黑龙江省农林生物质能资源评价
黑龙江省农林生物质能资源评价 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. 8o 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. 00 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