中國(guó)棉稈資源量估算及其自然適宜性評(píng)價(jià)

左旭畢等

摘要

對(duì)棉花草谷比進(jìn)行系統(tǒng)考證，科學(xué)估算和評(píng)價(jià)我國(guó)棉稈資源量及其各種利用途徑的自然適宜性，充分認(rèn)識(shí)我國(guó)棉稈資源的開(kāi)發(fā)潛力。通過(guò)文獻(xiàn)查詢法，從大量的研究文獻(xiàn)中獲取具有價(jià)值的15篇研究論文中的102個(gè)籽棉草谷比有效樣本數(shù)據(jù)，系統(tǒng)考證我國(guó)棉花的草谷比；采用秸稈資源自然適宜性分級(jí)法，就棉稈資源在燃料、飼料、肥料、工業(yè)原料和食用菌基料利用方面的自然適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)；對(duì)將用于包括新型能源化利用在內(nèi)的各種用途的棉稈資源劃分為最適宜、次適宜、不適宜等不同級(jí)別。研究結(jié)果表明，我國(guó)棉花草谷比取值5.0為宜。在此基礎(chǔ)上計(jì)算出2013年中國(guó)棉稈資源量為3 149.5萬(wàn)t，主要分布在西北干旱區(qū)的新疆以及黃淮海和長(zhǎng)江中下游地區(qū)。在自然適宜性評(píng)級(jí)方面，棉稈最適宜燃用，亦適宜于用作固化、炭化、氣化和發(fā)電等新能源化利用，而在沼氣生產(chǎn)方面則為次適宜級(jí)別。在可飼性適宜性方面，粗棉稈部分均不適宜于直接飼喂和加工飼喂，棉花細(xì)莖和葉較適宜直接飼喂，適宜加工飼喂。在肥料化利用方面，棉稈經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎可直接還田，此外，棉稈是理想的工業(yè)加工原料和食用菌基料。棉稈資源具有多宜性，棉稈資源綜合利用應(yīng)注意合理配置資源、優(yōu)化棉稈利用結(jié)構(gòu)，將其轉(zhuǎn)化為各種優(yōu)質(zhì)的原料資源。

關(guān)鍵詞棉稈；資源量；棉花草谷比；自然適宜性

中圖分類號(hào)S216.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1002-2104（2015）06-0159-08

doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.06.022

棉花秸稈（簡(jiǎn)稱棉稈）是棉花收獲之后的副產(chǎn)物，主要包括棉花的莖、枝、梢、葉、殼等部分。棉稈富含纖維素、木質(zhì)素和多縮戊糖等物質(zhì)，是重要的農(nóng)業(yè)可再生資源，具有很高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值，目前已被廣泛開(kāi)發(fā)應(yīng)用于飼料、燃料、肥料、造紙?jiān)?、?fù)合材料、再生纖維素人造絲、活性炭、羧甲基纖維素、木糖等多種用途[1-5]。我國(guó)是世界上最大的棉花生產(chǎn)國(guó)，棉花產(chǎn)量約占年度全球棉花總產(chǎn)量的30%[6]，棉稈資源非常豐富。合理高效開(kāi)發(fā)利用棉稈資源，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境具有積極意義。目前關(guān)于棉稈草谷比考證及自然適宜性評(píng)價(jià)方面的研究尚不多見(jiàn)，有的也不夠詳盡和系統(tǒng)，對(duì)棉稈資源量的估算沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外研究表明，棉花秸稈的草谷比大約在3-5之間[1，7-10]。但在這些研究中，多數(shù)未就棉花的籽棉草谷比與皮棉草谷比進(jìn)行明確區(qū)分和說(shuō)明。在棉稈資源的自然適宜性方面，魏敏等[11]通過(guò)采用尼龍袋法和體外產(chǎn)氣技術(shù)等方法對(duì)棉稈飼用價(jià)值進(jìn)行了基本評(píng)價(jià)，指出棉花秸稈應(yīng)屬于粗飼料，但要全面評(píng)價(jià)棉稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值還需要進(jìn)一步通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。李金霞等[12]綜述了國(guó)內(nèi)外棉稈資源在農(nóng)業(yè)上開(kāi)發(fā)利用的現(xiàn)狀（主要包括棉稈還田、飼料化利用、能源化利用、食用菌基質(zhì)等），并對(duì)棉稈的綜合利用進(jìn)行了展望，但并未就棉稈的自然適宜性進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。王亞靜等[13]指出棉稈適宜用作燃料、工業(yè)加工原料，不適宜用作飼料，但并未就棉稈新型能源化開(kāi)發(fā)利用的適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)。隨著秸稈利用技術(shù)的不斷改進(jìn)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，棉稈是一種理想的新型能源開(kāi)發(fā)原料。通過(guò)棉稈資源發(fā)電、生產(chǎn)生物乙醇等新型能源化利用途徑，可實(shí)現(xiàn)較高的附加價(jià)值[1，14-15]。本研究將在收集大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)棉花秸稈的草谷比進(jìn)行系統(tǒng)考證，并對(duì)棉稈資源在“五料”利用方面（燃料、飼料、肥料、工業(yè)原料、食用菌基料）的自然適宜性進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。

1研究方法

1.1棉花草谷比確定方法

根據(jù)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，棉花產(chǎn)量按去籽后的皮棉計(jì)算，每3 kg籽棉折1 kg皮棉。棉花草谷比包括皮棉草谷比（即常規(guī)意義上的棉花草谷比）和籽棉草谷比。皮棉草谷比是棉花秸稈與皮棉產(chǎn)量即棉花產(chǎn)量之比。籽棉草谷比是棉花秸稈產(chǎn)量與籽棉產(chǎn)量（3倍棉花產(chǎn)量）之比。皮棉草谷比3倍于籽棉草谷比。

通過(guò)對(duì)棉花草谷比、谷草比、收獲指數(shù)文獻(xiàn)查詢結(jié)果的整理和計(jì)算，共獲得15篇文獻(xiàn)的102個(gè)籽棉草谷比有效樣本數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表1。由該表可見(jiàn)，依據(jù)種植試驗(yàn)文獻(xiàn)獲取的籽棉草谷比平均值約為1.67，標(biāo)準(zhǔn)差為0.54，即其主要取上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果與張福春、朱志輝根據(jù)136個(gè)樣本統(tǒng)計(jì)出的籽棉草谷比（1.613）[31]和新疆建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)六師的實(shí)測(cè)籽棉草谷比結(jié)果（1.68）比較相近，但顯著低于牛若峰、劉天福在《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)（修訂本）》中給出的籽棉草谷比（3.40）[32]。隨著棉花品種的更新及棉花加工工藝的不斷改進(jìn)，棉花草谷比數(shù)值必然呈逐漸變小趨勢(shì)。

1.2棉稈自然適宜性的評(píng)價(jià)方法

大多數(shù)農(nóng)作物秸稈具有多宜性，既有自然適宜性，又有技術(shù)適宜性、經(jīng)濟(jì)適宜性和社會(huì)適宜性。秸稈自然適宜性是指在現(xiàn)實(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平條件下，由秸稈形態(tài)、質(zhì)地、密度、物體結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組分、養(yǎng)分含量、熱值等自身特征所決定的在其各種利用途徑上的適宜程度。本研究就棉稈資源在“五料”利用方面的自然適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，即根據(jù)棉稈的不同特性采用分級(jí)的方法，將用于各種用途的棉稈劃分為最適宜、一般適宜、次適宜等不同級(jí)別。

2棉花草谷比及棉稈資源量估算結(jié)果

2.1棉花草谷比的估算結(jié)果

綜上所述，棉花籽棉草谷比實(shí)測(cè)結(jié)果為1.6-1.7，皮棉草谷比約為5。本研究將皮棉草谷比取值為5。

2.2棉稈資源量估算結(jié)果

棉花秸稈產(chǎn)量主要根據(jù)棉花產(chǎn)量和棉花草谷比來(lái)估算，計(jì)算公式如下：

WCS=WC×RC（1）

其中：WCS為棉稈產(chǎn)量；WC為棉花產(chǎn)量；RC為棉花草谷比。

根據(jù)公式1估算2013年我國(guó)棉稈產(chǎn)量為3 149.5萬(wàn)t，占全國(guó)秸稈產(chǎn)量的3.17%。2013年全國(guó)各?。ㄊ?、自治區(qū)）的棉稈產(chǎn)量詳見(jiàn)表2。我國(guó)棉稈資源主要分布在西北干旱區(qū)的新疆以及黃淮海和長(zhǎng)江中下游地區(qū)。其中，新疆是我國(guó)最大的棉稈產(chǎn)區(qū)。2013年，新疆棉稈產(chǎn)量1 758.8萬(wàn)t，占全國(guó)棉稈總產(chǎn)量的55.8%；棉稈產(chǎn)量排在全國(guó)第2-6位的分別為山東、湖北、河北、安徽和江蘇，產(chǎn)量均在100萬(wàn)t以上，該五省產(chǎn)量合計(jì)999.0萬(wàn)t，占全國(guó)棉稈產(chǎn)量的31.7%；棉稈產(chǎn)量排在全國(guó)第7-9位的分別為湖南、河南和江西，產(chǎn)量均在50萬(wàn)t以上，產(chǎn)量合計(jì)259.3萬(wàn)t，占全國(guó)棉稈產(chǎn)量的8.2%。上述9個(gè)省份棉稈產(chǎn)量合計(jì)為3 017.0萬(wàn)t，占全國(guó)棉稈產(chǎn)量的95.8%。

3棉稈資源自然適宜性評(píng)價(jià)

3.1棉稈資源可燃性評(píng)價(jià)

可燃性是生物質(zhì)的基本特性。在各類秸稈資源中，除了少數(shù)幾種自然晾曬風(fēng)干較困難的秸稈如葉菜類的殘余物、甜菜渣（葉）、馬鈴薯莖葉等之外，絕大多數(shù)秸稈皆可燃用。對(duì)秸稈的可燃性能做出分級(jí)評(píng)價(jià)，不僅要考慮熱值，還需結(jié)合秸稈的耐燃性以及農(nóng)民的炊事習(xí)慣等進(jìn)行綜合考慮[13]。一般我們將秸稈燃用的適宜性劃分為最適宜、一般適宜、次適宜、不適宜4級(jí)。棉稈的熱值為14 979 KJ/kg，比秸稈（含水率15%左右）的平均熱值（14 226 KJ/kg）高5.3%，比薪柴平均熱值低15%，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的51.1%，即2 kg棉稈約折合1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。棉稈的木質(zhì)化程度較高，耐燃性極佳（高于玉米秸、麥秸和稻草）。因此，我們將棉稈燃用的適宜性劃分為最適宜級(jí)別（表3）。2013年在我國(guó)可收集利用的棉稈總量為2 834.6萬(wàn)t，可折合1 417萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

3.2棉稈資源新型能源化開(kāi)發(fā)利用自然適宜性評(píng)價(jià)

秸稈新型能源化開(kāi)發(fā)利用是指利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行的秸稈資源能源化開(kāi)發(fā)利用，其開(kāi)發(fā)利用途徑可歸納為“四化一電”，即氣化、固化、炭化、液化和發(fā)電。秸稈新型能源化開(kāi)發(fā)利用的自然適宜性主要取決于秸稈收貯運(yùn)和粉碎加工的難易程度、耐燃性能、質(zhì)地、密度、C∶N等，且不同的利用方式對(duì)秸稈要求有一定的差異，質(zhì)地密實(shí)的稻殼、玉米芯等比較適宜于秸稈熱解氣化，C∶N較低的豆秸、花生秧等秸稈比較適宜于秸稈沼氣生產(chǎn)。本研究將秸稈新型能源化開(kāi)發(fā)利用的自然適宜性按利用方式劃分為“三化一電”自然適宜性評(píng)價(jià)（即秸稈固化、炭化、氣化、發(fā)電）和生物氣化（沼氣生產(chǎn)）自然適宜性評(píng)價(jià)。

3.2.1棉稈資源“三化一電”自然適宜性評(píng)價(jià)

根據(jù)秸稈收貯運(yùn)以及粉碎加工、可固化成型的難易程度，可將秸稈“三化一電”的自然適宜性劃分為3級(jí)：適宜、較適宜和不適宜。該分級(jí)情況主要根據(jù)秸稈收貯運(yùn)、粉碎加工以及可固化成型的難易程度、耐燃性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并按照高位就序的原則進(jìn)行分級(jí)歸類。高位就序原則是指對(duì)于某一特定的秸稈類型，只要其在“三化一電”的任何一種新型能源化利用方式中屬于最適宜，即將其歸入“三化一電”的最適宜原料，并以此類推。

根據(jù)棉稈的密度、耐燃性、粉碎加工以及可固化成型等難易程度等特征，我們將其劃分為適宜“三化一電”的級(jí)別。

3.2.2棉稈資源生物氣化自然適宜性評(píng)價(jià)

秸稈生物氣化的自然適宜性主要根據(jù)秸稈的C∶N、產(chǎn)氣量、木質(zhì)素含量、吸水性能（避免漂浮的能力）等自然特征進(jìn)行評(píng)價(jià)?？蓪⒔斩捳託馍a(chǎn)的自然適宜性劃分為4級(jí)：最適宜、適宜、次適宜和不適宜。除煙桿和部分藥用作物秸稈對(duì)厭氧菌種有不利影響外，絕大多數(shù)秸稈皆適用于沼氣生產(chǎn)。

在其它條件都具備的情況下，C∶N配成25∶1-30∶1可以使沼氣發(fā)酵在合適的速度下進(jìn)行。棉稈的C∶N為34，略高于適宜的碳氮比例。當(dāng)農(nóng)村戶用沼氣池以棉稈為原料，采用混合原料發(fā)酵工藝制取沼氣時(shí)，在發(fā)酵啟動(dòng)時(shí)必須根據(jù)接種物用量的多少，加入糞便等低碳物質(zhì)或添加一些化學(xué)元素如尿素或碳酸氫銨等來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的碳氮比。

木質(zhì)素是一種無(wú)定形環(huán)狀化合物的聚合體，常存在于植物組織的纖維束之間的連接處，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在厭氧發(fā)酵中很難被微生物降解，并給纖維素和半纖維素的分解帶來(lái)一定的困難。秸稈木質(zhì)素含量越高，越不利于沼氣生產(chǎn)。棉稈是一類木質(zhì)化程度非常高的作物秸稈，木質(zhì)素含量約為15.3%。因此，在發(fā)酵前對(duì)棉稈進(jìn)行有效預(yù)處理十分必要。試驗(yàn)顯示，經(jīng)處理后的棉稈日均產(chǎn)氣量、TS產(chǎn)氣率、VS產(chǎn)氣率等指標(biāo)均有大幅的提升[33]。此外，棉稈易漂浮結(jié)殼，也不利于沼氣生產(chǎn)。研究表明，在常溫條件下，棉桿發(fā)酵產(chǎn)沼氣的潛力較麥稈、稻稈和玉米稈等農(nóng)作物秸稈低[34]。

綜上，在生產(chǎn)沼氣方面，棉稈屬于次適宜級(jí)別。

3.3棉稈資源可飼性評(píng)價(jià)

3.3.1棉稈資源可直接飼喂性評(píng)價(jià)

本研究根據(jù)各類秸稈直接飼喂的適口性及其作為飼料的營(yíng)養(yǎng)成分含量，把所有秸稈直接飼喂的適宜性劃分為3級(jí)：適宜、較適宜和不適宜。

秸稈在自然狀態(tài)條件下是一種劣質(zhì)飼料，常用作飼料的秸稈包括稻草、麥秸、玉米秸、谷草、薯秧、花生秧等。與其他禾本科秸稈相比，棉稈粗蛋白含量較高（6.5%），稻草、玉米秸、麥秸的粗蛋白含量分別為2.9%、5.0%和2.7%。此外，棉稈磷、鈣、無(wú)氮浸提物等營(yíng)養(yǎng)素含量也較為豐富，實(shí)踐證明可作為反芻家畜的主要飼料來(lái)源。但是由于在自然狀態(tài)下的棉稈粗蛋白質(zhì)含量低而粗纖維含量高，因此消化率低，適口性差，再加上含有棉酚，棉稈不適宜直接用作飼料。

需要注意的是，同一種秸稈，若成熟度不同，其木質(zhì)化程度會(huì)有所不同。成熟度越高，木質(zhì)化程度便越高，消化率就越低（稻草除外，因?yàn)榈救~中含大量不能消化的硅酸鹽，導(dǎo)致其消化率比莖桿還低）。此外，秸稈的不同部位，尤其是莖、葉之間的適口性有時(shí)往往也會(huì)有明顯差異。因此，不少秸稈莖桿雖然適宜或不太適宜養(yǎng)殖，但其葉梢、細(xì)枝卻是優(yōu)良的飼料。從此方面來(lái)看，棉花細(xì)莖和葉部分較粗棉稈部分適宜于直接飼喂（見(jiàn)表3）。

3.3.2秸稈資源可加工飼喂性評(píng)價(jià)

本研究根據(jù)各類秸稈在現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下可加工飼喂的可能性，把所有秸稈劃分為2級(jí)：適宜加工飼喂的秸稈和不適宜加工飼喂的秸稈。

秸稈飼料加工主要包括青貯、氨化、微貯、揉搓絲化、壓塊、膨化等。秸稈飼料加工不僅可改善秸稈的適口性和營(yíng)養(yǎng)成分，提高秸稈采食率和轉(zhuǎn)化效率，使較適宜直接飼喂的秸稈更加適宜養(yǎng)畜，而且可使次適宜乃至不適宜直接飼喂的秸稈成為適宜養(yǎng)畜的秸稈。

棉花秸稈不做任何加工直接飼喂牛羊適口性差、消化率低、浪費(fèi)嚴(yán)重。棉花秸稈中的細(xì)莖和葉部采用復(fù)合技術(shù)處理加工成飼料后，質(zhì)地變得柔軟，增加粗蛋白、粗脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分，并具有酸醇香味，提高牛羊的適口性，牛羊增重效果明顯。同時(shí)，棉稈作為飼料可節(jié)省部分精飼料和青干草，緩解畜牧業(yè)養(yǎng)殖中飼草不足的問(wèn)題。但由于粗棉稈部分的質(zhì)地等原因，仍不適宜于加工飼喂（見(jiàn)表3）。

當(dāng)然，秸稈是否適合直接飼喂或加工飼喂是相對(duì)的，是與現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件尤其是地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展要求和飼草資源條件相聯(lián)系的。例如，據(jù)中國(guó)科學(xué)院新疆化學(xué)研究所研究[35]，棉稈經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵處理后，可把其棉酚含量有效地控制在國(guó)家飼草料標(biāo)準(zhǔn)容許范圍以內(nèi)，成為適口性較好的牛羊飼料。趙得成[36]將棉花秸稈與小麥秸稈、玉米秸稈按照不同搭配比例飼喂肉羊，試驗(yàn)結(jié)果表明，棉花秸稈等飼草料通過(guò)鍘短粉碎、清水慮凈等加工處理，搭配少量精料，飼料成本降低，對(duì)照組相比養(yǎng)羊增重快，可以大幅度提高棉花秸稈等飼草料的利用率?？傊S著秸稈飼料加工技術(shù)水平的不斷提高，將使我國(guó)適宜于飼用的秸稈種類和數(shù)量進(jìn)一步增加，為我國(guó)開(kāi)辟更為廣闊的飼料源。

3.4棉稈資源直接還田自然適宜性評(píng)價(jià)

凡是未經(jīng)過(guò)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)化和肥料加工，而以原物或直接粉碎后回歸土壤的秸稈都應(yīng)被稱為秸稈直接還田。事實(shí)上，除了那些必須隨農(nóng)產(chǎn)品一齊收獲的農(nóng)作物副產(chǎn)品，如玉米芯、稻殼、花生殼、甘蔗渣、向日葵盤、甜菜渣等，所有類型的秸稈都可直接還田。

棉花秸稈含有豐富的氮、磷、鉀和微量元素，可以作為棉田重要的有機(jī)肥源。根據(jù)全國(guó)有機(jī)肥料品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[37]，有機(jī)肥按照5級(jí)制劃分。不同等級(jí)間的養(yǎng)分含量等有所差別。有機(jī)肥品質(zhì)總分分級(jí)以100分制劃分，級(jí)差為20。根據(jù)這一分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，棉稈屬于3級(jí)有機(jī)肥級(jí)別，低于大豆秸稈（2級(jí)）?？捎糜谥苯舆€田的棉稈包括其所有的資源量（殘留還田和可收集利用量之和），即3 149.5萬(wàn)t。

隨著秸稈還田技術(shù)的發(fā)展和還田機(jī)械的改進(jìn)，棉桿還田受到廣大棉農(nóng)的歡迎，棉花秸稈還田得到廣泛應(yīng)用。但是，只有解決了機(jī)械粉碎，棉稈才能直接還田[38]。隨著秸稈還田技術(shù)的推廣，不斷研制出新的棉稈收獲設(shè)備、粉碎設(shè)備，將有利于推進(jìn)棉花秸稈的直接還田。據(jù)陜西大荔縣棉花秸稈還田示范區(qū)試驗(yàn)調(diào)查，棉稈直接還田的棉田比常規(guī)棉田節(jié)約費(fèi)用每公頃525元，化肥節(jié)省900元，病蟲(chóng)害防治費(fèi)用也有所減少，一般每公頃可節(jié)約費(fèi)用1 500元左右，同時(shí)增收15%-20%，主要效益表現(xiàn)在改善了生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展[39]。但是，棉稈還田也存在著一些問(wèn)題，例如棉稈還田質(zhì)量不穩(wěn)定，粉碎設(shè)備易磨損，棉稈粉碎粒度過(guò)大，翻壓入土后，腐熟度降低，不能當(dāng)年成肥，無(wú)法達(dá)到快速培肥土壤的目的，棉稈粉碎還田易造成土壤全層污染等[40]。

3.5棉稈資源工業(yè)加工自然適宜性評(píng)價(jià)

秸稈工業(yè)加工的用途十分廣泛，包括造紙、包裝材料加工、人造板加工、環(huán)保用品（如一次性方便碗、餐盒、碟子、托盤、筷子等）加工、編織等。此外，經(jīng)過(guò)深加工處理，秸稈還可以制造人造絲和人造棉，生產(chǎn)酒精、木醣醇、羧甲基纖維素、糠醛、飴糖等。

棉稈的纖維形態(tài)與物理性能是農(nóng)作物秸稈中最為接近木材的，木質(zhì)化程度比較高，其纖維形態(tài)及物理力學(xué)性能與樺木、馬尾松、云杉等木材較為接近[41]，是眾多農(nóng)業(yè)剩余物中作為木材替代品用于造紙和人造板生產(chǎn)的最好原料之一[42]。目前，我國(guó)每年有大量棉稈用于板材加工、餐具生產(chǎn)、木糖醇制取等方面。每1.6 t棉稈即可生產(chǎn)1 t草漿，且棉桿造紙具有工藝流程簡(jiǎn)短、便于操作等優(yōu)點(diǎn)。目前，棉稈機(jī)械法脫皮制漿造紙技術(shù)已成功并進(jìn)入工業(yè)化實(shí)施階段，為棉稈的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)造了切實(shí)可行的技術(shù)。此外，利用棉桿代替木材加工人造板材，一般每800 kg棉桿可以生產(chǎn)1 m3刨花板。生產(chǎn)的棉桿刨花板不僅具有不崩不裂、價(jià)廉耐用等優(yōu)點(diǎn)，且生產(chǎn)中沒(méi)有環(huán)境污染問(wèn)題[43]。

3.6棉稈資源種植食用菌自然適宜性評(píng)價(jià)

棉花秸稈中含有豐富的碳、氮、礦物質(zhì)及激素等，利用棉稈、棉籽殼等培養(yǎng)成食用菌基料可以生產(chǎn)出高產(chǎn)量、高蛋白、高維生素含量的食用菌。早在1995年，我國(guó)就有利用棉花秸稈種植金針菇的報(bào)道。此外，棉花秸稈作為育苗基料、花木基料、草坪基料等應(yīng)用方式也呈加快發(fā)展趨勢(shì)，如新疆曾報(bào)道棉花秸稈可以作為主要基質(zhì)種植黃瓜、辣椒等蔬菜。

充分利用棉花秸稈替代木屑等原料發(fā)展食用菌生產(chǎn)，能充分利用棉區(qū)的棉桿，豐富食用菌培養(yǎng)物料資源，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益，增加農(nóng)民收入。周明等人[44]利用棉桿替代木材進(jìn)行了生產(chǎn)靈芝的試驗(yàn)，結(jié)果表明，棉桿物料產(chǎn)出的毛利平均每袋比椴木物料高1.04元。此外，棉稈栽培食用菌的菌糠還可成為畜、禽、魚(yú)等的優(yōu)質(zhì)飼料和餌料[40]，能實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用與食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展雙贏。

4討論

4.1關(guān)于棉稈資源的自然適宜性評(píng)價(jià)

現(xiàn)有有關(guān)棉稈資源自然適宜性方面的研究多是從棉稈資源的不同用途出發(fā)（一般用于燃料、肥料、飼料、工業(yè)原料和食用菌基料），就棉稈資源在以上用途上的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀等進(jìn)行論述，并未就用于各種用途的棉稈資源適宜性進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。本研究將用于各種用途的棉稈資源劃分為最適宜、次適宜、不適宜等不同級(jí)別，對(duì)包括棉稈新型能源化利用在內(nèi)的各種用途的棉稈資源量進(jìn)行估算，具有一定的創(chuàng)新。

需要指出的是，由于篇幅所限，本文在棉稈資源可飼性評(píng)價(jià)部分，未將棉稈中的粗棉稈、棉花細(xì)莖和葉兩部分的資源量分別加以估算，這在以后的研究中需要進(jìn)一步補(bǔ)充和完善。

4.2關(guān)于我國(guó)棉稈主產(chǎn)區(qū)的利用途徑

棉稈資源的多宜性向我們提出了在棉稈資源綜合利用過(guò)程中，如何合理配置資源、優(yōu)化棉稈利用結(jié)構(gòu)這一命題。不同的地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐拿薅捹Y源量、地區(qū)資源及生產(chǎn)條件、農(nóng)民習(xí)慣等，加以分類指導(dǎo)，選擇不同的利用模式。我國(guó)棉稈資源分布較為集中，新疆的棉稈產(chǎn)量占全國(guó)棉稈資源量的一半以上。新疆常規(guī)能源較為豐富，但飼料較為短缺。針對(duì)新疆地區(qū)的資源條件以及生產(chǎn)條件等因素，結(jié)合棉稈資源的自然適宜性等條件，應(yīng)主要加強(qiáng)該地區(qū)棉稈資源在肥料化和飼料化方面的利用，充分體現(xiàn)可持續(xù)性。而在黃淮海和長(zhǎng)江中下游地區(qū)，隨著生物質(zhì)能源高效轉(zhuǎn)換技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，則應(yīng)著重以棉稈的高值化利用方式為主，加強(qiáng)棉稈資源在固化成型、食用菌基料方面的利用和研究，實(shí)現(xiàn)棉稈資源的高效利用。

5結(jié)論

（1）大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，籽棉草谷比實(shí)測(cè)結(jié)果為1.6-1.7，皮棉草谷比約為5。本研究將皮棉草谷比取值為5。

（2）我國(guó)棉稈資源豐富。2013年全國(guó)棉稈產(chǎn)量3 149.5萬(wàn)t，占全國(guó)秸稈產(chǎn)量的3.17%；棉稈可收集利用總量2 834.6萬(wàn)t。我國(guó)棉稈分布較為集中。其中，新疆是第一大棉稈產(chǎn)區(qū)，2013年其產(chǎn)量為1 758.8萬(wàn)t，占全國(guó)棉稈總產(chǎn)量的55.8%。

（3）棉稈資源具有多宜性，可用于“五料”用途（燃料，飼料，肥料，工業(yè)原料和食用菌基料），且在每種用途中的適宜性有所不同。棉稈可燃性極佳，且在新能源化利用方面，適宜用作“三化一電”。不太適宜用于沼氣生產(chǎn)；棉稈中的粗棉稈部分不適宜于直接飼喂和加工飼喂，細(xì)莖和葉較適宜直接飼喂，適宜加工飼喂；經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎，棉花秸稈可直接還田。在有機(jī)肥的5級(jí)制中，棉稈屬于3級(jí)有機(jī)肥級(jí)別；棉稈是理想的工業(yè)加工原料和食用菌基料。

（4）將棉花生產(chǎn)廢棄物轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)原料資源，變廢為寶，既減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，又提高農(nóng)產(chǎn)品附加值和競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)。隨著秸稈新型能源利用技術(shù)的不斷發(fā)展，棉稈作為可再生能源物質(zhì)通過(guò)能源高效轉(zhuǎn)換技術(shù)（棉稈氣化、棉稈沼氣以及棉稈固化成型技術(shù)）可轉(zhuǎn)化為高品位的清潔能源。

（編輯：劉照勝）

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AbstractIts helpful to us to fully reorganize the development potential of cotton stalk resources utilization in China. The research was undertaken to study strawgrain ratio of cotton and evaluate the volume of cotton stalk resources， and it also stated the suitability of cotton stalk resources for different utilization ways which were used as fuel， feedstuff， fertilizer， industrial raw material， and base material of edible mushrooms. With the method of literature summary， the authors got 102 samples of 15 papers and then determined the strawgrain ratio of cotton. Using the classification method of natural suitability， this paper made classified evaluations of suitability of cotton stalk resources for a given special purpose. The results show that the amount of cotton stalk resources in China is 3.149 5×107 t with the strawgrain ratio of cotton of 5.0 in 2013. Most of the cotton stalk resources are distributed in Xinjiang of arid region of northwest China， HuangHuaiai region （the area along the Yellow River， Huai River， and Hai River） and lowermiddle reaches area of the Yangtze River. Cotton stalk was divided on the basis of different uses， including utilization as new energy source， into three classes as the most suitable， suitable， and not so suitable. Cotton stalk is most suitable for burning and suitable for solidification， carbonization， gasification and electricity generation， while marginally suitable for biogas production. As for feedibility for straw resources， the thick cotton stem is not suitable for direct feeding or feeding after processing， while the tip and leaves of cotton is comparatively suitable for direct feeding and suitable for feeding after processing. Cotton stalk resources can be used for field restoration through direct field restoration which shattered directly and restored in the soil and it is also the perfect material for industrial processing and cultivation of edible mushrooms. The evaluation results indicate that the utilizable quantity of cotton stalk in China is abundant and suitable for many purposes which can bring notable economic and ecological benefits. Its necessary to make the comprehensive utilization structure of cotton stalk resources more optimized and reasonable， and turn cotton stalk resources to various kinds of high quality raw material.

Key wordscotton stalk； resource； strawgrain ratio of cotton； suitability