【研究意义】中国是世界秸秆产量大国。秸秆“用则利，弃则害”。合理利用秸秆资源，既涉及到整个农业生态系统中的_十壤肥力、水土保持、环境安全以及可再生资源高效利用等可持续发展问题，又涉及到农民生活系统中的家居温暖和环境清洁，是中国农业和农村社会经济实现可持续发展的必然要求。【前人研究进展】目前，国内有关秸秆可收集利用量、秸秆适宜性评价的研究尚不多见，有的也缺少系统的归纳整理。在目前的可查文献中，崔明等采取文献分析和典型地区调查相结合的方法，对2006年中国稻谷、小麦、玉米、棉花和油菜等5种主要农作物秸秆资源的理论资源量、收集系数、可收集利用量、可能源化利用数量等进行了估算和评价，并就5种丰要农作物秸秆在燃料、肥料、饲料、工业原料和养菇、焚烧废弃等方面所占的比例进行了综合估算。与仅以5种主要农作物为研究对象不同，韩鲁佳等、钟华平等对中国作物秸秆在燃料、饲料、肥料和工业原料等利用方式上的分配进行了估算。此外，关于秸秆的利用方式，1998年7月出版的《中国生物质资源可获得性评价》一书将其大致分为工业原料、牲畜饲料、直接燃料或生物质能源等三类用途。根据该书的估算，1995年中国农作物秸秆产量为6.04×108 t，除秸秆直接还田和收集损耗约占15.0%外，秸秆可获量为5.134×108t。秸秆可收集利用量通常要以秸秆资源数量为基础数据进行估算。通过对可查文献的归纳和总结发现，国内关于秸秆资源的研究多集中于农作物秸秆资源数量及分布、秸秆资源综合利用、秸秆收储以及秸秆焚烧等方面。关于秸秆资源数量有多种不同的估算结果，从6×108 t、7×108 t到8×108 t左右不等。毕于运等根据目前中国秸秆资源估算中草谷比取值不当等现象，通过选取订正的秸秆草谷比对中国秸秆资源进行了全面估算。估算结果表明，2005年中国秸秆总产量为84 183.12×104 t。目前，国外也不乏有关秸秆数量估算、秸秆资源利用等方面的研究。例如，Edwards等用GIS数据测算了欧盟27国（2005年欧盟有25个正式成员国，保加利亚和罗马尼亚当时为候选国）可以用以转化为电能的小麦和大麦秸秆数量。Summers等通过研究指出，秸秆的产量与作物留茬高度、季节、地域以及设备损失等因素均有一定的内在关系，并且通过对美国加州典型条件下的稻草产量进行分析，确定加州的草谷比为0.81--2.29，平均值为1.27。【本研究切入点】根据当前国内有关秸秆资源的研究现状，笔者发现，目前国内有关秸秆可收集利用量、适宜性评价等方面的研究尚不多见，有的也不够全面。特别是在秸秆资源的适宜性评价方面，仍基本处于感性认识阶段，对于特定用途的秸秆可获得量估算也大多是建立在感性认识基础上。有关以秸秆适宜性评价为基础的秸秆资源同．标准分类和定量汇总研究，在国内外都不多见。【拟解决的关键问题】按照确定的秸秆资源可收集利用系数，估算出中国各类秸秆资源的可收集利用量。对秸秆资源在五料（燃料，饲料，肥料，工业原料，食用菌基料）上的适宜性和其各自的可收集利用量作出定量或定性的评价。

1  研究方法

1.1  可收集利用系数的确定方法

秸秆资源可收集利用量是指在现实耕作管理尤其是农作物收获管理条件下，可以从田间收集、并可为人们利用的秸秆资源的最大数量。对秸秆资源可收集利用量的估算，一般不考虑秸秆综合利用的经济技术可行性以及秸秆需求对秸秆可收集利用量的影响，也不考虑未来农作物收获环节技术革新对秸秆可收集利用的影响。对于那些可收集而未收集、可利用而未利用的农作物秸秆都要估算在秸秆可收集利用量中，如田间焚烧、田间地头堆弃的秸秆以及保护性耕作覆盖还田、留高茬还田的秸秆等。

秸秆资源可收集利用量1般根据秸秆资源的总产量和其可收集利用系数来计算。用公式表示为：

WGS=WS×IG    (1)式中，WGs为秸秆资源可收集利用量；%为秸秆总产量；，G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重量占农作物茎秆总生物量即秸秆总产量的比重。农作物茎秆是指农作物主产品（又称经济产品）收获后剩余的农作物地表以上部分。秸秆资源可收集利用系数主要根据作物收割留茬高度占株高的比例和秸秆枝叶脱落率来估算。本研究主要采用实地调查和文献分析法，以黄淮海地区主要农作物的收获留茬高度调查结果为主要依据，结合相关研究所测定的秸秆田间残留量等数据信息，对中国各类秸秆资源的可收集利用系数做出初步估算。

在估算过程中，笔者注意到，除了农田微地貌、田间持水量（主要针对水稻）、耕作制度、收获习惯、秸秆还田需求等因素对秸秆资源可收集利用系数有一定影响外，最大的影响因素应是农作物的收获方式。根据笔者在苏南地区以及河南、山东的调查发现，机械收获留茬高度明显高于人工收获高度。以河南、山东为例，小麦留茬高度人工收割和机械收割之间存在明显差异：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。因此，在秸秆资源可收集利用系数制定上，应首先根据收获方式把其区分为机械收获与人工收获两种不同的类型。

除山区、丘陵地区及经济欠发达地区外，目前中国大部分地区使用联合收割机收割小麦，2005年全国机收面积比重已经达到80%。“悬切”留高茬收割是中国现行的、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做出规定，要求控制在15 cm或20 cm以下。但是，在缺乏国家配套扶持的情况下，要使全国各地的小麦机收留茬在近期内都达到此要求比较困难，考虑到小麦留高茬收割仍是中国秸秆直接还田的重要方式，本研究在测算机收小麦的秸秆可收集利用系数时，把小麦机收的留茬高度统一取值为25 cm。另外，在测算机收水稻和大豆的秸秆可收集利用系数时，则依据水稻和大豆机收留茬高度的调查结果取值。

到2005年中国小麦、水稻和大豆的机收面积比重分别为80%、33.5%和28.5%，而其它主要农作物的机收面积和比重都十分有限，玉米和油菜的机收面积比重分别只有3.04%和6.87%。因此，笔者在制定各类秸秆资源的可收集利用系数时，仅对小麦、水稻和大豆按不同的收获方式进行了区别对待，对其它农作物秸秆的可收集利用系数皆按人工收获方式取值。

1.2适宜性评价方法

秸秆适宜性评价是秸秆综合利用研究和管理极其重要的基础性工作。秸秆适宜性包括原料秸秆的适宜性和加工处理秸秆的适宜性（秸秆经加工处理后，可显著提高其使用价值和适宜范围）。众所周知，大多数农作物秸秆具有多适性。本研究中，秸秆资源的适宜性评价主要是对适宜用于燃料、饲料、肥料、工业原料以及食用菌基料（简称“五料”）等用途的原料秸秆和加工处理秸秆进行定量和定性评价。

秸秆有数十种之多，不仅每一种秸秆都具有多宜性，而且每种秸秆之间的适宜性又千差万别，进行全面系统的适宜性评价是一项比较复杂的工作。本研究将根据秸秆的不同特性（例如耐燃性、适口性等）采用分级的方法，将用于各种用途的秸秆划分为最适宜、一般适宜、次适宜等不同级别，分别就不同级别的秸秆可收集利用量进行定量估算。

2  关于中国秸秆资源可收集利用量的估算结果

2.1  秸秆资源可收集利用系数的推算结果

根据以上论述可知，确定秸秆资源的可收集利用量首先要确定秸秆资源可收集利用系数。根据实地调查和相关数据信息进行估算可知（表1），2005年中国农作物秸秆平均可收集系数为0.81。其中，粮食作物秸秆可收集利用系数为0.83，油料作物秸秆可收集利用系数为0.85，棉秆可收集利用系数为0.90，糖料作物副产品、烟秆、药材作物残余物、蔬菜藤蔓及残余物以及其它作物秸秆的可收集利用系数分别为0.88、0.90、0.50、0.80和0.60。

2.2  中国秸秆资源可收集利用量的估算结果

关于秸秆总产量，本研究将以毕于运等估算的2005年中国各类秸秆资源数量的数据为准（表1）：2005年中国秸秆总产量为84 183.12×104 t。其中，粮食作物秸秆为59 110×104 t，经济作物秸秆为21 195×104 t，其它农作物秸秆产量为3 879×104 t。粮、棉、油、糖、菜五大类作物秸秆产量合计为79 180×104t。其中：棉秆为5 257×104t，油料秸秆为4 423×104 t，糖料作物副产品为2 741×104 t，蔬菜藤蔓及残余物为7 8×104 t。三大粮食作物（水稻、玉米、小麦）的秸秆产量合计为52 056×104 t。其中水稻秸秆、玉米秸秆（芯）、小麦秸秆产量分别为21 129×104 t、20 208×104 t和10 719×104 t。

根据以上秸秆数量的估算为基础数据，按照本研究确定的秸秆资源可收集利用系数，利用公式(1)计算出该年度中国各类秸秆资源的可收集利用量（表1）。分类计算汇总结果表明，2005年中国秸秆的可收集利用总量为68 595×104 t；残留田间和收集过程中浪费的秸秆占19%。其中，粮食作物秸秆可收集利用量为49 231×104 t，占71.77%;经济作物秸秆的可收集利用量为16 261×104 t，占23.71%;其它作物秸秆的可收集利用量为3 103×104 t，占4.52%。

3  中国秸秆资源适宜性评价

3.1  中国秸秆资源可燃性评价

可燃性是生物质的基本特性。除了少数几种自然晾晒风干较困难的秸秆如叶菜类的残余物、甜菜渣（叶）等之外，绝大多数秸秆皆可燃用。从此角度讲，2005年中国可以燃用的秸秆约为6.35×108t，占全国秸秆可收集利用量的92.57%。

秸秆（含水率15%左右）的平均热值为14 226 kJ.kg-1，比薪柴平均热值低15%，相当于标准煤热值的48.57%，即2kg秸秆约折合lkg标准煤。因此，仅从自然适宜性来看，2005年中国可燃用的秸秆约折合3.08×108 t标准煤。各种秸秆的热值差别不大，高低相差在17%以内。某些不太适宜燃用的秸秆（如甘薯蔓等）与某些适宜燃用的秸秆（如棉秆等）相比，其热值并不算低，甚至高于某些比较适宜燃用的秸秆（如油菜秆、玉米秸等）。因此，从热值出发，无法对秸秆的可燃性能做出分级评价。

耐燃性是秸秆的一项重要特性。秸秆的耐燃性能主要取决于其木质化程度，木质化程度越高耐燃性越强，反之亦然。例如，从木质素含量看，棉秆>玉米秸>麦秸、稻草，其耐燃性能排序亦相同。根据秸秆的耐燃性，结合农民的炊事习惯，本文将各种可燃用秸秆的适宜性划分为3级：最适宜、一般适宜、次适宜。分级结果统计表明，2005年在中国可收集利用的秸秆总量中，最适宜燃用的秸秆为15 962×104t，占23.27%;一般适宜燃用的秸秆为21 687×104t，占31.62%;次适宜燃用的秸秆为25 8×104t，占37.74%。另外，不太适宜燃用的秸秆为5 058×104t，占全国可收集利用秸秆总量的7.37%。

3.2  中国秸秆资源可饲性评价

3.2.1  秸秆可直接饲喂量  根据各类秸秆直接饲喂的适口性及其作为饲料的可消化成分含量和营养成分含量，可把所有秸秆直接饲喂的适宜性划分为3级：较适宜、次适宜和不适宜（表2）。2005年在中国可收集利用秸秆总量中，较适宜直接饲喂的秸秆为33 870×104 t，占49.38%:次适宜直接饲喂的秸秆为17 719×104 t，占25.83%;不适宜直接饲喂的秸秆为17 006×104t，占24.79%。中国可直接饲喂的秸秆重量为51 5×104t，占全国可收集利用秸秆总量的75.21%。

3.2.2秸秆可加工饲喂量  根据各类秸秆在现实经济技术条件下可加工饲喂的可能性，本文把所有秸秆划分为2级：适宜加工饲喂的秸秆和不适宜加工饲喂的秸秆，分级结果如表2。分级结果统计表明，2005年在中国可收集利用秸秆总量中，适宜加工饲喂的秸秆为58 7×104t，占85.67%;不适宜加工饲喂的秸秆为9 831×104 t，占14.33%。这里需要说明的是，

由于可直接饲喂的秸秆往往也需要加工处理才能更好地发挥其资源效率，故上述适宜加工饲喂的秸秆量包含了可直接饲喂的秸秆量，也正因为如此，上述适宜加工饲喂的秸秆量也就是目前中国最大的或称为潜在的秸秆可饲喂量。

当然，秸秆是否适合直接饲喂或加工饲喂是相对的，与现实经济技术条件尤其是地区畜牧业发展要求和饲草资源条件相联系的。随着秸秆饲料加工技术水平的不断提高，中国适宜于饲用的秸秆种类和数量将进一步增加，饲料源将更为广阔。

3.3中国秸秆资源直接还田适宜性评价

秸秆还田包括过腹还田、过腹沼肥还田、堆沤还田、直接还田等多种方式。在此着重论述秸秆直接还田的适宜性。

所有类型的秸秆都可还田，这是人们对秸秆直接还田适宜性最基本的认识。另外，凡是未经过养殖转化和肥料加工，而以原物或直接粉碎后回归土壤的秸秆都应被称为秸秆直接还田。秸秆残留还田是秸秆直接还田的重要形式之一。根据秸秆可收集利用率推算，在2005年中国秸秆资源总产量中，秸秆残留还田量为15 588×104t，占18.52%。

虽然所有秸秆都可还田，但是适宜于直接还田的秸秆应当是那些在作物收获时能够就地还田的秸秆。本研究认为，对于那些必须随农产品一齐收获的农作物副产品，如玉米芯、稻壳、花生壳、甘蔗渣、向日葵盘、甜菜渣等，应把其从适宜直接还田的秸秆中剔除。还有某些作物秸秆，如甘薯蔓、花生秧、花生壳、甜菜渣、甜菜叶、蔬菜藤蔓、豆秸、芝麻秸、玉米芯、向日葵盘等属于优质饲草（料），相对于饲用而言，用其直接还田是种浪费，故本研究也把其从适宜直接还田的秸秆中剔除。扣除上述两类秸秆后，2005年在中国可收集利用的秸秆资源中，适宜直接还田的秸秆数量为46 000×104t左右，约占2/3。

2005年中国秸秆残留还田量与适宜直接还田的可收集利用秸秆量合计约61 600×104 t，占同年全国秸秆总产量的近3/4。

3.4  中国秸秆资源工业加工和食用菌栽培适宜性评价

3.4.1  秸秆资源工业加工适宜性评价  秸秆工业加工的用途十分广泛，包括造纸、包装材料加工、人造板（包括刨花板、中密度纤维板、轻质墙体板、麦秸均质板、仿水曲柳玻镁平板等）加工、环保用品（包括一次性方便碗、餐盒、碟子、托盘、筷子等）加工、编织等。

适合工业加工的秸秆主要有谷物秸秆、豆类秸秆、油料秸秆、棉秆、麻秆、烟秆、甘蔗渣等，2005年其可收集利用量约为58 700×104 t，占全国可收集利用秸秆总量的85%以上。

3.4.2秸秆资源食用菌栽培适宜性评价秸秆富含食用菌（供人类食用的大型真菌）所必须的碳源（单糖、双糖、半纤维素、纤维素、木质素等）、氮源（蛋白质、氨基酸、尿素、硫酸铵等）、矿物质（钾、钙、磷、镁、铁、硫、硼等）、维生素（B1等）等营养物质，以其为原料，结合粪肥以及少量的化肥，根据生产配方制成食用菌培养基，不仅可用于养殖双孢菇、草菇、鸡腿菇、白灵菇、杏苞菇等草腐菌，而且可以全部或部分替代木材养殖平菇、香菇、滑子菇、金针菇、银耳、猴头菇、黑木耳、真姬菇、灵芝等木腐菇。    适宜于食用菌栽培的秸秆与适宜于工业加工的秸秆种类基本一致，总资源量约为58 700×104 t，占全国可收集利用秸秆总量的85%以上。目前，食用菌栽培利用较多的秸秆主要有稻草、稻壳、玉米芯、棉壳、花生壳、油菜壳、麦秸等。

4讨论

4.1  关于秸秆可收集利用量的估算

关于秸秆可收集利用系数和可收集利用量的估算，此前的研究仅见于稻谷、小麦、玉米、棉花、油菜等几种主要农作物。本研究根据黄淮海地区主要农作物的收获留茬高度调查结果，结合相关研究所测定的秸秆田间残留量等数据信息，对中国各类秸秆资源的可收集利用系数以及秸秆平均可收集系数进行了推算，并在此基础之上，估算出中国各类秸秆资源的可收集利用量。

4.2关于秸秆适宜性综合评价

总结以往有关秸秆适宜性评价的研究，大致可分为专题分析和综合性评价两个方面。秸秆适宜性专题分析主要是通过对某种或某几种秸秆在某一特定用途上的利用效果分析来实现的（如秸秆在氨化养畜方面的适宜性分析，其依据主要是麦秸、稻草、玉米秸等秸秆的氨化养畜效果），有关该方面的研究文献相对较多，但缺少系统的归纳整理。秸秆适宜性综合性评价则主要包括同一秸秆不同利用方式的适宜性差别及分类评价，以及各种秸秆同一利用方式的适宜性之差别及分类评价。目前，有关秸秆资源适宜性的综合评价以及对特定用途的秸秆可获得量估算，基本处于感性认识阶段；有关以秸秆适宜性评价为基础的秸秆资源同一标准分类和定量汇总研究，在国内外都不多见。而且，现有有关秸秆适宜性的研究多是从秸秆资源的不同用途出发（一般用于燃料、肥料、饲料和工业原料），对适宜于各类用途的秸秆进行粗略估算，而并未就用于某种用途的秸秆资源适宜性进行分级评价。本研究通过将用于各种用途的秸秆划分为最适宜、一般适宜、次适宜等不同级别，分别就不同级别的秸秆可收集利用量进行定量估算，具有一定的创新。

需要指出的是，由于篇幅问题，本文只对传统的秸秆直接燃用适宜性进行评价，秸秆新型能源化开发利用适宜性评价暂未详作论述。随着科学技术的不断进步，秸秆新能源化利用逐渐进入人们的视野，并显示出其优越性。秸秆新型能源化开发利用可归结为“四化一电”，即秸秆气化、秸秆固化、秸秆炭化、秸秆液化和秸秆发电。秸秆气化又有广义和狭义之分，前者包括秸秆生物气化和秸秆热解气化，后者特指秸秆热解气化。秸秆生物气化又称秸秆沼气。在秸秆的新型能源化开发利用中，不同的开发利用方式对秸秆的要求存在一定差异。这在以后的研究中需要进一步补充和完善。

5  结论

5.1  通过确定秸秆可收集利用系数，以2005年中国秸秆总产量为基础数据计算显示，中国秸秆资源可收集利用量非常丰富。2005年中国秸秆可收集利用量为68 595×104 t，秸秆平均可收集系数为0.81。

5.2  中国秸秆资源有多种利用途径，可广泛用作燃料、饲料、肥料、工业原料以及食用菌基料。采用对秸秆各类适宜性进行分级的方法进行定量和定性评价显示，2005年中国可以燃用的秸秆约为6.35×108 t，占全国秸秆可收集利用量的92.63%；可直接饲喂和适宜加工饲喂的秸秆量分别为51 5×104 t和58 7×104 t，分别占全国可收集利用秸秆总量的75.21%和85.67%;秸秆残留还田量与适宜直接还田的可收集利用秸秆量合计约61 600×104 t，占同年全国秸秆总产量的近3/4;适宜于食用菌栽培的秸秆与适宜于工业加工的秸秆资源量均约为58 700×104 t，各自占全国可收集利用秸秆总量的85%以上。

王亚静，毕于运，高春雨

（中国农科院农业资源与农业区划研究所，北京100081）

中国农业科学2010.9