熊 娜，宋洪玲，劉文武，望飛勇

(1. 廣西民族大學商學院，廣西 南寧 530006；2. 廣西農業(yè)科學院園藝研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】農業(yè)資源的過度浪費已成為我國目前農業(yè)經濟健康發(fā)展的主要障礙。主要農作物是中國生物質能源的重要來源，充分認識農作物秸稈資源的經濟價值與開發(fā)潛力，推動農作物秸稈資源化利用，實現(xiàn)農業(yè)廢棄物的循環(huán)利用，對農業(yè)經濟增長及農業(yè)生態(tài)治理均具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】多數(shù)研究采用草谷比法估算農作物秸稈等生物質能資源總量，如陳利洪等[1]考慮畜禽糞便排泄系數(shù)的區(qū)域差異并估算了我國干旱、半干旱地區(qū)的秸稈和畜禽糞便的資源量；劉曉永和李書田[2]分析了我國不同年代各省秸稈資源和氮磷鉀養(yǎng)分資源量及其還田利用狀況；任繼勤和于佩顯[3]利用EEMD和BPNN預測2020年我國秸稈產量，并分析綜合利用秸稈對節(jié)能減排的貢獻情況；張崇尚等[4]測算了我國各省大田作物田間秸稈產量和可利用秸稈資源數(shù)量。盡管如此，石元春[5]指出用草谷比系數(shù)估算農作物秸稈資源量從某一區(qū)域進行研究的尚不多見?！颈狙芯壳腥朦c】運用農作物秸稈資源量分析主要農作物秸稈資源空間分布的研究較少，且在研究過程中草谷比參數(shù)及可收集系數(shù)等選取中也存在顯著差異，本研究采用修正后的草谷比參數(shù)對廣西主要農作物的秸稈資源進行估算并分析其秸稈資源量的空間分布?！緮M解決的關鍵問題】通過估算廣西水稻、玉米、大豆、薯類和油料作物等主要農作物秸稈資源，探討廣西農作物秸稈資源的空間分布，為廣西開發(fā)秸稈能源提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2009-2016年《廣西統(tǒng)計年鑒》和2016年廣西14個地級市統(tǒng)計年鑒及其國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

1.2 計算方法

1.2.1 農作物秸稈理論資源量 農作物秸稈即農作物去除根系和果實之后的剩余部分，農作物秸稈理論資源量即農作物秸稈產量。計算公式如下：

式中，CR為區(qū)域內農作物秸稈理論資源量；i為農作物種類，i=1，2，3，...，n；Qi為區(qū)域內第i種農作物的產量，下同；ri為第i種農作物秸稈的草谷比系數(shù)，下同。

1.2.2 農作物秸稈可收集資源量 農作物秸稈的可收集資源量，即在理論資源量中扣除留茬、收集過程中損失的穗軸、枝梗等無法從田間收集的部分。計算公式如下：

式中，CRa為區(qū)域內秸稈可收集資源量；fi為區(qū)域內第i種秸稈的可收集系數(shù)，下同。

1.2.3 農作物秸稈可能源化利用量 農作物秸稈可能源化利用量，即在秸稈可收集量中扣除用于飼養(yǎng)牲畜、工業(yè)生產、還田、食用菌基料和農戶生活能源后剩余的部分。計算公式如下：

式中，CRc為區(qū)域內農作物可能源化利用量；λi為區(qū)域內第i種農作物秸稈的可能源化利用系數(shù)，下同。

表1 廣西主要農作物草谷比系數(shù)Table 1 Grass-to-valley ratio coefficient of main crops in Guangxi

1.2.4 農作物秸稈可轉化能源量 農作物秸稈可轉化能源量是在秸稈可能源化利用量的基礎上，通過各種農作物秸稈的折標煤系數(shù)計算。計算公式如下：

式中，CRe為農作物能源量；ηi為第i種農作物的折標煤系數(shù)。

1.3 草谷比系數(shù)、可收集系數(shù)、可能源化利用系數(shù)和折標煤系數(shù)選擇依據(jù)

1.3.1 草谷比系數(shù) 草谷比系數(shù)是農作物單位面積秸稈產量與籽粒產量的比值[6]。在不同地域、氣候、農作物品種、耕作制度、收集方式和測量方法下，農作物的草谷比系數(shù)差異明顯。草谷比系數(shù)的差異對農作物秸稈理論資源量的估算產生較大的影響，因而確定合理的草谷比系數(shù)十分重要。根據(jù)2015年《國家發(fā)展改革委辦公廳農業(yè)部辦公廳關于開展農作物秸稈綜合利用規(guī)劃終期評估的通知》中公布的草谷比系數(shù)，確定廣西主要農作物的草谷比系數(shù)(表1)。

1.3.2 可收集系數(shù) 秸稈可收集系數(shù)是指單位面積內秸稈可收集量占秸稈總產量的比例，即秸稈可收集系數(shù)=(秸稈總產量-留茬量-穗軸枝梗損失量)/秸稈總產量。在人工收割和機械收割2種不同收割方式下秸稈留茬量不同。穗軸枝梗損失量指秸稈自然脫落和收獲運輸中的損失量。本試驗采用畢于運[7]研究所得的可收集系數(shù)(表2)進行計算，該系數(shù)是以大量農作物種植試驗研究文獻為主要依據(jù)，利用農作物各部分生物量、收獲指數(shù)(經濟系數(shù))、谷草比等基礎數(shù)據(jù)，結合現(xiàn)實的草谷比實測結果計算所得，相比其他研究，考慮的影響因素比較全面。

1.3.3 折標煤系數(shù) 農作物秸稈的折標煤系數(shù)是農作物秸稈熱值與標準煤熱值的比值。本試驗中水稻、玉米和大豆秸稈的折標煤系數(shù)來自《2017年中國能源統(tǒng)計年鑒》，薯類和油料的折標煤系數(shù)根據(jù)韋茂貴等[8]統(tǒng)計的各農作物熱值范圍取其加權平均值(表3)。

表2 廣西主要農作物可收集系數(shù)Table 2 Collectable factors of major crops in Guangxi

1.4 數(shù)據(jù)分析與制圖

秸稈資源量空間分布采用空間數(shù)據(jù)分析軟件GeoDa和MapGIS軟件聯(lián)合完成。

2 結果與分析

2.1 廣西主要農作物秸稈資源測算結果

2.1.1 廣西主要農作物秸稈理論資源量 根據(jù)秸稈理論資源量計算公式測算出各類農作物秸稈產量，即為農作物產量與草谷比系數(shù)之積。為了反映廣西主要農作物資源的變化趨勢，結合數(shù)據(jù)可得性，選取2009-2016年作為分析時間段。如圖1所示，從2009年到2016年廣西主要農作物秸稈理論資源量有所上升，由2009年的2090.41萬t上升到2016年2306.86萬t。水稻和薯類的秸稈理論資源量有所下降，但仍是廣西的主要秸稈資源，兩者共占主要農作物秸稈資源總量的75.50 %。其中，水稻秸稈理論資源量最高，年均達1204.38萬t，占主要農作物秸稈理論資源總量的55.02 %，其次為薯類秸稈理論資源量，年均達536.15萬t，占主要農作物秸稈理論資源總量的22.31 %，其他各類農作物秸稈理論資源量年均496.33萬t，占主要農作物秸稈總量的22.67 %。

表3 廣西主要農作物折標煤系數(shù)
Table 3 Converted into the standard coal coefficient of main crops in Guangxi

農作物Crops折標煤系數(shù)Convertedintothestandardcoalcoefficient水稻Rice0.429玉米Corn0.529大豆Soy0.543薯類Potato0.432油料作物Oilcrop0.584

2.1.2 廣西主要農作物可收集資源量 在廣西主要農作物秸稈理論資源量的基礎上，采用農作物可收集系數(shù)，測算了2009-2016年廣西農作物可收集資源量。由圖2可知，2016年廣西主要農作物可收集資源量達1868.32萬t，主要為水稻秸稈和薯類秸稈，兩者共占主要農作物可收集資源總量的74.56 %。其中，水稻年均可收集資源量963.50萬t，薯類356.54萬t，油料和大豆分別為124.10和9.46 萬t。

圖1 2009-2016年廣西主要農作物秸稈理論資源量Fig.1 Theoretical resources of main crop straws in Guangxi from 2009 to 2016

圖2 2009-2016年廣西主要農作物秸稈可收集資源量Fig.2 Collectable resources of main crop straws in Guangxi from 2009 to 2016

圖3 2009-2016年廣西主要農作物秸稈可能源化利用量Fig.3 Possible source utilization of main crop straws in Guangxi from 2009 to 2016

2.1.3 廣西主要農作物秸稈可能源化利用量 通過對以往文獻的研究，結合廣西具體情況，參考Purohit等[9-10]對生物能源化利用的研究，選擇秸稈可能源比利用量為85.00 %，測算農作物秸稈可能源比利用量。由圖3可知，水稻秸稈和薯類秸稈可能源利用量較高，兩者共占主要農作物秸稈可能源化利用量的比重高達74.56 %。其中，水稻秸稈的可能源利用量最高，達到818.98萬t；其次為薯類秸稈，可能源利用量達303.06萬t。從變化趨勢看，廣西主要農作物秸稈可能源化利用量逐年增加，從2009年的1433.64萬t提高到2016年的1588.07萬t。

2.1.4 廣西主要農作物秸稈可轉化能源量 根據(jù)農作物秸稈折標煤系數(shù)和廣西主要農作物秸稈可利用量，計算出廣西主要農作物秸稈可轉化能源量。由圖4可知，水稻秸稈和玉米秸稈的可轉化能源量最高，兩者共占主要農作物秸稈可轉化能源量的71.49 %。其中，水稻秸稈與玉米秸稈的年均可轉化能源量分別達到351.34和142.44萬t。由此可見，水稻和玉米是廣西主要農作物秸稈可轉化能源量的主要來源。從變化趨勢看，廣西主要農作物秸稈可轉化能源量逐年增加，從2009年的653.25 萬t增加到2016年的733.16萬t。按照最新的國內煤炭價格624元/t計算，2009-2016年廣西秸稈平均每年可轉化能源量可折算為690.67萬t標準煤，即廣西每年將可以在煤炭支出上節(jié)約43.10億元，可見秸稈能源可以帶來巨大的經濟利益。

總體而言，水稻和薯類的秸稈是廣西主要農作物秸稈理論能源量、可收集能源量、可能源化利用量的主要來源，水稻和玉米的秸稈是廣西主要農作物秸稈可轉化能源的主要來源。

2.2 廣西主要農作物秸稈資源空間分布

2.2.1 廣西主要農作物秸稈理論資源量的空間分布 由圖5可知，廣西主要農作物秸稈理論資源量主要分布在其西南地區(qū)和北部地區(qū)。廣西西南地區(qū)的百色市、南寧市和玉林等市秸稈理論資源量分別為264.05、323.27和268.92萬t；北部地區(qū)的桂林市秸稈理論資源量為313.39 萬t；共占廣西主要農作物秸稈理論資源總量的49.86 %。

廣西主要農作物秸稈理論資源量以水稻秸稈、玉米秸稈和薯類秸稈為主，主要分布在南部、北部和西部地區(qū)，東部地區(qū)較少。其中，水稻秸稈主要分布在南部和北部地區(qū)，南部地區(qū)的玉林市和南寧市以及北部地區(qū)的桂林市水稻秸稈理論資源量分別為173.23、169.25和173.64萬t，占水稻秸稈總資源量的41.70 %。玉米秸稈主要分布在廣西的西北部地區(qū)和南部地區(qū)，西北部地區(qū)的百色市和河池市以及南部地區(qū)的南寧市玉米秸稈理論資源量分別為75.62、58.96和71.89萬t，占玉米秸稈總資源量的56.15 %。薯類秸稈主要分布在廣西的西部地區(qū)、南部地區(qū)和北部地區(qū)，西部地區(qū)的百色市、北部地區(qū)的桂林市和南部地區(qū)的玉林市薯類秸稈理論資源量分別為126.00、88.19 和65.70萬t，共占薯類秸稈總資源量的52.22 %。大豆和油料作物秸稈資源量相對較少，分布較散。其中，大豆秸稈主要分布在桂林市、河池市和南寧市，大豆秸稈理論資源量分別為4.85、3.47和3.40萬t，共占大豆秸稈總資源量的51.79 %。油料作物主要分布在南寧市、貴港市、桂林市和梧州市，油料作物秸稈理論資源量分別為40.86、28.80、19.32和13.50萬t，共占油料作物總資源量的56.51 %。

圖4 2009-2016年廣西主要農作物秸稈可轉化能源量Fig.4 Convertible energy of main crop straws in Guangxi from 2009 to 2016

圖5 2016年廣西各地級市主要農作物秸稈理論資源量分布Fig.5 Distribution of theoretical resources of main crop straws in various cities of Guangxi in 2016

圖6 2016年廣西各地級市主要農作物秸稈可收集資源量Fig.6 The amount of resources that can be collected from major crop straws in various cities in Guangxi in 2016

2.2.2 廣西主要農作物秸稈可收集資源量的空間分布 從圖6 可知， 廣西各市主要農作物秸稈可收集資源總量的空間分布和農作物秸稈理論資源總量的空間分布規(guī)律相同，主要分布在西南和北部地區(qū)。西南地區(qū)的南寧市、百色市和玉林市以及北部地區(qū)的桂林市主要農作物秸稈可收集資源總量分別為267.97、213.67、213.08和248.45萬t，占廣西主要農作物可收集資源總量的49.70 %。

圖7 2016年廣西各地級市主要農作物秸稈可能源化利用量Fig.7 Possible source utilization of main crop straws in various cities of Guangxi in 2016

廣西各類農作物秸稈可收集資源量空間分布和各類農作物秸稈理論資源量空間分布規(guī)律相同。廣西水稻秸稈主要分布在南部和北部地區(qū)，玉米秸稈主要分布在西北部地區(qū)和南部地區(qū)，薯類秸稈主要分布在西部、北部和南部地區(qū)。大豆和油料作物秸稈分布較散，主要集中在桂林市、河池市、南寧市、貴港市和梧州市等地。

2.2.3 廣西主要農作物秸稈可能源化利用量的空間分布 從圖7可知，廣西各市主要農作物秸稈可能源化利用總量的空間分布和主要農作物秸稈理論資源總量的空間分布規(guī)律相同，主要分布在西南部和北部地區(qū)。其中西南部地區(qū)的南寧市、百色市和玉林市以及北部地區(qū)桂林市的農作物秸稈可收集資源總量分別為227.78、181.62、181.12和211.18萬t，共占廣西農作物可能源化利用總量的49.70 %。

各類農作物秸稈可能源化利用量的空間分布和各類農作物秸稈理論資源量的空間分布規(guī)律相同。廣西水稻秸稈主要分布在南部和北部地區(qū)，玉米秸稈主要分布在廣西的西北部地區(qū)和南部地區(qū)，薯類秸稈主要分布在廣西的西部、北部和南部地區(qū)。大豆和油料作物秸稈分布較為分散，主要集中在桂林市、河池市、南寧市、貴港市和梧州市等地。

圖8 2016年廣西各地級市主要農作物秸稈可轉化能源量Fig.8 Convertible energy of main crop straws in various cities of Guangxi in 2016

2.2.4 廣西主要農作物秸稈可轉化能源量的空間分布 從圖8可知，廣西農作物秸稈可轉化能源量主要分布在的西南和北部地區(qū)。其中西南地區(qū)的南寧農作物秸稈可轉化能源量達到108.35萬t，占廣西主要農作物秸稈可轉化能源量的14.56 %，百色市和玉林市分別為84.81 和80.62萬t，北部地區(qū)的桂林市為95.40萬t，廣西西南和北部地區(qū)共占廣西主要農作物秸稈可轉化能源量的49.60 %。

廣西各市農作物秸稈可轉化能源量主要以水稻、玉米和薯類秸稈為主，其中水稻秸稈主要分布在廣西南部和北部地區(qū)，南部地區(qū)的玉林市和南寧市以及北部地區(qū)的桂林市水稻秸稈可轉化能源量分別為50.53、49.37和50.65萬t，共占廣西水稻秸稈可轉化能源量的41.70 %；玉米秸稈主要分布在西北部和南部地區(qū)，西北部地區(qū)的百色市和河池市以及南部地區(qū)的南寧市玉米秸稈可轉化能源量分別為32.30、25.19和30.71萬t；薯類秸稈主要分布在西部、北部和南部地區(qū)，西部地區(qū)的百色市、北部地區(qū)的桂林市和南部地區(qū)的玉林薯類秸稈可轉化能源量分別為33.78、23.64和17.63萬t，共占廣西薯類秸稈可轉化能源量的52.22 %。玉米、大豆和油料作物秸稈可轉化能源量較少，主要集中在南寧市、桂林市、玉林市、崇左市和貴港市等地。

綜合以上分析結果可知，廣西主要農作物秸稈資源總量空間格局與各類農作物秸稈資源量的空間分布規(guī)律相同。

3 討 論

多數(shù)研究表明水稻的秸稈資源量較高，提高水稻農作物秸稈資源量，加大農作物秸稈資源利用率，會大大減少空氣污染。本研究發(fā)現(xiàn)水稻秸稈和玉米秸稈是廣西主要農作物秸稈可轉化能源的主要來源。廣西水稻和薯類作物種植面積大，產量較高，導致水稻和薯類的秸稈資源量較高。

許多學者對其他地區(qū)的農作物秸稈資源量及其空間分布也進行了較為細致的研究，發(fā)現(xiàn)各地秸稈資源量及其空間分布呈現(xiàn)出不同的特點。張翠艷等[11]研究認為棉花秸稈是新疆農作物秸稈資源的主要來源，呈現(xiàn)南向北遞減的“南密北疏、西豐東貧”的分布特點。張珺等[12]研究認為稻谷、油菜籽、玉米秸稈是湖南省農作物秸稈資源的主要來源，主要分布在湖南東北部和西南部。王雨辰等[13]研究認為水稻和小麥秸稈是江蘇農作物秸稈資源的主要來源，呈現(xiàn)“東密西疏、北豐南貧”的空間特征。楊艷麗和張培棟[14]研究認為玉米、小麥和棉花秸稈是山東農作物資源的主要來源，區(qū)域分布呈現(xiàn)自西向東遞減的特征。梅曉巖等[15]研究認為遼寧農作物資源豐富，每年農作物秸稈實物資源量為3195.80萬t ，其中，可能源化利用的秸稈量達1300萬t，折合標準煤680萬t，主要分布在鐵嶺、沈陽、錦州等地區(qū)。廣西農作物秸稈資源主要來源和空間分布與上述研究結論有所差異，水稻、薯類和玉米秸稈是廣西農作物秸稈資源的主要來源，主要分布在西南地區(qū)和北部地區(qū)。究其原因主要有：一、廣西西北高、東南低，四周多山地、高原，中部和南部多丘陵平地，呈盆地狀。北部和西部地區(qū)地勢平坦，土地集中連片，利于農作物的規(guī)模種植，致使大豆和油料作物主要分布在河池市、貴港市、梧州市和崇左市等地，西北部、中部和南部地區(qū)土地窄小零散，地勢較高，難以形成規(guī)模效應，產量較低，農作物秸稈資源量不高。二、廣西屬亞熱帶季風氣候，夏季時間長、氣溫高、降水多，冬季時間短、天氣干暖，西南部和北部地區(qū)成為水稻、玉米和薯類的主要種植區(qū)。三、受廣西城鎮(zhèn)化水平影響，東部地區(qū)城鎮(zhèn)化水平提升較快，農村外流人口較多，土地拋荒嚴重，農作物種植面積萎縮。

4 結 論

廣西主要農作物秸稈資源豐富，秸稈資源總量逐年平穩(wěn)增加。水稻、薯類和玉米秸稈是廣西主要農作物秸稈資源的主要來源。其中，水稻秸稈主要分布在廣西的南部地區(qū)和北部地區(qū)；玉米秸稈主要分布在廣西的北部地區(qū)和西南部地區(qū)；薯類秸稈主要分布在廣西的西北部地區(qū)和南部地區(qū)。大豆和油料作物秸稈分布比較分散，主要分布在桂林市、河池市、南寧市、貴港市和梧州市等地。