黑龍江省秸稈資源時(shí)空分布特征及利用現(xiàn)狀

摘? 要：為深入了解黑龍江省秸稈資源時(shí)空分布特征及影響因素，以及秸稈綜合利用現(xiàn)狀，基于《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》，對(duì)1997—2016年黑龍江省田間秸稈資源量進(jìn)行了分析，并利用ArcGIS10.2 軟件，對(duì)其時(shí)空分布特征進(jìn)行了描述。結(jié)果表明，近20年來，黑龍江省農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量總體呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，2016年達(dá)到6758萬t，農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量為首要影響因素。從空間分布特征來看，黑龍江省中部和南部地區(qū)以玉米秸稈為主，北部地區(qū)以大豆秸稈為主，東部地區(qū)以水稻秸稈為主。

關(guān)鍵詞：秸稈資源;草谷比;時(shí)空分布;利用;黑龍江

中圖分類號(hào) S153.62? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? ?文章編號(hào) 1007-7731（2019）09-0112-3

秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，是一種重要的生物質(zhì)資源，可用作燃料、肥料、飼料與工業(yè)原料等，極具綜合利用價(jià)值[1-2]。中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源種類多、數(shù)量巨大，但長(zhǎng)期以來，大部分的秸稈資源未得到合理有效的利用，被當(dāng)作廢棄物隨意焚燒、丟棄，所產(chǎn)生的環(huán)境問題已成為亟需解決的社會(huì)性問題。因此，規(guī)范、高效的利用秸稈資源是一個(gè)重要而緊急的課題，對(duì)秸稈資源數(shù)量和分布特征的準(zhǔn)確評(píng)估，是實(shí)現(xiàn)秸稈資源綜合利用的基礎(chǔ)[3]。目前，已有學(xué)者對(duì)我國(guó)秸稈資源的評(píng)估表明：隨著農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)水平的持續(xù)提高，我國(guó)秸稈總產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)[4-6]。

黑龍江省位于我國(guó)的東北部，西起121°11′，東至135°05′，南起43°26′，北至53°33′，包括哈爾濱、齊齊哈爾、佳木斯、大慶等13個(gè)地級(jí)市，屬于寒溫帶與溫帶季風(fēng)氣候。全省耕地面積0.15933億hm2，占全省土地總面積的33.87%，是我國(guó)重要的商品糧基地。黑龍江秸稈資源總量占全國(guó)的10%左右，占東北三省的50%左右[7]，但其秸稈綜合利用起步晚，效率低，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，還存在極大的發(fā)展空間。本研究根據(jù)黑龍江省1997—2016年統(tǒng)計(jì)年鑒中主要農(nóng)作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和計(jì)算，探討秸稈資源時(shí)空變化的特征和原因，為進(jìn)一步加強(qiáng)秸稈資源的綜合利用提供有價(jià)值的參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)來自1999—2016年度《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》，包括1999—2016年各類作物的年度產(chǎn)量。主要農(nóng)作物有水稻、小麥、玉米、谷子、高粱、大豆、其他豆類、薯類、麻類、油料、甜菜等。

1.2 秸稈系數(shù) 秸稈系數(shù)又稱草谷比，是評(píng)價(jià)農(nóng)作物產(chǎn)出效率的重要指標(biāo)。農(nóng)作物田間秸稈產(chǎn)量的估算結(jié)果，主要決定于作物秸稈系數(shù)的取值。若同一作物秸稈系數(shù)的取值差異較大，則極有可能導(dǎo)致估算結(jié)果之間的可比性較差，從而無法明確實(shí)際田間作物秸稈產(chǎn)量。王曉玉[8]通過數(shù)學(xué)模擬取值法對(duì)水稻、小麥和玉米3大作物進(jìn)行取值，以相同或相似地區(qū)平均取值法、同類作物取值法確定其他作物取值，最后確定與田間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相吻合的秸稈系數(shù)。本研究在此基礎(chǔ)上確立了黑龍江省農(nóng)作物秸稈系數(shù)（表1）。

1.3 研究方法

1.3.1 秸稈資源估算方法 對(duì)于秸稈資源量的估算，首先是基于農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，再利用秸稈系數(shù)從而建立的估算方法。計(jì)算公式為：

式中：WS為農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量，WP為農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，SG為秸稈系數(shù)，SG即農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量與農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之比值。其他谷物產(chǎn)量=谷物產(chǎn)量-（水稻產(chǎn)量+小麥產(chǎn)量+玉米產(chǎn)量）。

1.3.2 空間分布特征分析方法 利用不同的農(nóng)作物秸稈系數(shù)，分別計(jì)算其秸稈資源量。黑龍江省2016年田間農(nóng)作物秸稈的空間分布特征，采用地理信息軟件ArcGIS10.2進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈資源的分布

2.1.1 1997—2016年黑龍江省主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量時(shí)間分布 根據(jù)《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒-2016》中公布的主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)和表1秸稈系數(shù)，得出1997—2016年黑龍江省主要農(nóng)作物秸稈資源量（表2）。由表2可知，黑龍江省秸稈資源主要來自于玉米、水稻和大豆，其他作物秸稈產(chǎn)量相對(duì)較少。近20年來3種主要秸稈資源占全省秸稈總量的87%以上，在秸稈總量中占據(jù)主要地位。

由圖1可知，近20年黑龍江省農(nóng)作物秸稈資源產(chǎn)量總體呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，從1997年的3690萬t，增長(zhǎng)到2016年的6758萬t，增長(zhǎng)率為77.4%。在2000年出現(xiàn)了秸稈產(chǎn)量最低值，2003—2015年秸稈產(chǎn)量穩(wěn)步上升，2016年秸稈產(chǎn)量略有回落。整體來看，3類主要秸稈中，玉米和水稻秸稈呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，大豆秸稈略呈下降趨勢(shì)。玉米秸稈產(chǎn)量最高，占總資源的45%;其次是水稻秸稈，占總資源的29%;再次是大豆秸稈，占總資源的13%;但在2000年水稻秸稈產(chǎn)量超過了玉米秸稈產(chǎn)量。

由圖2可知，近20年黑龍江省秸稈資源量的年增長(zhǎng)率呈現(xiàn)周期性變化。與上一年相比，只有1998年、2000年、2003年、2016年的秸稈產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，分別下降了5%、15%、13%、4%。1997—2005年的秸稈產(chǎn)量年增長(zhǎng)率變化幅度較大，如2003—2004年秸稈產(chǎn)量極速增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率為41.7%。2004—2005年秸稈產(chǎn)量年增長(zhǎng)率大跌，降低12.2%。2005年以后，除2009—2010年外，秸稈產(chǎn)量的年增長(zhǎng)率浮動(dòng)范圍較小。近20年來，黑龍江秸稈產(chǎn)量的年平均增長(zhǎng)率為3.87%，高于平均年增長(zhǎng)率的年份有7年，分別是2001、2002、2004、2005、2008、2010、2011年，其他12個(gè)年份的年增長(zhǎng)率均低于年平均增長(zhǎng)率。

秸稈總產(chǎn)量較上一年下降的4個(gè)年份中，1998年的秸稈總量較下降5%，其中大豆秸稈產(chǎn)量下降22.8%，玉米和水稻秸稈產(chǎn)量有小幅度提升。2000年的秸稈總量較上一年下降15%，玉米的秸稈產(chǎn)量下降35.6%、水稻和大豆的秸稈產(chǎn)量略有上升。2003年的秸稈總量較上一年下降13%，玉米秸稈產(chǎn)量下降22.3%，水稻秸稈產(chǎn)量下降8%，大豆秸稈略有上升，雖然水稻秸稈產(chǎn)量也略有下降，但總體玉米秸稈產(chǎn)量的下降幅度最大，速度最快。2016年秸稈總量下降4%，玉米秸稈產(chǎn)量下降11%，水稻、大豆秸稈產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)。因此，大豆與玉米秸稈產(chǎn)量的下降是導(dǎo)致1998年與2000年、2003年、2016年秸稈總產(chǎn)量下降的主要因素。

2.1.2 2016年黑龍江省各市主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量空間分布 為了直觀地顯示黑龍江省農(nóng)作物田間秸稈的空間分布特征，本研究通過ArcGis分析得到2016年各市秸稈總產(chǎn)量（圖4a）、玉米秸稈產(chǎn)量（圖4b）、水稻秸稈產(chǎn)量（圖4c）、大豆秸稈產(chǎn)量（圖4d）的空間分布圖。由圖4a可見，全省各市秸稈產(chǎn)量分布呈現(xiàn)出極不均衡性，中南部的齊齊哈爾（1568萬t）、哈爾濱（1544萬t）、綏化（1520萬t）3市是秸稈資源產(chǎn)量較高，黑河（799萬t）、佳木斯（727萬t）、大慶（578萬t）為秸稈資源一般區(qū)，牡丹江（390萬t）、雞西（323萬t）、雙鴨山（314萬t）、伊春市（131萬t）、鶴崗市（117萬t）、七臺(tái)河市（111萬t）及大興安嶺地區(qū)（68萬t）為秸稈資源貧乏區(qū)。從秸稈種類來看，玉米秸的分布規(guī)律與田間秸稈總產(chǎn)量的空間分布規(guī)律呈現(xiàn)出極度的相似性，呈現(xiàn)南高北低的整體趨勢(shì)。其中，中南部的哈爾濱市（1029.1萬t）、齊齊哈爾市（811.9萬t）和綏化市（1040.4萬t）的玉米秸稈總量占全省玉米秸稈總量的62%，東北部各市的玉米秸稈偏低，大興安嶺（4.5萬t）、伊春（28萬t）、鶴崗（51.1萬t）及黑河市（122.7萬t）的秸稈總量小于5%。（圖4a）。由圖4b可見，水稻秸稈呈現(xiàn)由南向北逐漸遞減的趨勢(shì)，哈爾濱市（363.4萬t）、綏化市（234.7萬t）、齊齊哈爾市（187.1萬t）及東北部的佳木斯市（257.2萬t）產(chǎn)量相對(duì)較高，占全省總量的40%，而最北端的大興安嶺地區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量近乎為零，空間分布的不均衡性表現(xiàn)得越來越明顯。大豆秸稈空間分布表現(xiàn)出明顯的地域特征（圖4c），并具有向北聚集的趨勢(shì)，北部的黑河市大豆秸稈產(chǎn)量最高（168萬t），是大慶市（2.6萬）的64倍。全省除黑河產(chǎn)量最高、齊齊哈爾（93.1萬）和綏化市（59.4萬）產(chǎn)量居中外，其余地區(qū)大豆秸稈產(chǎn)量均相對(duì)較少。

總體來看，主要農(nóng)作物秸稈資源在各市均有分布，熱量條件相對(duì)較好的中南部地區(qū)秸稈資源數(shù)量多，利用潛力大。玉米秸稈主要分布在南部，水稻和大豆秸稈主要分布在北部，其次為中部。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論 1997—2016年黑龍江省農(nóng)作物秸稈資源總量呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，擁有一定的能源利用前景;秸稈分布的地區(qū)格局也有一定差異，作為糧食主產(chǎn)區(qū)的齊齊哈爾、哈爾濱、綏化市農(nóng)作物秸稈資源分布較為集中，而七臺(tái)河和大興安嶺的秸稈資源量相對(duì)較少;糧食作物秸稈特別是谷物秸稈是黑龍江省主要的農(nóng)作物秸稈類型。

3.2 建議 （1）促進(jìn)秸稈綜合利用，大力推進(jìn)秸稈沼氣池建設(shè)，推廣過腹還田、秸稈氨化、秸稈生物菌降解等技術(shù)處理模式，完善秸稈造紙、制作板材等工業(yè)原料的加工工藝，以及秸稈大規(guī)模生產(chǎn)汽油、乙醇的資金投入和技術(shù)革新等措施，不斷擴(kuò)大秸稈的利用范圍，以促進(jìn)秸稈的飼料化、肥料化、基料化、原料化、燃料化[9]。（2）提高農(nóng)民秸稈利用意識(shí)，加大對(duì)秸稈利用知識(shí)與意義的普及和推廣。加強(qiáng)禁燒，建立回收機(jī)制，加大財(cái)政支持力度，提高農(nóng)民和合作社禁燒秸稈的積極性。（3）促進(jìn)秸稈利用產(chǎn)業(yè)化。提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值，促進(jìn)秸稈加工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化，實(shí)現(xiàn)秸稈加工行業(yè)的健康快速發(fā)展，為秸稈的“出口再造”提供廣泛的渠道和技術(shù)支持，達(dá)到全省經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及能源資源利用優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。

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（責(zé)編：張宏民）

作者簡(jiǎn)介：楊慧敏（1995—），女，安徽人，研究生，研究方向：環(huán)境與生態(tài)。? ?收稿日期：2019-03-18