一种基于多形态的秸秆资源利用价值的核算方法与流程

本发明属于资源价值利用核算和秸秆资源评价技术领域，具体涉及一种基于多形态的秸秆资源利用价值的核算方法。

背景技术：

秸秆一般解释为农作物脱粒后剩下的茎，是宝贵的农业生产生物质资源。秸秆资源的不充分不合理的利用，不仅给生态环境带来沉重的压力，同时也是农业生产低效的重要原因。秸秆资源的利用价值与其数量密切相关，国内外学者一般根据作物产量、草谷比系数及其含水率的关系间接核算的秸秆资源重量评价其利用价值。

目前秸秆利用方式具有多样性，肥料化、饲料化、基料化、原料化和燃料化是目前秸秆资源利用的主要方式，其中肥料化、基料化和原料化是利用秸秆资源的实物物质形态价值，能源化是利用秸秆资源中所储存的生物质能源，而饲料化是利用秸秆资源在生态学食物链上所蕴涵的再生产能力。由于秸秆的类型不同，其组成成分和利用价值会有较大的差异，且秸秆资源的用途不同，其利用适宜性也有一定的差异，而当前众多学者以重量形态核算秸秆资源数量，仅能直接反映秸秆资源肥料化、基料化和原料化的物资利用潜力，难以综合直观反映其能源化和饲料化的利用价值，因此当前以重量形态表示秸秆利用价值具有一定的局限性，秸秆资源利用价值核算应兼顾数量和品质并重，其核算体系需要进一步改善。鉴于秸秆资源利用的多样性和多适宜性，本发明利用重量、能量和谷物当量等多种形态，构建秸秆资源利用价值的综合核算体系，也能通过秸秆资源多种利用方式的相对价值的核算，进行区域秸秆资源的适宜利用方式优化选择。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种基于多形态的秸秆资源利用价值的核算方法，具有能够综合直观反映其能源化和饲料化的利用价值的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多形态的秸秆资源利用价值的核算方法，包括以下步骤：

s1、作物秸秆类型划分及其参数确定，根据研究区域特点，确定研究区域的主要作物类型，调研各类作物的重量；

s2、秸秆资源重量估算，理论资源量是指某地每年最大可能生产的秸秆资源量，其数量可以根据作物秸秆与农产品之间的数量关系间接计算；可收集量是最大理论量除去作物秸秆在收割、收集和运输过程的损失，在实际收集模式下从田间可供利用的最大秸秆数量，其数值可通过理论资源量与收集系数的乘积确定；当前学者多以重量实物形态反映秸秆肥料化、基质化和原料化的实际利用价值；

s3、秸秆资源能量利用价值估算，由于各种作物秸秆的成分不同，其所包含的营养成分和生物热能储存量差异较大，而且能量是生态经济系统中秸秆能量化和饲料化的物质相互转化的重要依据，而秸秆能量利用价值量可通过以上重量形态的秸秆利用量pi与其能量转换率的乘积获得；

s4、秸秆资源饲料化估算，谷物当量能以标准形态统一量化居民食物消费在生产过程中直接和间接的饲料消耗量，为了直观反映作物秸秆作为饲料在农业生产食物链上的利用价值，以谷物当量标准形态可以标准量化秸秆饲料化利用价值，其数值核算可通过适宜饲料加工作物秸秆的能量利用价值量与谷物的能量转化率之商获得；

s5、秸秆资源利用价值的适宜评价，评价未利用秸秆资源的适宜利用方式与优化选择。

优选的，所述s1步骤中，一般包括各类粮食作物和经济作物等，根据各类作物的重量进行各种秸秆利用方式的适宜性评估，确定各类作物作物的草谷比系数及其秸秆的能量转化率。

优选的，所述s3步骤中，其计算公式1如下:

式中：p为作物秸秆的可收集量；ai和bi分别为作物类型i是秸秆的草谷比系数和可收集系数；xi和oi分别为作物类型i是农产品的年产量和理论资源量，同时，依据作物资源核算量与秸秆的利用率可以核算其秸秆利用潜力量，n为作物类型i的统计个数。

优选的，所述s3步骤中，其计算公式2如下:

式中：r为作物秸秆能量利用价值量；ri和ci分别为作物类型i秸秆能量利用价值量和能量转换率，n为作物类型i的统计个数。

优选的，所述s4步骤中，其计算公式如下：

式中：m为秸秆饲料化利用价值；e谷为谷物的能量转换率；上述符号加撇表示作物秸秆中可饲部分，具体如表1所示；n’为适宜饲料化的作物类型统计个数。

优选的，所述s5步骤中，是根据当前秸秆利用的实物可收集量p、能量利用价值量r、饲料化利用价值m分别与当前各类秸秆利用方式比率的乘积，估算秸秆资源各类利用方式的利用价值，并根据当前秸秆原料化、肥料化、能源化和肥料化的利用现状与发展趋势，评价未利用秸秆资源的适宜利用方式与优化选择。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用重量、能量和谷物当量等多种形态，构建秸秆资源利用价值的综合核算体系，也能通过秸秆资源多种利用方式的相对价值的核算，进行区域秸秆资源的适宜利用方式优化选择，从而能够综合直观反映其能源化和饲料化的利用价值。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明秸秆资源核算及其适应性评价的流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种基于多形态的秸秆资源利用价值的核算方法，包括以下步骤：

s1、作物秸秆类型划分及其参数确定，根据研究区域特点，确定研究区域的主要作物类型，调研各类作物的重量；

s2、秸秆资源重量估算，理论资源量是指某地每年最大可能生产的秸秆资源量，其数量可以根据作物秸秆与农产品之间的数量关系间接计算；可收集量是最大理论量除去作物秸秆在收割、收集和运输过程的损失，在实际收集模式下从田间可供利用的最大秸秆数量，其数值可通过理论资源量与收集系数的乘积确定；当前学者多以重量实物形态反映秸秆肥料化、基质化和原料化的实际利用价值；

s3、秸秆资源能量利用价值估算，由于各种作物秸秆的成分不同，其所包含的营养成分和生物热能储存量差异较大，而且能量是生态经济系统中秸秆能量化和饲料化的物质相互转化的重要依据，而秸秆能量利用价值量可通过以上重量形态的秸秆利用量pi与其能量转换率的乘积获得；

s4、秸秆资源饲料化估算，谷物当量能以标准形态统一量化居民食物消费在生产过程中直接和间接的饲料消耗量，为了直观反映作物秸秆作为饲料在农业生产食物链上的利用价值，以谷物当量标准形态可以标准量化秸秆饲料化利用价值，其数值核算可通过适宜饲料加工作物秸秆的能量利用价值量与谷物的能量转化率之商获得；

s5、秸秆资源利用价值的适宜评价，评价未利用秸秆资源的适宜利用方式与优化选择。

具体的，所述s1步骤中，一般包括各类粮食作物和经济作物等，根据各类作物的重量进行各种秸秆利用方式的适宜性评估，确定各类作物作物的草谷比系数及其秸秆的能量转化率。

具体的，所述s3步骤中，其计算公式1如下:

式中：p为作物秸秆的可收集量；ai和bi分别为作物类型i是秸秆的草谷比系数和可收集系数；xi和oi分别为作物类型i是农产品的年产量和理论资源量，同时，依据作物资源核算量与秸秆的利用率可以核算其秸秆利用潜力量，n为作物类型i的统计个数。

具体的，所述s3步骤中，其计算公式2如下:

式中：r为作物秸秆能量利用价值量；ri和ci分别为作物类型i秸秆能量利用价值量和能量转换率，n为作物类型i的统计个数。

具体的，所述s4步骤中，其计算公式如下：

式中：m为秸秆饲料化利用价值；e谷为谷物的能量转换率；上述符号加撇表示作物秸秆中可饲部分，具体如表1所示；n’为适宜饲料化的作物类型统计个数。

具体的，所述s5步骤中，是根据当前秸秆利用的实物可收集量p、能量利用价值量r、饲料化利用价值m分别与当前各类秸秆利用方式比率的乘积，估算秸秆资源各类利用方式的利用价值，并根据当前秸秆原料化、肥料化、能源化和肥料化的利用现状与发展趋势，评价未利用秸秆资源的适宜利用方式与优化选择。

本发明的工作原理及使用流程：本发明首先对作物秸秆类型划分及其参数确定，作物类型按照全国各类年鉴统计类型参照进行分类，秸秆类型主要分为稻谷秸、小麦秸、玉米秸、豆类秸、薯类秸、棉花秸、花生秸、油菜籽秸、芝麻秸、麻类秸、烟草秸、甘蔗秸、甜菜秸、果蔬秸、其它粮食和油料秸，其重量数据来源于《中国统计年鉴》，各类作物的草谷比系数、能量转换率和秸秆利用方式的适宜性如表1所示：

表1作物秸秆资源价值估算的重要参数取值

注：*表示不适宜饲料加工的作物

进而对秸秆资源重量估算，根据公式1，核算2006年至2015年中国作物秸秆资源的重量，一般反映其原料化、基料化和肥料化的利用价值，核算结果如表2所示：

表22006-2015年中国作物秸秆重量的估算

单位：10¹⁰kg

进而对我国秸秆资源能量利用价值估算，根据公式2，核算2006年至2015年中国作物秸秆能量估值，一般反映其能源化的利用价值，核算结果如表3所示：

表32006-2015年中国作物秸秆能量的估算单位：1017j

进而对我国秸秆资源饲料化估算，根据公式3，核算2006年至2015年谷物当量形态下中国作物秸秆估值，一般反映其饲料化的利用价值，核算结果如表4所示：

表42006-2015偶数年中国作物秸秆谷物当量的估算

单位：10⁷kg

进而对我国秸秆资源利用价值的核算及其适宜性评价，肥料化、基料化和原料化通常直接利用秸秆资源所含有的纤维等实体性物，一般利用其重量形态反映其利用价值，至2015年我国作物秸秆实物形态资源总量分别为6.90×1011kg。随着农业现代水平的提高，肥料化是当前秸秆资源利用的主要方式，2010年和2015年全国秸秆肥料化比例分别为15.6％和43.2％，其肥料化的秸秆数量分别为9.55×1010kg和2.98×1011kg，而随着农业现代水平的提高，秸秆还田的数量和比例都有快速增长，是当前秸秆资源利用中最主要的方式，但由于秸秆还田后土壤中的大部分有机质会通过微生物作用以co2等形式释放到大气环境中，仅有秸秆小部分被土壤和作物吸收，因此如何促进秸秆资源肥料化充分利用，但是当前诸多学者研究的课题。

能源化主要利用作物秸秆所储存的生物质能量价值，一般利用其能量形态反映其实际利用价值，目前发电、气态和液态燃料等生物能源开发是作物秸秆综合利用的重要途径。2015年我国秸秆资源能源总量为8.91×1018j，按照单位重量标准煤热量2.93×107j/kg，全国秸秆资源所包含的生物能源热量可以折算标准煤为3.04×1010kg，即使全国作物秸秆全部能源化，其所包含的生物质能源也仅相当于国家全年能量需求总量3.62×1012kg标准煤的8.40％。2010年和2015年全国秸秆能源化比例分别为17.8％和11.4％，其相应的能量利用价值分别为1.41×1018j和1.02×1018j，其所包含的生物能源热量折算标准煤分别为4.81×1010kg和3.47×1010kg，分别仅相当于全国能量需求总量的1.54％和0.96％，从趋势上看，全国秸秆能源化的比例和总量都有所下降。2015年秸秆资源未利用率为19.9％，所包含能量相当于6.05×1010kg标准煤，相当于全国能量消费总量的1.74％，因此全国能量生产利用潜力非常有限。

饲料化通常指作物秸秆所储存能量的生物再生产能力，一般以谷物当量形态直接反映其实际价值，2015年全国适宜饲料化的秸秆能量总量为8.65×1018j，按照谷物的能量转换率1.38×107j/kg计算，折合6.27×1011kg标准粮。据统计，2010年和2015年饲料化的比例分别为31.9％和18.80％，2010年和2015年全国秸秆饲料化利用量折合1.77×1011kg和1.25×1011kg谷物当量，分别相当于当前粮食产量4.96×1011kg和5.72×1011kg的35.56％和20.59％。2015年秸秆的未利用率为19.9％，按此比例核算全国秸秆饲料化利用潜力相当于1.25×1011kg标准粮，近年来秸秆我国秸秆饲料化资源量和比率都大幅度的降低，分别相当于2010年的66.76％和58.93％。按照国外学者的先前研究，单位重量牛羊肉生产所需要的饲料资源量为19.8谷物当量，按此计算全国秸秆饲料化利用潜力可以生产牛羊肉6.30×1010kg，相当于2015年全国牛羊肉的1.14×1010kg的55.22％。

由此可见，当前全国作物秸秆基料化和原料化的数量和比例较少，虽有一定的增长但其增长幅度有限，秸秆资源饲料化和能源化的数量和比例较大，但近年来其利用方式有较大的减少趋势趋势，而作物秸秆肥料化数量和和比例都较大，却近年来其增长趋势显著，是当前秸秆资源利用的最主要利用方式。随着农业现代化的不断推进，由于受当前农业生产模式、价值观念、经济收益、经营规模、秸秆经济价值低廉、运输收集和适口性等多因素影响，秸秆的利用逐渐向直接还田方式演替，利用方式向相对粗放方向演变。然而，从生态学上，秸秆饲料化延伸养殖废弃物的资源化利用产业链条，可以形成“秸秆饲料化——养殖过腹——沼气发酵——肥料还田”的循环模式，实现秸秆养殖、秸秆还田与能源生产的相互耦合与和谐共生，充分发挥物质和能量的最大潜能，因此秸秆资源肥料化和饲料化的结合，应是未来中国作物秸秆资源利用的主要适宜利用方式。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。