中國農(nóng)作物秸稈綜合利用潛力研究

霍麗麗，趙立欣，孟海波，姚宗路

中國農(nóng)作物秸稈綜合利用潛力研究

霍麗麗1，趙立欣1※，孟海波1，姚宗路2

（1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用重點實驗室，北京 100125；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081）

針對秸稈分區(qū)布局規(guī)劃不完善，導(dǎo)致地區(qū)性、季節(jié)性、結(jié)構(gòu)性秸稈過剩，資源浪費與環(huán)境污染問題突出，研究秸稈綜合利用規(guī)劃理論，提出“一主多元、農(nóng)用優(yōu)先”秸稈綜合利用途徑。中國秸稈綜合利用潛力總量8.76億t，比2015年增加利用量1.56億t，其中秸稈肥料化、飼料化和能源化利用量分別增加8 722.4萬t、5 122.3萬t和1 720.1萬t。通過肥料和飼料化利用，可直接和間接替代化肥潛力氮肥（N）1 481.6萬t、磷肥（P2O5）419萬t、鉀肥（K2O）1 885.1萬t，節(jié)本增效節(jié)約化肥成本約685.9億元（折合98.5元/t秸稈）；通過能源化利用，可替代煤炭等化石能源5 982.4萬t（標(biāo)準(zhǔn)煤），可減排二氧化碳1.5億t、二氧化硫448.7萬t、氮氧化物224.3萬t，煙塵4068萬t，經(jīng)碳排放交易經(jīng)濟效益可達20.25億元（折合16.9元/t秸稈），環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著。

秸稈；能源；肥料；飼料；綜合利用；規(guī)劃理論方法

0 引 言

中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量大，秸稈是農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，也是寶貴的生物質(zhì)資源，將秸稈資源變廢為寶，提高秸稈資源的產(chǎn)業(yè)附加值，促進種養(yǎng)良性循環(huán)和滿足村鎮(zhèn)清潔供暖等民生之需。秸稈一直是中國農(nóng)業(yè)常用肥料、農(nóng)村居民生活的主要燃料和大牲畜的主要飼料，少部分作為工業(yè)原料和食用菌基料，多為粗放型利用。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐不斷加快，秸稈的用途和利用方式都發(fā)生了結(jié)構(gòu)性變化，秸稈肥料化利用比例增加，并根據(jù)不同區(qū)域開展不同模式的秸稈還田的科學(xué)利用，秸稈作為薪柴燃料的比例逐漸降低，用于飼料的需求明顯提高，用于肥料、原料、基料、燃料的領(lǐng)域加快拓展，精細化加工處理的需求越來越迫切。但是，由于秸稈分區(qū)布局規(guī)劃不完善，秸稈多元規(guī)模利用的需求與規(guī)?；こ虘?yīng)用量不足的矛盾日益凸顯，導(dǎo)致地區(qū)性、季節(jié)性、結(jié)構(gòu)性的秸稈過剩，違規(guī)焚燒現(xiàn)象屢禁不止，不僅浪費資源、污染環(huán)境，還嚴(yán)重威脅交通運輸安全。

秸稈資源評價研究相關(guān)文獻較多，如崔明等對中國主要農(nóng)作物秸稈資源能源化利用分析評價[1]；田宜水等研究了秸稈資源調(diào)查與評價方法，并制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]；曹志宏等[3]以質(zhì)量、能量和谷物當(dāng)量3種形態(tài)綜合核算中國秸稈資源量。相關(guān)研究對一些區(qū)域秸稈利用進行了利用潛力分析，如孫建飛等[4]江蘇省進行了秸稈資源量估算及利用潛力分析，方放等[5]對黃淮海地區(qū)農(nóng)作物秸稈資源分布及利用結(jié)構(gòu)分析，馬秋穎等[6]對東北玉米秸稈利用方式分析，成本效益排序為秸稈飼料>秸稈發(fā)電>秸稈糖醇。亟需研究秸稈規(guī)劃理論方法來科學(xué)評價全國秸稈資源結(jié)構(gòu)合理的五料化利用潛力。

本文通過研究秸稈綜合利用規(guī)劃理論，根據(jù)秸稈資源品種和資源量、耕地與畜牧承載、產(chǎn)業(yè)布局等，提出秸稈綜合利用評價方法，并基于2015年秸稈資源量，分區(qū)域綜合評價秸稈肥料化、飼料化、能源化等秸稈利用潛力，有效提高秸稈綜合利用水平，為秸稈綜合利用提出分區(qū)域規(guī)劃建議，為政府決策及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論支撐。

1 規(guī)劃理論與評價方法

1.1 規(guī)劃理論

資源科學(xué)評價，明晰區(qū)域分布。對秸稈種類、資源量、可利用量等進行科學(xué)評價，分析各類秸稈區(qū)域分布現(xiàn)狀，結(jié)合農(nóng)業(yè)、畜牧、能源等的發(fā)展及相關(guān)規(guī)劃，科學(xué)評估秸稈五化利用途徑的資源潛力。

農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)資源永續(xù)?；诟刭|(zhì)量與承載力，種養(yǎng)循環(huán)平衡發(fā)展等農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理論，建立與農(nóng)業(yè)環(huán)境相適應(yīng)的生態(tài)和經(jīng)濟系統(tǒng)，既充分合理利用秸稈資源發(fā)展農(nóng)業(yè)和能源生產(chǎn)，又能保障秸稈資源增值，使資源得到永續(xù)利用。

規(guī)劃系統(tǒng)全面，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。遵循循環(huán)經(jīng)濟的“減量化-再利用-再循環(huán)”3R（reduction-reuse-recycling）發(fā)展理念，進行秸稈綜合利用科學(xué)系統(tǒng)規(guī)劃，合理配置秸稈的多元利用途徑，由過去傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、新能源、工業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮秸稈利用的多功能和高效率，大幅度提高秸稈資源的產(chǎn)業(yè)附加值，經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境效益并重，實現(xiàn)綜合效益顯著提升。

堅持農(nóng)業(yè)優(yōu)先、農(nóng)工復(fù)合利用。合理安排“五料化”利用優(yōu)先時序，堅持秸稈綜合利用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，避免資源競爭或資源不足，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植、畜牧養(yǎng)殖、農(nóng)村能源、工業(yè)生產(chǎn)相互協(xié)調(diào)、促進。

市場需求導(dǎo)向、原料保障供應(yīng)。充分發(fā)揮市場在資源配置的約定性作用，建立以市場為導(dǎo)向，企業(yè)為主體、農(nóng)民參與的長效機制。以新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體為依托，提高秸稈收儲運專業(yè)化水平，建立秸稈存儲站，配備專業(yè)化收儲運裝備，建立專業(yè)的收儲運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)秸稈收儲運的專業(yè)化和市場化，保障秸稈后續(xù)利用。

1.2 評價方法

基于耕地地力與承載力、種養(yǎng)循環(huán)、競爭性利用等研究，綜合考慮秸稈培肥地力、草食飼料穩(wěn)定供應(yīng)等因素，結(jié)合區(qū)域資源稟賦，堅持“一主多元、農(nóng)用優(yōu)先”秸稈綜合利用途徑，“一主”即以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村能源利用為主，在滿足農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)需求，以及農(nóng)村用能的基礎(chǔ)上，“多元”即科學(xué)引導(dǎo)因地制宜，推動秸稈向肥料、飼料、燃料、基料與原料等多元循環(huán)方向發(fā)展，實現(xiàn)“市場用戶需求導(dǎo)向、原料供應(yīng)持續(xù)保障、農(nóng)工復(fù)合高效利用、綜合效益顯著提升”的秸稈綜合利用模式。

1）秸稈肥料化利用潛力

2）秸稈飼料化利用潛力

3）秸稈能源化、基料化或原料化利用潛力

1.3 數(shù)據(jù)來源

全國各省秸稈理論資源量、可收集資源量、利用量數(shù)據(jù)來源于2016年度全國農(nóng)村可再生能源統(tǒng)計。

2 秸稈資源量與綜合利用現(xiàn)狀

2015年底，全國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生總量10.4億t，其中，可收集資源量9億t。按秸稈種類分玉米、水稻、小麥三大類作物秸稈可收集量分別達到3.61、1.97、1.55億t，占秸稈可收集總量的79.2%；按區(qū)域分，華東、東北、華中區(qū)域秸稈資源量大，可收集總量5.3億t，占全國的59%。

2015年秸稈利用量達到7.2億t，秸稈綜合利用率達到80.1%，詳見表1。秸稈肥料化、飼料化、燃料化、原料化、基料化利用率分別為43.2%、18.8%、11.4%、2.7%、4.0%，其中肥料、飼料、基料占比66%，形成了肥料化、飼料化等農(nóng)用為主。各區(qū)域秸稈利用，華中、華東區(qū)以肥料化利用為主；華北、西北區(qū)以肥料、飼料結(jié)合；華南區(qū)肥料、燃料結(jié)合；東北農(nóng)區(qū)和西南農(nóng)區(qū)則是肥料、飼料和燃料穩(wěn)步推進，形成多元化利用格局。

表1 不同區(qū)域秸稈綜合利用率

小麥、水稻秸稈以肥料化利用為主，利用率分別為63.1%和55.2%；薯類秸稈以飼料化利用為主，利用率57.4%；玉米秸稈以肥料化、飼料化利用為主，利用率分別為35%和29.2%；豆類秸稈以肥料化、飼料化利用為主，利用率分別為22.1%和31.2%；花生秸稈飼料化、燃料化并重，利用率分別為16.9%和26.0%；棉花、油菜、甘蔗秸稈則以肥料化、燃料化利用為主。水稻秸稈主要分布在華中、華東、東北區(qū)，包括湖南、江蘇、湖北、四川、安徽和黑龍江等省份。小麥秸稈主要分布在華中、華東、華北區(qū)，包括河南、山東、河北、江蘇和安徽等省份。玉米秸稈主要分布在東北、華北、華東區(qū)，包括黑龍江、吉林、河北、山東、河南、內(nèi)蒙古和遼寧等省份。油菜主要分布在華中、西南、華東區(qū)，包括湖北、四川、山東、安徽、湖南和江蘇等省份。棉花秸稈主要分布在西北、華東、華中區(qū)，包括新疆、山東和湖北等省份。薯類秸稈主要分布在西南區(qū)，包括重慶、四川、貴州等省份。豆類秸稈主要分布在東北和華北區(qū)的黑龍江和內(nèi)蒙古等省份。甘蔗秸稈主要分布在華南和西南區(qū)的廣西、廣東和云南等省份。

3 秸稈綜合利用潛力

3.1 秸稈肥料化利用

秸稈肥料化利用主要為直接還田，2015年還田總量為3.89億t，平均單位面積還田量為13.4 kg/hm2。華東、華南和西北區(qū)秸稈肥料化利用較高，分別為17.5、18.0和18.2 kg/hm2，分別占秸稈可收集量的54.6%、39.8%和43.2%，華中區(qū)、華北區(qū)、東北區(qū)分別為14.4、11.1和10.6 kg/hm2，分別占秸稈可收集量的53.6%、37.9%和28.8%，西南區(qū)秸稈肥料化利用量較少，為6.7 kg/hm2，占秸稈可收集量的35.2%。

秸稈還田后在土壤中分解，能有效提高土壤有機質(zhì)含量和肥料利用率，改良土壤結(jié)構(gòu)和物理性狀，綜合改善土壤水、肥、氣、熱等方面的生態(tài)效益[7]。相關(guān)研究表明，秸稈還田能夠顯著增加小麥產(chǎn)量，與秸稈不還田相比可增產(chǎn)2.75%。在秦嶺－淮河一線南北地區(qū)秸稈還田的最佳條件為實行免耕與翻耕交替耕作方式，采用玉米秸稈半量還田方法，施氮水平為200～300 kg/hm2[8]。2013?2015年在寧夏灌區(qū)春玉米-水稻-春玉米輪作體系下，合理的秸稈還田量應(yīng)控制在16.7～23.3 kg/hm2之間，以達到作物增產(chǎn)和土壤培肥的雙重目標(biāo)[9]。黃淮海小麥玉米輪作地區(qū)單季秸稈還田能維持較高的土壤生產(chǎn)力，同時提供大量秸稈的飼料化、能源化和原料化多元利用[10]。根據(jù)以上研究，秸稈肥料化利用占總量的一半為宜，未超過50%的按50%計，超過區(qū)域按現(xiàn)有還田量計。經(jīng)測算，全國單位面積秸稈還田量為16.4 kg/hm2，秸稈肥料化利用總量可達4.76億t，秸稈肥料化利用潛力可增加8 722.4萬t。不同區(qū)域秸稈肥料化增加量見表2。東北區(qū)秸稈肥料化增加潛力較大，其次為華北和西南區(qū)。

表2 不同區(qū)域秸稈肥料化利用潛力

3.2 秸稈飼料化利用

2015年，全國秸稈飼料化利用總量1.69億t，占秸稈可收集資源量的18.8%。根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒，全國牛、馬、驢、騾等大牲畜年底數(shù)量1.22億頭、羊存欄量2.28億只，草食飼料需求量8 kg/d（頭牛當(dāng)量），牛的草食飼料是羊的5倍計算[11-13]，全國年干草產(chǎn)量31 746萬t[14]，能夠滿足草食飼料需求量的59.1%，干草產(chǎn)量折合4.73 kg/d（頭牛當(dāng)量），按照現(xiàn)有養(yǎng)殖量估計，秸稈飼料需求量3.27 kg/d（頭牛當(dāng)量），年秸稈飼料化利用總量可達2.2億t，秸稈飼料化利用增加潛力5 122.3萬t。

中國牧草資源分布極不均勻，主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、四川、西藏、青海、云南、甘肅等省。據(jù)測算，全國干草產(chǎn)量可滿足飼草需求量的59.1%。西南、西北地區(qū)的干草產(chǎn)量占飼草需求量的92.3%、80.9%，華北、華南地區(qū)的干草產(chǎn)量占飼草需求量的70.7%和48.1%。華東、華中、東北地區(qū)干草產(chǎn)量僅占飼草需求量的14.9%、16.2%和23.5%。

西北、華北和西南區(qū)干草和秸稈飼料量可滿足現(xiàn)有草食畜牧需求。華中、華東、華南、東北地區(qū)干草和秸稈飼料量僅滿足草食畜牧需求量的42.8%、63.7%、66.7%和76%。全國秸稈飼料比例約占畜牧養(yǎng)殖飼草需求量的40%，其中，東北區(qū)秸稈飼料比例占52.5%，華北和華東區(qū)占比超過40%。

目前，基于2015年全國各區(qū)域的干草產(chǎn)量和秸稈飼料利用量測算，見表3。華北、西北和西南區(qū)的飼草自給率超過了100%，可適當(dāng)降低秸稈飼料利用量。東北區(qū)、華東區(qū)和華南區(qū)飼草自給率分別為76%、63.7%和66.7%，可提高秸稈飼料量。華中區(qū)飼草自給率最低，為42.8%，應(yīng)大幅增加秸稈飼料利用量?？傮w而言，全國秸稈飼草增加潛力為5 122.3萬t。

3.3 秸稈能源化利用

2015年，全國秸稈能源化利用量1.03億t，秸稈規(guī)?；茉蠢昧考s2 740萬t，包括生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料年利用量800萬t，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電量260萬kW，生物天然氣年利用量約50億m3。秸稈作為薪柴用于戶用炊事取暖利用量約7 546萬t。秸稈作為生物質(zhì)能源原料，含有豐富的碳、氫和氧等養(yǎng)分，具有資源豐富和清潔環(huán)保等優(yōu)點，可轉(zhuǎn)化為成型燃料、生物天然氣、發(fā)電等，直接替代煤炭、天然氣等化石能源，為村鎮(zhèn)等分散區(qū)域清潔用能提供有效途徑。

秸稈能源化利用潛力分析，以秸稈為原料，生物質(zhì)發(fā)電量、生物天然氣、成型燃料占50%計；秸稈產(chǎn)氣潛力按300 m3/kg計；1 t生物質(zhì)成型燃料利用秸稈量按1.2 t計；近年來，全國秸稈集中供暖等規(guī)模化能源利用逐漸增加，直接作為戶用薪柴使用量逐年降低[15]，根據(jù)不同區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平和用能習(xí)慣不同，本文假設(shè)東北、西北和西南區(qū)降低幅度按10%計，其他區(qū)域降低幅度按20%計。根據(jù)十三五可再生能源規(guī)劃，到2020年，生物質(zhì)成型燃料年利用量3 000萬t，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電量700萬kW，生物天然氣年利用量約80億m3，據(jù)測算，秸稈規(guī)模化能源利用量將達到5 615萬t，詳見表4。由此，秸稈規(guī)?；茉蠢迷黾訚摿? 875萬t。隨著城鎮(zhèn)化進程不斷增加，農(nóng)村居民用能品質(zhì)提升，以及大氣環(huán)境保護要求，秸稈作為薪柴用于炊事取暖比例將逐漸降低，秸稈能源化利用潛力總量可達12 006萬t，秸稈能源化利用增加潛力1 720萬t。

3.4 秸稈綜合利用潛力分析

根據(jù)現(xiàn)有秸稈利用相關(guān)規(guī)劃和政策，以2015年可收集資源量為基準(zhǔn)，假設(shè)全國秸稈可收集資源量9億t基本保持穩(wěn)定，秸稈基料化利用量3 592.2萬t和原料化利用量2 450.6萬t基本保持穩(wěn)定。全國農(nóng)作物秸稈綜合利用總量8.76億t，利用率可達97%，見表5。除西南區(qū)外，其他區(qū)域秸稈利用率均超過90%，其中，華中區(qū)秸稈利用需求潛力大于該區(qū)域秸稈可收集資源量，主要原因是畜牧養(yǎng)殖業(yè)與飼草資源不匹配，為滿足牛羊等飼草需求，秸稈飼料量應(yīng)大幅提高，飼草缺口1 556.8萬t。西南區(qū)秸稈綜合利用率為87%，可適當(dāng)加大還田比例，促進秸稈全量利用。

表3 不同區(qū)域秸稈飼料化利用潛力

表4 不同區(qū)域秸稈能源化利用潛力

表5 不同區(qū)域秸稈綜合利用潛力

根據(jù)相關(guān)文獻方法[16]，秸稈肥料化的氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）理論養(yǎng)分資源替代化肥潛力分別為434.5、137.5和796.3萬t，不同區(qū)域化肥替代潛力見表6。水稻、小麥、玉米、大豆、等主要作物理論N、P2O5和K2O等需求量分別為1 500、600、1 700萬t，需求比例為1：0.4：1.2（N：P2O5：K2O），秸稈肥料化利用能夠直接替代化肥需求量的29%、22.9%和46.8%。

奶牛與肉牛養(yǎng)殖比例按3:7計；奶牛糞便中產(chǎn)生量24 kg/（頭·d）、尿液產(chǎn)生量12.4 kg/（頭·d），肉牛糞便產(chǎn)生量13.63 kg/（頭·d）、尿液產(chǎn)生量8.43 kg/（頭·d）。牛糞便中氮（N）質(zhì)量分?jǐn)?shù)4 kg/t、磷（P2O5）質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.7 kg/t、鉀（K2O）質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.2 kg/t；牛尿液中氮（N）質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.8 kg/t、磷（P2O5）質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6 kg/t、鉀（K2O）質(zhì)量分?jǐn)?shù)12 kg/t。羊糞便產(chǎn)生量0.69 kg/（只·d）、尿液產(chǎn)生量0.41 kg/（只·d），羊糞便中氮（N）質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.5 kg/t、磷（P2O5）質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.6 kg/t、鉀（K2O）質(zhì)量分?jǐn)?shù)4 kg/t，羊尿液中氮（N）質(zhì)量分?jǐn)?shù)14 kg/t、磷（P2O5）質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.96 kg/t、鉀（K2O）含量未計[17-18]。通過飼料化過腹還田秸稈資源潛力2.2億t，草食畜牧養(yǎng)殖總量4.33億頭（只），糞污產(chǎn)生總量約14.5億t，其中糞便8.2億t、尿液6.3億t。糞污中氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）理論養(yǎng)分替代化肥潛力分別為1 047.1、281.5和1 088.7萬t。

通過肥料和飼料化利用，秸稈綜合利用可直接和間接替代化肥潛力分別為氮肥（N）1 481.6萬t、磷肥（P2O5）419萬t、鉀肥（K2O）1 885.1萬t（表6）。肥料出廠價按照尿素1 571元/t、磷酸二胺2 500元/t、氯化鉀2 500元/t計算[19-21]，可節(jié)本增效節(jié)約化肥購置成本約685.9億元，折合單位秸稈替代化肥節(jié)約成本98.5元/t秸稈。

秸稈按發(fā)熱量14.6 MJ/kg計[22]，標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量29.3 MJ/kg，秸稈能源化利用1.2億t，可替代煤炭等化石能源5 982.4萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，可減排二氧化碳1.5億t、二氧化硫448.7萬t、氮氧化物224.3萬t，煙塵4 068萬t（表7）。按碳排放交易計算，交易價格浮動11.6～75.1元/t，按13.5元/t計（2017年以來最低價格）[23]，CO2減排的經(jīng)濟效益可達20.25億元，折合單位秸稈碳排放增加收益16.9元/t秸稈，環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著。

表6 秸稈綜合利用直接或間接替代化肥潛力

表7 秸稈綜合利用能源替代潛力及污染物減排量

4 結(jié) 論

秸稈科學(xué)規(guī)劃應(yīng)遵循資源科學(xué)評價，明晰區(qū)域分布；農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)資源永續(xù)；規(guī)劃系統(tǒng)全面，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟；堅持農(nóng)業(yè)優(yōu)先、農(nóng)工復(fù)合利用；市場需求導(dǎo)向、原料保障供應(yīng)等理論方法。堅持“一主多元、農(nóng)用優(yōu)先”秸稈綜合利用途徑，“一主”即以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村能源利用為主，“多元”即肥料、飼料、燃料、基料與原料等多元化利用，實現(xiàn)“市場用戶需求導(dǎo)向、原料供應(yīng)持續(xù)保障、農(nóng)工復(fù)合高效利用、綜合效益顯著提升”的秸稈綜合利用模式。

基于上述規(guī)劃理論與評價方法，預(yù)計中國秸稈綜合利用總量8.76億t，其中，肥料化利用潛力4.76億t，飼料化2.2億t，能源化1.2億t，基料化和原料化共0.6億t，與2015年相比，秸稈肥料化、飼料化和能源化利用量分別增加8 722.4萬t、5 122.3萬t和1 720.1萬t。東北區(qū)、華北區(qū)、華東區(qū)、華南區(qū)、西北區(qū)、西南區(qū)等六大區(qū)域秸稈資源基本能夠得到全量利用。華中區(qū)秸稈資源量無法滿足需求量，需要外購飼草進行補充。

通過肥料和飼料化利用，可直接和間接替代化肥潛力氮肥（N）1 481.6萬t、磷肥（P2O5）419萬t、鉀肥（K2O）1 885.1萬t。可節(jié)本增效節(jié)約化肥購置成本約685.9億元，折合單位秸稈替代化肥節(jié)約成本98.5元/t。通過能源化利用，可替代煤炭等化石能源5 982.4萬t，可減排二氧化碳1.5億t、二氧化硫448.7萬t、氮氧化物224.3萬t，煙塵4 068萬t。經(jīng)碳排放交易經(jīng)濟效益可達20.25億元，碳減排增收16.9元/t，環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著。

[1] 崔明，趙立欣，田宜水，等. 中國主要農(nóng)作物秸稈資源能源化利用分析評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24(12)：291－296. Cui Ming, Zhao Lixin, Tian Yishui, et al. Analysis and evaluation on energy utilization of main crop straw resources in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2008, 24(12): 291－296. (in Chinese with English Abstract)

[2] 田宜水，趙立欣，孫麗英，等. 農(nóng)作物秸稈資源調(diào)查與評價方法研究[J]. 中國人口·資源與環(huán)境2011，21（S1）：583－586. Tian Yishui, Zhao Lixin, Sun Liying, et al. Study on crop straw survey and evaluation method[J].China Population Resources and Environment, 2011, 21（S1）: 583－586. (in Chinese with English Abstract)

[3] 曹志宏，黃艷麗，郝晉珉. 中國作物秸稈資源利用潛力的多適宜性綜合評價[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2018，31(1)：179－186．Cao Zhihong, Huang Yanli, Hao Jinmin. Multi-suitability comprehensive evaluation of crop straw resource utilization in China[J]. Research of Environmental Sciences, 2018, 31(1): 179－186. (in Chinese with English Abstract)

[4] 孫建飛，鄭聚鋒，程琨，等. 基于可收集的秸稈資源量估算及利用潛力分析[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 2018，24(2)：404－413. Sun Jianfei, Zheng Jufeng, Cheng Kun, et al. Estimate of the quantity of collectable straw resources and competitive utilization potential [J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018, 24(2): 404－413. (in Chinese with English Abstract)

[5] 方放，李想，石祖梁，等. 黃淮海地區(qū)農(nóng)作物秸稈資源分布及利用結(jié)構(gòu)分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(2)：228－234. Fang Fang, Li Xiang, Shi Zuliang, et al. Analysis on distribution and use structure of crop straw resources in Huang-Huai-Hai Plain of China [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(2): 228－234. (in Chinese with English Abstract)

[6] 馬秋穎. 東北地區(qū)玉米秸稈主要利用方式成本效益分析研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2018. Ma Qiuying. Study on Cost-Benefit Analysis of Main Utilization Pattern of Corn Straw in Northeast China[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences Dissertation, 2018. (in Chinese with English Abstract)

[7] 趙鵬，陳阜，馬新明，等. 麥玉兩熟秸稈還田對作物產(chǎn)量和農(nóng)田氮素平衡的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28(2)：162－166 Zhao Peng, Chen Fu, Ma Xinming, et al. Effects of integrated straw on crop yield and nitrogen balance in winter wheat &summer maize [J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2010, 28(2): 162－166. (in Chinese with English Abstract)

[8] 周延輝，朱新開，郭文善，等. 中國地區(qū)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量要素對秸稈還田響應(yīng)的整合分析[J]. 核農(nóng)學(xué)報，2019，33(1)：129－137 Zhou Yanhui, Zhu Xinkai, Guo Wenshan, et al. Meta-analysis of the response of wheat yield and yield components to straw returning in China[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2019, 33(1): 129－137. (in Chinese with English Abstract)

[9] 白建忠，陳澤，丁永鋒，等. 秸稈還田量對水旱輪作作物產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J]. 土壤通報，2017，48(5)：1185－1191 Bai Jiazhong, Chen Ze, Ding Yongfeng, et al. Effect of different straw incorporation rates on crops yields and soil fertility in the paddy upland rotation system [J]. Chinese Journal of Soil Science, 2017, 48(5): 1185－1191. (in Chinese with English Abstract)

[10] 李昊昱，孟兆良，龐黨偉，等. 周年秸稈還田對農(nóng)田土壤固碳及冬小麥-夏玉米產(chǎn)量的影響[J]. 作物學(xué)報，2019，45(6)：893－903. Li Haoyu, Meng Zhaoliang, Pang Dangwei, et al. Effect of annual straw return model on soil carbon sequestration and crop yields in winter wheat-summer maize rotation farmland [J]. Acta Agronomica Sinica, 2019, 45(6): 893－903. (in Chinese with English Abstract)

[11] 姚繼廣. 畜禽標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[12] 農(nóng)業(yè)部辦公廳. 關(guān)于下發(fā)《奶牛標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范（試行）》的通知[J]. 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公報，2008，5(3)：36－44.

[13] 肉牛標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范（試行）續(xù)[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2013，37(2)：52－54.

[14] 楊旭東，楊春，孟志興. 我國草原生態(tài)保護現(xiàn)狀、存在問題及建議[J]. 草業(yè)科學(xué)，2016，33(9)：1901－1909 Yang Xudong, Yang Chun, Meng Zhixing. The current situation, problems and suggestions of grassland ecological protection in China[J]. Pratacultural Science, 2016, 33(9): 1901－1909 (in Chinese with English Abstract)

[15] 叢宏斌，姚宗路，趙立欣，等. 基于價值工程原理的鄉(xiāng)村秸稈清潔供暖技術(shù)經(jīng)濟評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35(9)：200－205. Cong Hongbin, Yao Zonglu, Zhao Lixin, et al. Technical and economic evaluation for clean heating using straw in rural area based on principle of value engineering[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(9): 200－205. (in Chinese with English Abstract)

[16] 宋大利，侯勝鵬，王秀斌，等. 中國秸稈養(yǎng)分資源數(shù)量及替代化肥潛力[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 2018，24(1)：1－21. Song Dali, Hou Shengpeng, Wang Xiubin, et al. Nutrient resource quantity of crop straw and its potential of substituting[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018, 24(1): 1－21. (in Chinese with English Abstract)

[17] 李國林. 規(guī)模化奶牛場產(chǎn)排污系數(shù)、污水存貯及土地消納量相關(guān)技術(shù)參數(shù)研究[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014. Li Guolin. The Related Technology Parameters Study of Large-Scale Dairy Farm’s Pollutants Producing and Discharge Coefficient, Wastewater Storage and Amount of Land Given[D]. Taian: Shandong Agricultural University, 2014. (in Chinese with English Abstract)

[18] 李林海. 畜禽糞便中的主要養(yǎng)分和重金屬含量分析[J].南方農(nóng)業(yè)，2018，12(23)：126－128.

[19] 顧宗勤. 2017年我國氮肥行業(yè)運行現(xiàn)狀及2018年發(fā)展重點[J]. 中國石油和化工經(jīng)濟分析，2018：42－45.

[20] 王瑩. 2017年我國磷復(fù)肥行業(yè)生產(chǎn)情況及發(fā)展趨勢[J].磷肥與復(fù)肥，2018，69(33)：1－6. Wang Ying. Production and developing trend of phosphoric compound fertilizer industry in China in 2017[J]. Phosphate ＆ Compound Fertilizer, 2018, 69(33):1－6. (in Chinese with English Abstract)

[21] 王棟. 國產(chǎn)鉀肥對國際鉀肥市場定價權(quán)的影響[J]. 資源與產(chǎn)業(yè)，2018，20(6)：86－94. Wang Dong. Influence of domestic potash fertilizer on global potash fertilizer market pricing[J]. Resources & Industries, 2018, 20(6): 86－94. (in Chinese with English Abstract)

[22] 霍麗麗，田宜水，孟海波，等. 生物質(zhì)固體成型燃料全生命周期評價[J]. 太陽能學(xué)報，2011，32(12)：1875－1880. Huo Lili, Tian Yishui, Meng Haibo, et al. Life cycleassessment analysis for densified biofuel[J]. ACTA Energies Collars Sonica, 2011, 32(12): 1875－1880. (in Chinese with English Abstract)

[23] 碳排放交易. 中國七大碳市場行情K線走勢圖, 2019. [2019-01-28] http://www.tanpaifang.com/ tanhangqing/

Study on straw multi-use potential in China

Huo Lili1, Zhao Lixin1※, Meng Haibo1, Yao Zonglu2

(1.100125,;2.100081,)

Straw is both a by-product of agriculture and a valuable resource for biomass. Turning straw wastes into resource will increase industrial efficiency, promote the cycle of planting and breeding, and meet the needs of people's livelihood such as clean heating in villages and towns. In China, the zoning layout of straw utilization is still not perfect, resulting in structural excess of straw in different regions and in certain season. The problems of straw resource waste and environmental pollution are outstanding. Based on the theory of comprehensive utilization of straw, we proposed a comprehensive utilization path of straw, which was “agricultural priority, agricultural production, rural energy utilization, and diversified utilization of fertilizers, feed, fuel, base materials and raw materials”. The goal was “market user demand orientation, continuous supply of raw materials, comprehensive utilization for agriculture and industry, and significant improvement in comprehensive benefits”. The comprehensive utilization potential of straw in China was 876 million tons, an increase was 156 million tons from 2015, Fertilizer utilization potential of straw was 476 million tons; Feed utilization potential of straw was 220 million tons; Energy utilization potential of straw was 120 million tons; Base material and raw material utilization potential of straw was 60 million. Among them, fertilizer, feed and energy utilization increased by 87.224 million tons, 51.232 million tons and 17.20 million tons from 2015. The straw resources in the six regions of Northeast China, North China, East China, South China, Northwest China and Southwest China could be fully utilized. The demand for forage in Central China was still unsatisfactory. Through fertilizer and feed utilization, the directly and indirectly substitution potential of chemical fertilizers was: nitrogen fertilizer (N) 14.816 million tons, phosphate fertilizer (P2O5) 4.19 million tons, potash fertilizer (K2O) 18.851 million tons, saving cost of fertilizers about 6 859 million yuan, equivalent to saving costs for unit straw replacement of fertilizer by 98.5 yuan per ton of straw. Through energy utilization, it could replace 59.824 million tons of fossil energy such as coal, reduce 150 million tons of carbon dioxide emissions, 4.487 million tons of sulfur dioxide, 2.243 million tons of nitrogen oxides, and 40.68 million tons of soot. The economic benefits of carbon emissions trading could reach 2 025 million yuan, equivalent to the increase in straw carbon emissions by16.9 yuan per unit ton of straw. Therefore, environmental and economic benefits were significant. The results of the study provide a reference for improving the comprehensive utilization level of straw, and the government decision-making and industrial development.

straw; energy; fertilizers; feed; multi-use planning; theoretical method

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.13.026

TK6

A

1002-6819(2019)-13-0218-07

2019-03-01

2019-06-26

“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項資金資助”（CARS-02-31)；國家重點研發(fā)計劃課題（2017YFF021190401）

霍麗麗，高級工程師，博士，主要從事生物質(zhì)資源開發(fā)利用研究。Email：huolili666@126.com

趙立欣，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用研究。Email：zhaolixin5092@163.com

霍麗麗，趙立欣，孟海波，姚宗路.中國農(nóng)作物秸稈綜合利用潛力研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35(13)：218－224. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.13.026 http://www.tcsae.org

Huo Lili, Zhao Lixin, Meng Haibo, Yao Zonglu.Study on straw multi-use potential in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(13): 218－224. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.13.026 http://www.tcsae.org