我国造纸用农业秸秆资源现状

(南京林业大学，江苏南京，210037)

李忠正

·秸秆资源·

我国造纸用农业秸秆资源现状

(南京林业大学，江苏南京，210037)

李忠正

本文在收集分析了大量有关秸秆资源估算资料的基础上，根据我国造纸企业的秸秆实际收集状况，对文献中的秸秆可收集系数进行了修正。得到适合于造纸工业需要的、可收集到的纤维秸秆资源量为 (3.0～3.3)亿t。其中约1亿t为稻草，近1亿t为玉米秸秆，而这两种秸秆在目前造纸工业中尚没有大量使用。对于造纸工业来说，最关注的是造纸企业每年实际可以收集到多少可用于造纸生产的秸秆，以便根据我国的秸秆实际得到资源量，估算秸秆制浆的规模、产地布局等。

农业秸杆;资源;纤维原料

农业秸秆是我国非木材纤维资源的主要组成部分，秸秆制浆约占我国非木材制浆产量的65%左右(2010年)。农业秸秆纤维是我国制浆造纸产业的重要资源。

适于造纸用的农业秸秆主要是资源量较大、纤维含量较高、纤维形态较好的秸秆，包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉秆、甘蔗渣等。这些秸秆是农业秸秆资源的主要部分，约占总秸秆量的80%左右［1］。

我国每年产生的农作物秸秆总量巨大，是国民经济重要的可再生资源，近年来受到国家重视。2008年7月国务院下发了《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》，这对加快推进秸秆综合利用，实现秸秆的资源化，促进环境保护和农民增收具有重要意义。

1 关于我国农业秸秆总量

秸秆资源数量估算是秸秆资源利用的基础。多年来，学者们运用不同方法对其进行了大量的研究，但计算结果差异很大，有人认定为6亿t以上，有人认定是7亿t以上，毕于运等人［2］的计算值达到8.4亿t。产生这种差异的主要原因有以下几个方面。

1.1 对农业秸秆内涵的认识不一

对农业秸秆资源量的评估有3个层次，即秸秆理论产生量、可收集资源量和可利用资源量。一般发表的数据多为理论产生量，也有人统计的是实际可收集量，两者之间数量差异很大。另外，对农业秸秆的内容认识不一致，有人统计的秸秆量主要是粮、棉、油等主要农作物的秸秆总产量。秸秆按《辞海》的解释为作物的茎秆，英文称为Straw或Stalk;有人认为应按秸秆的广义概念，即指收获作物主产品之后在田间剩余的所有副产物，称之为田间秸秆，等同于英文的Field Residue。有人提出秸杆更为广义的概念，即指收获作物主产品之后所有大田剩余的副产物及主产品初加工过程产生的副产物，此定义等同于英文的Crop Residue［2］。按这种定义，认为除了上述大田作物的秸秆之外还应包括蔬菜藤蔓及其残余物、麻类秸秆、蔗渣、甜菜渣、甜菜茎叶、烟秆等次要农作物的秸秆以及农作物的初级加工副产品，如稻壳和玉米芯、花生壳、棉花壳、甘蔗渣等［2］。因而在统计范围上产生很大差别，从而产生了秸秆产量由6亿t到8.4亿t的明显统计差距。实际上对造纸工业来说，并非所有农业秸秆都适用于造纸，只有那些资源比较集中、收集方便、纤维形态好、纤维含量高、价格低廉的秸秆才可用于造纸。因此，本文着重考虑造纸工业常用的三大粮食作物 (稻、麦、玉米)秸秆和棉秆、蔗渣等的资源量。

1.2 对秸秆系数 (草谷比)取值不同

当作物种类相同和计算方法正确时，秸秆估算量的准确性只取决于秸秆系数的取值。然而，目前众多文献所采用的秸秆系数差异较大，导致估算结果的可比性较差。以水稻为例，约有50%的研究者将草谷比取值为0.62或0.68，其余研究者取值在0.9～1.1之间。草谷比的差异导致水稻的秸秆量相差0.8亿t。再如玉米的草谷比有1.2、1.37和2.0这3种取值;小麦草谷比多数取值为1.4，也有取值为0.73的。对其他作物草谷比取值差异更大，如棉花的秆棉比多取值为3.0，也有取值为5.5或9.0［3］。而且，研究者大都没有对草谷比的取值作出明确的解释，使人无从判断其合理性。对草谷比取值的差异导致了资源量评估值的差异。因此，要正确评估我国作物秸秆资源量及其分布，必须要获得最接近作物生产实际的草谷比。

影响草谷比的首要因素是品种改良，随着作物新品种的选育更新，草谷比是不断下降的。影响作物草谷比的另一因素是栽培环境，体现在各地区土壤、气候及耕作制度和栽培条件的不同上，因而不同地区同一作物草谷比也不同。

2 我国造纸用农业秸秆资源数量估算

农业秸秆产量的估算通常由国家统计部门发布的作物经济产量 (Production)与各农作物秸秆系数计算获得。作物经济产量是指有经济价值的主要作物产品产量。农作物秸秆产量可按公式 (1)估算而来。

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，即秸秆产量与农作物经济产量之比值。

2.1 秸秆系数 (草谷比)取值的确定

根据谢光辉、王晓玉等人［4－5］2006—2010年大田试验原创性论文获得各农作物在不同省 (市、自治区)的秸秆系数平均值，同一作物以同一个省 (市、自治区)所有样本的秸秆系数的算术平均值作为该省的平均值。然后以省 (市、自治区)为单位，根据每一作物的种植面积，求得所有省 (市、自治区)该作物的加权平均值，作为该作物的全国水平的秸秆系数。并使所有作物秸秆系数数据均为干重。根据上述方法得到各地区主要农作物秸秆的秸秆系数。现将几种主要农作物的秸秆系数列入表1和表2。

2.1.1 水稻

据文献报道，我国30个省 (市、自治区)的水稻秸秆系数范围为0.74～1.33，全国平均值为1.04。

表1 我国31个省 (市、自治区)的水稻、小麦、玉米秸秆系数取值

表2 我国各省 (市、自治区)棉花、甘蔗的作物秸秆系数取值

2.1.2 小麦

根据文献和大田试验报道的30个省 (市、自治区)小麦秸秆系数范围为0.95～1.41，全国平均值为1.28，略高于水稻和玉米。属于一级小麦主产区的河南省的秸秆系数为1.29，二级小麦主产区的山东、河北两省小麦的秸秆系数范围为1.22～1.39，三级小麦主产区的江苏、四川分别为1.41和1.12。

2.1.3 玉米

玉米经济产量为籽粒产量，因此以草谷比估算的玉米田间秸秆量应扣除玉米芯量，玉米芯属于初加工副产物。玉米的田间秸秆计算公式为:玉米田间秸秆量=经济产量×草谷比－玉米芯产量。

按文献报道我国31个省 (市、自治区)的玉米秸秆系数范围为 0.93～1.30，全国平均值为1.07。从各省 (市、自治区)的平均值来看，玉米的秸秆系数的范围与水稻在各省 (市、自治区)的数值很接近。

2.1.4 棉花、甘蔗

棉花有子棉和皮棉两种。由于《中国统计年鉴》等发布的棉花产量是皮棉产量，从文献中查阅的秸秆量应换算为皮棉的秸秆系数。即在计算田间秸秆时要减去棉籽量。因此棉花田间秸秆计算公式为:棉花田间秸秆量=经济产量 (皮棉) ×草谷比－棉籽产量;也可根据《农业技术经济手册 (修订本)》提供的资料［6］:皮棉与籽棉之比为1∶2.7。据此计算的棉秆与皮棉之比为7.75。

棉花产区主要为新疆、河南、山东、江苏和湖北共5省。

甘蔗加工副产物 (甘蔗渣系数) =甘蔗渣质量/甘蔗茎秆质量;按郭利磊等人［7］的数据，由甘蔗 (鲜干)加工得到的甘蔗渣 (风干)系数，广东、广西取值都为0.16，其他省 (市、自治区)的取值也相同。甘蔗主要集中在广西、广东和云南3省，其甘蔗田间秸秆量约占全国甘蔗田间秸秆总量的90%以上。

2.2 可收集系数的确定［8］

一般由作物经济产量和秸秆系数计算出的秸秆量为理论产生量，实际可收集量还受农作物收获方式的影响。以河南、山东小麦收割为例，人工收割和机械收割之间的留茬高度存在明显差异:平均株高为85 cm的小麦，人工收割留茬高度只有 (5～8)cm，平均值为6 cm，机械收割留茬高度则为 (20～40)cm，平均值达30 cm。这样，秸秆资源可收集利用量则由秸秆的理论产量和其可收集系数来计算，用公式 (2)表示。

式中，WGS为秸秆资源可收集量;WS为秸秆理论产量;IG为秸秆资源可收集利用系数。秸秆资源可收集利用系数是指可收集利用的秸秆质量占农作物秸秆理论产量之比。

目前全国小麦机收面积比例大约在90%以上。留高茬收割是我国现行的、较普遍的小麦机收方式，多数地区留茬高度为 (20～40)cm，个别地区达到(40～50)cm。为了防止麦秸焚烧，不少省份对小麦机收留茬高度要求控制在15 cm或20 cm以下。但在测算机收小麦的秸秆可收集系数时，把小麦机收的留茬高度一般取值为25 cm。根据实地调查和相关数据信息进行估算［6］，全国各类秸秆的可收集利用系数如下:谷物秸秆 (包括稻草、麦草，玉米等)可收集系数为0.83，棉秆为0.90，糖料作物副产品为0.88［8］。笔者认为，谷物秸秆可收集系数 (0.83)实际上是做不到的。从目前企业实际收集秸秆的情况观察，由于主要谷物产区的收割已基本实现机械化，秸秆收割留茬高度较高，加上部分秸秆还田、被焚烧及收集时的遗留等，秸秆的可收集系数能有0.5已经很好了。实际上有些造纸企业收集麦草、玉米等秸秆时每亩地也只能收集到200 kg(风干)。因此本文选用可收集系数为0.5。

3 我国造纸用秸秆资源量估算

根据国家近年发布的作物经济产量数据［9－10］，按表1和表2的秸秆系数和前节所述的秸秆可收集系数，通过估算公式，计算出秸秆可收集年均产量。

由表3可见，由于本文估算的可收集系数更接近实际情况，2010年造纸用农业秸秆的实际可收集量大约为3.3亿t左右，并不像一般文献中得到的数据那样乐观。另外，2011年因玉米减产，使玉米秸秆产量比2010年减少了约0.3亿t。从秸秆资源组成来看，资源量最大的为稻草，产量大约有1亿t，约占总量的33%;2010年玉米秸秆产量接近1亿t，约占总量的29%;麦草较少，约为7500万t，仅占23%。造纸行业进一步重视利用稻草和玉米秸秆制浆造纸已势在必行。

表3 近年造纸用主要农业秸秆可收集量 万t

4 我国秸秆资源的分布

表4为《中国统计年鉴2012》和《中国农业年鉴2011》发布的各类农作物的主要产区产量数据［9－10］。按表4数据与表1、表2各省 (市、自治区)的秸秆系数和前节所述的秸秆可收集系数综合计算出相关省 (市、自治区)秸秆可收集年均产量，计算结果见表5。

表5的数据表明，我国造纸用农业秸秆主要分布于华东、华中、东北和华北地区，其中河南、山东、湖南、黑龙江、江苏、河北、新疆、安徽、吉林9个省是我国造纸用农作物秸秆分布的主要地区，均超过1500万t。稻草在秸秆资源中最为丰富，可惜在造纸工业中很少利用。稻草秸秆集中在降雨量丰富的省份或地区，产量超1000万t的省份除黑龙江以外，集中在长江流域及以南地区。产量从高到低排列为湖南、江苏、江西、黑龙江、湖北、安徽、四川，这7个省的水稻田间秸秆量占全国水稻田间秸秆总量70%以上。其次是玉米秸秆，分布范围非常广泛，由东北地区到西南都可种植，主要产地为东北和华北以及华东和华中的部分省份。按产量由高到低排列为黑龙江、吉林、内蒙古、山东、河南和河北，产量都在800万t以上，这6个省玉米秸秆量占全国玉米秸秆总量60%以上。麦草秸秆资源量为农作物秸秆量的第3位，麦草田间秸秆生产大省有河南、山东，可收集产量范围为1000万t以上，河北、江苏和安徽也是麦草的重要产区。这5个省份麦草田间秸秆总量占全国麦草秸秆总量的75%左右。我国棉秆产量约4500万t，主要集中在新疆、山东、湖北和河北等省、自治区，新疆约占其中的一半。由于我国食糖产地主要集中在广东、广西和西南地区，全国甘蔗渣年均产量只有1611万t，主要集中在广东、广西和云南，其甘蔗渣量占全国总量的95%以上，广西的产量则占全国总量的66%。

表4 2011年我国各种农作物产量的主要区域分布 万t

5 结语

我国是农业大国，每年究竟产生多少农业秸秆，尚没有权威的统计数据。由于研究者对秸秆的内容、秸秆系数、可收集系数的认识不一致等原因，目前文献发表的数据差异较大，而且多为秸秆的理论产生量。对于造纸工业来说，最关注的是造纸企业每年实际可以收集到多少可用于造纸生产的秸秆，以便根据我国的秸秆实际得到资源量，估算秸秆制浆的规模，产地布局如何等。

本文在收集分析了大量有关秸秆资源估算资料的基础上，根据我国造纸企业的秸秆实际收集状况，对文献中的秸秆可收集系数进行了修正。得到适合于造纸工业需要的、可收集到的纤维秸秆资源量为 (3.0～3.3)亿t，这个数据远低于此前发表的估算数据［11］。其中约1亿t为稻草，近1亿t为玉米秸秆，而这两种秸秆在目前造纸工业中尚没有大量使用。

表5 2011年主要造纸用秸秆产区年可收集秸秆量 万t

从秸秆资源的分布来看，我国的秸秆主要集中分布在河南、山东、安徽、江苏一带。黑龙江、吉林秸秆量也较大，主要是玉米秸秆和稻草，湖南的稻草资源量居全国首位，而棉秆则一半以上集中在新疆，其次是山东、湖北和河北。

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(责任编辑:马 忻)

The Status of Agricultural Residues Resources Available for China's Paper Industry

LIZhong－zheng
(Nanjing Forest University，Nanjing，Jiangsu Province，210037)
(E－mail:zzli_nifu@126.com)

Based on the analysis of relevant data of agricultural residues resource，combining the particle collection situation in the paper mills，the author suggested to revise the collectable coefficientof agricultural residueswhich has been cited in the literatures，the collectable agricultural residueswhich can be used for paper industry was estimated 300～330 million tons totally，the amounts of rice straw and corn stalk which have not been widely used are equivalency about100 million tons.Itwas pointed out that available amount of agricultural residues resource is the basis of the scale and location of the pulp mills.

agricultural residues;resource;fiber stuff

李忠正先生，教授，国际木材科学院院士;主要从事禾草类纤维制浆理论与方法的研究。

TS721+.2，TS721+.3，TS721+.4

A

0254－508X(2014)03－0056－05

2013－12－02