京津冀秸秆养分资源及秸秆焚烧气体污染物排放定量估算

为推动区域农作物秸秆综合利用,减少秸秆露天焚烧气体对环境的影响,以京津冀地区为研究对象,评估分析了各类农作物秸秆资源产生、利用状况及其应用潜力,并定量估算了该地区主要农作物秸秆露天焚烧气体污染物排放特征。结果表明,2012年京津冀地区农作物秸秆资源总产量为5 406.9万t,秸秆中氮、磷、钾养分资源总量分别达到3.7×10~4、7.4×10~4、1.0×10~6 t。秸秆资源化利用方式主要以还田为主,北京市、天津市、河北省还田量分别占秸秆量的67.7%、27.3%和61.2%。秸秆露天焚烧主要以小麦和玉米秸秆为主,占田间秸秆焚烧总量的93.03%,焚烧排放的污染物总量分别达到1.0×10~6和4.8×10~5 t。基于京津冀地区秸秆利用现状,建议因地制宜地推动秸秆全量化利用,并在秸秆还田机制、离田利用机制、组织管理机制、技术研发机制等方面出台系统配套的政策措施,以期为中国不同区域秸秆资源的科学利用提供参考。     

中国农作物秸秆资源分布及其产业体系与利用路径

中国具有丰富的农作物秸秆资源,推进农作物秸秆综合利用,不仅可减少田间焚烧环境污染、消除火灾隐患,还可增加农民收入、改善农村人居环境、促进农业可持续发展。基于中国大陆地区各省级行政区的统计数据,探讨了中国农作物秸秆资源构成与空间分布特征。玉米、水稻、小麦三大粮食作物秸秆占全国秸秆资源总量的84.8%;秸秆资源总体呈现出"东高西低、北高南低"的阶梯状分布特征。统揽中国秸秆产业发展全局,系统梳理并深入解析了中国秸秆产业政策体系、市场体系、技术体系和监管体系发展历程和现状。分别以单一利用、综合利用、战略布局和区域统筹为鲜明特征,将秸秆利用政策历程划分为政策起步期(1979—2007年)、政策发展期(2008—2012年)、政策转型期(2013—2016年)和政策深化期(2017年至今)。系统阐释了中国农作物秸秆农业利用、能源化利用和高值化利用的主要路径与模式。该研究可为指导中国秸秆资源开发利用提供重要的基础支撑和决策参考。     

黄淮海地区农作物秸秆资源分布及利用结构分析

为推动区域农作物秸秆全量化利用,以黄淮海地区5省市为研究对象,对各类农作物秸秆进行了统计分析,计算了5省市农作物秸秆资源量、秸秆资源密度、人均秸秆资源占有量,明确了秸秆资源分布及利用现状,初步分析了秸秆全量化利用的潜势。结果表明:黄淮海5省市农作物秸秆资源理论数量达到2.4×108 t,可收集量达到2.1×108 t。秸秆综合利用率达76%,其中肥料化、饲料化、基料化、能源化、原料化利用分别占已利用量的49.0%、31.6%、4.4%、8.8%、6.2%。秸秆资源密度和人均秸秆资源占有量均高于全国平均水平。通过分析黄淮海各省(市)秸秆潜在利用途径,预测竞争性秸秆利用需求量为1.5×108 t,分别为肥料化6.7×107 t、饲料化5.7×107 t、基料化1.1×107 t、原料化1.8×107 t,秸秆资源可能源化利用量则为8.80×107 t。在已有利用结构基础上,黄淮海地区秸秆实现全量化利用的总体趋势表现为"两个增加"、"一个减少"、"两个调节",即基料化和原料化利用分别增加2.5×106和6.3×106 t,饲料化利用减少4.8×105 t,肥料化利用调节范围为-2.2×107~7.2×107 t,能源化利用调节范围为0~7.2×107 t。并提出"区域统筹,整体推进",建立长效运行机制的工作思路。     

国外农作物秸秆利用政策法规综述及其经验启示

发达国家在农作物秸秆利用方面取得丰富的经验和研究进展。中国的秸秆利用管理政策和法规尚不完善。分析国外农作物秸秆利用政策和法规,总结其成功经验,以资中国借鉴。发达国家秸秆利用方式以秸秆还田循环利用为主。为了实现秸秆资源的充分利用,许多发达国家出台了有针对性的政策与法规。国外秸秆利用政策主要集中在目标政策、投资扶持政策（财政政策）、税收与信贷优惠政策、政策激励机制4个方面。国外有关秸秆利用的法规主要包括农业类法规和能源类法规2大类。借鉴国外先进经验,提出了完善中国秸秆利用政策与法规的建议：一是明确秸秆利用的主导方式和目标,二是加大政府投资扶持力度,三是制定并实施税收和信贷优惠政策,四是建立政策激励机制,五是完善和制定有关秸秆利用的法规和条例。     

区域秸秆资源分布及全量化利用潜力分析

为进一步提高秸秆综合利用率,促进秸秆利用产业科学合理化,推动区域秸秆全量化利用,以湖南省为研究对象,对主要农作物秸秆资源量、人均秸秆占有量等进行了估算,明确了湖南省秸秆资源空间分布特征;同时结合湖南省秸秆利用竞争性需求量计算分析了全省秸秆全量化利用潜势。结果表明:2018年湖南省主要农作物秸秆理论和可收集资源量分别为4 021.7和3 039.1万t,主要以水稻秸秆为主,占比约65%;其次为油菜、蔬菜和玉米秸秆。不同农作物秸秆表现出不同的空间分布特征,水稻、油菜和蔬菜秸秆总体呈现自西向东、由南向北逐渐增加的趋势,而玉米秸秆则表现出相反的变化趋势。全省人均秸秆资源占有量仅为0.68 t,远低于全国平均水平。通过分析秸秆潜在利用途径,预测湖南省肥料化需求量为887.3万t,饲料化需求量为885.1万t,基料化需求量为83.2万t,原料化利用量为65.7万t;剩余秸秆可能源化利用量为1 117.9万t。结合目前湖南省秸秆资源利用结构,全省实现秸秆全量化利用的总体趋势应为在保持基料化和原料化利用的基础上,适当减少肥料化,提高饲料化和能源化利用比率。     

农作物秸秆在循环经济中的综合利用

针对中国主要生物质资源——农作物秸秆产业一直处于高消耗、高污染、低产出的现状,在对中国秸秆资源与利用状况调研的基础上,分析了秸秆利用技术现存问题,提出了解决的办法,以期为中国社会主义新农村建设中秸秆资源的高效利用乃至生物质技术的开发提供有益的帮助,为节约型社会和循环经济的推进做出贡献。     

沧源县农业秸秆资源调查评价

沧源县是云南省的农业大县,对其进行农作物秸秆资源调查具有重要意义。基于此,从沧源县基本概况、秸秆资源调查方式、调查数据分析与结果、秸秆资源评价等方面,对沧源县农作物秸秆资源进行调查和评价,以期促进资源的有效利用和优化配置。     

黑龙江省农作物秸秆资源利用现状及中长期展望

黑龙江省农作物秸秆资源丰富,但各地区分布差异大。该文通过对黑龙江省农作物秸秆资源全面调查,研究了各地区的秸秆资源量及利用现状,并根据经济社会发展趋势对农作物秸秆资源量以及利用途径进行了中长期预测。结果表明,2007年黑龙江省农作物秸秆主要分布在哈尔滨、绥化、齐齐哈尔和佳木斯,占全省的73.8%,秸秆利用主要以家庭燃用为主。扣除家庭燃用、秸秆还田以及养畜等用途外,预测到2015年黑龙江省剩余秸秆资源量为315万t,2020年为511万t,并根据预测结果将黑龙江分为3个类型区,建议对各区采取不同的利用技术。     

开发利用秸秆资源 改善农业生态环境

以连云港市为例,阐述了秸秆利用现状、存在问题,提出了开发利用秸秆资源,改善农业生态环境的基本对策。     

大力推广秸秆还田改善农业生态环境

分析了本市秸秆资源的利用现状、土壤生态环境质量状况,阐述了秸秆资源在农业生产过程中的地位与作用,提出提高土壤生态环境质量,推广秸秆还田的基本措施。     

近30年渭南市秸秆生物能及其分布重心变化

基于农作物草谷比系数、可收割系数和折标煤系数,测算了1978—2011年渭南市各区县秸秆资源的生物能量,利用重心模型研究了渭南市秸秆生物能的重心分布范围及其空间变化情况。结果表明,2008—2011年渭南市秸秆资源年均理论蕴藏量为3.79×106 t,年均可收集量为3.17×106 t,年均折标煤量为8.81×105 t,秸秆资源中以粮食作物秸秆为主,约占90%,其中小麦和玉米约占98%;1978—2011年渭南市秸秆生物能量呈现波动上升趋势,其整体分布重心逐渐向西南方向移动,但移动幅度逐渐变缓;依据渭南市秸秆资源相关指标的地理分布情况,将其秸秆资源能源化利用区划分为重点开发区(临渭区、大荔县、富平县),适度开发区(蒲城县、合阳县、澄城县、华县和华阴市)和不宜开发区(韩城市、潼关县、白水县);渭南市秸秆生物能工厂初步选址可定在大荔县与蒲城县交界处且较为靠近临渭区的地段。     

广西草食动物现状及发展潜力

从广西草食动物存栏量大、优良品种多、农作物秸杆和牧草资源丰富的实际出发，提出充分利用这些资源优势，加快我区草食动物发展步伐的建议和策略。     

基于可收集的秸秆资源量估算及利用潜力分析

【目的】 准确估算秸秆资源量及其分布是秸秆综合利用的重要基础,秸秆资源量估算的不确定性主要在于草谷比和可收集系数的变异性。本研究基于江苏省区县尺度粮食产量数据,定量分析了江苏省主要粮食作物秸秆资源量及其不确定性,进而探讨了不同秸秆利用方式的温室气体减排潜力。 【方法】 按草谷比和秸秆可收集系数估算区县尺度粮食作物秸秆资源量和可收集资源量,分析了草谷比和可收集系数的变异性,探讨了秸秆资源量估算的不确定性来源,采用置信区间计算方法给出了江苏省作物秸秆资源量95%的置信区间。通过聚类分析与空间分析对秸秆资源量空间分布进行评价;最后基于情景分析方法对不同秸秆利用方式可能带来的环境效益进行计量。 【结果】 江苏省主要粮食作物草谷比和可收集系数存在较大变异,其变异系数分别为2.2%～16.7%和5.4%～18.9%。江苏省2014年水稻、小麦、玉米和大豆秸秆资源总量平均为3974万t (95%置信区间为3720～4227万t),而可收集秸秆资源量平均为3062万t (95%置信区间为2907～3217万t);其中,水稻、小麦、玉米和大豆秸秆资源可收集量分别占全省的53.2%、36.7%、7.9%和2.2%。江苏省粮食作物秸秆氮、磷、钾养分资源量分别为25.58万t (以N计)、3.51万t (以P₂O₅计)、46.22万t (以K₂O计),在空间分布上各养分资源均呈现北高南低的特征。未被利用 (焚烧和丢弃) 的秸秆相当于3.07万t氮肥 (以N计)、1.93万t磷肥 (以P₂O₅计)、15.76万t钾肥 (以K₂O计) 以及170.12万t标准煤。情景分析结果表明,如将未被利用秸秆进行秸秆还田、秸秆发电或热裂解炭化,可分别带来约36.2万t、230.18万t或381.16万t二氧化碳当量的减排潜力,相当于江苏省温室气体排放量的0.18%、1.13%或1.88%。 【结论】 作物草谷比和可收集系数的变异性是秸秆资源量估算不确定性的主要来源,发展区域特征的草谷比和可收集系数是未来秸秆资源评价研究的重要内容。江苏省粮食作物可收集秸秆资源较为丰富,但不同作物间可收集资源量存在较大差异。与其他利用方式相比,生物质热裂解具有更高的固碳减排潜力,是农业可持续秸秆资源利用的潜在途径。      

Effects of crop‐straw biochar on crop growth and soil fertility over a wheat‐millet rotation in soils of China

We conducted a pot experiment using a wheat‐millet rotation to examine the effects of two successive rice‐straw biochar applications on crop growth and soil properties in acidic oxisols and alkaline cambosols from China. Biochar was incorporated into soil at rates of 0, 2.25 or 22.5 Mg/ha at the beginning of each crop season with identical applications of NPK fertilizer. In the oxisols, the largest biochar treatment enhanced soil pH and cation exchange capacity, decreased soil bulk density, improved soil P, K, Ca and Mg availability and enhanced their uptake, and increased wheat and millet yields by 157 and 150% for wheat grain and straw, respectively, and 72.6% for millet straw. In the cambosols, biochar treatment decreased soil bulk density, improved P and K availability, increased N, P and K uptake by crops and increased wheat and millet straw yields by 19.6 and 60.6%, respectively. Total soil organic carbon increased in response to successive biochar applications over the rotation. No difference in water‐soluble organic carbon was recorded between biochar‐treated and control soils. Converting straw to biochar and treating soils with successive applications may be a viable option for improving soil quality, sequestering carbon and utilizing straw resources in China.     

NaOH协同辐照预处理提高稻草纤维素酶解转化率

为降低预处理成本,提升稻草纤维素的酶解效果,采用NaOH协同⁶⁰Co-γ射线辐照处理稻草,研究其对稻草中纤维素酶解转化率的影响,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)分析协同预处理对稻草微观结构的影响,并通过正交试验对协同预处理条件参数进行优化。结果表明,NaOH协同辐照预处理能显著提高稻草纤维素酶解转化率,优化后的预处理条件为400 kGy辐照剂量的稻草结合2%NaOH溶液,固液比1:15,50℃条件下处理4 h,按照10 FPU·g^-1加入纤维素酶溶液,于50℃、130 r·min^-1条件下气浴恒温振荡,酶解24 h后,其稻草纤维素转化率达到78.54%±1.20%。本研究结果为农业废弃物资源能源化高效利用提供了技术支撑和理论依据。     

基于作业成本法的秸秆收贮运成本分析研究——以江苏省为例

偏高的收贮运成本制约着秸秆产业化利用可持续发展。为揭示秸秆收贮运成本的构成,本文以江苏省盐城建湖、扬州高邮、无锡宜兴等3家秸秆收贮企业实地调研数据为样本,采用作业成本法,对小麦与水稻秸秆收贮运成本作了比较分析。结果表明:3家企业小麦和水稻收贮运成本平均为148.5元·t~(-1)和116.8元·t~(-1),麦秸收贮运成本高于稻秸。在麦秸收贮运成本中,田间收集成本占52%,运输成本占21%,贮存成本占27%;水稻秸秆田间收集成本占48%,运输成本占21%,贮存成本占31%。田间收集成本所占比重最高,其次是贮存成本,再其次是运输成本,提高秸秆田间机械化收集水平是降低收集成本最有效途径。     

Effects of repeated straw incorporation on crop fertilizer nitrogen requirements, soil mineral nitrogen and nitrate leaching losses

Abstract. The effects of straw disposal by burning and incorporation on soil and crop nitrogen (N) supply, were investigated on two light textured soils in central (ADAS Gleadthorpe) and eastern England (Morley Research Centre) over the period 1984 to 1995. Nitrogen balance calculations showed that after 11 years of contrasting straw incorporation versus burn treatments, the cumulative N returns in straw were c . 570kg/ha at Gleadthorpe and c . 330 kg/ha at Morley However, these N returns via straw incorporation were not reflected in increased total soil N levels in autumn 1994. There were no differences ( P > 0.05) between straw disposal treatments in autumn soil mineral N supply, readily mineralizable N or organic carbon. Similarly, there were no consistent differences between the treatments in terms of crop yield, crop N uptake or optimum fertilizer N rates. Fertilizer N applications of 200 kg N/ha/y increased topsoil organic carbon from 1.18 to 1.28% and total N content from 0.091 to 0.102% on the loamy sand textured soil at ADAS Gleadthorpe, but not at Morley. Previous fertilizer N applications increased the quantity of nitrate-N leached in drainage water by c . 20 kg/ha at Gleadthorpe and c . 60 kg/ha at Morley overwinter 1994/95, and by 10–20 kg/ha at both sites overwinter 1995/96. There was some indication overwinter 1994/95 that straw incorporation reduced nitrate-N leaching by 10–25 kg/ha, but there were no differences between treatments overwinter 1995/96.