黑龙江省农林生物质能资源评价

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摘 要：黑龙江省是农林业大省，具有相当丰富的可利用的农林生物质能资源，主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、薪柴林木等。论文采用特定的模型综合评价黑龙江省农林生物质能资源的总量及分布，评价结果是2012年黑龙江省各地市（区）农作物秸秆资源蕴藏总量为16279.8万吨，主要集中分布于绥化、哈尔滨、齐齐哈尔与农垦总局，四个地区或单位总量占全省的67%以上；畜禽粪便资源蕴藏总量为20508.1万吨，主要集中分布于绥化、哈尔滨、齐齐哈尔与农垦总局，四个地区或单位总量占全省的65%以上；薪柴林木资源蕴藏总量为1654.1万吨。
关键词：农林 生物质能 资源评价
中图分类号：F301 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2014）08-192-03
生物质是通过光合作用形成的各种生物有机体{1}。生物质能是太阳能通过绿色植物的光合作用以化学能形式储存在生物质中的能量形式。它是以生物质为载体，经过加工可以转化成固态、液态和气态的常规燃料，是一种可再生和环境友好型的能源。黑龙江省具有丰富的生物质能资源，主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、薪柴林木三个方面。对这些资源的蕴藏量进行有效估算和评价对促进黑龙江省生物质能产业发展具有重要作用。
一、黑龙江省农作物秸秆资源蕴藏总量估算与评价
黑龙江省作为中国13个粮食主产区之一，2012年粮食产量占全国总产量的9.77%，其他农作物产量也居于全国前列，具有丰富的农作物秸秆资源。黑龙江省农作物秸秆资源主要来源于水稻、小麦、玉米、谷子、高粱、豆类（以大豆为主）、薯类、油料作物（包括葵花籽、白瓜籽等）、麻类（以亚麻为主）和甜菜。
1.农作物秸秆资源蕴藏总量的估算方法及参数选取。秸秆用途广泛，除了沼气和秸秆气化，还可以通过专用设备，经过特殊处理加工工艺之后固化成型，成为可直接燃烧的固体生物质燃料{2}。在中国，由于秸秆产量并未列入国家统计调查范围，所以其产量需根据公式，依据农作物产量计算得出。计算公式如下：
式中，CR为农作物秸秆资源的蕴藏总量，QCi为第i类农作物产量，ri为第i类农作物的谷草比系数（RPR），n为农作物种类数。
估算农作物秸秆资源的关键，主要是根据已确定的农作物谷草比系数（RPR）计算秸秆资源蕴藏总量。谷草比系数（RPR）是通过观测和实验取得的经验常数。由于地域差异，不同品种农作物的谷草比系数（RPR）也会略有不同{4}。本论文根据现有谷草比系数（RPR）的选取方法，并考虑黑龙江省农作物资源的地域分布，确定谷草比系数（RPR）如表1所示。
2.农作物秸秆资源蕴藏总量评价结果分析。2012年黑龙江省各地市（区）主要农作物产量如表2所示，在表2的基础上利用上述公式Ⅰ，计算出2012年黑龙江省各地市（区）农作物秸秆资源的蕴藏总量如表3所示。
根据表3，首先，从总量分布来看，农作物秸秆资源主要集中分布于绥化、哈尔滨、农垦总局和齐齐哈尔，四个地区或单位总量占全省的67%以上。其次，从秸秆类型来看，玉米秆、稻秆、豆秆等农作物秸秆是黑龙江省秸秆资源的主要类型，蕴藏量占全省总量的96%以上。
另外，各地区农作物秸秆类型和品种组成也不同，其分布具有鲜明的地域差异。农垦总局、哈尔滨、佳木斯、绥化稻秆资源丰富，占黑龙江省的80.6%；绥化、哈尔滨、齐齐哈尔、农垦总局玉米秆资源丰富，占全省的68.5%；黑河、齐齐哈尔、农垦总局、哈尔滨豆类秆资源丰富，占全省的65.8%。
二、黑龙江省畜禽粪便资源蕴藏总量估算与评价
近些年黑龙江省畜牧业发展良好，牲畜数量不断增加。畜禽主要有黄牛及肉牛、奶牛、马、驴、骡、猪、羊、家禽。根据2013年中国统计年鉴显示，2012年全年黑龙江省肉猪出栏头数为1765.2万头，猪年底头数为1381.6万头，分别占全国肉猪出栏头数和猪年底头数的2.5%、2.9%；羊的养殖数量为898.3万只，占全国羊养殖数量的3.2%；牛的养殖数量为519.8万头，占全国牛养殖数量的5.0%，畜禽粪便资源十分可观。
1.畜禽粪便资源蕴藏总量的估算方法和参数选取。畜禽粪便也是一类重要的农业生物质能资源。畜禽粪便不仅可以用来生产沼气等，经烘干工艺处理过的畜禽粪便还可以直接燃烧转化为热能。畜禽粪便资源蕴藏量，即畜禽粪便排泄量，主要与畜禽品种、生长期长短等因素相关。根据不同畜禽的饲养周期和每日粪便排泄量可以估算出畜禽每个饲养周期内的粪便排泄总量，具体公式如下所示：
式中，D为畜禽粪便资源的蕴藏总量，Qdi为第i类畜禽的数目，di为第i类畜禽每日粪便的排泄量，mi为第i类畜禽的饲养周期，Mi为第i类畜禽在每个饲养周期内粪便单位排泄总量，n为畜禽种类数。
需要特别指出的是，从2013年黑龙江省统计年鉴中收集到的“畜牧业生产情况”数据中猪包括出栏和存栏两部分，存栏数饲养周期一般按全年365天计算。出栏数饲养周期参考相关资料确定如下：一般情况下，猪的饲养周期为300天；家禽的饲养周期大约为55天；对于饲养期较长且当年出栏较少的驴、骡、马、羊、牛等的饲养周期按全年365天计算。本文选取不同类型畜禽在每个饲养周期内的单位排泄总量Mi，如表4所示。
2.畜禽粪便资源蕴藏总量评价结果分析。2012年黑龙江省各地市（区）主要畜禽年末存栏情况如表5所示，在表5的基础上利用公示Ⅱ，计算出2012年黑龙江省各地市（区）畜禽粪便资源的蕴藏总量如表6所示。
据表6，首先，从总量分布来看，畜禽粪便资源主要集中分布于绥化、哈尔滨、齐齐哈尔、农垦总局，四个地区或单位总量占全省的65%以上。其次，从畜禽粪便主要类型来看，大牲畜包括黄牛、肉牛、奶牛以及猪等主要畜禽粪便，是黑龙江省畜禽粪便资源主要类型，蕴藏量占全省总量的94%以上。
另外，同农作物秸秆一样，畜禽粪便分布也具有明显的地域性。绥化、哈尔滨、齐齐哈尔大畜禽粪便资源丰富，占全省的60.0%；绥化、哈尔滨、农垦总局猪类粪便资源丰富，占全省的50.1%；哈尔滨、绥化、齐齐哈尔家禽粪便资源丰富，占全省的62.0%。
三、黑龙江省薪柴林木资源蕴藏总量估算与评价
据2013年中国林业统计年鉴显示，黑龙江省2012年林地面积2184.2万公顷，森林面积1927.0万公顷，森林覆盖率为42.4%，全国森林覆盖率排名第9，其中活立木总蓄积量达16.5亿立方米，森林蓄积量达15.2亿立方米，是国家重要的国有林区和木材生产加工基地，薪柴和林木资源十分丰富。
1.薪柴林木资源蕴藏总量的估算方法和参数选取。薪柴林木资源主要是指可以能源利用的或直接燃烧的林木及其他木质类资源，主要包括薪炭林、林木采伐剩余物、林木抚育间伐量等。估算薪柴林木资源蕴藏量有多种方式，本文选取的是利用可取薪柴系数、不同林种面积等指标计算薪柴林木资源蕴藏总量。具体计算公式如下：
式中，FR表示薪柴林木资源的蕴藏总量，Qfi为第i种薪柴林木资源蕴藏量，ri为相应的折算系数，n为薪柴林木种类数。ri的取值和相关参数主要是根据样地试验数据和林区木材采伐数据得来{5}，详见表7。
值得说明的是——相关参数中的采伐剩余物包括树叶、树皮、树枝等，约占林木生物量的40%；根据国家林业局的相关技术规定，幼龄林在其生长期中需抚育间伐2～4次，本文按2次计算。
2.薪柴林木资源蕴藏总量评价结果分析。2012年黑龙江省林业生产情况如表8所示，在表8的基础上利用上述公式Ⅲ，计算出2012年黑龙江省薪柴林木资源蕴藏总量如表9所示。
根据上述方法和数据计算可得，2012年黑龙江省薪柴林木资源的蕴藏总量为1654.1万吨。这里需要说明的是，随着木材加工技术、废弃物综合利用率的不断提高，薪柴林木资源的蕴藏量逐年降低，2011年黑龙江省薪柴林木资源的蕴藏量为1886.9万吨。
[基金项目：1.中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“黑龙江省农业生物质能源评价与产业发展模式研究”（DL12CC01）；2.黑龙江省哲学社会科学研究规划项目“基于市场机制与政府规制的黑龙江省农村生物质能产业发展研究”（11C047）；3.本论文得到国家留学基金资助。]
注释：
{1}姚向君，田宜水.生物质能资源清洁转化利用技术[M].北京：化学工业出版社，2005
{2}李英禹，苏晋. 政府规制视角下农村生物质能产业发展机制研究[J].学术交流，2012（4）：124-127
{3}刘刚，沈镭.中国生物质能源的定量评价及其地理分布[J].自然资源学报，2007（1）
{4}吴亚琼.黑龙江省农村生物质能产业竞争力提升研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2013
{5}中国林木生物质能源研究专题组.中国林木生物质能源资源培育和发展潜力调查[J].中国林业产业，2006（1）：12-21
（作者简介：李英禹，东北林业大学经济管理学院副教授，硕士研究生导师，从事农业经济管理、企业管理研究；张海洋，东北林业大学经济管理学院企业管理专业硕士研究生，从事企业管理研究；毕波，哈尔滨理工大学管理学院讲师，从事技术经济及管理研究 黑龙江哈尔滨 150000）（责编：若佳）