肇州县玉米秸秆资源利用生态足迹评估之农业研究
2017-04-25 20:24:27 点击：
本文是一篇农业论文，本文运用能值分析与生态足迹相结合的方法，对肇州地区 2012-2016 年五年间的玉米秸秆资源综合利用情况进行了评估。一方面，通过理论研究可以为肇州县未来秸秆综合利用产业发展提供了一定的理论基础；另一方面，对肇州县农业可持续发展、农业循环经济发展、秸秆规模化开发利用都具有重要的现实意义。
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1.2 研究目的与意义
首先，通过统计近 5 年肇州县秸秆资源量及秸秆综合利用情况，并进行合理行分析，再通过生态足迹方法进行核实，客观真实的反映肇州县主要农作物秸秆利用情况；其次，结合肇州县主要农作物秸秆综合利用的模式进行比较，并进行生态足迹动态变化评估，探索如何高效利用秸秆资源，为肇州县秸秆综合利用提出合理建议和意见。
3 玉米秸秆不同利用方式的能值生态足迹计算 ............................... 19
3.1 肇州县玉米秸秆资源可收集利用量计算 ................. 19
3.2 肇州县玉米秸秆资源能值计算 ..................... 19
4 肇州县玉米秸秆综合利用方式能值生态足迹评估 ........................... 24
4.1 肇州县玉米秸秆资源人均生态足迹动态分析 .......................... 24
4.2 肇州县玉米秸秆资源人均生态承载力动态分析 ............................. 25
5 提高肇州地区秸秆综合利用效率的对策措施 ........................ 34
5.1 健全资金投入机制，增加资金投入 ...................... 34
5.2 合理调整作物种植布局，降低秸秆产出 .................... 34
5 提高肇州地区秸秆综合利用效率的对策措施
1 绪论
1.1 研究背景
肇州县是黑龙江省农业大县，每年农作物播种面积均在 220 万亩以上，其中玉米种植面积约占 85%以上，玉米秸秆产量较大、各乡镇均有分布，一直以来被视为闲置在农田里的宝贵资源。在国家惠农富农政策支持下，肇州县连续 7 年获得“全国粮食生产先进县”荣誉称号，粮食产量突破 20 亿斤。由于玉米种植面积的比例不断提高，秸秆总量不断提高，2017 年肇州县秸秆产量突破 200 万吨。现阶段，随着经济的不断发展，人民生活水平不断提高，农村的生产生活也不断改进，如传统农业生产主要以牲畜粪便等农家肥为主，而现在基本上全部应用各类化肥、复合肥为主；传统的马、牛、驴、骡等牲畜畜力已被各类大马力农业机械车辆所代替；烧柴、取暖、做饭所用的秸秆基本已被天然气、煤炭等资源取代。因此，肇州地区秸秆资源过剩的现象已逐步显现。近年来，肇州县在国家和省市的各类秸秆应用政策的引导下，秸秆利用已取得了阶段性成果，但是也暴露出该地区利用模式单一的问题，饲料化和燃料化应用为主，其余应用程度低，县内秸秆利用龙头企业带动能力不足，技术力量缺乏，主要进行秸秆打包压块等初加工为主，与实现农民增收、农业增效、农村增绿的目标仍有较大差距。
1.1 研究背景
肇州县是黑龙江省农业大县，每年农作物播种面积均在 220 万亩以上，其中玉米种植面积约占 85%以上，玉米秸秆产量较大、各乡镇均有分布，一直以来被视为闲置在农田里的宝贵资源。在国家惠农富农政策支持下，肇州县连续 7 年获得“全国粮食生产先进县”荣誉称号，粮食产量突破 20 亿斤。由于玉米种植面积的比例不断提高，秸秆总量不断提高，2017 年肇州县秸秆产量突破 200 万吨。现阶段，随着经济的不断发展，人民生活水平不断提高，农村的生产生活也不断改进，如传统农业生产主要以牲畜粪便等农家肥为主，而现在基本上全部应用各类化肥、复合肥为主；传统的马、牛、驴、骡等牲畜畜力已被各类大马力农业机械车辆所代替；烧柴、取暖、做饭所用的秸秆基本已被天然气、煤炭等资源取代。因此，肇州地区秸秆资源过剩的现象已逐步显现。近年来，肇州县在国家和省市的各类秸秆应用政策的引导下，秸秆利用已取得了阶段性成果，但是也暴露出该地区利用模式单一的问题，饲料化和燃料化应用为主，其余应用程度低，县内秸秆利用龙头企业带动能力不足，技术力量缺乏，主要进行秸秆打包压块等初加工为主，与实现农民增收、农业增效、农村增绿的目标仍有较大差距。
由于过剩的秸秆资源无法及时处理，导致出现了大量的秸秆野外焚烧，在田间地头随意丢弃的现象，不但浪费了大量的可利用资源，也会产生严重的空气污染，危害人员的身心健康。为杜绝秸秆焚烧，黑龙江省人民政府、黑龙江省农业委员会先后印发了《关于加强全省秸秆禁烧管制工作的通知》（黑农委植发〔2017〕119 号）、《全省 2017 年禁止野外焚烧秸秆改善大气环境质量督查方案》（黑农委植发〔2017〕124 号），提出了建立协同联动机制，加强秸秆焚烧管制工作等意见[1,2]，但在落实的过程中，由于地区产业差异，农民对秸秆利用的认识不足，同时龙头企业消纳能力有限，缺少合理的消纳途径，焚烧仍是秸秆的主要处理方式。2017 年 10 月，秋收工作结束后，黑龙江省大部分地区出现了十分严重的雾霾天气，各地浓烟四起，对交通和生产生活产生了严重的影响，产生原因主要是焚烧秸秆引发的。2017年 10 月-11 月，根据国家环境保护部环境卫星、国家气象卫星遥感监测数据统计结果显示，肇州县发现起火点 48 个，较 2016 年增长 35 个。
多年来，世界各个国家领导人、社会团体等都对气候变化问题发表言论，提出见解和意见，该问题已引起世界各国的广泛关注。在十九大报告中已经明确提出，创新驱动和绿色低碳是我国经济转型升级、产业迈向中高端的必由之路，也是我国为构建人类命运共同体贡献的中国方案。2014 年 11 月 12 日，我国在《中美气候变化联合声明》中，已明确提出计划 2030年前后达到二氧化碳排放峰值，非化石能源占一次能源消费比重达到 20%左右的控制温室气体排放的行动目标[6]。这一行动目标的实现，需要调整现行的能源使用结构，大力发展低碳、清洁、可再生能源。............................
1.2 研究目的与意义
首先，通过统计近 5 年肇州县秸秆资源量及秸秆综合利用情况，并进行合理行分析，再通过生态足迹方法进行核实，客观真实的反映肇州县主要农作物秸秆利用情况；其次，结合肇州县主要农作物秸秆综合利用的模式进行比较，并进行生态足迹动态变化评估，探索如何高效利用秸秆资源，为肇州县秸秆综合利用提出合理建议和意见。
提高秸秆综合利用率，发展相关产业，有利于促进肇州县能源的合理利用。第一，秸秆有丰富的热能，两吨秸秆燃烧产生的热能相当于一吨标准煤，是可以有效利用的生物质能源，
做好秸秆的燃料化利用，不但可以减少煤炭等化石能源的利用，节省资源，还可以减少因使用化石能源产生的污染物的排放[10]；第二，秸秆也含有丰富的有机物质，如纤维素、半纤维素、蛋白质等，有机质含量大，可以用于工业制造葡萄糖、酒精等生物化工原料[11,12]；第三，
秸秆富含大量的微量元素，如氮、磷、钾等，可以通过加工、堆造有机肥[13]，100 万吨的玉米秸秆中，大约含有 5000 吨氮元素，1200 吨磷元素，11000 吨钾元素[14]，按照肇州县每年化肥投入量进行比对，相当于全县化肥施用量的 25%。立足肇州县实际，提出促进产业发展的政策措施建议，加快推进秸秆综合利用，对于改善肇州县地区的人居生态环境、提升农民收都具有一定的理论指导意义和实际应用价值。
理论意义上，目前我国各地农村都面临农业资源闲置浪费、废弃物污染严重、农田生态环境恶化以及能源供给不足等问题，因此，通过运用生态足迹的评价方法对肇州县玉米秸秆资源综合利用方式的生态足迹进行定量计算，评估分析肇州县玉米秸秆资源各种利用方式生态足迹、生态承载力以及生态盈余/赤字的动态变化，对于提高肇州县农业资源利用率，为肇州县未来秸秆综合利用产业发展提供了一定的理论基础。
现实意义上，肇州县地域广大，作物种类繁多，土质结构复杂，农作物秸秆特别是玉米秸秆表现出分布广、产量大、有效利用率低等特点。因此，大力开展秸秆“五化”（肥料化、饲料化、基料化、原料化、能源化）合理利用，对农业可持续发展、农业循环经济发展、秸秆规模化开发利用以及农民增收、农业增效、农村增绿都具有重要意义。
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2 肇州县秸秆资源利用现状
2.1 肇州县区域概况
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2.2 肇州县农作物秸秆资源利用现状
肇州县是传统农业县份，耕地广阔，以平原为主，适合多种农作物种植，玉米、大豆、杂粮杂豆、果蔬等均有种植，因此秸秆资源十分丰富。
根据 2016 年《肇州县国民经济统计资料》，2016 年肇州县农作物总播种面积为 150097.8公顷，粮食作物中玉米、大豆、杂粮杂豆的种植面积占比达到 98%以上，经济作物主要以油料、蔬菜（含菜用瓜）、瓜果等作物为主，2016 年各类农作物秸秆产量估算，见表 2-1；2012-2016年玉米、水稻、大豆播种面积占农作物播种面积比重，见表 2-2。
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现实意义上，肇州县地域广大，作物种类繁多，土质结构复杂，农作物秸秆特别是玉米秸秆表现出分布广、产量大、有效利用率低等特点。因此，大力开展秸秆“五化”（肥料化、饲料化、基料化、原料化、能源化）合理利用，对农业可持续发展、农业循环经济发展、秸秆规模化开发利用以及农民增收、农业增效、农村增绿都具有重要意义。
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2 肇州县秸秆资源利用现状
2.1 肇州县区域概况
肇州县位于黑龙江省西南部，松嫩平原腹地，幅员 2445 平方公里，全县辖 6 镇、6 乡、2 个农牧场、104 个村，732 个自然屯。地处东经 124°47′至 125°48′，北纬 45°34′至 48°16′，海拔 127-228 米，地形为低平原，处于全省第一积温带。全境为冲击平原，地势平坦，土壤以碳酸盐黑钙土、碳酸盐草甸黑钙土为主，土壤 ph 值为 8.02。有机质含量高、蓄水能力强，自然条件优越。耕地适宜种植玉米、高粱、花生、葵花、绿豆、芸豆等作物，属于杂粮产区。属中温带大陆性季风气候，年均日照时数 2863.4 小时，年均气温 4.3℃，≥10℃的有效积温2800℃，初霜期大致在 9 月 25 日，终霜期大致在翌年 5 月 4 日，全年无霜期 145 天，年均降雨量 468.2 毫米。盛产玉米、谷糜、烤烟、瓜菜等多种作物，玉米主栽品种为郑单 958、农华 101、良玉 208 等，是国家重要商品粮生产基地。2006 年、2009-2014 年连续 7 年被评为全国粮食生产先进县。2017 年全县农作物总播种面积 224.95 万亩。粮食作物 199.50 万亩（其中：玉米 180.996 万亩，预计总产 21.86 亿斤）、经济作物 24.67 万亩、饲草饲料 0.78 万亩。玉米种植面积比上年缩减 13.1 万亩，相应增加了杂粮杂豆、汉麻、果蔬、饲草饲料等作物。粮经饲比例调整到 88:11:1。肇州县种植作物品种较多，但玉米仍为主栽品种，秸秆资源量十分丰富。
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2.2 肇州县农作物秸秆资源利用现状
肇州县是传统农业县份，耕地广阔，以平原为主，适合多种农作物种植，玉米、大豆、杂粮杂豆、果蔬等均有种植，因此秸秆资源十分丰富。
根据 2016 年《肇州县国民经济统计资料》，2016 年肇州县农作物总播种面积为 150097.8公顷，粮食作物中玉米、大豆、杂粮杂豆的种植面积占比达到 98%以上，经济作物主要以油料、蔬菜（含菜用瓜）、瓜果等作物为主，2016 年各类农作物秸秆产量估算，见表 2-1；2012-2016年玉米、水稻、大豆播种面积占农作物播种面积比重，见表 2-2。
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3.1 肇州县玉米秸秆资源可收集利用量计算 ................. 19
3.2 肇州县玉米秸秆资源能值计算 ..................... 19
4 肇州县玉米秸秆综合利用方式能值生态足迹评估 ........................... 24
4.1 肇州县玉米秸秆资源人均生态足迹动态分析 .......................... 24
4.2 肇州县玉米秸秆资源人均生态承载力动态分析 ............................. 25
5 提高肇州地区秸秆综合利用效率的对策措施 ........................ 34
5.1 健全资金投入机制，增加资金投入 ...................... 34
5.2 合理调整作物种植布局，降低秸秆产出 .................... 34
5 提高肇州地区秸秆综合利用效率的对策措施
5.1 健全资金投入机制，增加资金投入
提高秸秆综合利用情况需要资金的大力支持，完善的资金注入机制是提升秸秆有效利用的重要保障。黑龙江省近两年出台了相关政策用于扶持秸秆综合利用，但是由于缺少相应的技术指导及产业基础，秸秆利用情况并不乐观，并没有起到真正改善秸秆资源利用的作用。总之，农作物秸秆资源利用现状的改善离不开资金投入，资金支持是提升秸秆资源有效利用率的重要支撑。对于肇州地区而言，应当重视秸秆综合利用等相关基础设施建设的投入力度，可以通过培育和扶持地区内的新型农业经营主体，开展秸秆“收储运”体系建设，提高秸秆回收效率和回收利用量，同时也可以加大各类秸秆利用方式上农机具补贴、肥料化造肥补贴等形式，提高农民对秸秆利用的积极性。资金注入也应当有配套政策的支持，对于县级财政来说，省市应出台相应的办法，以保障资金持续投入，并制定秸秆综合利用资金的相关政策，保证政策积极有效落实。肇州地区的财政、农业等部门也应该因地制宜的制定一套适合当地的资金投入政策，应当将资金投向县域秸秆综合利用试点乡镇，覆盖面不易过大，同时也可以引入第三方评估机构，及时对固定资产进行清产核资，规范资金的使用。
提高秸秆综合利用情况需要资金的大力支持，完善的资金注入机制是提升秸秆有效利用的重要保障。黑龙江省近两年出台了相关政策用于扶持秸秆综合利用，但是由于缺少相应的技术指导及产业基础，秸秆利用情况并不乐观，并没有起到真正改善秸秆资源利用的作用。总之，农作物秸秆资源利用现状的改善离不开资金投入，资金支持是提升秸秆资源有效利用率的重要支撑。对于肇州地区而言，应当重视秸秆综合利用等相关基础设施建设的投入力度，可以通过培育和扶持地区内的新型农业经营主体，开展秸秆“收储运”体系建设，提高秸秆回收效率和回收利用量，同时也可以加大各类秸秆利用方式上农机具补贴、肥料化造肥补贴等形式，提高农民对秸秆利用的积极性。资金注入也应当有配套政策的支持，对于县级财政来说，省市应出台相应的办法，以保障资金持续投入，并制定秸秆综合利用资金的相关政策，保证政策积极有效落实。肇州地区的财政、农业等部门也应该因地制宜的制定一套适合当地的资金投入政策，应当将资金投向县域秸秆综合利用试点乡镇，覆盖面不易过大，同时也可以引入第三方评估机构，及时对固定资产进行清产核资，规范资金的使用。
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6 结论及讨论
6.1 主要结论
6 结论及讨论
6.1 主要结论
本研究运用了能值分析和生态足迹相结合的方法，对肇州县2012-2016年五年间玉米秸秆综合利用情况进行了实证分析，发现肇州县玉米秸秆综合利用情况仍处于可持续发展状态中，并结合肇州县实际情况提出了提高肇州县玉米秸秆综合利用率的意见和建议。
（1）通过运用能值分析与生态足迹相结合的方法，对近5年肇州县玉米秸秆的生态足迹进行计算可知，肇州县玉米秸秆利用的人均总生态足迹为1.420 hm2，人均总生态承载力为 2.254 hm2，人均总生态盈余为 0.834 hm2，年均生态足迹为 0.284 hm2，年均生态承载力 0.451 hm2，年均生态盈余值为 0.167 hm2。
（2）五年间，肇州县玉米秸秆综合利用情况一直表现为生态盈余，但人均生态盈余值总体呈现下降趋势，其中：2016年生态盈余数值最低，为0.066hm2，2012年生态盈余值最高，为0.260hm2。虽然肇州县的玉米秸秆综合利用情况一直为生态盈余，但是情况并不乐观，亟需调整该地区的秸秆应用方式，优化秸秆应用比例，使秸秆应用保持可持续发展状态。
（3）五年间，肇州县玉米秸秆饲料化、燃料化、收储利用人均生态足迹总体呈现上升趋势，玉米秸秆焚烧利用人均生态足迹总体呈现下降趋势。五年间，秸秆焚烧累计人均生态足迹 0.741hm2，占人均生态足迹总量的 52%，排位第一；秸秆饲料化利用累计人均生态足迹0.281hm2，排位第二；秸秆燃料化人均生态足迹 0.200 hm2，排位第三；秸秆还田利用累计人均生态足迹 0.138hm2，排位第四；秸秆收储利用人均生态足迹 0.060hm2，排位第五。
（4）通过对肇州县玉米秸秆资源不同利用方式下的生态足迹的评估以及生态足迹总量的分析发现，五年间肇州县玉米秸秆资源不同利用方式的人均生态足迹总量表现为：焚烧＞饲料化＞燃料化＞秸秆还田＞秸秆收储。虽然整体处于生态承载能力范围之内，但从生态足迹总量表现出利用方式不合理。
（4）通过对肇州县玉米秸秆资源不同利用方式下的生态足迹的评估以及生态足迹总量的分析发现，五年间肇州县玉米秸秆资源不同利用方式的人均生态足迹总量表现为：焚烧＞饲料化＞燃料化＞秸秆还田＞秸秆收储。虽然整体处于生态承载能力范围之内，但从生态足迹总量表现出利用方式不合理。
综上所述，肇州县玉米秸秆资源的利用情况仍然在该地区生态经济系统的承载力范围之内，但是生态盈余数值的急速下降需要引起重视，亟需地方政府高度重视，在现有秸秆综合利用的基础之上，进一步合理安排秸秆综合利用状况，提高秸秆有效利用率，大力发展秸秆应用关联产业。根据肇州县产业实际，构建以秸秆收储为牵动，集秸秆还田、秸秆基料化、秸秆饲料化、秸秆燃料化为一体的产业发展模式，进一步延伸产业链条，减少秸秆野外焚烧，降低秸秆生态足迹，保持农业可持续发展状态。
参考文献（略）
参考文献（略）
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