?湖南農業廢棄物資源量估算及其綜合利用分析?

摘 要：通過篩選確定各種系數，估算和比較了湖南的秸稈和畜禽糞便的資源潛力和開發潛力。結果表明：2016年湖南的秸稈資源總量為4 232.42萬t;秸稈可利用量為3 267.43萬t，折合標準煤為1 496.74萬t;畜禽糞便總量4 900.95萬t，尿液總量5 163.53，干物質資源量為1140.19萬t;畜禽糞便干物質可利用總量為669.46萬t，折合標準煤為316.37萬t;湖南省農業資源廢棄物可利用總量折標準煤超過1 800萬t。對湖南農業廢棄物的綜合利用進行了分析，分析認為湖南農作物秸稈初步形成了肥料化、飼料化利用為基礎，基料化、原料化利用為補充，能源化利用快速發展的秸稈綜合利用格局;畜禽糞便利用以肥料化、能源化利用為主。

關鍵詞：相關系數;農業廢棄物;秸稈;畜禽糞便;資源潛力;湖南

中圖分類號：F323.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）12-0093-04

Estimation and Comprehensive Utilization Evaluation of Agricultural Waste Resources in Hunan Province

GAO Guo-fu，HE Yi，CHENG Ping，XIAO Yan-zi，ZHU Bei，TANG Shan-Shan，LI Dan

（Hunan Academy of Agricultural Sciences， Hunan Institute of Agricultural Information and Engineering， Changsha 410125， PRC）

Abstract： The correlation coefficient is helpful to evaluate the potential of agricultural waste resources in this area more accurately. Through screening and determining various coefficients， the resource potential and exploitable potential of straw and livestock manure in Hunan Province were estimated and compared. The results showed that the total amount of straw resources was 42 324 200 tons in Hunan in 2016. The available amount of straw was 32 674 300 tons， which was equivalent to 14 967 400 tons. The total amount of livestock and poultry manure was 49 009 500 tons， the total amount of urine was 51 635 300 tons， and the amount of dry matter resources was 11 401 900

tons. The total amount of dry matter available in livestock manure was 6 694 600 tons， equivalent to 3 163 700 tons of standard coal.The estimated amount of agricultural waste resources in Hunan is equivalent to over 1 800 000 tons of standard coal. The comprehensive utilization of agricultural wastes in Hunan Province was analyzed and evaluated based on the estimated results of resources. Hunan crop straw has initially formed a comprehensive straw utilization pattern based on fertilizer and feed utilization， supplemented by base material and raw material utilization， and rapidly developed energy utilization. The utilization of livestock manure is dominated by fertilizer and energy utilization.

Key words： correlation coefficient; agricultural waste; straw; livestock manure; resource potential; Hunan

農業廢棄物，是指在整個農業生產過程中被丟棄的有機類物質，是農業生產、農產品加工、畜禽養殖業和農村居民生活排放的廢棄物的總稱，通常所說的農業廢棄物主要指農作物秸稈和畜禽糞便。世界上發達國家農牧業廢棄物的資源化循環利用程度很高。早在2012年，美國的秸稈還田面積比例就達到了70.2%，其他利用方式面積占比29.8%。據農業部數據， 我國每年秸稈產量有9億t，利用率約80%;我國每年畜禽糞污產生量約38億t，但綜合利用率不足50%。 與發達國家相比，我國農業廢棄物利用處于初級階段，產業化程度低，技術基礎相對薄弱。我國每年產生大量的農業廢棄物，還有很大一部分沒有得到充分利用。

近年來，農業廢棄物資源潛力及其開發受到了我國研究者的廣泛關注[1-4]。研究人員相繼開展了區域農業廢棄物資源潛力和利用研究，如李國志等[5]、楊捷等[6]、鄭軍等[7]分別對江蘇、上海、山東等地區的秸稈資源化利用進行了研究，王雨辰等[8]、黃紅英等[9]分別對江蘇省秸稈、畜禽糞便的資源量進行了估算，顧驊珊[10]對浙江嘉興地區農業廢棄物的循環利用模式進行了研究。王曉玉[11]針對我國大田作物秸稈系數取值進行了研究，并對我國華東地區的秸稈資源量進行了專題評價。中國面積廣闊，農業廢棄物區域性很強，各區域農作物的秸稈系數和動物排泄系數存在差異。謝光輝等[12-13]對中國不同區域禾谷類和非禾谷類大田作物收獲指數和秸稈系數進行了研究。

湖南省地處中國中南部、長江中游南部，是長江經濟帶重要組成部分，也是農業大省。對湖南省農業廢棄物總量進行評估，有利于了解湖南省農業廢棄物總量，科學評價其資源量，為進一步采取有效的利用措施提供科學依據。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

研究區域為湖南省，數據來源于國家統計網、湖南統計網及《中國農村統計年鑒——2017》。數據為2016年統計數據。

1.2 研究方法

1.2.1 農牧業廢棄物資源量估算 （1）農作物秸稈資源量。農作物秸稈一般通過秸稈系數進行估算。秸稈系數指植株秸稈與收獲糧食或農產品之間的比值。

理論資源量估算按公式1進行。

TRAstraw=Pi×λi （1）

式中：TRAstraw為秸稈資源的理論總量（單位t）;Pi為第i種農作物的產量（單位t）;λi為第i種農作物的秸稈系數，參考王曉玉等[14]列出湖南主要農作物秸稈系數如表1所示。

（2）可利用量。由于并非所有的秸稈資源都能被有效收集，在排除收集損失后的秸稈資源量為秸稈資源的可利用量。秸稈資源可利用量按公式2進行[15]：

ARAstraw=TRAi×ηi" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （2）

式中：ARAstraw為秸稈資源的可利用量（單位t）;TRAi為第i種農作物的理論資源量（單位t）;ηi為第i種農作物的收集系數，我國主要農作物秸稈的收集系數[4]及折準標煤系數[3，16]如表2所示。

（3）農作物秸稈的用途。農作物秸稈可以用于肥料化、能源化、飼料化利用，以及基料化、原料化利用。根據湖南省農作物秸稈資源總量對農作物秸稈利用情況進行進一步的分析和評價。

1.2.2 畜禽糞便資源量估算 畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。各類畜禽的飼養量根據其生長周期確定。平均生長周期小于一年的，將當年出欄量作為飼養量;平均生長周期一年及以上的，將年末存欄量作為飼養量。

（1）理論資源量。理論資源量按公式3計算[17]。

TRAdung=Ni×Ti×DCi" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

式中：TRAdung為畜禽糞便的理論資源量（單位t）;Ni為第i類禽畜的年養殖數量（單位頭/只）;Ti為第i類禽畜的養殖周期（單位d）;DCi為第i類畜禽的排泄系數[18]，主要禽畜排泄系數如表3所示。

（2）可利用量。可收集的畜禽糞便資源一般來自豬、牛、家禽等。畜禽尿液與糞便中的有機物質的干物質比例差距太大，需要分開計算畜禽糞便及尿液中有機物質的干物質量，再相加。畜禽糞便和尿液的可收集系數[3]、折標煤系數[3]、干物質含量[1，19]等如表4所示。鑒于畜禽糞便的尿液量大，干物質含量遠小于糞便，研究將其轉換為干物質進行比較;為與秸稈進行橫向比較，秸稈和畜禽糞便均轉換為標準煤量。

（3）畜禽糞便的利用。畜禽糞便主要是肥料化利用、能源化利用和飼料化利用。根據湖南畜禽類便的資源總量進一步分析湖南畜禽類便的利用潛力。

2 結果與分析

2.1 農作物秸稈

2.1.1 農作物種類及產量 湖南省是一個農業大省，農作物種類十分豐富，主要糧食類作物有水稻、玉米，還有谷類、豆類和薯類等作物，花生、油菜等油料類，以及甘蔗、煙草、麻類、蔬菜等作物。表5是2016年湖南省主要農產品的產量及它們的秸稈量估算結果。根據表5可知，2016年湖南省主要農作物秸稈總產生量為4 232.42萬t。以水稻、油菜秸稈為主，分別為2 550.25萬t，627.50萬t。湖南省主要農作物秸稈折標準煤1 923.59萬t，秸稈可利用量約3 267.43萬t，可利用量折標準煤約1 496.74萬t。

2.1.2 農作物秸稈的利用 農業部資料顯示，2015年，湖南省秸稈綜合利用率達到90%以上，初步形成了肥料化、飼料化利用為基礎，基料化、原料化利用為補充，能源化利用快速發展的秸稈綜合利用格局。

（1）秸稈肥料化利用。秸稈肥料化利用方式主要是還田，秸稈還田是當今世界上普遍重視的一項培肥地力的增產措施。秸稈還田能減少化肥用量，提高土壤肥力，改良修復土壤，增加農作物產量。實行秸稈還田是湖南省秸稈利用的主要方式，除了秸稈直接還田外，還通過墊料還田、過腹還田、食用菌菌渣加工還田等間接還田方式加以利用。2015年湖南秸稈還田約占利用量的46.2%。

（2）秸稈能源化利用。2015年湖南省秸稈能源轉化占利用量的20.9%，主要有三個方向。一是生物質發電，目前湖南省建成和在建19座生物質發電廠。二是生物質成型燃料，秸稈成型燃料和生物質灶具不僅能利用秸稈，而且符合農民的生活需求，經濟、社會和環境效益顯著。三是沼氣化利用。秸稈作為原料制作沼氣，可以供電供暖，沼渣和沼液可作為肥料施用于大田。湖南省秸稈可利用3 219.44萬t，折標準煤1 478.94萬t，如能將30%能源化利用，則相當于443.68萬t煤。

（3）秸稈飼料化利用。2015年湖南省秸稈飼料化量占利用量的15.5%。將農作物秸稈收集后，通過機械粉碎加工，經青貯、微貯、氨化等處理，制成飼料養殖草食動物，使農作物秸稈變廢為寶。湖南省近幾年在長沙、郴州、邵陽、婁底等地區大力推廣秸稈飼料化利用技術，積極發展規模養殖，獲得良好的經濟效益和社會效益。

（4）秸稈基料化利用。以作物秸稈、籽殼等作為食用菌生產基料，篩選優良菌種，進行食用菌生產，是秸稈綜合利用的有效途徑之一。湖南省2015年利用秸稈作為食用菌生產基質量達到133.19萬t。

（5）秸稈原料化加工。湖南省適宜于工業加工的秸稈資源比較豐富，主要是作為造紙原料、新型墻體材料、秸稈生產中密度板材、稻草生產生活用品、編織業和工藝品原料等。

2.2 畜禽糞便

2.2.1 畜禽糞便總量 根據《中國農村統計年鑒——2017》，了解到2016年全年湖南省畜牧業中，出欄肉豬5 920.9萬頭，存欄母豬461.78萬頭，牛共有553.46萬頭，羊有657.97萬只，肉、蛋禽共有42 671.9萬只。再根據表2所列示的各種畜禽糞便的日排放量，計算得出，湖南省畜禽糞便總量以豬的最多，牛次之，與湖南生豬大省的地位相一致。豬全年的糞便排放量為1 258.98萬t，尿液3 305.07萬t，牛全年糞便排放量為2 476.62萬t，尿液為1 852.05萬t。全年湖南省畜禽糞便干物質量為1 140.19萬t，折煤量550.83萬t;可利用量約669.46萬t，可利用量折煤為316.37萬t。

2.2.2 畜禽糞便的利用 （1）肥料化利用。對畜禽糞便的傳統利用方式主要是將糞便堆肥發酵處理后還田使用，近年來通過發酵將糞便加工成有機肥，便于儲存、運輸和使用。糞便經過發酵處理直接還田，或加工成為有機肥料施用，均可以改善土壤理化性質，提高土壤養份含量，有助于減少化肥施用，提高農產品品質，利于農民增收。湖南畜禽糞便總干物質量約1 140.19萬t，可利用量669.46萬t，應大力發展成有機肥加工。

（2）能源化利用。畜禽糞便作為原料制作沼氣，沼渣沼液還田能促進蔬菜水果等作物的生長。國家高度重視農村沼氣建設，湖南省很多地方積極響應國家號召，鼓勵農民進行沼氣建設，農村環境得到改善，廢棄物得到了很好的利用。湖南畜禽糞便可利用量折煤

316.37萬t，如有20%能源化利用，相當于節約每年約63.2萬t煤炭，節約資源的同量還能減少環境污染。

（3）飼料化利用。畜禽糞便是某些動物的食物或者生存環境。以雞糞為例，利用雞糞養蠅蛆，蠅蛆作為飼料來喂養雞，形成一個循環的利用過程;同時還可以將雞糞干燥作為干料來使用[20]，能產生較好的經濟效益和社會效益。

3 結論與討論

對2016年湖南主要農作物秸稈、畜禽糞便的資源總量和開發潛力進行了估算比較。結果表明：2016年湖南的秸稈資源總量為4 232.42萬t;秸稈可利用量為3 267.43萬t，折合標準煤為1496.74萬t;畜禽糞便總量4 900.95萬t，尿液總量5 163.53，干物質資源量為1 140.19萬t;畜禽糞便干物質可利用總量為669.46萬t，折合標準煤為316.37萬t。湖南省農業資源廢棄物可利用總量折標準煤超過1 800萬t。由于作物秸稈系數和畜禽排泄系數的選擇差異，且還有一些農作物和畜禽品種沒有完全包含在內，這一結果可能與其他人研究的結果存在一定差異。

農作物秸稈和畜禽糞便屬于農業生態系統中十分寶貴的生物質能資源，其綜合利用對于促進農民增收、環境保護、資源節約以及農業經濟可持續發展意義重大。2017年，全國秸稈綜合利用率超82%，湖南秸稈綜合利用率在90%以上，但是以肥料化利用為主;我國畜禽糞便綜合利用率不到一半。與其他發達國家相比，我國農業廢棄物利用仍存在很大差距。要改變我國農業高污染、高消耗、低效益和低產出的狀況，必須改變傳統農業發展模式，建立農業循環經濟發展模式。一方面需要在科研方面加快農業廢棄物資源化利用相關技術研究，另一方面政府也應出臺相關政策推進農業廢棄物的商品化和資源化利用，以促進我國農業循環經濟健康可持續發展。

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