2008-10-24发布与互联网 核心提示： 利用秸秆系数估算秸秆资源量,我国秸秆的资源量及其地理分布,我国秸秆的利用现状,可用于生产燃料乙醇的秸秆资源量 在化石能源储量日趋减少，环境压力日益加剧，能源需求和石油价格持续上升的背景下，世界各国都在积极开发利用可再生的绿色能源，燃料乙醇作为目前唯一能大规模替代石油的可再生能源，受到普遍重视。在我国，开发利用新能源和可再生能源，已经成为调整和优化能源结构、解决环境问题的国家战略。然而，我国人多地少的基本国情，决定了原料问题成为我国发展燃料乙醇的重要瓶颈。 我国是农业大国，农作物秸秆产量约为7亿吨／年，居世界首位。农作物秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，是一种宝贵的可再生资源。目前，我国秸秆的主要用途是造纸、饲料、农村生活能源(作为燃料使用)，还有一部分用来还田造肥，另有约15.6%的秸秆被废弃或焚烧。利用农作物秸秆生产燃料乙醇，既能解决原料问题，又能变废为宝，增加农民收入。因此，研究我国可用于生产燃料乙醇的农作物秸秆资源情况，对于发展我国燃料乙醇工业具有重要的现实意义和深远的影响。 一、利用秸秆系数估算秸秆资源量 由于秸秆产量未列入国家有关部门的统计范围，直接测量农作物秸秆单位面积的产量也比较困难，因而秸秆的产量通常依据农作物的产量计算而得，即采用“秸秆系数”法估测秸秆产量。 秸秆系数(也有研究者称为谷草比系数，或经济系数，或产量系数)是可以通过田间试验和观测得到的经验常数。农作物的秸秆系数因测定方法、作物品种、收获方式、地理位置等不同而有较大差异，不同研究者对“秸秆系数”的表述也不尽相同。目前学术界大多将秸秆系数定义为秸秆产量与谷物籽实产量的比值。利用秸秆系数乘以籽实产量可以估算出农作物秸秆的资源量。其估算公式如下。 式中：S———秸秆资源量； k———秸秆的种类数； sj———某种农作物的籽实产量； Dj———某种农作物对应的秸秆系数。 我国各类农作物秸秆的种类及其对应的秸秆系数见表1。 鉴于稻草的情况相对其他秸秆而言更为复杂，同时也是我国主要的农作物秸秆之广，下面以稻草为例，探讨秸秆系数的情况。 不同类型的水稻具有不同的籽粒和稻草生产能力。在常规施肥水平下，单季稻的总生物量可达16吨/公顷，双季稻(前季稻或后季稻)可达10吨/公顷以上。籽粒产量的规律是单季稻>前季稻>后季稻，前季稻籽粒产量比后季稻高8%左右。稻草的生物量规律是单季稻>后季稻>前季稻。不同稻类在使用当地肥料常规施肥的前提下，采用人工收割、机械收割的稻草收获量和秸秆系数见表2。 从表2可以看出，稻草的秸秆系数不应一概而论，应针对单季稻、前季稻、后季稻分别计算，人工收割的秸秆系数分别为1.22、0.72、0.96。在我国农村，大部分水稻仍然是由人工收割方式收获，人工收割所得稻草的秸秆系数较
农业机械化收割的秸秆系数高。在农业机械化收割的情况下由于部分秸秆被破碎或者被留在田间，致使收获的秸秆量很小，秸秆系数也很小。在苏南地区，这些秸秆往往在田间被焚烧，燃烧率大约为60%，既污染环境，又浪费宝贵的可再生生物质资源。 二、我国秸秆的资源量及其地理分布 农作物秸秆是世界上最丰富的可再生资源。据统计，全世界每年秸秆产量约为29亿吨，小麦秸秆以亚洲、欧洲和北美洲的产量为最高，稻草以亚洲最多。我国是农业大国，农作物秸秆年产量居世界之首。1991—2005年我国农作物秸秆的资源量见表3(2006年、2007年的秸秆资源量暂无资料)。 从资源类型来看，水稻、玉米、小麦等作物秸秆是我国秸秆资源的主要类型，这三种秸秆合计资源量占全国秸秆资源量的80%左右。2004年我国秸秆资源中玉米秸秆占39%，稻草占27%，小麦秸秆占15%；2005年三者的产量分别占秸秆总量的37.4%、24.2%和18.3%(见图1)。 从资源量分布来看，我国秸秆资源主要分布于中部和东北的主要农区以及西南部分省市。50%以上的秸秆资源集中在四川、河南、山东、河北、江苏、湖南、湖北、浙江等9省，其中又以黑龙江、河北、山东、江苏和四川五省分布最集中，五省秸秆总量占全国秸秆资源量的36%以上；西北地区和其他省份秸秆资源量较少。2004年，农作物秸秆产量最高的省份是河南和山东，其秸秆产量分别为72837吨和6634万吨，分别占全国秸秆资源总量的10.1%—19.2%；最低的省份是西藏，其秸秆资源量仅为119万吨，占全国秸秆资源总量的0.2%。 我国是产稻大国，稻作面积约占世界稻作总面积的25%，稻草产区主要集中在华南、华东和华中地区，其分布南白海南，北至黑龙江省北部，东至台湾，西达新疆维吾尔自治区，低如东南沿海的潮田，高至西南云贵高原海拔2000多米的山区(见图2)。我国小麦秸秆和玉米秸秆主要分布在黄河、长江流域之间，黑龙江、吉林等省份，其具体分布区域见图3和图4。 概括起来，我国秸秆资源量及其分布有以下特点：1)秸秆分布具有明显的地域性，不同地区间农作物种植结构差异巨大，秸秆的品种、类型、构成有所不同；2)秸秆年产量随种植量变化而变化，种植量的多少主要取决于经济收入的多少；3)稻草的产区分布具有南方多而集中，北方少而分散的特点。 三、我国秸秆的利用现状 近年来，我国秸秆资源化技术呈现多元化发展。农作物秸秆主要的利用方式有还田肥料(直接还田、
有机肥料)，农村能源(气化、燃烧)，牲畜饲料(直接饲喂、处理后作肥料)，工业原料(造纸原料、培养食用菌)等等，其中最主要的利用方式为燃烧和饲喂牲畜，2005年农作物作为牲畜饲料的消费量为1.5亿吨。但是仍有相当多的一部分秸秆被弃置在田间地头和河沟，或者焚烧。以2004年为例，2004年我国农作物秸秆年产量约为7.2亿吨，其中农村生活能源(作为燃料使用)约占47.1%，畜牧饲料用量约占20.1%，还田造肥或损失的秸秆约占15.0%，约2.2%用于造纸，还有15.6%的秸秆被废弃或焚烧(见表4)。2004年我国各省秸秆资源的分布及主要用途见表5。利用秸秆发酵生产乙醇、利用秸秆热解液化制取生物油的开发工作，以及小试、中试等所消耗的秸秆资源量未能统计。 随着畜牧业的发展，用作饲料的秸秆量将逐渐增大，再加上人们对秸秆这种可再生资源利用的重视程度的增加，资源收集、利用技术将更大幅度地提高，相应地对秸秆等生物质的需求量也会增加，这势必导致农作物种植的种类和数量的增加。 四、可用于生产燃料乙醇的秸秆资源量 从2004年我国秸秆的利用情况看，除去农村生活用能、畜牧饲料、秸秆还田和工业造纸等用途之外，尚有11246万吨的秸秆被废弃或者是焚烧，占秸秆资源总量的15.6%。秸秆剩余量最大的省份是吉林、河南和山东，分别占全国秸秆总剩余量的15.6%、15.1%和12.6%。 在我们开发利用秸秆资源的同时，还应充分考虑到我国人均耕地少的国情，重视秸秆还田，以增加土壤有机肥含量，改善土壤的物理性质，保护土壤生态环境，发展可持续农业。因此，在当前我国每年收获的约为7.2亿吨的农作物秸秆中，需要扣除用于造纸行业的1553万吨、作为饲料或饲料原料的14487万吨，以及造肥还田和收集损失的10813万吨。随着农民生活水平的提高和城市化进程的加快，农村生活用能秸秆的量将有下降趋势，估计可富余出5%左右的比例。因此，可作为燃料乙醇生产原料的秸秆资源量主要来自废弃和焚烧的量(约15.6%)加上生活用能富余出的量(约5%)，其比例约占秸秆资源总量的20%，约为1.4亿吨。 秸秆作为生产燃料乙醇的原料，最好是同一类型的秸秆集中到一起处理后使用。考虑到秸秆体积庞大、分布相对分散、运输储存费用高等特点，其原料成本还受到收集半径的限制。因此，未来生产燃料乙醇的秸秆仍将以玉米秸秆、稻草、小麦秸秆为主。这三类秸秆可用于生产燃料乙醇原料的资源量及其产地分布见表6。随着国家对生物质能的重视程度不断增强，利用荒山坡地增加这些农作物的种植，秸秆的产量还将进一步增多，可用于生产燃料乙醇的秸秆资源量将进一步增加。 以可用于生产燃料乙醇的资源总量为11915万吨，秸秆中纤维素含量35%，每克葡萄糖理论酒精产量为0.51克估算，每年这三类秸秆可产生乙醇约2363万吨。随着
纤维素酶酶解和发酵技术的不断进步，秸秆中的半纤维素也可部分或全部转化为乙醇，燃料乙醇的年产量将进一步增大。 [ ]
