解读《农作物秸秆资源调查与评价技术规范》

67新能源产业产业论坛IndustryForum解读《农作物秸秆资源调查与评价技术规范》田宜水农业部规划设计研究院　　农作物秸秆是指农业生产过程中，收获了稻谷、小麦、玉米等农作物籽粒以后，残留的不能食用的茎、叶等农作物副产品，不包括农作物地下部分。秸秆是一种具有多用途的可再生资源，农作物光合作用的产物有一半以上存在秸秆中。我国具有丰富的农作物秸秆资源：据测算，2005年主要农作物秸秆资源总量约6亿吨。但分布分散、统计困难，利用现状不明，影响了国家政策的制定。　　一我国目前对农作物秸秆的研究现状　　1、已有的研究回顾　　包括中国农业部／美国能源部项目专家组“中国生物质资源可获得性评价”（1998）；国家科技部星火计划项目“农作物秸秆合理利用途径研究报告”（1999）；中国生物能开发利用与战略思考”报告（2000）；中节蓝天投资咨询有限责任公司“秸秆直接燃烧供热发电项目资源可供应调研和相关问题的研究”（2004）等。　　2、存在问题　　（1）我国幅员辽阔，各地区经济水平发展并不平衡，种植制度和生活方式也各不相同，决定了耕作制度的集约性与复杂性，导致了各地区秸秆的种类复杂和产量多寡。　　（2）由于所采用的草谷比数值基本相同，计算出全国秸秆产量相似，均约6亿吨左右。各地区的土壤、气候以及耕作制度的不同，不同地区同一作物草谷比可能不相同。同一作物的不同品种，以及不同种植类型，其草谷比也不相同。同一地区同种作物，其丰、平、歉年的草谷比也是有差异的。　　（3）由于没有统一的评价方法和严格的定义，实际上不同的资源调研工作缺乏可比性。　　3、制定本标准的紧迫性和必要性　　（1）国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见（国发办[2008]105号）。　　主要目标：秸秆资源得到综合利用，解决由于秸秆废弃和违规焚烧带来的资源浪费和环境污染问题。力争到2015年，基本建立秸秆收集体系，基本形成布局合理、多元利用的秸秆综合利用产业化格局，秸秆综合利用率超过80%。农业部要指导地方开展秸秆资源调查。　　（2）建立科学、合理的评价指标体系，制定规范、有效的调查与评价方法，是非常紧迫和必要的。　　二农业行业标准《农作物秸秆资源调查与评价技术规范》　　1、编制原则　　严格按照国家标准编制的基本要求，在符合国家现行相关的法律、法规以及行业产业政策要求的前提下，按照保守性、前瞻性原则编制：　　（1）保守性原则。在秸秆资源调查与评价中，应坚持保守、谨慎的原则，是指在有不确定因素的情况下产业论坛IndustryForum做出评估时应保持必要的谨慎，既不过高估计秸秆资源量，也不低估秸秆的现有利用量和损失量。　　（2）前瞻性原则。前瞻性也叫超前性。在秸秆资源调查与评价中，要根据当地农业发展规划、发展趋势以及其他竞争性用途的发展趋势，测算秸秆资源未来可能源化利用资源量。　　2、标准编制的过程　　2008年1～2月：正式组建标准制定小组，国内外调研，收集相关技术资料。2008年3～7月：提出、研究、分析标准中技术参数和调查、评价方法，编写标准征求意见稿。2008年8月：向全国有关高等院校、科研机构、咨询公司、行业协会、农村能源管理与推广部门征求意见。向25个单位发送征求意见稿。收到征求意见稿后，回函的单位20个。其中，收到征求意见稿后，回函并有建议或意见的单位16个。没有回函的单位5个。2008年9月：根据建议和意见，对标准进行修改，累计征求意见40条，其中采纳30条，完成标准的送审稿。2008年10月10日：组织有关专家在北京对进行了审定，专家组一致同意通过审定，并提出了审定意见，建议作为推荐性标准，报有关部门审批，尽快颁布实施。2008年10月：根据专家意见，相应修改标准的内容，完成标准报批稿。　　3、标准的适用范围　　本标准规定了农作物秸秆资源的调查范围、内容和方法、评价指标和计算方法、评价方法等内容。适用于县级以上行政区域农作物秸秆资源的调查与评价，主要调查与评价谷物、豆类、薯类、油料、棉花等农作物秸秆。　　4、规范性引用文件　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB3523谷类、油料作物种子水分测定法，GB5262农业机械试验条件测定方法的一般规定（农牧机械），NY/T12生物质燃料发热量测试方法（原GB5186—85）。　　5、主要框架　　包括前言，范围，规范性引用文件，术语和定义，调查内容，调查方法，评价指标和计算方法，评价方法，编写调查与评价报告，附录等。　　6、主要技术内容　　（1）评价指标体系　　1)热值：热值（又称发热量）是指在一定温度下，单位质量（气体燃料为单位容积）的燃料完全燃烧后，在冷却至原有温度时所释放的热量，是衡量燃料品质的重要指标。生物质的热值一般在18~21MJ/kg之间，固体燃料的热值通常采用氧弹测热器直接测定。考虑到在实际燃烧状况下，燃烧产物具有相当高的温度（一般都超过100℃），而水蒸汽在燃烧产物中分压力远低于大气压，不能凝结为水，以燃料中水蒸汽是否释放汽化潜热为标准，将热值分为高位热值和低位热值。两者之间差别在于水蒸汽（水分蒸发和氢燃烧生成）的汽化潜热是否释放出来，换算关系为：Qdw=Qgw-25(9H+W)　　2）几种生物质的工业分析燃料类型全水分/%挥发分/%固定碳/%灰分/%低位热值/kJ/kg稻草4.9765.1116.0613.8613970麦秸4.3967.3619.358.9015363玉米秸4.8771.4517.755.9315539玉米芯15.076.607.001.4014395豆秸5.1074.6517.123.1316146棉秸6.7868.5420.713.971599189　　3）含水量　　燃料中不可燃成分，一般分为外在水分和内在水分。外在水分是指吸附在燃料表面的水分，可用自然干燥方法去除，与运输和存储条件有关；内在水分是指吸附在燃料内部的水分，比较稳定。　　秸秆水分的变化较大，将会影响燃烧的状况，含水率较高生物质的热值有所下降，导致起燃困难，燃烧温度偏低，阻碍燃烧反应的顺利进行。本标准秸秆资源计算一律按风干计（15%）。　　4）草谷比　　是指某种农作物单位面积的秸秆产量与籽粒产量的比值。草谷比=农作物秸秆产量÷籽粒产量。农作物籽粒和秸秆的产品与含水量密切相关，需同时注明含水量。由于各地区的土壤、气候以及耕作制度的不同，不同地区同一作物草谷比可能不相同。同一作物的不同品种，以及不同种植类型，其草谷比也不相同。同一地区同种作物，其丰、平、歉年的草谷比也是有差异的。草谷比的计算：　　mi,S—第i种农作物秸秆的重量，单位为千克（kg）；　　mi,G—第i种农作物籽粒的重量，单位为千克（kg）；　　Ai,S—第i种农作物秸秆的含水量，单位为百分数（%）；　　Ai,G—第i种农作物籽粒的含水量和杂质率，单位为百分数（%）；　　15%—秸秆风干时的含水量；　　12.5%—国家标准水杂率。　　＊注意事项：谷物，包括禾本科的稻谷、小麦、玉米等，不包括薯类和豆类。谷类作物产量一律按脱粒后的原粮计算。其中，稻谷按早稻、中稻和一季晚稻，以及双季晚稻分别计算产量。豆类，用作粮食的豆科作物，按去豆荚后的干豆计算产量。薯类，用作粮食的薯芋类作物，按5kg鲜薯折1kg粮食计算产量。油料，用作榨取油脂为主要用途的一类作物，种子含油率约达20%~60%。包括花生、油菜籽等。不包括木本油料在内。棉花，属锦葵科棉属，一种重要的天然植物纤维，按皮棉计算产量。　　5）农作物秸秆的特性试验Ⅰ　　取样时间：一般在农作物收获时直接取样，与各种农作物的收获时间有关。　　取样地块的确定：当地栽培面积最大、普遍推广、且其播种期、栽培期对当地也最适宜的品种，选择当地产业论坛IndustryForum89新能源产业具有代表性的地形、地势、耕作制度和栽培水平的大田，且周围无障碍和特种小气候影响的地块进行取样。　　取样方法：按照GB5262进行取样。平作和垄作作物，每点取1m2面积内的植株（垄作作物在一条垄上割取）；平作作物每点割取5行5穴，具体取样方式按当地实际条件进行调整。　　6）农作物秸秆的特性试验Ⅱ　　取样过程：首先，根据农作物的收获方式的不同，分别测量各种收获方式的秸秆割茬高度。其次，在取样地块里采用对角线分割5点进行取样。将每点的农作物秸秆地上部分整株割下，测量株高并纪录。然后，将作物收割保存，待全部收获后将收割的样本晾晒、烘干、脱粒后，分别称取秸秆和籽粒的重量。再次，按照GB3523测定籽粒的含水量和杂质率，再按照附录A的试验方法测定秸秆的含水量。最后，分别计算各样品的草谷比，并取平均值。按照NY/T12测定农作物秸秆的发热量。　　7）理论资源量：指某一区域作物秸秆的年总产量，表明理论上该地区每年可能拥有的农作物秸秆资源量。因为农作物分布的比较分散，通常均匀地分布在某一地区，并与当地的自然条件、生产情况有关，统计起来比较困难。一般根据农作物产量和各种农作物的草谷比，大致估算出各种农作物秸秆的产量，即农作物秸秆理论资源量=农作物产量×草谷比，而农作物产量又等于播种面积乘以单位面积产量。计算公式：　　P—某一地区农作物秸秆的理论资源量，单位为吨每年（t/a）；　　i—农作物秸秆的编号，i=1，2，…，n；　　Gi—某一地区第i种农作物的年产量，单位为吨每年（t/a）；（稻谷按早稻、中稻和一季晚稻，以及双季晚稻分别计算。）　　λi—某一地区第i种农作物秸秆的草谷比。　　8）可收集资源量：指某一区域通过现有收集方式可供实际利用的农作物秸秆的数量。考虑到收集过程中的损耗，可收集资源量与理论资源量并不相同，受到收集方式、气候等因素的影响，与收集技术和收集半径等因素有关。可以实地调查作物割茬高度占作物株高的比例和秸秆枝叶脱落率，获得收集系数进行进行计算。收集系数：　　Li—第i种农作物的平均株高，单位为厘米（cm）；　　Li,jc—机械收获时，第i种农作物的平均割茬高度，单位为厘米（cm）；产业论坛IndustryForum产业论坛IndustryForum　　Li,sc—人工收获时，第i种农作物的平均割茬高度，单位为厘米（cm）；　　Ji—第i种农作物，机械收获面积占总收获的比例；　　Zi—第i种农作物，在收获及运输过程中的损失率。可收集资源量的计算：　　Pc—某一地区农作物秸秆资源可收集量，单位为吨（t）；　　ηi，1—某一地区第i种农作物秸秆的收集系数。　　9）可利用资源量　　指某一区域可供实际利用的农作物秸秆资源量，主要包括农村居民家庭生活燃用和废弃焚烧的秸秆资源量。秸秆可用作肥料、饲料、生活燃料以及造纸、建材、编织、养殖食用菌等工副业的生产原料。除了扣除为保证土壤肥力外的秸秆还田外（或过腹还田），还需要考虑当地秸秆资源现有的竞争性用途。通常实地调查，扣除保障土壤肥力的直接还田、用于养畜、造纸、种菇以及工业原料等用途之外，选取一个可利用系数进行计算。可利用系数：　　j—秸秆的利用方式，主要包括秸秆直接还田、能源（不含农户家庭生活用能低效燃烧方式）、养畜以及工业用途，j=1，2，…，m；　　μi,j—第i种农作物秸秆第j用途使用量占可收集资源量的比例，综合实地调查结果而得。可利用资源量的计算：　　Pe—某一地区农作物秸秆资源可利用资源量，单位为吨（t）；　　ηi,2—第i种农作物秸秆的可利用系数。　　10）人均秸秆资源占有量　　人均秸秆资源占有量是指某一区域人均可利用利用秸秆资源占有的数量，表明秸秆资源的相对丰富程度。这一指标越高，则该地区的秸秆资源相对越丰富，扣除用于农村居民家庭生活用能外，还有剩余用于其他用途。反之，这一指标越低，则该地区的秸秆资源相对匮乏。可用该地区可利用秸秆资源量除以该地区乡村人口进行计算。计算方法：　　Pe—某一地区人均可利用秸秆资源占有量，单位为千克每人（k