湖南省農(nóng)作物秸稈可收集資源量及能源化利用潛力評(píng)價(jià)

摘 要：通過草谷比系數(shù)、秸稈可收集系數(shù)等指標(biāo)對(duì)湖南省14個(gè)市州主要農(nóng)作物秸稈的理論資源量、可收集資源量及能源化潛力量進(jìn)行了評(píng)估，以期為湖南省秸稈能源化利用提供有力的數(shù)據(jù)支撐。結(jié)果表明：2021年湖南省各市州主要農(nóng)作物秸稈的理論資源量為3 645.68萬t，可收集資源總量為2 843.57萬t，能源化潛力總量為1 422.04萬t標(biāo)準(zhǔn)煤；從農(nóng)作物種類來看，湖南省水稻、油菜和玉米的秸稈可收集資源較為豐富、能源化潛力較大；從各市州來看，常德市、衡陽市、邵陽市的秸稈可收集資源比較豐富、能源化潛力較大。在此基礎(chǔ)上，從促進(jìn)秸稈高值化利用技術(shù)的發(fā)展；加強(qiáng)秸稈利用的資金扶持與政策引導(dǎo)；推進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)化體系建設(shè)；通過宣傳教育提高公眾對(duì)秸稈能源化的認(rèn)知4個(gè)方面提出了推進(jìn)湖南省農(nóng)作物秸稈能源化利用的建議。

關(guān)鍵詞：湖南??；農(nóng)作物秸稈；理論資源量；可收集資源量；能源化潛力

中圖分類號(hào)：F327；S38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2023）07-0101-05

Abstract：The theoretical resource amount， collectable resource amount and energy potential amount of main crop straws in 14 cities and prefectures of Hunan Province were evaluated by means of the straw to grain ratio coefficient and straw collectable coefficient， so as to provide strong data support for straw energy utilization in Hunan Province. The results showed that in 2021， the theoretical resource amount of main crop straws in 14 cities and prefectures of Hunan Province was 36，456.8 thousand tons， the collectable resource amount was 28，435.7 thousand tons， and the energy potential amount was 14，220.4 thousand tons of standard coal. In terms of crop types， rice， rape and maize straws in Hunan Province were of relatively abundant collectable resources and great energy potential. In terms of cities and prefectures，" Changde， Hengyang and Shaoyang possessed relatively abundant collectable straw resources and great energy potential. Hence， the study put forward suggestions for promoting the energy utilization of crop straws in Hunan Province from four aspects： to promote the development of straw high-value utilization technology; to strengthen the financial support and policy guidance for straw utilization; to promote the construction of the straw industrialization system; to improve the public's understanding of straw energy through publicity and education.

Key words：Hunan Province; crop straw; theoretical resource amount; collectable resource amount; energy potential

于2022年發(fā)布的《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于做好2022年農(nóng)作物秸稈綜合利用工作的通知》指出，推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用，是提升耕地質(zhì)量、改善農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、加快農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要舉措。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的數(shù)據(jù)，2021年全國秸稈利用量為6.47億t，綜合利用率達(dá)88.1%，但由于技術(shù)、資金等因素限制，我國秸稈資源化利用效率較低，大量的秸稈資源沒有得到充分利用，造成較大資源浪費(fèi)和一定程度的環(huán)境污染。

目前，我國秸稈資源化利用方式多種多樣，主要包括肥料化（如秸稈還田）、飼料化、能源化（如作為生物質(zhì)燃料、秸稈發(fā)電）、基料化（如作為食用菌培養(yǎng)基質(zhì)）、原料化（如作為工業(yè)原料）利用等。隨著全球能源危機(jī)的不斷加劇，農(nóng)作物秸稈的能源化利用愈發(fā)受到人們的關(guān)注。據(jù)測算，每2 t秸稈的熱值相當(dāng)于1 t煤，其能量密度為13～15 MJ/kg，且秸稈平均含硫量只有0.38%，遠(yuǎn)低于煤的平均含硫量1%[1]。因此，農(nóng)作物秸稈是一種極具潛力的生物質(zhì)燃料原料。

學(xué)者們針對(duì)秸稈的能源化利用進(jìn)行了大量研究，主要包括秸稈氣化、秸稈液化、秸稈炭化、秸稈發(fā)電、秸稈沼氣、秸稈乙醇、秸稈固化成型燃料等。翟繼輝等[2]通過研究認(rèn)為黑龍江省秸稈發(fā)電等技術(shù)已比較成熟，而秸稈固化、秸稈沼氣、秸稈氣化和秸稈液化等技術(shù)還處在試點(diǎn)示范階段。季立仁等[3]通過研究發(fā)現(xiàn)安徽省廬江縣在秸稈能源化利用如秸稈熱解氣化、秸稈固化成型、秸稈發(fā)電、秸稈沼氣等方面進(jìn)行了積極探索，并取得了一定成效。顏波等[4]通過研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈在湘西煙區(qū)的能源化利用主要途徑為作為烤煙的烘烤燃料等。

隨著秸稈能源化利用規(guī)模的逐步擴(kuò)大，農(nóng)作物秸稈可能成為未來替代化石燃料的主要生物質(zhì)能源。因此，研究農(nóng)作物秸稈資源的能源化利用潛力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。李勝男等[5]結(jié)合《湖南農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》對(duì)湖南省主要農(nóng)作物秸稈資源量、人均秸稈占有量等進(jìn)行了估算，計(jì)算分析了全省秸稈全量化利用潛勢，指出應(yīng)提高秸稈能源化利用比率。陳煬等[6]依據(jù)《四川統(tǒng)計(jì)年鑒》計(jì)算出四川省各地級(jí)市主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生量，通過原料產(chǎn)氣率估算出秸稈能源化利用潛力，并結(jié)合能值理論分析了秸稈的生態(tài)足跡特征。前人研究大多基于省級(jí)統(tǒng)計(jì)尺度的數(shù)據(jù)對(duì)農(nóng)作物秸稈資源的能源化利用潛力進(jìn)行了評(píng)估，而根據(jù)更小范圍（如市、縣級(jí)）的空間分布數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估的研究較少，但從實(shí)際指導(dǎo)意義來看，市縣級(jí)的農(nóng)作物秸稈資源評(píng)估可能更有助于生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

湖南省是農(nóng)業(yè)大省，秸稈資源量豐富，該研究在相關(guān)文獻(xiàn)及課題組系列研究的基礎(chǔ)上，通過草谷比系數(shù)、秸稈可收集系數(shù)等指標(biāo)來估算湖南省14個(gè)市州主要農(nóng)作物秸稈的理論資源量、可收集資源量以及能源化潛力量，并提出推進(jìn)湖南省農(nóng)作物秸稈能源化利用的建議，以期為湖南省農(nóng)作物秸稈資源的能源化利用提供一定參考，進(jìn)而助力秸稈綜合利用的提質(zhì)增效以及秸稈產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 農(nóng)作物秸稈資源能源化利用的相關(guān)計(jì)算和數(shù)據(jù)來源

1.1 農(nóng)作物秸稈資源能源化利用的相關(guān)計(jì)算

一是計(jì)算秸稈理論資源量。秸稈理論資源量（CR）是指通過農(nóng)作物產(chǎn)量和草谷比系數(shù)進(jìn)行計(jì)算而得出的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量[7]，具體計(jì)算如公式（1）所示。

式中：i表示農(nóng)作物的種類，i=1，2，3，…，n；Qi表示區(qū)域內(nèi)第i種農(nóng)作物的產(chǎn)量；ri為第i種農(nóng)作物的草谷比系數(shù)。

二是計(jì)算秸稈可收集資源量。秸稈可收集資源量（CRa）是通過秸稈理論資源量和可收集系數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出的，除去了留茬等不能進(jìn)行收集的秸稈部分的總量[7]，具體計(jì)算如公式（2）所示。

式中：fi表示區(qū)域內(nèi)第i種農(nóng)作物秸稈的可收集系數(shù)。

三是計(jì)算秸稈能源化潛力量。能源的種類很多，所含的熱量也各不相同，為了便于相互對(duì)比和在總量上進(jìn)行研究，GB/T 2589—2020 綜合能耗計(jì)算通則 把熱值為7 000 kcal（29 306 J）/kg的煤炭定為標(biāo)準(zhǔn)煤。另外，我國還經(jīng)常將各種能源折合成標(biāo)準(zhǔn)煤的噸數(shù)來表示，據(jù)此可知1 t秸稈的能量相當(dāng)于0.5 t標(biāo)準(zhǔn)煤。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該研究采用來自《湖南統(tǒng)計(jì)年鑒2022》的2021年湖南省各市州主要農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)，其中，2021年株洲市、湘潭市、郴州市的小麥以及湘潭市的烤煙產(chǎn)量數(shù)據(jù)在年鑒中是缺失的。草谷比系數(shù)來自王曉玉等[8]的研究，秸稈可收集系數(shù)來自畢于運(yùn)[9]的研究，見表1。

2 湖南省農(nóng)作物秸稈資源量及能源化利用潛力評(píng)價(jià)

2.1 湖南省農(nóng)作物秸稈理論資源量評(píng)價(jià)

該研究統(tǒng)計(jì)得出2021年湖南省各市州主要農(nóng)作物秸稈理論資源量（表2）。由表2可以看出，2021年湖南省秸稈理論資源總量是3 645.68萬t，秸稈理論資源較豐富的地區(qū)是常德市（529.87萬t）、衡陽市（382.86萬t）和邵陽市（363.64萬t），秸稈理論資源最不豐富的地區(qū)為張家界市，僅有82.22萬t。秸稈理論資源最為豐富的農(nóng)作物是水稻，總量為2 559.82萬t，占比為70.22%，其次是油菜和玉米；而烤煙和小麥的秸稈理論資源量均低于16萬t，其中，秸稈理論資源量最不豐富的農(nóng)作物是小麥，總量僅為10.85萬t，占比為0.30%。

2.2 湖南省農(nóng)作物秸稈可收集資源量評(píng)價(jià)

該研究以2021年湖南省各市州主要農(nóng)作物秸稈理論資源量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算出湖南省各市州農(nóng)作物秸稈可收集資源量（表3）。2021年湖南省農(nóng)作物秸稈可收集資源總量是2 843.57萬t，秸稈可收集資源量較豐富的地區(qū)是常德市（402.11萬t）、衡陽市（295.06萬t）和邵陽市（289.05萬t），秸稈可收集資源量最少的地區(qū)為張家界市（64.23萬t）。秸稈可收集資源量最為豐富的農(nóng)作物是水稻，總量為2 073.43萬t，占比為72.92%，其次是油菜和玉米；而烤煙和小麥的秸稈可收集資源量較少，均低于15萬t，占比均不超過0.52%。

2.3 湖南省農(nóng)作物秸稈能源化利用潛力評(píng)價(jià)

由表4可以看出，湖南省各市州主要農(nóng)作物秸稈資源能源化潛力總量是1 422.04萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。結(jié)合圖1可知，從地理分布來看，秸稈能源化潛力量較多的地區(qū)是常德市（201.07萬t標(biāo)準(zhǔn)煤）、衡陽市（147.55萬t標(biāo)準(zhǔn)煤）、邵陽市（144.54萬t標(biāo)準(zhǔn)煤），秸稈能源化潛力量最少的地區(qū)為張家界市（32.13萬t標(biāo)準(zhǔn)煤）。結(jié)合圖2可知，從農(nóng)作物類型來看，秸稈能源化潛力量最多的農(nóng)作物是水稻，總量為1 036.75萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，占比為72.91%，其次是油菜和玉米；而小麥和烤煙的秸稈能源化潛力量較少，占比均不超過0.52%。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

研究發(fā)現(xiàn)，2021年湖南省各市州主要農(nóng)作物秸稈理論資源總量為3 645.68萬t，可收集資源總量為2 843.57萬t，能源化潛力總量為1 422.04萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。從農(nóng)作物種類看，湖南省主要農(nóng)作物中水稻、油菜和玉米的秸稈可收集資源較為豐富，能源化潛力較大；從地理分布看，秸稈可收集資源比較豐富、能源化潛力較大的地區(qū)為常德市、衡陽市、邵陽市，秸稈可收集資源較為貧乏、能源化潛力較小的地區(qū)是張家界市。

3.2 推進(jìn)湖南省農(nóng)作物秸稈能源化利用的建議

3.2.1 促進(jìn)秸稈高值化利用技術(shù)的發(fā)展 農(nóng)作物秸稈量的估算有助于指導(dǎo)政策決策者和產(chǎn)業(yè)從業(yè)者優(yōu)化農(nóng)作物秸稈資源的利用，故可在秸稈量評(píng)估、秸稈收儲(chǔ)運(yùn)、土壤質(zhì)量保持和減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)等方面進(jìn)行進(jìn)一步研究和探索[10]。湖南省秸稈能源化利用的方式主要為生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)成型燃料及沼氣化利用3種，故要加強(qiáng)秸稈燃料化成型設(shè)備的研發(fā)和完善，強(qiáng)化設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性、提高設(shè)備運(yùn)行的效率、降低設(shè)備運(yùn)行的能耗；通過開發(fā)產(chǎn)業(yè)模式算法，綜合考慮生物質(zhì)資源數(shù)量、能源化價(jià)值、可收集面積、運(yùn)輸距離及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素，因地制宜地探索出湖南省秸稈產(chǎn)業(yè)化利用新途徑，促進(jìn)秸稈高值化利用技術(shù)的發(fā)展。

3.2.2 加強(qiáng)秸稈利用的資金扶持與政策引導(dǎo) 一方面是要整合現(xiàn)有財(cái)政扶持資金，加大對(duì)重要秸稈能源化技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目實(shí)施的投入力度，助力開發(fā)新的秸稈利用方式，因地制宜地探索多途徑、多形式的秸稈綜合利用模式。另一方面是要完善推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用和產(chǎn)業(yè)化利用的政策，并進(jìn)行基線調(diào)查，記錄地區(qū)等層面的秸稈實(shí)際利用量及利用率，及時(shí)了解秸稈各種利用方式的增長百分比[11]。

3.2.3 推進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)化體系建設(shè) 湖南省要探索適宜于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的秸稈能源化利用和綜合利用模式，為企業(yè)和農(nóng)戶搭建服務(wù)平臺(tái)，并建立示范區(qū)；改善農(nóng)村地區(qū)的交通系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施條件，推進(jìn)解決秸稈難以收集、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膯栴}[11]；引導(dǎo)和支持發(fā)展農(nóng)作物秸稈收集、配送與預(yù)處理等方面的專業(yè)合作組織和新型經(jīng)營主體，打造龍頭企業(yè)，并依托龍頭企業(yè)打造秸稈轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈，完善市場機(jī)制。

3.2.4 通過宣傳教育提高公眾對(duì)秸稈能源化的認(rèn)知 湖南省的秸稈能源化潛力非常大，兼具經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。因此，湖南省可充分發(fā)揮廣播、電視、報(bào)紙等大眾傳播媒體的輿論引導(dǎo)作用，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況開展講座、進(jìn)行典型案例展示以及組織農(nóng)戶、企業(yè)等現(xiàn)場參觀與學(xué)習(xí)，使公眾切身體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)引領(lǐng)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際效益，提高人們對(duì)秸稈綜合利用的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而為生物質(zhì)能源的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的群眾基礎(chǔ)[12]。

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（責(zé)任編輯：袁萍萍）