蕪湖市秸稈資源利用與還田養(yǎng)分輸入量空間差異特征分析

童童，王翠婷，?，B楓，武升，吳支行，馬友華

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院/農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點實驗室，合肥 230036；2.蕪湖市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，安徽 蕪湖 241000）

作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的產(chǎn)物，其富含大量的氮、磷、鉀養(yǎng)分資源[1]，我國秸稈資源豐富、種類多樣，作物秸稈資源主要來源于稻谷、小麥、玉米、棉花和油菜等農(nóng)作物。國內(nèi)外大量的研究表明，秸稈還田有利于改善土壤理化性質(zhì)[2]、高效利用農(nóng)田養(yǎng)分[3-4]和提高耕地質(zhì)量[5-7]。高利偉等[8]采用秸稈草谷比法測算出我國秸稈養(yǎng)分資源量在空間上的分布。劉曉永等[9]估算了我國秸稈資源量，并利用秸稈直接還田率和燃燒還田率測算出我國各地區(qū)秸稈直接還田與燃燒還田的養(yǎng)分還田量。柴如山等[10]探討了安徽省秸稈理論可收集量的空間分布特征，并測算了秸稈全量還田情景下氮、磷、鉀養(yǎng)分的輸入量。徐少奇等[11]基于我國主要作物養(yǎng)分需求量，測算出包括秸稈在內(nèi)的有機廢棄物養(yǎng)分利用潛力。李一等[12]基于我國氮、磷、鉀肥施用折純量，估算出我國各地區(qū)理論秸稈養(yǎng)分可替代化肥率。柴如山等[13-15]和劉淑軍等[16]基于秸稈還田當季養(yǎng)分釋放率，測算出我國主要秸稈還田替代化肥潛力。大多學者對秸稈資源的研究是基于我國統(tǒng)計年鑒中的農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)[17-19]，通過草谷比系數(shù)、秸稈養(yǎng)分含量、秸稈還田養(yǎng)分當季釋放率和秸稈收集系數(shù)等參數(shù)，估算不同尺度下秸稈資源量及其養(yǎng)分資源量的時空分布。秸稈可收集量是指秸稈總量減去作物根茬與秸稈收集時的損失量后實際能夠收集到的秸稈的量，少有研究直接獲取到秸稈可收集量[20]，由于實際生產(chǎn)情況的差異，不同秸稈的可收集系數(shù)不同，僅用單一可收集系數(shù)[10]難以精準計算秸稈可收集量，同時也無法了解到區(qū)域內(nèi)單位面積秸稈資源及其養(yǎng)分資源的空間差異。本研究基于蕪湖市2019 年秸稈資源可收集量及作物種植面積，測算出蕪湖市各縣（市、區(qū)）單位種植面積秸稈可收集量，稈秸氮、磷、鉀養(yǎng)分資源總量，以及單位種植面積秸稈全量還田情景下氮、磷、鉀養(yǎng)分輸入量，并引入加權變異系數(shù)概念，分析蕪湖市單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀養(yǎng)分輸入量的空間差異，并探討其空間差異，以期了解蕪湖市秸稈資源養(yǎng)分空間分布特征。研究結果為農(nóng)田養(yǎng)分精準管理及再利用、化肥減量替代和農(nóng)業(yè)種植結構調(diào)整提供科學參考，對全面提高秸稈資源綜合利用有重要的現(xiàn)實意義，該研究方法也能夠為我國農(nóng)業(yè)資源在時空分布上的研究提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

蕪湖市地處我國華東地區(qū)，位于安徽省東南部，是長江下游平原的組成部分，屬亞熱帶濕潤季風氣候。蕪湖市東部和北部為沖積平原，間有洼地和少數(shù)丘陵，地勢低平，西南高東北低。蕪湖市位于青弋江、裕溪河與長江匯合處，流經(jīng)蕪湖市的河流以長江蕪湖段為主干構成了一個較為完整的水系。截至2021年，蕪湖市下轄5 個區(qū)（灣沚區(qū)、繁昌區(qū)、鳩江區(qū)、弋江區(qū)、鏡湖區(qū)）、1個縣（南陵縣），代管1個縣級市（無為市）。

1.2 計算方法

為掌握蕪湖市各縣（市、區(qū)）秸稈資源收集量和秸稈還田養(yǎng)分輸入量的區(qū)域特征，計算出各縣（市、區(qū)）不同作物的單位種植面積秸稈可收集量、秸稈養(yǎng)分資源總量，以及單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀養(yǎng)分輸入量，并且考慮到各秸稈作物種植面積的影響，利用加權變異系數(shù)來探討單位種植面積秸稈還田養(yǎng)分輸入量的空間差異。

單位種植面積秸稈可收集量（AS）由已收集的蕪湖市2019 年秸稈可收集量（WS）和種植面積（A）之比得出，計算公式如下：

式中：AS為單位種植面積秸稈可收集量，t·hm-2；WS為秸稈可收集量，t；A為秸稈作物種植面積，hm2。

秸稈養(yǎng)分資源量（WSN）為秸稈可收集量（WS）和秸稈養(yǎng)分含量（SN）的乘積，計算公式如下：

式中：WSN為秸稈養(yǎng)分資源量，t；SN為秸稈養(yǎng)分含量，%。

秸稈作物單位種植面積秸稈還田養(yǎng)分輸入量（ASN）為單位種植面積秸稈可收集量（AS）和秸稈養(yǎng)分含量（SN）的乘積，計算公式如下：

式中：ASN為秸稈作物單位種植面積秸稈還田養(yǎng)分輸入量，kg·hm-2；1 000為單位t與kg的換算系數(shù)。

加權變異系數(shù)（CVA）為單位種植面積秸稈可收集量的加權標準差與加權平均值（-X）之比，計算公式如下：

式中：CVA為加權變異系數(shù)；為蕪湖市單位種植面積秸稈可收集量（AS）的加權平均值，t·hm-2；n為蕪湖市縣（市、區(qū)）個數(shù)；Xi為i縣（市、區(qū)）單位種植面積秸稈可收集量，hm2；Pi為i縣（市、區(qū)）的秸稈作物種植面積，hm2；P為蕪湖市秸稈作物種植面積，hm2。

1.3 數(shù)據(jù)來源

本研究中蕪湖市2019 年秸稈作物種植面積、秸稈可收集量和秸稈綜合利用結構數(shù)據(jù)均來自蕪湖市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局（http：//nync.wuhu.gov.cn）。不同作物秸稈氮、磷、鉀養(yǎng)分含量參考《中國有機肥料養(yǎng)分志》[21]（表1）。

表1 蕪湖市主要秸稈氮、磷、鉀含量（%）Table 1 Nitrogen，phosphorus and potassium content of main straws in Wuhu City（%）

2 結果與分析

2.1 蕪湖市秸稈作物種植面積與秸稈可收集量

本研究中秸稈作物是指農(nóng)產(chǎn)品收獲后，其秸稈能夠有效收集并利用的農(nóng)作物。蕪湖市秸稈作物種植面積在空間上以無為市為主，在秸稈作物類型上以水稻為主（表2）。蕪湖市秸稈作物總種植面積為248 423 hm2，其中無為市為101 176 hm2，占全市的40.73%；南陵縣秸稈作物種植面積為55 533 hm2，占全市的22.35%；其余5 個區(qū)（灣沚區(qū)、繁昌區(qū)、鳩江區(qū)、弋江區(qū)、鏡湖區(qū)）秸稈作物種植面積共計91 713 hm2，共占全市的36.92%。蕪湖市秸稈作物中水稻種植面積為161 617 hm2，占蕪湖市秸稈作物總種植面積的65.06%；小麥、油菜、棉花和玉米的種植面積分別為42 754、20 074、9 528 hm2和8 831 hm2，分別占蕪湖秸稈作物總種植面積的17.21%、8.08%、3.84% 和3.55%。

表2 蕪湖市各縣（市、區(qū)）秸稈作物種植面積（hm2）Table 2 Straw crops planting area in each county of Wuhu City（hm2）

蕪湖市秸稈可收集量與秸稈作物種植面積相關性較高，秸稈可收集量同樣在空間上以無為市為主，在秸稈類型上以水稻秸稈為主（表3）。蕪湖市秸稈可收集總量共計139.89 萬t，其中無為市57.54 萬t，占全市的41.13%；南陵縣26.78 萬t，占全市的19.14%；其余5 個區(qū)（灣沚區(qū)、繁昌區(qū)、鳩江區(qū)、弋江區(qū)、鏡湖區(qū)）秸稈可收集量總計55.57 萬t，占全市的39.73%。蕪湖市水稻秸稈可收集量為94.93萬t，占蕪湖市秸稈可收集總量的67.86%；其次為小麥、玉米、油菜和棉花秸稈，分別為18.87 萬、12.11 萬、8.40 萬t 和4.13 萬t，分別占蕪湖市秸稈可收集總量的13.49%、8.66%、6.00%和2.95%。

表3 蕪湖市各縣（市、區(qū)）秸稈可收集量（萬t）Table 3 Collectable straw resources in each county of Wuhu City（104t）

2.2 蕪湖市秸稈利用結構

蕪湖市2019 年秸稈利用總量為125.54 萬t，全市秸稈利用率為89.74%，各縣（市、區(qū)）秸稈利用率較為接近，為89.07%～90.27%（表4）。蕪湖市秸稈利用方式以機械化還田為主，占秸稈可收集量的54.31%；其次是能源化和飼料化，分別占24.44%和7.49%。蕪湖市弋江區(qū)和鏡湖區(qū)秸稈利用方式全部為機械化還田，機械化還田率分別為89.07%和90.27%，并且鏡湖區(qū)的還田率達到了全市最高；秸稈商品有機肥和飼料化利用率最高的是南陵縣，分別為6.50%和9.63%；秸稈基料化和能源化利用率最高的是繁昌區(qū)，分別為3.34%和27.77%；開展秸稈原料化利用的地區(qū)只有繁昌區(qū)，且利用率僅1.20%。

表4 蕪湖市各縣（市、區(qū)）秸稈利用結構（%）Table 4 Utilization structure of crop straw in each county of Wuhu City（%）

蕪湖市當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用量為42.50萬t，占蕪湖市秸稈利用總量的33.85%，若不考慮蕪湖市秸稈機械化還田利用量，蕪湖市當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用量占全市秸稈利用總量的85.74%（圖1），說明蕪湖市當?shù)仄髽I(yè)在秸稈資源多元化利用中占主導地位。蕪湖市當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用方式主要為能源化，秸稈能源化利用量為29.95 萬t，占當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用量的70.46%；其次是飼料化、肥料化和基料化，分別占21.19%、6.32%和2.03%。若不考慮蕪湖市秸稈機械化還田利用量，當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用量在全市秸稈利用量中占比最高的秸稈利用方式為能源化，占比為87.60%，其次分別是飼料化、肥料化和基料化，占比分別為85.88%、83.80%和53.75%。

圖1 蕪湖市秸稈利用結構與當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用結構（利用量及占比）Figure 1 Straw utilization structure of Wuhu City and local enterprises（amount and proportion）

2.3 蕪湖市主要秸稈作物單位面積秸稈可收集量

蕪湖市2019年主要秸稈作物為玉米、水稻、小麥、棉花和油菜，其他秸稈作物（其他谷類、花生、豆類、薯類）種植面積較小，水稻、小麥、玉米、棉花和油菜的種植面積之和占蕪湖市秸稈作物種植面積的97.46%，其秸稈可收集量之和占蕪湖市秸稈可收集總量的98.96%，因此本研究以蕪湖市玉米、水稻、小麥、棉花和油菜5 種秸稈作物為研究對象，測算蕪湖市單位種植面積秸稈可收集量，并由此推算出單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量及其加權變異系數(shù)。

蕪湖市2019 年主要秸稈作物單位種植面積秸稈可收集量在各縣（市、區(qū)）的分布如表5 所示，2019 年全市主要秸稈作物單位種植面積秸稈可收集量為5.63 t·hm-2。蕪湖市各縣（市、區(qū)）單位種植面積秸稈可收集量為4.82～7.40 t·hm-2，其中鳩江區(qū)最高，為7.40 t·hm-2，明顯高于其他縣（市、區(qū)）。蕪湖市單位種植面積秸稈可收集量最高的秸稈作物為玉米，達到了13.71 t·hm-2，明顯高于蕪湖市其他秸稈作物，其中灣沚區(qū)和鳩江區(qū)玉米的單位種植面積秸稈可收集量高于其他縣（市、區(qū)），分別達到了20.90 t·hm-2和18.92 t·hm-2。蕪湖市水稻單位種植面積秸稈可收集量為5.87 t·hm-2，各縣（市、區(qū)）水稻單位種植面積秸稈可收集量為4.93～6.69 t·hm-2，其中無為市最高，為6.69 t·hm-2。蕪湖市的小麥、棉花和油菜單位種植面積秸稈可收集量較為接近，分別為4.41、4.33 t·hm-2和4.18 t·hm-2，各縣（市、區(qū)）小麥、棉花和油菜的單位種植面積秸稈可收集量分別為3.30～5.48、4.26～16.67 t·hm-2和3.50～4.48 t·hm-2，其中油菜單位種植面積秸稈可收集量最高的是無為市，為4.48 t·hm-2，小麥和棉花單位種植面積秸稈可收集量最高的為灣沚區(qū)，分別為5.48 t·hm-2和16.67 t·hm-2，并且灣沚區(qū)的棉花單位種植面積秸稈可收集量明顯高于其他縣（市、區(qū)）。

表5 蕪湖市各縣（市、區(qū)）單位種植面積秸稈可收集量（t·hm-2）Table 5 Collectable straw resources per unit of planting area in each county of Wuhu City（t·hm-2）

2.4 蕪湖市主要秸稈還田氮、磷、鉀養(yǎng)分輸入量

2.4.1 蕪湖市主要秸稈氮、磷、鉀養(yǎng)分資源總量分布

蕪湖市主要秸稈氮、磷、鉀資源總量分別為12 223、1 747、23 404 t（表6～表8），空間分布具有明顯的區(qū)域特征，主要秸稈氮、磷、鉀資源總量表現(xiàn)為無為市>南陵縣>鳩江區(qū)>灣沚區(qū)>繁昌區(qū)>弋江區(qū)>鏡湖區(qū)。蕪湖市無為市主要秸稈氮、磷、鉀養(yǎng)分資源總量分別為5 079、714、9 583 t，高于其他縣（市、區(qū)）的218～2 354、31～338、437～4 823 t。蕪湖市主要秸稈氮、磷、鉀資源總量均以水稻秸稈為主，分別占資源總量的70.68%、70.64%和76.66%。蕪湖市除玉米秸稈外的其他主要秸稈（水稻、小麥、棉花和油菜）氮、磷、鉀資源量都主要分布在無為市，而玉米秸稈氮、磷、鉀資源量主要分布在鳩江區(qū)，分別占全市的67.68%、67.58%和67.69%。

表6 蕪湖市各縣（市、區(qū)）主要秸稈氮素資源總量（t）Table 6 Nitrogen resources of main straws in each county of Wuhu City（t）

表7 蕪湖市各縣（市、區(qū)）主要秸稈磷素資源總量（t）Table 7 Phosphorus resources of main straws in each county of Wuhu City（t）

表8 蕪湖市各縣（市、區(qū)）主要秸稈鉀素資源總量（t）Table 8 Potassium resources of main straws in each county of Wuhu City（t）

2.4.2 蕪湖市玉米單位面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量

在可收集秸稈就地全量還田的情景下，通過蕪湖市單位種植面積秸稈可收集量計算出單位種植面積秸稈還田養(yǎng)分輸入量，蕪湖市及各縣（市、區(qū)）主要秸稈單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量見表9～表11。

表9 蕪湖市各縣（市、區(qū)）單位種植面積秸稈還田氮素輸入量（kg·hm-2）Table 9 Nitrogen input of straw returning per unit of planting area in each county of Wuhu City（kg·hm-2）

表10 蕪湖市各縣（市、區(qū)）單位種植面積秸稈還田磷素輸入量（kg·hm-2）Table 10 Phosphorus input of straw returning per unit of planting area in each county of Wuhu City（kg·hm-2）

表11 蕪湖市各縣（市、區(qū)）單位種植面積秸稈還田鉀素輸入量（kg·hm-2）Table 11 Potassium input of straw returning per unit of planting area in each county of Wuhu City（kg·hm-2）

蕪湖市2019 年玉米單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為126.16、20.57、161.81 kg·hm-2，且玉米單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量高于其他秸稈作物。蕪湖市2019 年弋江區(qū)和鏡湖區(qū)未種植玉米，其他縣（市、區(qū)）玉米單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為66.96～192.30、10.92～31.35、85.89～246.65 kg·hm-2。蕪湖市灣沚區(qū)和鳩江區(qū)玉米單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量高于其他縣（市、區(qū)），其中灣沚區(qū)分別為192.30、31.35、246.65 kg·hm-2，鳩江區(qū)分別為174.11、28.39、223.31 kg·hm-2。

2.4.3 蕪湖市水稻單位面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量蕪湖市2019 年水稻單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為53.45、7.64、111.01 kg·hm-2，蕪湖市水稻單位種植面積秸稈還田鉀輸入量高于小麥、棉花和油菜。蕪湖市各縣（市、區(qū)）水稻單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為44.86～60.85、6.41～8.69、93.17～126.38 kg·hm-2，最高的是無為市，分別為60.85、8.69、126.38 kg·hm-2。

2.4.4 蕪湖市小麥單位面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量蕪湖市2019 年小麥單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為28.69、3.53、46.34 kg·hm-2，小麥單位種植面積秸稈還田磷輸入量低于其他秸稈作物。蕪湖市各縣（市、區(qū)）小麥單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為21.43～35.59、2.64～4.38、34.62～57.49 kg·hm-2，其中灣沚區(qū)高于其他縣（市、區(qū)），分別為35.59、4.38、57.49 kg·hm-2。

2.4.5 蕪湖市棉花單位面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量

蕪湖市2019 年棉花單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為53.75、6.50、44.21 kg·hm-2，棉花單位種植面積秸稈還田鉀輸入量低于其他秸稈。蕪湖市2019 年鳩江區(qū)、弋江區(qū)和鏡湖區(qū)未種植棉花，其他縣（市、區(qū)）棉花單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為52.86～206.67、6.39～25.00、43.48～170.00 kg·hm-2，且灣沚區(qū)高于其他縣（市、區(qū)），分別為206.67、25.00、170.00 kg·hm-2。

2.4.6 蕪湖市油菜單位面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量

蕪湖市2019年油菜單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為36.41、5.86、81.18 kg·hm-2。蕪湖市各縣（市、區(qū)）油菜單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量分別為30.45～38.96、4.90～6.27、67.90～86.87 kg·hm-2，最高的為無為市，分別為38.96、6.27、86.87 kg·hm-2。

2.5 蕪湖市主要秸稈作物單位面積秸稈可收集量加權變異系數(shù)

由于單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量是單位種植面積秸稈可收集量分別乘以秸稈氮、磷、鉀含量計算得出，因此兩者間的加權變異系數(shù)一致，本研究以蕪湖市單位種植面積秸稈可收集量的加權變異系數(shù)來探討蕪湖市單位種植面積秸稈還田養(yǎng)分輸入量的空間差異程度。

參考變異系數(shù)劃分標準[22]，蕪湖市秸稈作物單位種植面積秸稈可收集量的加權變異系數(shù)為0.137 5（表12），為中等程度變異（0.1～0.9），各秸稈作物的加權變異系數(shù)從大到小依次為玉米>水稻>小麥>棉花>油菜，其中玉米、水稻和小麥為中等程度變異，棉花和油菜為低等程度變異，并且玉米秸稈的加權變異系數(shù)明顯高于其他秸稈作物，說明玉米秸稈空間分布差異最大。各縣（市、區(qū)）加權標準差的平方反映該縣（市、區(qū)）與全市之間的差異大小，該值越大，說明該縣（市、區(qū)）與全市水平相差越大。其中鳩江區(qū)與南陵縣加權標準差的平方顯著高于其他縣（市、區(qū)），表明鳩江區(qū)和南陵縣與其他縣（市、區(qū)）之間差異較大，主要是由于鳩江區(qū)單位種植面積秸稈可收集量明顯高于其他縣（市、區(qū)），南陵縣單位種植面積秸稈可收集量最低的同時，其秸稈作物種植面積較大。蕪湖市玉米單位種植面積秸稈可收集量的加權變異系數(shù)為0.424 7，明顯高于其他主要秸稈作物，其中鳩江區(qū)加權標準差的平方最高，主要是由于鳩江區(qū)玉米種植面積全市最高，同時玉米單位種植面積秸稈可收集量明顯高于全市平均水平；蕪湖市水稻單位種植面積秸稈可收集量的加權變異系數(shù)為0.136 3，其中無為市和南陵縣加權標準差的平方顯著高于其他縣（市、區(qū)），主要是由于無為市和南陵縣的水稻種植面積明顯高于其他縣（市、區(qū)），同時無為市水稻單位種植面積秸稈可收集量為全市最高，但南陵縣水稻單位種植面積秸稈可收集量為全市最低；蕪湖市小麥和棉花單位種植面積秸稈可收集量的加權變異系數(shù)分別為0.106 7和0.097 6，其中灣沚區(qū)加權標準差的平方均最高，主要是由于灣沚區(qū)小麥和棉花單位種植面積秸稈可收集量明顯高于全市平均水平；蕪湖市油菜單位種植面積秸稈可收集量的加權變異系數(shù)為0.075 7，各縣（市、區(qū)）之間油菜單位種植面積秸稈可收集量空間差異較小。

3 討論

3.1 蕪湖市秸稈資源利用結構

隨著我國農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，作物秸稈資源量及其養(yǎng)分資源量持續(xù)增加[17]，如何有效利用秸稈資源，全面提高秸稈綜合利用率，促進秸稈資源多元化發(fā)展成為我國農(nóng)業(yè)日益關注的問題。安徽省作為農(nóng)業(yè)大省，其秸稈綜合利用水平位于全國前列，蕪湖市為安徽省第二大城市，從蕪湖市統(tǒng)計年鑒中獲取2018—2020年主要秸稈作物的產(chǎn)量和種植面積，了解到2018—2020 蕪湖市的種植結構和單位面積產(chǎn)量整體變化較小，說明采用的2019 年的數(shù)據(jù)能夠在一定程度上反映蕪湖市秸稈資源空間特征。考慮到可獲取數(shù)據(jù)的整體性，本研究以蕪湖市2019 年數(shù)據(jù)為基礎，分析其秸稈資源現(xiàn)狀與秸稈還田單位種植面積氮、磷、鉀養(yǎng)分輸入量的空間差異特征。

本研究中蕪湖市2019 年秸稈綜合利用率達到了89.74%，但在秸稈利用方式上較為單一，主要利用方式為機械化還田和能源化利用，其中秸稈機械化還田量占全市秸稈利用量的54.31%，而秸稈基料化和原料化占比較低。因此，規(guī)范蕪湖市秸稈機械化還田技術顯得尤為重要，可以通過加強水分管理[23]、及時補充氮肥[24-25]、施用秸稈快腐劑[26]等手段減少秸稈還田的危害，全面提高秸稈機械化還田水平?？紤]到蕪湖市以種植水稻為主，結合本研究結果，在水稻秸稈全量還田下蕪湖市可減少下茬作物鉀肥施用量30～40 kg·hm-2，減少氮肥追施量20～30 kg·hm-2，且可在蕪湖市中部和南部地區(qū)適當減少化肥替代量，而在其他地區(qū)適當增加。在稻麥輪作下，小麥秸稈還田可減少水稻鉀肥施用量15～25 kg·hm-2，減少氮肥追施量10～15 kg·hm-2，且可在蕪湖市南部地區(qū)適當減少化肥替代量，而在東部地區(qū)適當增加。在稻油輪作下，油菜秸稈還田可減少水稻鉀肥施用量25～35 kg·hm-2，減少氮肥追施量15～20 kg·hm-2，蕪湖市西部地區(qū)可適當增加化肥替代量，而在北部地區(qū)適當減少。

若不計算秸稈機械化還田量，蕪湖市當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用量占全市秸稈利用量的85.74%，表明蕪湖市當?shù)亟斩捚髽I(yè)極大地影響了蕪湖市除秸稈機械化還田外的秸稈綜合利用。在蕪湖市未來秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，應當促進當?shù)亟斩捓闷髽I(yè)發(fā)展，進一步提高當?shù)仄髽I(yè)秸稈利用量，并加大秸稈基料化和原料化的技術研發(fā)，鼓勵秸稈資源多元化利用，全面提高秸稈綜合利用率。

3.2 蕪湖市主要秸稈資源空間分布特征

秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中收獲子實后的非食用性農(nóng)作物副產(chǎn)品，作物單位面積產(chǎn)量和秸稈可收集率很大程度上影響了單位面積秸稈可收集量。安徽省秸稈作物以水稻和小麥為主[27]，而蕪湖市則以水稻為主，其他秸稈作物較少。蕪湖市水稻秸稈可收集量為94.93萬t，占全市秸稈可收集量的67.86%，主要分布在水稻種植面積較高的無為市和南陵縣。無為市水稻單位種植面積秸稈可收集量為全市最高，達到6.69 t·hm-2，從秸稈特性上分析，秸稈可收集量主要受秸稈作物種植面積和秸稈可收集率影響。結合蕪湖市2019 年統(tǒng)計年鑒資料中水稻產(chǎn)量，并與本研究數(shù)據(jù)對比得到，無為市單位面積水稻產(chǎn)量顯著高于其他縣（市、區(qū)），這可能是無為市單位面積秸稈可收集量較高的原因。而南陵縣水稻單位種植面積秸稈可收集量全市最低，為4.93 t·hm-2，可能是由于南陵縣水稻單位面積產(chǎn)量和秸稈可收集率較低。從地形地貌上分析，無為市位于長江下游北端，地勢平坦，而南陵縣地處皖南山區(qū)與沿江平原的過渡地帶，地形復雜多樣，中西部以低山丘陵為主，致使其農(nóng)業(yè)機械作業(yè)覆蓋率較低，從而導致南陵縣單位面積秸稈可收集量較低。蕪湖市小麥、棉花和油菜秸稈可收集量主要分布在無為市，玉米秸稈主要分布在鳩江區(qū)，這可能都與其對應的種植面積較大有關。

3.3 蕪湖市主要秸稈還田養(yǎng)分輸入量的空間差異特征

本研究通過加權變異系數(shù)來探討蕪湖市主要秸稈作物單位種植面積養(yǎng)分資源輸入量的空間差異程度。加權變異系數(shù)多用于衡量區(qū)域發(fā)展不平衡程度，許多學者通過加權變異系數(shù)研究經(jīng)濟差異的時空特征及其影響因素[28-31]，少有研究使用加權變異系數(shù)來研究農(nóng)業(yè)資源的時空特征。在經(jīng)濟差異的研究中，加權變異系數(shù)的研究對象是人均GDP，與本研究中的單位種植面積秸稈可收集量概念類似，同時由于秸稈作物單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀養(yǎng)分輸入量是由單位種植面積秸稈可收集量乘以秸稈氮、磷、鉀養(yǎng)分含量得出，因此兩者間的加權變異系數(shù)一致。綜上所述，本研究基于單位種植面積秸稈可收集量的加權變異系數(shù)探討蕪湖市主要秸稈作物單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量的空間差異程度。研究結果表明，蕪湖市單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀養(yǎng)分輸入量在空間上差異較小，空間差異主要體現(xiàn)在鳩江區(qū)和南陵縣，作物差異以玉米為主。重點研究空間差異較大的縣（市、區(qū)），對指導整體秸稈資源利用具有重要的現(xiàn)實意義。同時，了解不同作物的差異程度能夠為調(diào)整種植結構與完善作物種植生產(chǎn)水平提供理論基礎。

4 結論

（1）蕪湖市秸稈氮、磷、鉀資源總量分別為12 223、1 747、23 404 t，主要分布在無為市（氮41.56%、磷40.87%、鉀40.95%），秸稈種類以水稻秸稈為主（氮70.68%、磷70.64%、鉀76.66%）。

（2）蕪湖市單位種植面積秸稈可收集量為5.63 t·hm-2。從縣（市、區(qū)）來看，鳩江區(qū)最高，為7.40 t·hm-2；從秸稈種類上看，玉米最高，為13.71 t·hm-2。

（3）蕪湖市玉米秸稈全量還田下單位種植面積氮、磷、鉀輸入量分別為126.16、20.57、161.81 kg·hm-2，顯著高于其他作物秸稈，其次為水稻秸稈，分別為53.45、7.64、111.01 kg·hm-2。

（4）蕪湖市秸稈作物單位種植面積秸稈還田氮、磷、鉀輸入量的加權變異系數(shù)為0.137 5，為中等變異，其中玉米的加權變異系數(shù)（0.424 7）顯著高于其他秸稈作物，鳩江區(qū)和南陵縣與其他縣（市、區(qū)）之間空間差異較大。