黑龍江省秸稈資源時空分布特征及利用現狀

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　　摘  要：為深入了解黑龍江省秸稈資源時空分布特征及影響因素，以及秸稈綜合利用現狀，基于《黑龍江省統計年鑒》，對1997—2016年黑龍江省田間秸稈資源量進行了分析，并利用ArcGIS10.2 軟件，對其時空分布特征進行了描述。結果表明，近20年來，黑龍江省農作物秸稈產量總體呈波動上升的趨勢，2016年達到6758萬t，農作物單位面積產量為首要影響因素。從空間分布特征來看，黑龍江省中部和南部地區以玉米秸稈為主，北部地區以大豆秸稈為主，東部地區以水稻秸稈為主。
　　關鍵詞：秸稈資源;草谷比;時空分布;利用;黑龍江
　　中圖分類號 S153.62   文獻標識碼 A   文章編號 1007-7731（2019）09-0112-3
　　秸稈是農業生產中的副產品，是一種重要的生物質資源，可用作燃料、肥料、飼料與工業原料等，極具綜合利用價值[1-2]。中國作為農業大國，秸稈資源種類多、數量巨大，但長期以來，大部分的秸稈資源未得到合理有效的利用，被當作廢棄物隨意焚燒、丟棄，所產生的環境問題已成為亟需解決的社會性問題。因此，規范、高效的利用秸稈資源是一個重要而緊急的課題，對秸稈資源數量和分布特征的準確評估，是實現秸稈資源綜合利用的基礎[3]。目前，已有學者對我國秸稈資源的評估表明：隨著農業綜合生產水平的持續提高，我國秸稈總產量呈上升趨勢[4-6]。
　　黑龍江省位于我國的東北部，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個地級市，屬于寒溫帶與溫帶季風氣候。全省耕地面積0.15933億hm2，占全省土地總面積的33.87%，是我國重要的商品糧基地。黑龍江秸稈資源總量占全國的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，缺乏統一標準，還存在極大的發展空間。本研究根據黑龍江省1997—2016年統計年鑒中主要農作物產量的基礎數據進行整理和計算，探討秸稈資源時空變化的特征和原因，為進一步加強秸稈資源的綜合利用提供有價值的參考。
　　1 材料與方法
　　1.1 數據來源 農作物產量數據來自1999—2016年度《黑龍江省統計年鑒》，包括1999—2016年各類作物的年度產量。主要農作物有水稻、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 秸稈系數又稱草谷比，是評價農作物產出效率的重要指標。農作物田間秸稈產量的估算結果，主要決定于作物秸稈系數的取值。若同一作物秸稈系數的取值差異較大，則極有可能導致估算結果之間的可比性較差，從而無法明確實際田間作物秸稈產量。王曉玉[8]通過數學模擬取值法對水稻、小麥和玉米3大作物進行取值，以相同或相似地區平均取值法、同類作物取值法確定其他作物取值，最后確定與田間實測數據相吻合的秸稈系數。本研究在此基礎上確立了黑龍江省農作物秸稈系數（表1）。
　　1.3 研究方法
　　1.3.1 秸稈資源估算方法 對于秸稈資源量的估算，首先是基于農作物的經濟產量，再利用秸稈系數從而建立的估算方法。計算公式為：
　　式中：WS為農作物秸稈產量，WP為農作物經濟產量，SG為秸稈系數，SG即農作物秸稈產量與農作物經濟產量之比值。其他谷物產量=谷物產量-（水稻產量+小麥產量+玉米產量）。
　　1.3.2 空間分布特征分析方法 利用不同的農作物秸稈系數，分別計算其秸稈資源量。黑龍江省2016年田間農作物秸稈的空間分布特征，采用地理信息軟件ArcGIS10.2進行分析。
　　2 結果與分析
　　2.1 秸稈資源的分布
　　2.1.1 1997—2016年黑龍江省主要農作物秸稈產量時間分布 根據《黑龍江省統計年鑒-2016》中公布的主要農產品產量數據和表1秸稈系數，得出1997—2016年黑龍江省主要農作物秸稈資源量（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，其他作物秸稈產量相對較少。近20年來3種主要秸稈資源占全省秸稈總量的87%以上，在秸稈總量中占據主要地位。
　　由圖1可知，近20年黑龍江省農作物秸稈資源產量總體呈波動上升的趨勢，從1997年的3690萬t，增長到2016年的6758萬t，增長率為77.4%。在2000年出現了秸稈產量最低值，2003—2015年秸稈產量穩步上升，2016年秸稈產量略有回落。整體來看，3類主要秸稈中，玉米和水稻秸稈呈增長趨勢，大豆秸稈略呈下降趨勢。玉米秸稈產量最高，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年水稻秸稈產量超過了玉米秸稈產量。
　　由圖2可知，近20年黑龍江省秸稈資源量的年增長率呈現周期性變化。與上一年相比，只有1998年、2000年、2003年、2016年的秸稈產量呈下降趨勢，分別下降了5%、15%、13%、4%。1997—2005年的秸稈產量年增長率變化幅度較大，如2003—2004年秸稈產量極速增長，年增長率為41.7%。2004—2005年秸稈產量年增長率大跌，降低12.2%。2005年以后，除2009—2010年外，秸稈產量的年增長率浮動范圍較小。近20年來，黑龍江秸稈產量的年平均增長率為3.87%，高于平均年增長率的年份有7年，分別是2001、2002、2004、2005、2008、2010、2011年，其他12個年份的年增長率均低于年平均增長率。
　　秸稈總產量較上一年下降的4個年份中，1998年的秸稈總量較下降5%，其中大豆秸稈產量下降22.8%，玉米和水稻秸稈產量有小幅度提升。2000年的秸稈總量較上一年下降15%，玉米的秸稈產量下降35.6%、水稻和大豆的秸稈產量略有上升。2003年的秸稈總量較上一年下降13%，玉米秸稈產量下降22.3%，水稻秸稈產量下降8%，大豆秸稈略有上升，雖然水稻秸稈產量也略有下降，但總體玉米秸稈產量的下降幅度最大，速度最快。2016年秸稈總量下降4%，玉米秸稈產量下降11%，水稻、大豆秸稈產量呈上升趨勢。因此，大豆與玉米秸稈產量的下降是導致1998年與2000年、2003年、2016年秸稈總產量下降的主要因素。 　　2.1.2 2016年黑龍江省各市主要農作物秸稈產量空間分布 為了直觀地顯示黑龍江省農作物田間秸稈的空間分布特征，本研究通過ArcGis分析得到2016年各市秸稈總產量（圖4a）、玉米秸稈產量（圖4b）、水稻秸稈產量（圖4c）、大豆秸稈產量（圖4d）的空間分布圖。由圖4a可見，全省各市秸稈產量分布呈現出極不均衡性，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，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）、七臺河市（111萬t）及大興安嶺地區（68萬t）為秸稈資源貧乏區。從秸稈種類來看，玉米秸的分布規律與田間秸稈總產量的空間分布規律呈現出極度的相似性，呈現南高北低的整體趨勢。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，水稻秸稈呈現由南向北逐漸遞減的趨勢，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）產量相對較高，占全省總量的40%，而最北端的大興安嶺地區水稻秸稈產量近乎為零，空間分布的不均衡性表現得越來越明顯。大豆秸稈空間分布表現出明顯的地域特征（圖4c），并具有向北聚集的趨勢，北部的黑河市大豆秸稈產量最高（168萬t），是大慶市（2.6萬）的64倍。全省除黑河產量最高、齊齊哈爾（93.1萬）和綏化市（59.4萬）產量居中外，其余地區大豆秸稈產量均相對較少。
　　總體來看，主要農作物秸稈資源在各市均有分布，熱量條件相對較好的中南部地區秸稈資源數量多，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 結論與建議
　　3.1 結論 1997—2016年黑龍江省農作物秸稈資源總量呈波動上升的趨勢，擁有一定的能源利用前景;秸稈分布的地區格局也有一定差異，作為糧食主產區的齊齊哈爾、哈爾濱、綏化市農作物秸稈資源分布較為集中，而七臺河和大興安嶺的秸稈資源量相對較少;糧食作物秸稈特別是谷物秸稈是黑龍江省主要的農作物秸稈類型。
　　3.2 建議 （1）促進秸稈綜合利用，大力推進秸稈沼氣池建設，推廣過腹還田、秸稈氨化、秸稈生物菌降解等技術處理模式，完善秸稈造紙、制作板材等工業原料的加工工藝，以及秸稈大規模生產汽油、乙醇的資金投入和技術革新等措施，不斷擴大秸稈的利用范圍，以促進秸稈的飼料化、肥料化、基料化、原料化、燃料化[9]。（2）提高農民秸稈利用意識，加大對秸稈利用知識與意義的普及和推廣。加強禁燒，建立回收機制，加大財政支持力度，提高農民和合作社禁燒秸稈的積極性。（3）促進秸稈利用產業化。提高企業的經濟效益和社會價值，促進秸稈加工行業的產業化和規模化，實現秸稈加工行業的健康快速發展，為秸稈的“出口再造”提供廣泛的渠道和技術支持，達到全省經濟結構及能源資源利用優化，實現經濟可持續發展的目的。
　　參考文獻
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　　作者簡介：楊慧敏（1995—），女，安徽人，研究生，研究方向：環境與生態。   收稿日期：2019-03-18
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