贵州师范大学喀斯特研究院研究中心城市与区域生态国家重点实验室

单位：贵州师范大学喀斯特研究所、中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室、济南环境研究所、贵州师范大学地理与环境科学学院

前言

为了解我国秸秆利用现状，在全国范围内开展问卷调查，并结合全国统计数据，研究结果表明，2011年，我国9大农作物（水稻、小麦、玉米、高粱、马铃薯、油菜、向日葵、棉花和甘蔗的总秸秆产量为 778 Mt，其中 27% 焚烧，38% 返田，17% 为燃料，14% 为饲料，4% 为用于其他目的；还田方式主要为机械破碎，还田量占全国还田总量的67%。由于土壤质量改善和作物产量增加，农民支持退耕还田，而相反的原因是机械成本增加、病虫害增加、以及对下一季作物种植的影响。因此，要因地制宜发展不同的秸秆资源利用模式和还田方式，加强技术研发、宣传培训和政策扶持。

背景

作为农业生产的生物质副产品，农作物秸秆具有巨大的潜在价值。1970年代以前，我国农作物秸秆产量比较少，主要用作生活燃料和饲料。随着现代农业的发展、生活水平的提高和化石能源的普及，农业生产力的提高促进了秸秆产量的增加，秸秆作为燃料和饲料的比例也有所下降。为了快速处置和节省成本，农民习惯于直接焚烧秸秆或将其丢弃在田间，但秸秆焚烧会导致土壤有机质和养分下降。2000年至2003年，我国秸秆年产量600吨，其中焚烧140吨。这些焚烧的稻草排放出大约 7. 7 Tg CO2 eq·a-1 of CH4 和 2.2 Tg CO2 eq·a-1 of N2O，以及 3.6 Mt 大气污染物（其中颗粒物1.0 Mt ）。秸秆焚烧处置不仅浪费生物质资源，还会加剧气候变暖和环境污染。

秸秆作为一种生物质资源，可用于还田、燃料、饲料或其他用途（如工业原料和食用菌原料等）。秸秆还田的方法有很多，如机械粉碎、覆盖还田、高茬还田等。秸秆还田结合施用化肥可以增加土壤养分含量，促进土壤固碳，改善土壤结构。秸秆还田还降低了出境运输的收集、运输和储存成本。秸秆直接燃烧可作为农村生活能源。秸秆的燃烧值是标准煤的一半，含硫量低于煤炭，是一种清洁的可再生能源。我国现代畜牧业由于对畜产品的需求增加以及草地面积的缩小和退化，对饲料产生了巨大的需求，而秸秆作为重要的粗饲料可以弥补这一需求。因此，通过积极推广还田、燃料、饲料等综合利用方式，可以减少秸秆焚烧和弃弃对环境造成的污染和温室气体排放。

国家环保总局（现环境保护部）和农业部分别于1999年和2007年颁布了秸秆禁烧和综合利用政策，促进了秸秆综合利用，减少了生物质资源的浪费。随着现代农业的发展，政策的实施影响了我国秸秆的利用，因此有必要了解我国秸秆利用的现状。本研究通过对农户进行全国性问卷调查农村秸秆利用百分比，评估我国秸秆利用现状，了解主要的还田方式，探讨秸秆还田的态度和原因。

1 材料与方法

1.1数据源

实地调查是在广泛的领域进行的。调查对象为有种植经验的农户。每个省随机抽取2～5个县，每个县至少抽取1个村，每个村随机抽取5名有经验的农民进行调查。调查内容为2011年作物耕地管理措施，涉及秸秆含量包括作物经济产量、秸秆产量、秸秆利用率、退耕还田、农民对退耕还田的态度和原因等。共1126条本次调查获得有效问卷，在全国范围内发放152份。县（图1）、水稻（387）、小麦（304）和玉米（346）占有效问卷的92%。

1.2问卷有效性

全国实地调查经历了4个阶段：调查前、调查员培训、正式调查和数据输入分析。为了保证调查的有效性，在设计问卷时，我们设计了三角问题，包括作物产量、秸秆还田类型、农民对还田的态度。有效问卷是指秸秆处理方式填写比例且总和为100%的问卷。我们对各省调查的农作物产量与统计年鉴中对应的产量进行了t检验，结果没有显着差异。

1.3 秸秆利用与还田方式

本研究的目标作物是水稻、小麦、玉米、高粱、马铃薯、油菜籽、向日葵、棉花和甘蔗。这些作物代表了我国的主要粮食和经济作物。其他作物也有秸秆产量，但它们的用途相对简单。具体用途请参考《中国有机肥营养素》。我国农作物收割后，秸秆的一般利用包括焚烧、还田、燃料、饲料等用途（如秸秆由农民出售，再用于生产生物质能源、造纸或细菌等）育种等）。本研究调查了农民的水平，无法对生物质能源生产等其他用途进行详细分析，因此本研究仅将秸秆利用分为这五种方式。对于某个省份，

式中：i为九种作物之一；Uikn为调查省第n个农户第k种秸秆利用方式的面积比，%；k 指返田、燃烧、燃料、饲料或其他利用方式；Ni 是调查 Uikn，Ni 通过调查获得种植作物 i 的农民总数；艾为该省第一作物的播种面积，数据取自《中国农业年鉴2012》。

根据以上计算，全省不同利用方式的秸秆量（Qk，Mt）由公式（2）计算：

式中： Yi为该省第i种作物的总产量，104 t，数据取自《中国农业年鉴2012》；Ri 为第 i 种作物的草粮比，取值基于毕玉云等。和“中国生物质资源可用性”。评价”；Fi 为作物 i 的干物质含量，%，数据取自 IPCC 指南。

根据我国常用的还田方法分为高茬还田、粉碎压榨、覆盖还田、堆肥还田、分解剂。本研究秸秆利用方式包括饲料，因此还田方式不包括还田方式。

1.4统计分析

IPCC 建议使用 95% 置信区间（95% 置信区间）来反映研究指标的不确定性。根据IPCC的不确定性传递原理，我们计算了我国各省不同利用方式下秸秆数量的不确定性。

2 结果与分析

2.1稻草的使用方法

2011年我国9种农作物秸秆总产量778吨，产量大于50吨的省份有河南（84吨）、山东（75吨）、黑龙江（69吨）、河北（56吨） ) 和吉林 (52 Mt)。这五个省的秸秆占全国总量的43%（表1）。四个农业区的产量顺序为：华北（282 Mt）>华南（261 Mt）>东北中国(152 Mt) > 西北地区(84 Mt). 秸秆焚烧、还田、燃料、饲料等用途(秸秆量)的比例为27.4% (200 Mt), 3 7.9 % (295 Mt)、17.0% (137 Mt)、13.8% (113 Mt) 和 4.0% (34 Mt)。秸秆焚烧占1/3~2/3的省份有14个，其中11个位于南部地区。退还土地量最大的省份是山东、河南和河北，三地退还土地总量（155 吨）占全国土地退还量的 54%；拥有一半以上耕地份额的省份包括北京（89%）、河北（81%）、山东（78%）、河南（61%）、重庆（58%）和山西（56%）。秸秆作为燃料超过 10 吨 新疆、吉林、河南等地用作饲料的秸秆总量超过 10 吨，西藏、新疆、云南、甘肃和贵州的秸秆用作饲料的比例超过 10 吨/3 . 山东（78%）、河南（61%）、重庆（58%）和山西（56%）。秸秆作为燃料超过 10 吨 新疆、吉林、河南等地用作饲料的秸秆总量超过 10 吨，西藏、新疆、云南、甘肃和贵州的秸秆用作饲料的比例超过 10 吨/3 . 山东（78%）、河南（61%）、重庆（58%）和山西（56%）。秸秆作为燃料超过 10 吨 新疆、吉林、河南等地用作饲料的秸秆总量超过 10 吨，西藏、新疆、云南、甘肃和贵州的秸秆用作饲料的比例超过 10 吨/3 .

秸秆焚烧比例在东北和南方地区约占1/3，而在北方和西北地区仅占14%（图35%，东北地区最低，仅为9%；东北地区占秸秆作为燃料的比例最高，为35%，其次是西北地区，占30%；秸秆作为饲料的比例最高的地区是西北地区和东北地区，分别为24%和18% .

2.2稻草如何还田

调查结果显示，2011年，四大农区秸秆还田方式主要为机械粉碎还田，粉碎还田量占秸秆还田总量的67%。还田（图3）。占本区还田的82%，占秸秆产量的一半；覆盖方式主要在华北和华南地区使用，占15%这两个地区分别有28%和28%的土地还田；4个农田全部被农民使用，退耕量占27%（东北地区）、16%（南部地区）、13%（西北地区） ) 和 2%（华北地区），分别为 4 个地区；沤腐主要分布在西北和华南地区，这两种方法的总和分别占两个区域的24%和18%。

2.3 农民对秸秆还田的态度

在北方、东北和南方地区，支持秸秆还田的农民是反对的4倍多。比例也低于20%。西北地区只有43%的农民支持农民，反对农民的比例（46%）超过了支持农民，这与该地区干旱的气候条件有关。南方和东北地区农民持冷漠态度的比例高于华北和西北地区。

被调查农户支持秸秆还田的主要原因是秸秆还田可以增加土壤养分，替代部分化肥，改善农田土壤质量和作物产量，同时保护环境，降低秸秆运输等成本（表3）)。农民反对秸秆还田的主要原因是秸秆可以作为燃料和饲料，还田会增加机械作业成本，有时还会加重农作物病虫害。农民持冷漠态度，一般是由于当地环境条件限制秸秆还田实施（如气候、地理、技术等），对还田技术缺乏了解。

3 讨论

我国不同地区、不同年份的秸秆利用方式存在明显差异。2011年全国农作物秸秆焚烧率从2000年的21%提高到27%（表1）。东北三省内蒙古、苏南、安徽、湖北、湖南等地已达到甚至超过秸秆焚烧的 1.1%）。/3。东北地区秸秆焚烧严重是因为秋收后地温低农村秸秆利用百分比，秸秆还田不易腐烂，而南方则是因为夏收秸秆紧，前秸秆还田影响下茬栽植，冬季不需采暖。秸秆增产和禁止焚烧措施促进了秸秆资源的利用。例如，河北省秸秆还田比例从2006年的41%上升到2011年的81%（表1）。辽宁省辽中县秸秆还田比例（14%）略有下降。高于全省平均水平（11%），但焚烧率（15%）明显低于全省平均水平（30%），原因是辽中县是国家级畜禽养殖基地，更多秸秆作为饲料，减少废弃物。 61%, 反映秸秆处理从燃烧到返回的转变。另有研究表明，黑龙江、河南秸秆利用率、西北地区焚烧比例等与本研究结果基本一致。这些研究表明，我国秸秆回收利用潜力巨大，但推广回收利用需要考虑不同地区的气候和地理环境。和经济差异。但回收的推广需要考虑不同地区的气候和地理环境。和经济差异。但回收的推广需要考虑不同地区的气候和地理环境。和经济差异。

我国农业土壤曾因有机质投入不足，损失了30%～50%的有机碳。近30年来，东北地区过度种植和忽视施肥，也导致黑土有机碳含量急剧下降。在华北地区，秸秆还田显着提高了农田土壤有机碳含量。因此，我国农田秸秆收割应优先返田。施肥土壤。在秸秆资源充足或条件不适宜还田的地区，秸秆可作为能源、饲料和工业原料。这项研究表明，我国秸秆作为生活燃料占总产量的17%。然而，由于传统直燃效率低（最高仅为12%～15%），秸秆能源需要发展沼气生产、固化成型、热解气化、直燃发电等新技术。我国饲料占14%，其中西北地区秸秆饲料占该地区秸秆产量的1/4。秸秆饲喂前应进行物理、化学或生物处理，以提高适口性和消化率。只有这样，秸秆才能作为饲料，有利于我国“节粮”畜牧业的发展。因此，我国秸秆资源利用需要因地制宜，

秸秆回收可以充分利用农作物的副产品，但回收的过程也会对环境产生一定的影响。秸秆还田可以使土壤肥沃，减少碳封存，但也会增加稻田的甲烷排放。不同的退田方式对碳汇和减排的影响不同。例如，与高茬还田相比，覆膜还田可以更有效地控制稻田温室气体排放的强度。支持或反对秸秆还田的农户并未考虑其对大气温室气体的影响，需要加强宣传，提高农户对这方面的认识（表3）。此外，秸秆还田排放NH3和 N2O，导致氮流失和大气变暖。秸秆能源转化由一次燃烧为多次燃烧，作为一种可再生能源，可替代煤炭等化石能源，减少温室气体排放。秸秆饲料处理可以满足畜牧业的发展。但是，畜牧业的扩张会增加温室气体排放和环境污染。总之，秸秆利用或还田的选择需要考虑这些对环境的影响，可以通过经验模型、生命周期和碳足迹进行评估。秸秆饲料处理可以满足畜牧业的发展。但是，畜牧业的扩张会增加温室气体排放和环境污染。总之，秸秆利用或还田的选择需要考虑这些对环境的影响，可以通过经验模型、生命周期和碳足迹进行评估。秸秆饲料处理可以满足畜牧业的发展。但是，畜牧业的扩张会增加温室气体排放和环境污染。简而言之，秸秆利用或还田的选择需要考虑这些对环境的影响，可以通过经验模型、生命周期和碳足迹进行评估。

而南方地区（一年两季甚至三季）的粗茬和大量的稻草导致了对返田的支持。因此，秸秆还田的快速发展只能通过在不同环境条件下开展田间试验，寻找适应我国不同地区气候、地理和种植制度的途径来实现。

4。结论

（1）根据气候、地理和种植制度的差异，我国农作物生产应发展适应不同地区的秸秆资源利用模式。

（2）我国农作物秸秆要先还田，要施肥，才能保证农作物稳定高产的可持续性。

（3）各农区应因地制宜发展秸秆还田技术，减少还田带来的负面影响（如成本增加、病虫害加重、对下一季农作物种植的影响）等），帮助农民正确认识秸秆利用对环境的不利影响。

（4）在我国不适宜秸秆还田或秸秆过剩的地区，应积极推进秸秆向新能源和优质饲料的转化。

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