考虑维护土壤功能的玉米秸秆能源开发潜力模拟

为获得可持续性的生物质能,在收集玉米秸秆时,需要考虑维护土壤功能的秸秆需求量。为维护土壤功能,结合相关文献所测定不同类型土壤的玉米秸秆保留量的最大值、中位值和最小值,研究设计了土壤玉米秸秆高保留、适度保留和低保留3种情景。针对不同情景,首先依据不同省份的土壤类型(黏土、壤土和沙土)和玉米种植面积,计算出玉米田地秸秆最小保留量(包括最大值、最小值和中位值);在此基础上,考虑可获取性及饲料、燃料等用途,得到可用于生物质能的玉米秸秆开发潜力;考虑农村秸秆生活用能可替代性和玉米秸秆热值,计算出不同替代率下秸秆能源开发潜力。通过研究发现,当考虑土壤功能时,假定未来秸秆燃烧完全替代,在低保留情景下,2020、2030和2050年的玉米秸秆潜力分别为2.79、2.82、3.96亿t。在高保留情景下,对应年份的秸秆可利用潜力分别为0.56、0.58、1.69亿t。考虑土壤秸秆保留量时,玉米秸秆潜力偏低。虽然考虑土壤秸秆保留量,减少了短期内生物质能开发潜力,但有利于农业和生物质能源的可持续性发展。过多的秸秆留田,不仅造成资源浪费,也会产生CH4等温室气体。研究结果为合理开发玉米秸秆资源提供了科学依据。