湖南省农作物秸秆资源量变化趋势及空间分布

摘要：为了解湖南省农作物秸秆资源量及空间分布格局，充分认识秸秆资源的开发潜力，为湖南秸秆资源综合利用工作提供数据支撑与决策参考，采用草谷比系数法分析湖南省秸秆资源量变化趋势以及空间分布格局。结果表明：1999—2021年湖南农作物秸秆资源总量大致分为轻微下降、稳步提升、趋于稳定3个阶段，整体呈现上升趋势，其中水稻、玉米、油料、蔬菜瓜类和薯类是湖南秸秆资源的主要来源。从资源丰度上看，空间分布整体呈现东北部和西南部较丰富、东南部一般、西北部较贫乏的特点；从资源密度上来看，整体呈现中部集中、南北较分散的特点。

关键词：农作物秸秆；理论资源量；可收集资源量；变化趋势；空间分布

中图分类号：X712 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2024）10-0031-10

Variation Trends and Spatial Distribution of Straw Resources in Hunan Province

LI Su-yang，KUANG Yuan-pei

（School of Economics， Hunan Agricultural University， Changsha 410125， PRC）

Abstract： This study aims to reveal the amount and spatial distribution pattern of straw resources in Hunan Province， fully recognize the development potential of straw resources， and provide data support and decision-making reference for the comprehensive utilization of straw resources in Hunan. The straw-to-grain ratio was adopted to analyze the variation trends and spatial distribution pattern of straw resources in Hunan. The results showed that the straw resources in Hunan from 1999 to 2021 roughly varied in three stages of slightly declining， steadily increasing， and stabilizing， with an overall upward trend. Rice， maize， oil crops， vegetables， melons， and tuber crops were the main sources of straw resources in Hunan. In terms of resource abundance， Hunan's spatial distribution of straw resources were in a pattern characterized by being rich in the northeast and southwest， moderate in the southeast， and short in the northwest. In terms of resource density， the straw resources were concentrated in central Hunan and scattered in the north and south of Hunan.

Key words： straw; theoretical resources; collectible resources; variation trends; spatial distribution

党的二十大报告指出，要推进美丽中国建设，促进农业农村低碳绿色发展，立足我国能源资源禀赋，积极稳妥推进碳达峰、碳中和[1]。秸秆作为重要的农业资源之一，富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等[2]，其在肥料生产[3]、沼气制造[4]、生物发电[5]和食用菌基质培养[6]等方面发挥着越来越重要的作用。充分认识农作物秸秆资源的经济价值与开发潜力，推动农作物秸秆科学合理规范的综合利用，对推动农业农村低碳绿色发展、加强农村生态文明建设具有重要意义[7]。

近年来，有大量学者对秸秆资源估算、分布及综合利用潜力进行了研究。由于我国农作物种类繁多，种植区域广阔，通过实地调查来统计各地农作物秸秆的产量难度较大。因此，在研究中学者们多数采用间接估算的方法来测算秸秆产量，其中运用最广的计算方法是草谷比系数法[8-9]。在此方法中，最关键的就是草谷比系数的选取，由于农作物产量受气温、降水、土壤、光照、地形、种子质量、化肥、灌溉等多方面因素影响，导致不同地区草谷比系数也有所不同，那么计算所得的秸秆资源量也有所差异。另外，在估算某一省级区域的秸秆资源量时，所选取农作物种类的不同，亦会影响该省份的秸秆资源总量。

湖南省地处我国中南部、长江中游南部，是长江经济带的重要组成部分，也是农业大省。全省总面积21.18万km2，2021年全省农作物播种面积850.4万hm2，其中粮食、油料等主要农作物播种面积分别为475.8万和148.0万hm2；粮食、油料的产量分别达3 074.36万t和263万t，秸秆资源储量较高。近年来，湖南省政府在秸秆资源化综合利用方面开展了大量的工作，在秸秆沼气、生物质电厂、菌种养殖、生物质燃料、秸秆编织及人造板等方面示范成效良好，但受诸多因素影响，秸秆综合利用水平不高，浪费依然严重，露天焚烧现象时有发生，造成了环境、经济、社会效益的多重损失。

目前，关于湖南省农作物秸秆资源量估算与秸秆区域分布的研究较少，或是在对湖南省农作物秸秆资源量进行估算时，所选取的农作物种类较少，不够全面[10-11]；或是从单一空间维度上，对湖南省农作物秸秆资源量进行估算分析，不具代表性。因此，笔者从时间、空间双维度对湖南省农作物秸秆理论资源总量以及可收集资源总量进行估算，讨论分析近20 a湖南省农作物秸秆资源变化趋势和2021年湖南省主要农作物秸秆资源空间分布特征及其丰度、密度等情况，以期为更好推动湖南省秸秆综合利用工作提供数据支撑与决策参考。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

研究所用农作物产量数据来源于湖南省统计局公布的2000—2022年《湖南统计年鉴》，各地市（州）的农作物产量、乡村人口数以及农作物播种面积均来自2021年湖南14个地市（州）统计年鉴，使用《湖南统计年鉴》数据分析湖南省秸秆资源总量时间变化趋势，用各地市（州）统计年鉴分析湖南省秸秆资源量空间分布特征。农作物主要包括水稻、小麦、玉米、其他谷物、豆类、薯类、油料、棉花、甘蔗、烟叶和蔬菜瓜类。各类农作物的草谷比系数以及可收集系数（表1）参考2015年国家发改委和农业部公布的不同农区主要农作物草谷比系数以及相关文献整理所得[12-14]。

1.2 计算方法

1.2.1 农作物秸秆理论资源量测算 农作物秸秆即农作物去除根系和果实之后的剩余部分，农作物秸秆理论资源量即农作物秸秆产量。计算公式如下：

（1）

式中，TTRs表示区域内农作物秸秆理论资源总量；i表示农作物种类，i=1，2，…，n；αi表示区域内第种农作物的产量，下同；βi表示第种农作物秸秆的草谷比系数，下同。

1.2.2 农作物秸秆可收集资源量测算 农作物秸秆的可收集资源量，即在理论资源量中扣除留茬、收集过程中损失的穗轴、枝梗等无法从田间收集的部分。计算公式如下：

（2）

式中，TCRs表示区域内秸秆可收集资源总量，下同；γi表示区域内第i种秸秆的可收集系数。

1.2.3 农作物秸秆可收集资源丰度 资源丰度通常是用来对某一种资源在某一区域的人均资源占有量进行分析的指标。研究选用2021年湖南省及各地市乡村人口数量进行作物秸秆资源丰度的测算，衡量全省人均秸秆资源占有量。计算公式如下：

（3）

式中，φ表示区域内农作物秸秆可收集资源丰度，μ表示区域内乡村人口数量。

1.2.4 农作物秸秆可收集资源密度 资源密度通常是用来对某一种资源在某一区域的分布情况进行量化分析的指标。参考崔蜜蜜等[14]测算秸秆资源密度的方法，选用2021年各农作物的播种面积进行作物秸秆资源密度的测算，衡量每一单位面积上产出的秸秆资源量。计算公式如下：

（4）

式中，ρ表示区域内农作物秸秆可收集资源密度，θ表示区域内农作物的播种面积。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2021和ArcGIS 10.8对数据进行处理和作图，分布图、丰度图和密度图的底图审图号均为GS（2019）1822号。

2 结果与分析

2.1 湖南省秸秆资源总量时间变化趋势

2.1.1 湖南省主要农作物秸秆理论资源量 由表2可知，湖南省农作物秸秆资源总量居第一位的是水稻，然后依次为油料、玉米、蔬菜瓜类和薯类，占比分别为69.46%、8.32%、7.33%、7.32% 和3.25%，总体占比达95.67%，由此可见，湖南省农作物秸秆资源主要依赖于以上5种农作物，特别是水稻秸秆，占比可达69.46%，玉米、油料和蔬菜瓜类这3种作物占比相差不大，总占比为 22.96%，这足可以反映湖南省农作物秸秆的主要来源是水稻。

从表2分析湖南省主要农作物秸秆资源变化情况，1999—2021年湖南省农作物秸秆理论资源量从2000年至2003年有小幅度下降，但整体呈现由稳步提升到逐渐稳定的趋势，从1999年的4 362.81万t增加到2021年的5 177.98万t，增加量为815.17万t，增幅18.68%。其中占比最大的水稻秸秆资源虽有小幅下降，但总体占比趋于平稳，依然是全省农作物秸秆资源的主要来源。

从表2分析可知，1999—2021年湖南省油料、玉米和蔬菜瓜类的秸秆资源量整体呈现增长态势；薯类、豆类和棉花的秸秆资源量呈现逐年下降的趋势；烟叶、甘蔗、小麦以及其他谷物的秸秆资源量近20 a来基本呈现平稳趋势。

油料秸秆理论资源量从1999年的266.85万t增长到2021年的539.14万t，增长量为272.29万t；玉米秸秆理论资源量从1999年的234.36万t增长到2021年的479.93万t，增长量为245.57万t；蔬菜瓜类秸秆理论资源量从1999年的177.44万t增长到2021年的469.56万t，增长量为292.12万t。油料、玉米和蔬菜瓜类秸秆理论资源量整体涨幅均在100%以上，特别是蔬菜瓜类秸秆理论资源量增幅高达164.63%。薯类秸秆理论资源量在1999—2007年缓慢增长，自2007—2017年大幅下降，下降幅度约为50%，自2017年之后，薯类秸秆资源量出现小幅度增长并趋于稳定。豆类秸秆资源量除了在2007—2008年有35.1%的降幅之外，其他时间段秸秆资源量都比较稳定。棉花秸秆资源量自1999—2012年逐年增长，从2012年开始，棉花秸秆资源不断下降，降幅达67.88%。烟叶、甘蔗、小麦以及其他谷物4种作物秸秆资源量变化幅度不大，基本呈现平稳趋势。

2.1.2 湖南省主要农作物秸秆可收集资源量 由表3可知，1999—2021年湖南省秸秆可收集资源总量以及各类农作物秸秆可收集资源量变化趋势与理论资源量变化趋势一致。湖南省农作物秸秆可收集资源总量从1999年的3 452.30万t增加到2021年的4 034.49万t，增加量为582.19万t，增幅16.86%。各类农作物秸秆可收集资源量居前五位的仍然为水稻、玉米、油料、蔬菜瓜类和薯类，占比分别为71.84%、8.61%、7.75%、4.67% 和3.03%，总体占比达95.90%。

2.1.3 湖南省主要农作物秸秆资源量阶段变化分析 根据表2和表3分析全省1999—2021年农作物秸秆理论资源总量和可收集资源总量变化趋势，可以将全省近20 a秸秆资源总量划分为以下3个阶段。

第一阶段为轻微下降阶段（1999—2003年）。这5 a，全省农作物秸秆理论资源量从1999年的

4 362.81万t下降到2003年的3 859.91万t，下降了502.9万t，降幅为11.53%；可收集资源量从1999年的3 452.3万t下降到2003年的3 021.47万t，下降了430.83万t，降幅为12.48%。分析原因可知，这5 a位列全省秸秆产出量第一、第二位的水稻和油料这2种农作物的种植面积和产量均呈现逐年下降趋势，而这2种农作物秸秆资源量占全省农作物秸秆资源量的近80%，从而直接导致全省秸秆资源量逐年下降。

第二阶段为稳步增长阶段（2003—2012年）。这10 a，全省秸秆资源总量基本呈现稳步上升趋势，全省农作物秸秆理论资源量从2003年的3 859.91万t

增加到2012年的4 935.3万t，增加量为1 075.39万t，增幅27.86%，大于近20 a总体增幅。可收集资源量从2003年的3 021.47万t增加到2012年的3 868.64万t，增加量为847.17万t，增幅28.04%。从总体数据分析，在此时间段内，水稻秸秆资源量有小幅度增加，但全省秸秆资源总量的增长主要得益于玉米、油料以及蔬菜瓜类面积和产量的增加，这3种作物作为除了水稻之外在全省秸秆资源中占比最高的农作物，产量的增加必然会带动全省秸秆资源的增长。

第三阶段是总体平稳阶段（2012—2021年）。全省农作物秸秆理论资源量从2012年的4 935.3万t增加到2021年的5 177.98万t，增加量为242.68万t，增幅4.92%。可收集资源量从2012年的3 868.64万t增加到2021年的4 034.49万t，增加量为165.85万t，增幅4.29%。2012年，农业部发布《农业部2012年度“稳定发展菜篮子产品生产”延伸绩效管理工作实施方案》，湖南省作为试点省份，以农作物品种、产量以及人均占有量为重要指标，促进农产品生产稳定，保障农产品有效供给和市场稳定运行，这也就间接促进了2012年之后，全省农作物秸秆资源逐渐趋于稳定。

2.2 湖南省秸秆资源量空间分布特征

2.2.1 湖南各地市农作物秸秆理论资源量 根据各地市（州）统计年鉴可知全省水稻秸秆理论资源总量为3 321万t，占全省农作物秸秆理论资源量的64.45%。由图1a可知，全省水稻秸秆理论资源量排在前5位的地级市分别是常德、衡阳、邵阳、永州和益阳，理论资源量分别为448.36万t、375.13万t、

359.82万t、328.23万t和293.98万t；分别占全省水稻秸秆理论资源量的比重为13.50%、11.30%、10.83%、

9.88%和8.85%。从分布地区的占比来看，主要分布在湘北地区和湘南地区。湘北地区的常德和益阳水稻秸秆理论资源量占全省水稻理论资源总量的22.35%；湘南地区的永州、邵阳、衡阳水稻秸秆理论资源总量占全省水稻理论资源总量的32.01%，5市水稻秸秆理论资源总量共占全省水稻理论资源总量一半以上。

全省油料秸秆理论资源总量为539.14万t，占全省农作物秸秆理论资源量的10.46%。其中排在前5位的地级市分别是常德、衡阳、益阳、岳阳和邵阳（图1b），理论资源量分别为122.14万、67.34万、49.18万、46.26万和44.66万t；分别占全省油料秸秆理论资源量的比重为22.65%、12.49%、9.12%、8.58%和8.28%。从分布地区的占比来看，主要分布在湘北地区、中南地区和西南地区。湘北地区的常德、益阳和岳阳油料秸秆理论资源量占全省油料理论资源总量的40.35%；中南地区的衡阳和西南地区邵阳油料秸秆理论资源总量占全省油料理论资源总量的20.77%，5市油料秸秆理论资源总量共占全省油料理论资源总量的60%以上。

全省蔬菜瓜类秸秆理论资源总量为529.98万t，占全省农作物秸秆理论资源量的10.28%。其中较丰富的分别是永州、长沙、益阳和常德（图1c），理论资源量分别为81.65万、59.63万、55.42万和50.01万t；分别占全省蔬菜瓜类秸秆理论资源量的比重为15.41%、11.25%、10.46%和9.44%。从分布地区的占比来看，主要分布在湘北地区和湘南地区。湘北地区的常德、益阳和长沙蔬菜瓜类秸秆理论资源量占全省蔬菜瓜类理论资源总量的31.15%；从整体来看，全省蔬菜瓜类理论资源总量呈现分别由南、北向中部地区递减的趋势。

全省玉米秸秆理论资源总量为480.49万t，占全省农作物秸秆理论资源量的9.32%。其中排在前5位的地级市分别是邵阳、怀化、永州、娄底和常德（图1d），理论资源量分别为73.95万、61.92万、52.07万、47.03万和42.84万t；分别占全省玉米秸秆理论资源量的比重为15.39%、12.89%、10.84%、9.79%和8.92%。从分布地区的占比来看，主要分布在西南地区，该地区的邵阳、怀化、永州和娄底4市玉米秸秆理论资源量占全省玉米理论资源总量的将近一半；从整体来看，全省玉米理论资源总量呈现由西南向东北方向递减的趋势。

全省薯类秸秆理论资源总量为168.18万t，占全省农作物秸秆理论总量的3.26%。由图1e可知，全省薯类秸秆理论资源量分布分为三个阶梯，其中最丰富的是西南地区的邵阳，资源量为63.39万t，占全省薯类秸秆理论总量的37.69%；其次是郴州、永州、湘西州、怀化和张家界，理论资源量分别为14.22万、13.93万、13.78万、11.94万和10.84万t，5市总量占全省薯类秸秆理论总量的38.48%；理论资源量较为贫乏的是衡阳、长沙、常德、岳阳、益阳、娄底、株洲和湘潭，理论资源量分别为9.16万、6.89万、6.65万、5.46万、4.71万、3.35万、2.93万和0.93万t，这8个地级市薯类秸秆理论资源量均低于全省薯类秸秆资源平均水平。从整体来看，全省薯类秸秆理论资源总量呈现以西南地区为中心，然后分别向东和向北减少形成“两翼”，再向东北方向递减的趋势。

湖南省2021年农作物秸秆理论资源总量为5 153.04万t，由图1f、图2可知，全省排在前5位的地级市分别是常德、邵阳、永州、衡阳和益阳，理论资源量分别为694.76万、591.01万、527.89万、505.36万和432.19万t；分别占全省农作物秸秆理论资源量的比重为13.48%、11.47%、10.24%、9.81%和8.39%。由于湖南省全省农作物秸秆理论资源主要来源是水稻，这也就导致了全省农作物秸秆理论资源与全省水稻秸秆理论资源分布规律相同。

2.2.2 湖南各地市农作物秸秆可收集资源量 由图3

和图4可知，湖南各地市主要农作物秸秆可收集资源总量的空间分布和农作物秸秆理论资源总量的空间分布规律相同，主要分布在湘北和湘南地区。湘北地区的常德和益阳以及湘南地区的永州、邵阳、衡阳农作物秸秆可收集资源总量分别为540.76万、330.70万、401.73万、464.69万和395.32万t，占湖南农作物可收集资源总量的53.41%。

湖南各类农作物秸秆可收集资源量空间分布和各类农作物秸秆理论资源量空间分布规律相同。湖南水稻秸秆主要分布在湘北地区和湘南地区；玉米秸秆主要分布在西南地区；油料秸秆主要分布在湘北地区、中南地区和西南地区；蔬菜瓜类秸秆主要分布在湘北地区以及湘南地区的永州市；薯类秸秆主要集中在邵阳、郴州、永州、湘西、怀化等西南地区。

2.2.3 湖南省农作物秸秆资源丰度情况 由图5和图6可知，湖南农作物秸秆人均资源占有量为1 496.83

kg/人。其中常德、株洲、益阳秸秆人均占有量分别为2 411.74、1 803.10、1 771.69 kg/人，均高于全省平均水平15%以上，属于秸秆资源丰富区。长沙、湘潭、邵阳、永州、益阳、张家界、郴州和衡阳秸秆人均占有量分别为1 589.55、1 537.74、1 529.70、1 485.76、1 428.38、1 399.74、1 348.18和1 333.79 kg/人，均介于全省平均水平之间，高低幅度在15%以内，属秸秆资源一般区。怀化、湘西州、娄底秸秆人均占有量分别为1 173.56、1 089.12、1 021.67 kg/人，均低于全省平均水平15%以上，属于秸秆资源贫乏区。全省农作物秸秆人均资源占有量整体呈现东北部和西南部较丰富、东南部一般、西北部较贫乏的特点。

2.2.4 湖南省农作物秸秆资源密度情况 由图7和图8可知，湖南省农作物单位播种面积秸秆资源量为4 696.39 kg/hm2。其中娄底、邵阳、怀化、湘潭、衡阳、株洲单位播种面积秸秆资源量分别为5 491.20、5 270.12、4 984.02、4 948.41、4 942.87和

4 913.48kg/hm2，均高于全省平均水平，属秸秆资源分布集中区。常德和长沙单位播种面积秸秆资源量分别为4 852.60和4 760.51 kg/hm2，与全省平均水平相差不大，属秸秆资源分布一般区。益阳、永州、郴州、张家界、湘西州和岳阳单位播种面积秸秆资源量分别为4 607.63、4 535.06、4 358.15、4 334.24、3 858.26和3 690.55 kg/hm2，均低于全省平均水平，属秸秆资源分布分散区。全省农作物单位播种面积秸秆资源量整体呈现中部集中、南北分散的特点。

3 讨论与结论

许多学者对我国农作物秸秆资源量及其空间分布进行了较为细致的研究，发现各地秸秆资源量及其空间分布均有所差异。丛宏斌等[15]通过对全国秸秆资源的研究发现我国秸秆资源的主要来源是玉米、水稻、小麦三大粮食作物，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。魏玉杰等[16]

研究认为我国东北地区秸秆资源主要来源于玉米，且秸秆资源主要集中于黑龙江省的哈尔滨市、绥化市等地区；王越等[17]通过对四川省秸秆资源的分析发现四川秸秆种类以玉米和水稻秸秆为主，呈现“一个中心，东密西疏”的分布规律。黄巧义等[18]通过对广东省秸秆资源的估算分析，发现粤西秸秆资源量最大，其次是粤北，珠三角地区最少。熊娜等[19]通过对广西农作物秸秆资源的研究发现水稻、薯类和玉米秸秆是广西秸秆资源的主要来源，主要分布在广西的西南和北部地区。凌一波等[20]通过对新疆地区秸秆资源的研究发现新疆秸秆资源丰富，主要来源于玉米、棉花、小麦等农作物，地域分布上塔城地区、博州、昌吉州等地秸秆资源量较大且丰度、密度均较高。湖南农作物秸秆资源主要来源和空间分布与上述研究结论有所差异，水稻、玉米、油料、蔬菜瓜类以及薯类秸秆是湖南农作物秸秆资源的主要来源，主要分布在湖南东北地区和西南地区。

综合分析内容，可以得出以下4个结论：

第一，湖南省农作物秸秆资源量自1999年近20 a以来总体呈现增长趋势，具体大致分为轻微下降（1999—2003年）、稳步增长（2003—2012年）、总体平稳（2012—2021年）三个阶段。

第二，水稻、玉米、油料、蔬菜瓜类和薯类5种农作物秸秆是湖南省农作物秸秆资源的主要来源，占全省秸秆资源总量的九成以上。

第三，根据各地市（州）统计年鉴可知2021年湖南省农作物秸秆理论资源总量达5 153.04万t，可收集资源总量达3 993.51万t，全省秸秆资源量较丰富的地区是常德、永州、邵阳、衡阳和益阳市，占全省秸秆资源总量的一半以上。

第四，从资源丰度上来看，湖南农作物秸秆人均资源占有量为1 496.83 kg/人，空间分布上整体呈现东北部和西南部较丰富、东南部一般、西北部较贫乏的特点。从资源密度上来看，湖南省农作物单位播种面积秸秆资源量为4 696.39 kg/hm2，空间分布上整体呈现中部集中、南北较分散的特点。

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（责任编辑：肖彦资）