新疆地區(qū)秸桿資源時空分布特征分析

摘" 要：新疆地區(qū)擁有豐富的農(nóng)業(yè)資源和廣闊的農(nóng)田面積，研究新疆秸稈資源的時空分布可以幫助其優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，保障生態(tài)環(huán)境。以新疆地區(qū)2006—2020年統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，引入Arcgis軟件進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：（1）新疆地區(qū)秸稈資源在時間分布上總體呈現(xiàn)增長的趨勢，其中2020年秸稈資源總量達(dá)4 194.72萬噸，可開發(fā)潛力巨大。（2）空間上秸稈資源分布不均，呈現(xiàn)“西多東少”的布局特點，其中塔城地區(qū)、伊犁哈薩克自治州、喀什地區(qū)等地區(qū)秸稈資源總量最高。據(jù)此提出新疆各地區(qū)應(yīng)該根據(jù)其秸稈資源種類的差異，合理發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)，提高秸稈資源綜合利用率。

" 關(guān)鍵詞：新疆地區(qū)；秸稈；時空分布

" 中圖分類號：F327" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.21.023

Abstract： In the Xinjiang region there are rich agricultural resources and vast areas of farmland. And the study of spatial and temporal distribution of straw resources in Xinjiang can help to optimize its agricultural production structure and safeguard the ecological environment. Based on the 2006 to 2020 statistical yearbook data of Xinjiang， Arcgis software was introduced to analyze the data：（1）The temporal distribution of straw resources in Xinjiang shows an increasing trend and the total amount of straw resources in 2020 reaches 41 947 200 tones. Xinjiang straw resources can be developed with great potential.（2）The spatial distribution of straw resources is uneven. Straw distribution shows a layout characterized by more west and less east. The total amount of straw resources in Tacheng region， Ili Kazakh Autonomous Prefecture and Kashgar region are all very high. Accordingly， it is proposed that each region of Xinjiang should reasonably develop related straw industries according to the differences types of straw resources and improve the comprehensive utilization rate of straw resources.

Key words： Xinjiang region; straw; temporal and spatial distribution

1" 研究背景

" 農(nóng)業(yè)秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦物質(zhì)以及蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物質(zhì)，是自然界中數(shù)量極大且具有多用途的可再生生物質(zhì)資源[1]。全球每年生產(chǎn)近40億噸秸稈，我國秸稈產(chǎn)量也可達(dá)到9.8億噸[2]，如此龐大的秸稈資源量必須加以運用。然而，我國秸稈資源的處理并不理想，綜合利用率僅占78%，且多為直接焚燒或隨意丟棄等傳統(tǒng)方式，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，同時也導(dǎo)致可再生資源的浪費。因此，近年來國家高度重視，一方面出臺系列法律規(guī)定，對于違法焚燒秸稈的，可處五百元以上兩千元以下罰款，情節(jié)較為嚴(yán)重的，處10日以上15日以下拘留。另一方面發(fā)布相關(guān)補貼政策，鼓勵農(nóng)戶實施秸稈機(jī)械化還田以及開展生態(tài)型犁耕深翻還田，打好農(nóng)業(yè)方面源污染防治攻堅戰(zhàn)，推進(jìn)秸稈資源化利用進(jìn)程。

" 新疆維吾爾自治區(qū)位于我國西北部，地處北緯34°25′～49°10′，東經(jīng)73°40′～96°23′，是中國陸地面積第一大的省級行政區(qū)[3]。新疆地區(qū)地域遼闊，具有較大的耕地和牧區(qū)。據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)第三次國土調(diào)查工作數(shù)據(jù)顯示，新疆地區(qū)耕地面積達(dá)1.06億畝，相較于第二次全國國土調(diào)查結(jié)果增加了2 873.29萬畝，位居全國第五。其中塔城、喀什、阿克蘇地區(qū)、昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州5個地州耕地面積較大，占全疆耕地的67%。因此研究新疆秸稈資源的時空分布是十分必要的，可以幫助我們了解新疆地區(qū)秸稈資源分布情況，為秸稈有效利用和資源管理提供科學(xué)依據(jù)。同時，促進(jìn)新疆地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，助力鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施。

2" 文獻(xiàn)綜述

" 我國作為農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源豐富，若能將其合理利用不僅可以減少對環(huán)境的破壞，還能為農(nóng)戶帶來額外的收入。因此，近年來國內(nèi)外諸多學(xué)者在生物質(zhì)利用領(lǐng)域展開了大量研究，從生物質(zhì)的利用方式到分布格局等，以多種視角進(jìn)行解讀。如張嘉琪等[4]基于湖北省612份農(nóng)戶微觀調(diào)查數(shù)據(jù)，探討了價值感知和環(huán)境責(zé)任意識對農(nóng)戶秸稈還田技術(shù)采納行為的影響。聶英等[5]測算了東北三省2016—2020年玉米秸稈飼料化利用量與反芻動物秸稈飼料化需求量，并分析玉米秸稈飼料化滿足度與優(yōu)勢度。鄭健等[6]經(jīng)過實地調(diào)查走訪發(fā)現(xiàn)甘肅省對于生物質(zhì)采取了以大型沼氣工程為主朝著多元化的方向發(fā)展的策略。Patience Afi Seglah et al.[7]基于加納北部384戶農(nóng)戶的橫斷面數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)靥幚斫斩挼姆绞蕉酁榉贌hveta Soam et al.[8]對秸稈的四種利用方式進(jìn)行了生命周期評估（LCA），發(fā)現(xiàn)秸稈用作發(fā)電、動物飼料在大多數(shù)環(huán)境中產(chǎn)生了效益。馬隆龍等[9]分析了國內(nèi)外生物質(zhì)資源的使用情況后得出生物質(zhì)資源要朝著清潔能源方向發(fā)展。衛(wèi)洪建等[10]評估了2000—2015年我國農(nóng)作物秸稈資源變化情況，分析了不同區(qū)域的秸稈資源以及耕地秸稈產(chǎn)率的變化情況，為相關(guān)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的地理布局提供指導(dǎo)。劉淑軍等[11]依據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部1988—2018年全國稻作區(qū)的水稻土長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了中國各地區(qū)不同年份的水稻秸稈和養(yǎng)分資源量及還田替代化肥潛力。周琨等[12]采用生物質(zhì)能估算法得出河南省的生物質(zhì)供給潛力呈現(xiàn)南多北少的情況，其中有四座城市生物質(zhì)供給潛力超過1 000萬噸。馬克尼等[13]以人口分布的不同建立不同等級的能源網(wǎng)絡(luò)的思想，得出合理的布局可以大幅減少前期投資費用。

" 綜合上述研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外研究學(xué)者對生物質(zhì)的資源化利用方式以及分布格局方面已有了充分的了解，但鮮有文獻(xiàn)對新疆地區(qū)秸稈資源時空分布展開分析。針對這一情況，本文基于新疆地區(qū)2006—2020年十五年秸稈數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，分析新疆地區(qū)秸稈資源時空分布特征，以期因地制宜地發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)，提高新疆地區(qū)秸稈資源利用率，保障生態(tài)環(huán)境。

3" 區(qū)域秸稈資源分析與研究

3.1" 區(qū)域秸稈資源產(chǎn)量測算

新疆維吾爾自治區(qū)位于我國西北邊陲，土地面積遼闊，是中國陸地面積第一大的省級行政區(qū)，下轄4個地級市、5個地區(qū)、5個自治州、11個自治區(qū)直轄縣級市，具有較大的耕地。因此，本文基于中國經(jīng)濟(jì)社會大數(shù)據(jù)平臺上收集到的《新疆統(tǒng)計年鑒》《新疆建設(shè)兵團(tuán)統(tǒng)計年鑒》（2006—2020年）數(shù)據(jù)，同時根據(jù)新疆地區(qū)主要農(nóng)作物草谷比系數(shù)計算2006—2020年秸稈產(chǎn)量，以便充分了解新疆地區(qū)的秸稈資源量分布情況。具體計算公式如下：

S=∑p*α" " " " " " " " " " " " " " " " " " nbsp; " " " " （1）

式中：S為秸稈資源量，p為第i類農(nóng)作物的產(chǎn)量，α為第i類農(nóng)作物的草谷比系數(shù)[14]。草谷比系數(shù)主要參考李項項等[15]文章中所采用的新疆秸稈草谷比系數(shù)，如表1所示。

通過表1所示的新疆地區(qū)主要農(nóng)作物草谷比系數(shù)，對新疆地區(qū)2006—2020年的主要農(nóng)作物種類進(jìn)行計算，得到表2顯示的新疆地區(qū)主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量。

3.2" 秸稈資源時間分布

" 通過草谷比計算，得到2006—2020年新疆主要農(nóng)作物秸稈資源量變化情況，如圖1所示。整體而言，新疆地區(qū)農(nóng)作物秸稈資源量呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的趨勢，從2006年的2 504.20萬噸增長到2020年的4 194.72萬噸，年均增長率3.75%。從時間分布上看，秸稈資源量變化主要經(jīng)歷兩個階段，第一階段是從2006—2017年，農(nóng)作物秸稈資源量不斷提高，年均增長率7.66%。第二階段是從2018—2020年，秸稈資源量有明顯的下降趨勢，雖然2019—2020年有小幅度增長，但相較于2017年的資源量依舊較低。

新疆地區(qū)主要農(nóng)作物秸稈類型如圖2所示。作為新疆地區(qū)三大秸稈資源的玉米、棉花和小麥農(nóng)作物，其秸稈資源總量占新疆秸稈資源總量的85.7%～94.7%。其中玉米秸稈產(chǎn)量最高，占所有農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量的35.6%～50.6%，趨勢變化與秸稈總量保持一致。棉花秸稈產(chǎn)量位居第二，略低于玉米秸稈產(chǎn)量，占全部秸稈產(chǎn)量的23.1%～38.1%。新疆地區(qū)擁有如此高棉花秸稈產(chǎn)量的主要原因包括以下幾點：第一是由于其獨特的地理位置和氣候特點，土壤好、光照足，病蟲害發(fā)生較輕，適宜棉花生長[16]；第二是其擁有我國最大的產(chǎn)棉區(qū)，截止到2021年，棉花種植面積達(dá)3 718萬畝，位居全國第一。其次是小麥，秸稈總產(chǎn)量從2006年的495.12萬噸增長至2020年的625.99萬噸，整體秸稈產(chǎn)量幅度變化較小，年均增長率1.68%。水稻、豆類、薯類、油料、甜菜秸稈產(chǎn)量均不高，約占新疆地區(qū)秸稈總量的9.8%。

3.3" 秸稈資源空間分布

為揭示新疆地區(qū)秸稈資源的空間分布特征，本文利用Arcgis 10.8對上述各地區(qū)秸稈資源進(jìn)行可視化，呈現(xiàn)出新疆25個地、州、市2020年秸稈資源的分布情況，同時通過柱形圖將各地區(qū)的小麥、玉米和棉花產(chǎn)量結(jié)果展現(xiàn)出來，如圖3所示。

圖3表明，在農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)量分布上，新疆各地、州、市的秸稈資源總量差異較大。其中塔城地區(qū)擁有的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量最高，約為590.51萬噸，占新疆農(nóng)作物秸稈總量的14.17%。其次是伊犁哈薩克和喀什地區(qū)，分別為555.09萬噸和553.18萬噸，占新疆農(nóng)作物秸稈總量的13.23%和13.19%；阿克蘇地區(qū)秸稈產(chǎn)量排名第四，由于阿克蘇地區(qū)氣候干燥，光照充足，溫差大，有利于棉花生長和成熟。而且，該地區(qū)土層肥厚、疏松，有利于棉花的生長和根系發(fā)育，保證了棉花的品質(zhì)和產(chǎn)量。因此該地棉花農(nóng)作物產(chǎn)量最高，秸稈資源量達(dá)280.12萬噸，占新疆全部棉花秸稈總量的18.11%。以上四個地區(qū)農(nóng)作物秸稈總量占比52.56%，超過秸稈總量的一半，而昆玉市、烏魯木齊市、吐魯番市三者秸稈總量相加僅10.31萬噸。由此可見，新疆地區(qū)秸稈資源總體呈現(xiàn)出“西多東少”的布局特點。

" 從農(nóng)作物秸稈種類角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)玉米秸稈產(chǎn)量最高，達(dá)1 801.52萬噸，占所有作物秸稈總產(chǎn)量的42.95%。其次是棉花和小麥秸稈產(chǎn)量，產(chǎn)量1 546.64萬噸和625.98萬噸，占比36.97%和14.92%，這三種農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量加起來共占新疆秸稈總量的94.74%。新疆地區(qū)豆類、薯類、稻谷的秸稈產(chǎn)量均不高，三類秸稈總量僅占新疆地區(qū)秸稈總量的1.79%。因此選取小麥、玉米、棉花這三種新疆主要農(nóng)作物秸稈進(jìn)一步分析，其分布量如圖4所示。

圖4中縱坐標(biāo)代表秸稈產(chǎn)量，橫坐標(biāo)為新疆各地、州、市，從左到右按照秸稈總量從多到少的排名進(jìn)行排序。從圖4可以看出棉花秸稈產(chǎn)量排名前三的分別是阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)以及石河子市；玉米秸稈量排名前三的是伊犁哈薩克自治州、塔城地區(qū)、喀什地區(qū)。小麥秸稈排名前三的是喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)和伊犁哈薩克自治州地區(qū)。其中，塔城地區(qū)小麥秸稈資源量相對較少，伊犁哈薩克自治州的棉花秸稈相對較少，但這兩個地區(qū)的玉米秸稈量排名前二。秸稈總量排名較低的幾個地區(qū)中，多數(shù)是因其地理面積較小，而吐魯番市、哈密市面積相對較大，但受氣候影響，地廣人稀，且不適宜農(nóng)作物的種植，秸稈總量也較少。

4" 結(jié)" 論

" 20世紀(jì)以來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對煤炭、石油、天然氣等化石類能源的消耗大幅增加，直接導(dǎo)致了傳統(tǒng)不可再生能源的減少，引發(fā)世界能源危機(jī)、環(huán)境污染以及生態(tài)破壞等一系列問題[17]。而秸稈資源屬于生物質(zhì)能源，具有低污染、可再生、原料充足等諸多特點，對其進(jìn)行開發(fā)利用不僅可以緩解資源短缺、保護(hù)能源安全，還可以減少環(huán)境污染，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興。因此，本文以新疆地區(qū)15年主要農(nóng)作物統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，得出以下幾點結(jié)論：

（1）2006—2020年，新疆地區(qū)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量整體呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的態(tài)勢，2020年秸稈資源總量達(dá)4 194.72萬噸，可開發(fā)潛力巨大。秸稈資源種類主要以玉米、棉花、小麥為主，三者的秸稈資源總量之和占新疆地區(qū)總資源的85.7%～94.7%。但總體而言秸稈資源分布不均，呈現(xiàn)“西多東少”的布局特點。其中昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州、喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)以及塔城地區(qū)秸稈資源總量最高。4個地級市以及11個自治區(qū)直轄縣受面積、自然條件以及城鎮(zhèn)化程度的影響，秸稈資源總量較低。

" （2）新疆各地區(qū)發(fā)展秸稈能源產(chǎn)業(yè)需因地制宜，根據(jù)各地區(qū)秸稈種類數(shù)量等差異，合理發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)，提高秸稈資源綜合利用率，如在農(nóng)作物秸稈資源量最豐富的喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、塔城地區(qū)和伊犁哈薩克自治州等地，發(fā)展以秸稈資源為主要原料的固體燃料、發(fā)電或制氣等較大規(guī)模秸稈產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展以及綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

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收稿日期：2023-10-26

基金項目：國家社會科學(xué)基金項目“鄉(xiāng)村振興下農(nóng)作物廢棄物回收供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)協(xié)同配置及激勵機(jī)制研究”（20BGL114）

作者簡介：李雙艷（1979—），女（土家族），湖南長沙人，中南林業(yè)科技大學(xué)物流學(xué)院，副教授，博士，研究方向：農(nóng)業(yè)廢棄物回收供應(yīng)鏈設(shè)計與優(yōu)化、農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈與物流；張" 皖（1998—），本文通信作者，女，安徽銅陵人，中南林業(yè)科技大學(xué)物流學(xué)院碩士研究生，研究方向：物流與供應(yīng)鏈管理。

引文格式：李雙艷，張皖，章雅沖，等. 新疆地區(qū)秸稈資源時空分布特征分析[J]. 物流科技，2024，47（21）：96-100.