jù)每一作物的種植面積，求得所有省 (市、自治區(qū))該作物的加權(quán)平均值，作為該作物的全國水平的秸稈系數(shù)。并使所有作物秸稈系數(shù)數(shù)據(jù)均為干重。根據(jù)上述方法得到各地區(qū)主要農(nóng)作物秸稈的秸稈系數(shù)。現(xiàn)將幾種主要農(nóng)作物的秸稈系數(shù)列入表1和表2。

2.1.1 水稻

據(jù)文獻(xiàn)報道，我國30個省 (市、自治區(qū))的水稻秸稈系數(shù)范圍為0.74～1.33，全國平均值為1.04。

表1 我國31個省 (市、自治區(qū))的水稻、小麥、玉米秸稈系數(shù)取值

表2 我國各省 (市、自治區(qū))棉花、甘蔗的作物秸稈系數(shù)取值

2.1.2 小麥

根據(jù)文獻(xiàn)和大田試驗報道的30個省 (市、自治區(qū))小麥秸稈系數(shù)范圍為0.95～1.41，全國平均值為1.28，略高于水稻和玉米。屬于一級小麥主產(chǎn)區(qū)的河南省的秸稈系數(shù)為1.29，二級小麥主產(chǎn)區(qū)的山東、河北兩省小麥的秸稈系數(shù)范圍為1.22～1.39，三級小麥主產(chǎn)區(qū)的江蘇、四川分別為1.41和1.12。

2.1.3 玉米

玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為籽粒產(chǎn)量，因此以草谷比估算的玉米田間秸稈量應(yīng)扣除玉米芯量，玉米芯屬于初加工副產(chǎn)物。玉米的田間秸稈計算公式為:玉米田間秸稈量=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量×草谷比－玉米芯產(chǎn)量。

按文獻(xiàn)報道我國31個省 (市、自治區(qū))的玉米秸稈系數(shù)范圍為 0.93～1.30，全國平均值為1.07。從各省 (市、自治區(qū))的平均值來看，玉米的秸稈系數(shù)的范圍與水稻在各省 (市、自治區(qū))的數(shù)值很接近。

2.1.4 棉花、甘蔗

棉花有子棉和皮棉兩種。由于《中國統(tǒng)計年鑒》等發(fā)布的棉花產(chǎn)量是皮棉產(chǎn)量，從文獻(xiàn)中查閱的秸稈量應(yīng)換算為皮棉的秸稈系數(shù)。即在計算田間秸稈時要減去棉籽量。因此棉花田間秸稈計算公式為:棉花田間秸稈量=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 (皮棉) ×草谷比－棉籽產(chǎn)量;也可根據(jù)《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊 (修訂本)》提供的資料［6］:皮棉與籽棉之比為1∶2.7。據(jù)此計算的棉稈與皮棉之比為7.75。

棉花產(chǎn)區(qū)主要為新疆、河南、山東、江蘇和湖北共5省。

甘蔗加工副產(chǎn)物 (甘蔗渣系數(shù)) =甘蔗渣質(zhì)量/甘蔗莖稈質(zhì)量;按郭利磊等人［7］的數(shù)據(jù)，由甘蔗 (鮮干)加工得到的甘蔗渣 (風(fēng)干)系數(shù)，廣東、廣西取值都為0.16，其他省 (市、自治區(qū))的取值也相同。甘蔗主要集中在廣西、廣東和云南3省，其甘蔗田間秸稈量約占全國甘蔗田間秸稈總量的90%以上。

2.2 可收集系數(shù)的確定［8］

一般由作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和秸稈系數(shù)計算出的秸稈量為理論產(chǎn)生量，實際可收集量還受農(nóng)作物收獲方式的影響。以河南、山東小麥?zhǔn)崭顬槔斯な崭詈蜋C(jī)械收割之間的留茬高度存在明顯差異:平均株高為85 cm的小麥，人工收割留茬高度只有 (5～8)cm，平均值為6 cm，機(jī)械收割留茬高度則為 (20～40)cm，平均值達(dá)30 cm。這樣，秸稈資源可收集利用量則由秸稈的理論產(chǎn)量和其可收集系數(shù)來計算，用公式 (2)表示。

式中，WGS為秸稈資源可收集量;WS為秸稈理論產(chǎn)量;IG為秸稈資源可收集利用系數(shù)。秸稈資源可收集利用系數(shù)是指可收集利用的秸稈質(zhì)量占農(nóng)作物秸稈理論產(chǎn)量之比。

目前全國小麥機(jī)收面積比例大約在90%以上。留高茬收割是我國現(xiàn)行的、較普遍的小麥機(jī)收方式，多數(shù)地區(qū)留茬高度為 (20～40)cm，個別地區(qū)達(dá)到(40～50)cm。為了防止麥秸焚燒，不少省份對小麥機(jī)收留茬高度要求控制在15 cm或20 cm以下。但在測算機(jī)收小麥的秸稈可收集系數(shù)時，把小麥機(jī)收的留茬高度一般取值為25 cm。根據(jù)實地調(diào)查和相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行估算［6］，全國各類秸稈的可收集利用系數(shù)如下:谷物秸稈 (包括稻草、麥草，玉米等)可收集系數(shù)為0.83，棉稈為0.90，糖料作物副產(chǎn)品為0.88［8］。筆者認(rèn)為，谷物秸稈可收集系數(shù) (0.83)實際上是做不到的。從目前企業(yè)實際收集秸稈的情況觀察，由于主要谷物產(chǎn)區(qū)的收割已基本實現(xiàn)機(jī)械化，秸稈收割留茬高度較高，加上部分秸稈還田、被焚燒及收集時的遺留等，秸稈的可收集系數(shù)能有0.5已經(jīng)很好了。實際上有些造紙企業(yè)收集麥草、玉米等秸稈時每畝地也只能收集到200 kg(風(fēng)干)。因此本文選用可收集系數(shù)為0.5。

3 我國造紙用秸稈資源量估算

根據(jù)國家近年發(fā)布的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)［9－10］，按表1和表2的秸稈系數(shù)和前節(jié)所述的秸稈可收集系數(shù)，通過估算公式，計算出秸稈可收集年均產(chǎn)量。

由表3可見，由于本文估算的可收集系數(shù)更接近實際情況，2010年造紙用農(nóng)業(yè)秸稈的實際可收集量大約為3.3億t左右，并不像一般文獻(xiàn)中得到的數(shù)據(jù)那樣樂觀。另外，2011年因玉米減產(chǎn)，使玉米秸稈產(chǎn)量比2010年減少了約0.3億t。從秸稈資源組成來看，資源量最大的為稻草，產(chǎn)量大約有1億t，約占總量的33%;2010年玉米秸稈產(chǎn)量接近1億t，約占總量的29%;麥草較少，約為7500萬t，僅占23%。造紙行業(yè)進(jìn)一步重視利用稻草和玉米秸稈制漿造紙已勢在必行。

表3 近年造紙用主要農(nóng)業(yè)秸稈可收集量 萬t

4 我國秸稈資源的分布

表4為《中國統(tǒng)計年鑒2012》和《中國農(nóng)業(yè)年鑒2011》發(fā)布的各類農(nóng)作物的主要產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)［9－10］。按表4數(shù)據(jù)與表1、表2各省 (市、自治區(qū))的秸稈系數(shù)和前節(jié)所述的秸稈可收集系數(shù)綜合計算出相關(guān)省 (市、自治區(qū))秸稈可收集年均產(chǎn)量，計算結(jié)果見表5。

表5的數(shù)據(jù)表明，我國造紙用農(nóng)業(yè)秸稈主要分布于華東、華中、東北和華北地區(qū)，其中河南、山東、湖南、黑龍江、江蘇、河北、新疆、安徽、吉林9個省是我國造紙用農(nóng)作物秸稈分布的主要地區(qū)，均超過1500萬t。稻草在秸稈資源中最為豐富，可惜在造紙工業(yè)中很少利用。稻草秸稈集中在降雨量豐富的省份或地區(qū)，產(chǎn)量超1000萬t的省份除黑龍江以外，集中在長江流域及以南地區(qū)。產(chǎn)量從高到低排列為湖南、江蘇、江西、黑龍江、湖北、安徽、四川，這7個省的水稻田間秸稈量占全國水稻田間秸稈總量70%以上。其次是玉米秸稈，分布范圍非常廣泛，由東北地區(qū)到西南都可種植，主要產(chǎn)地為東北和華北以及華東和華中的部分省份。按產(chǎn)量由高到低排列為黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、山東、河南和河北，產(chǎn)量都在800萬t以上，這6個省玉米秸稈量占全國玉米秸稈總量60%以上。麥草秸稈資源量為農(nóng)作物秸稈量的第3位，麥草田間秸稈生產(chǎn)大省有河南、山東，可收集產(chǎn)量范圍為1000萬t以上，河北、江蘇和安徽也是麥草的重要產(chǎn)區(qū)。這5個省份麥草田間秸稈總量占全國麥草秸稈總量的75%左右。我國棉稈產(chǎn)量約4500萬t，主要集中在新疆、山東、湖北和河北等省、自治區(qū)，新疆約占其中的一半。由于我國食糖產(chǎn)地主要集中在廣東、廣西和西南地區(qū)，全國甘蔗渣年均產(chǎn)量只有1611萬t，主要集中在廣東、廣西和云南，其甘蔗渣量占全國總量的95%以上，廣西的產(chǎn)量則占全國總量的66%。

表4 2011年我國各種農(nóng)作物產(chǎn)量的主要區(qū)域分布 萬t

5 結(jié)語

我國是農(nóng)業(yè)大國，每年究竟產(chǎn)生多少農(nóng)業(yè)秸稈，尚沒有權(quán)威的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由于研究者對秸稈的內(nèi)容、秸稈系數(shù)、可收集系數(shù)的認(rèn)識不一致等原因，目前文獻(xiàn)發(fā)表的數(shù)據(jù)差異較大，而且多為秸稈的理論產(chǎn)生量。對于造紙工業(yè)來說，最關(guān)注的是造紙企業(yè)每年實際可以收集到多少可用于造紙生產(chǎn)的秸稈，以便根據(jù)我國的秸稈實際得到資源量，估算秸稈制漿的規(guī)模，產(chǎn)地布局如何等。

本文在收集分析了大量有關(guān)秸稈資源估算資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國造紙企業(yè)的秸稈實際收集狀況，對文獻(xiàn)中的秸稈可收集系數(shù)進(jìn)行了修正。得到適合于造紙工業(yè)需要的、可收集到的纖維秸稈資源量為 (3.0～3.3)億t，這個數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于此前發(fā)表的估算數(shù)據(jù)［11］。其中約1億t為稻草，近1億t為玉米秸稈，而這兩種秸稈在目前造紙工業(yè)中尚沒有大量使用。

表5 2011年主要造紙用秸稈產(chǎn)區(qū)年可收集秸稈量 萬t

從秸稈資源的分布來看，我國的秸稈主要集中分布在河南、山東、安徽、江蘇一帶。黑龍江、吉林秸稈量也較大，主要是玉米秸稈和稻草，湖南的稻草資源量居全國首位，而棉稈則一半以上集中在新疆，其次是山東、湖北和河北。

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(責(zé)任編輯:馬 忻)

The Status of Agricultural Residues Resources Available for China's Paper Industry

LIZhong－zheng
(Nanjing Forest University，Nanjing，Jiangsu Province，210037)
(E－mail:zzli_nifu@126.com)

Based on the analysis of relevant data of agricultural residues resource，combining the particle collection situation in the paper mills，the author suggested to revise the collectable coefficientof agricultural residueswhich has been cited in the literatures，the collectable agricultural residueswhich can be used for paper industry was estimated 300～330 million tons totally，the amounts of rice straw and corn stalk which have not been widely used are equivalency about100 million tons.Itwas pointed out that available amount of agricultural residues resource is the basis of the scale and location of the pulp mills.

agricultural residues;resource;fiber stuff

李忠正先生，教授，國際木材科學(xué)院院士;主要從事禾草類纖維制漿理論與方法的研究。

TS721+.2，TS721+.3，TS721+.4

A

0254－508X(2014)03－0056－05

2013－12－02