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黑龙江省秸秆资源时空分布特征及利用现状

作者:未知

  摘  要:为深入了解黑龙江省秸秆资源时空分布特征及影响因素,以及秸秆综合利用现状,基于《黑龙江省统计年鉴》,对1997—2016年黑龙江省田间秸秆资源量进行了分析,并利用ArcGIS10.2 软件,对其时空分布特征进行了描述。结果表明,近20年来,黑龙江省农作物秸秆产量总体呈波动上升的趋势,2016年达到6758万t,农作物单位面积产量为首要影响因素。从空间分布特征来看,黑龙江省中部和南部地区以玉米秸秆为主,北部地区以大豆秸秆为主,东部地区以水稻秸秆为主。
  关键词:秸秆资源;草谷比;时空分布;利用;黑龙江
  中图分类号 S153.62   文献标识码 A   文章编号 1007-7731(2019)09-0112-3
  秸秆是农业生产中的副产品,是一种重要的生物质资源,可用作燃料、肥料、饲料与工业原料等,极具综合利用价值[1-2]。中国作为农业大国,秸秆资源种类多、数量巨大,但长期以来,大部分的秸秆资源未得到合理有效的利用,被当作废弃物随意焚烧、丢弃,所产生的环境问题已成为亟需解决的社会性问题。因此,规范、高效的利用秸秆资源是一个重要而紧急的课题,对秸秆资源数量和分布特征的准确评估,是实现秸秆资源综合利用的基础[3]。目前,已有学者对我国秸秆资源的评估表明:随着农业综合生产水平的持续提高,我国秸秆总产量呈上升趋势[4-6]。
  黑龙江省位于我国的东北部,西起121°11′,东至135°05′,南起43°26′,北至53°33′,包括哈尔滨、齐齐哈尔、佳木斯、大庆等13个地级市,属于寒温带与温带季风气候。全省耕地面积0.15933亿hm2,占全省土地总面积的33.87%,是我国重要的商品粮基地。黑龙江秸秆资源总量占全国的10%左右,占东北三省的50%左右[7],但其秸秆综合利用起步晚,效率低,缺乏统一标准,还存在极大的发展空间。本研究根据黑龙江省1997—2016年统计年鉴中主要农作物产量的基础数据进行整理和计算,探讨秸秆资源时空变化的特征和原因,为进一步加强秸秆资源的综合利用提供有价值的参考。
  1 材料与方法
  1.1 数据来源 农作物产量数据来自1999—2016年度《黑龙江省统计年鉴》,包括1999—2016年各类作物的年度产量。主要农作物有水稻、小麦、玉米、谷子、高粱、大豆、其他豆类、薯类、麻类、油料、甜菜等。
  1.2 秸秆系数 秸秆系数又称草谷比,是评价农作物产出效率的重要指标。农作物田间秸秆产量的估算结果,主要决定于作物秸秆系数的取值。若同一作物秸秆系数的取值差异较大,则极有可能导致估算结果之间的可比性较差,从而无法明确实际田间作物秸秆产量。王晓玉[8]通过数学模拟取值法对水稻、小麦和玉米3大作物进行取值,以相同或相似地区平均取值法、同类作物取值法确定其他作物取值,最后确定与田间实测数据相吻合的秸秆系数。本研究在此基础上确立了黑龙江省农作物秸秆系数(表1)。
  1.3 研究方法
  1.3.1 秸秆资源估算方法 对于秸秆资源量的估算,首先是基于农作物的经济产量,再利用秸秆系数从而建立的估算方法。计算公式为:
  式中:WS为农作物秸秆产量,WP为农作物经济产量,SG为秸秆系数,SG即农作物秸秆产量与农作物经济产量之比值。其他谷物产量=谷物产量-(水稻产量+小麦产量+玉米产量)。
  1.3.2 空间分布特征分析方法 利用不同的农作物秸秆系数,分别计算其秸秆资源量。黑龙江省2016年田间农作物秸秆的空间分布特征,采用地理信息软件ArcGIS10.2进行分析。
  2 结果与分析
  2.1 秸秆资源的分布
  2.1.1 1997—2016年黑龙江省主要农作物秸秆产量时间分布 根据《黑龙江省统计年鉴-2016》中公布的主要农产品产量数据和表1秸秆系数,得出1997—2016年黑龙江省主要农作物秸秆资源量(表2)。由表2可知,黑龙江省秸秆资源主要来自于玉米、水稻和大豆,其他作物秸秆产量相对较少。近20年来3种主要秸秆资源占全省秸秆总量的87%以上,在秸秆总量中占据主要地位。
  由图1可知,近20年黑龙江省农作物秸秆资源产量总体呈波动上升的趋势,从1997年的3690万t,增长到2016年的6758万t,增长率为77.4%。在2000年出现了秸秆产量最低值,2003—2015年秸秆产量稳步上升,2016年秸秆产量略有回落。整体来看,3类主要秸秆中,玉米和水稻秸秆呈增长趋势,大豆秸秆略呈下降趋势。玉米秸秆产量最高,占总资源的45%;其次是水稻秸秆,占总资源的29%;再次是大豆秸秆,占总资源的13%;但在2000年水稻秸稈产量超过了玉米秸秆产量。
  由图2可知,近20年黑龙江省秸秆资源量的年增长率呈现周期性变化。与上一年相比,只有1998年、2000年、2003年、2016年的秸秆产量呈下降趋势,分别下降了5%、15%、13%、4%。1997—2005年的秸秆产量年增长率变化幅度较大,如2003—2004年秸秆产量极速增长,年增长率为41.7%。2004—2005年秸秆产量年增长率大跌,降低12.2%。2005年以后,除2009—2010年外,秸秆产量的年增长率浮动范围较小。近20年来,黑龙江秸秆产量的年平均增长率为3.87%,高于平均年增长率的年份有7年,分别是2001、2002、2004、2005、2008、2010、2011年,其他12个年份的年增长率均低于年平均增长率。
  秸秆总产量较上一年下降的4个年份中,1998年的秸秆总量较下降5%,其中大豆秸秆产量下降22.8%,玉米和水稻秸秆产量有小幅度提升。2000年的秸秆总量较上一年下降15%,玉米的秸秆产量下降35.6%、水稻和大豆的秸秆产量略有上升。2003年的秸秆总量较上一年下降13%,玉米秸秆产量下降22.3%,水稻秸秆产量下降8%,大豆秸秆略有上升,虽然水稻秸秆产量也略有下降,但总体玉米秸秆产量的下降幅度最大,速度最快。2016年秸秆总量下降4%,玉米秸秆产量下降11%,水稻、大豆秸秆产量呈上升趋势。因此,大豆与玉米秸秆产量的下降是导致1998年与2000年、2003年、2016年秸秆总产量下降的主要因素。   2.1.2 2016年黑龙江省各市主要农作物秸秆产量空间分布 为了直观地显示黑龙江省农作物田间秸秆的空间分布特征,本研究通过ArcGis分析得到2016年各市秸秆总产量(图4a)、玉米秸秆产量(图4b)、水稻秸秆产量(图4c)、大豆秸秆产量(图4d)的空间分布图。由图4a可见,全省各市秸秆产量分布呈现出极不均衡性,中南部的齐齐哈尔(1568万t)、哈尔滨(1544万t)、绥化(1520万t)3市是秸秆资源产量较高,黑河(799万t)、佳木斯(727万t)、大庆(578万t)为秸秆资源一般区,牡丹江(390万t)、鸡西(323万t)、双鸭山(314万t)、伊春市(131万t)、鹤岗市(117万t)、七台河市(111万t)及大兴安岭地区(68万t)为秸秆资源贫乏区。从秸秆种类来看,玉米秸的分布规律与田间秸秆总产量的空间分布规律呈现出极度的相似性,呈现南高北低的整体趋势。其中,中南部的哈尔滨市(1029.1万t)、齐齐哈尔市(811.9万t)和绥化市(1040.4万t)的玉米秸秆总量占全省玉米秸秆总量的62%,东北部各市的玉米秸秆偏低,大兴安岭(4.5万t)、伊春(28万t)、鹤岗(51.1万t)及黑河市(122.7万t)的秸秆总量小于5%。(图4a)。由图4b可见,水稻秸秆呈现由南向北逐渐递减的趋势,哈尔滨市(363.4万t)、绥化市(234.7万t)、齐齐哈尔市(187.1万t)及东北部的佳木斯市(257.2万t)产量相对较高,占全省总量的40%,而最北端的大兴安岭地区水稻秸秆产量近乎为零,空间分布的不均衡性表现得越来越明显。大豆秸秆空间分布表现出明显的地域特征(图4c),并具有向北聚集的趋势,北部的黑河市大豆秸秆产量最高(168万t),是大庆市(2.6万)的64倍。全省除黑河产量最高、齐齐哈尔(93.1万)和绥化市(59.4万)产量居中外,其余地区大豆秸秆产量均相对较少。
  总体来看,主要农作物秸秆资源在各市均有分布,热量条件相对较好的中南部地区秸秆资源数量多,利用潜力大。玉米秸秆主要分布在南部,水稻和大豆秸秆主要分布在北部,其次为中部。
  3 结论与建议
  3.1 结论 1997—2016年黑龙江省农作物秸秆资源总量呈波动上升的趋势,拥有一定的能源利用前景;秸秆分布的地区格局也有一定差异,作为粮食主产区的齐齐哈尔、哈尔滨、绥化市农作物秸秆资源分布较为集中,而七台河和大兴安岭的秸秆资源量相对较少;粮食作物秸秆特别是谷物秸秆是黑龙江省主要的农作物秸秆类型。
  3.2 建议 (1)促进秸秆综合利用,大力推进秸秆沼气池建设,推广过腹还田、秸秆氨化、秸秆生物菌降解等技术处理模式,完善秸秆造纸、制作板材等工业原料的加工工艺,以及秸秆大规模生产汽油、乙醇的资金投入和技术革新等措施,不断扩大秸秆的利用范围,以促进秸秆的饲料化、肥料化、基料化、原料化、燃料化[9]。(2)提高农民秸秆利用意识,加大对秸秆利用知识与意义的普及和推广。加强禁烧,建立回收机制,加大财政支持力度,提高农民和合作社禁烧秸秆的积极性。(3)促进秸秆利用产业化。提高企业的经济效益和社会价值,促进秸秆加工行业的产业化和规模化,实现秸秆加工行业的健康快速发展,为秸秆的“出口再造”提供广泛的渠道和技术支持,达到全省经济结构及能源资源利用优化,实现经济可持续发展的目的。
  参考文献
  [1]郭冬生,黄春红.近10年来中国农作物秸秆资源量的时空分布与利用模式[J].西南农业学报,2016,29(4):948-954.
  [2]朱丽君,王光宇,张耀兰.长三角地区农作物秸秆资源量的时空分布特点[J].贵州农业科学,2017(4).
  [3]朱建春,李荣华,杨香云,等.近30年来中国农作物秸秆资源量的时空分布[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2012,40(4):139-145.
  [4]畢于运,王亚静,高春雨.中国主要秸秆资源数量及其区域分布[J].农机化研究,2010(3):1-7.
  [5]韦茂贵,王晓玉,谢光辉.中国各省大田作物田间秸秆资源量及其时间分布[J].中国农业大学学报,2012(6).
  [6]魏赛,吕晶晶.我国粮食主产区秸秆资源量估算与利用[J].中国畜牧业,2013(19).
  [7]于秋竹,孙国徽.我国农作物秸秆资源量变化的研究[J].现代化农业,2018(9).
  [8]王晓玉,薛帅,谢光辉.大田作物秸秆量评估中秸秆系数取值研究[J].中国农业大学学报,2012(1):1-8.
  [9]王金武,唐汉,王金峰.东北地区作物秸秆资源综合利用现状与发展分析[J].农业机械学报,2017,48(5):1-21.
  [10]纪红飞.黑龙江农作物秸秆利用现状及可持续发展研究[J].农村科学实验,2018(6).
  (责编:张宏民)
  作者简介:杨慧敏(1995—),女,安徽人,研究生,研究方向:环境与生态。   收稿日期:2019-03-18
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