RCR | 中国作物秸秆产量估算及其对碳中和的贡献评价

导读

秸秆具有特殊的“零碳”属性，其综合利用是应对气候变化和实现农业碳中和的重要途径，但以往的研究通常只关注一种或几种利用作物秸秆的方式，会影响综合评价结果的准确性。本研究通过评估我国九种农作物（水稻、小麦、玉米、马铃薯、花生、油菜、大豆、棉花、甘蔗）的秸秆资源总量和利用现状，量化了潜在的固碳减排潜力。

主要结果

2001年至2020年间，我国秸秆总产量和可收集量随时间变化可以分为三个阶段：2001-2003年产量下降，2004-2015年产量增加，2016-2020年产量稳定，增加主要是由东北地区的玉米生产推动的。2020年作物秸秆总产量为7.4亿吨，2018年至2020年间的平均可收集产量为6.0亿吨，其中89.3%的秸秆进行了秸秆综合利用。秸秆肥料化利用的占比达到69.3%，其次是饲料化（17.8%）和燃料化（10.6%），仅有2.1%被用作基料化或原料化。华北、长江中下游和东北地区分别占全国秸秆利用的35.02%、24.96%和17.53%，西北地区利用了91.53%的秸秆可收集量，是六个农业区域中最多的。

Table 1 Basic information based on averages for 2018–2020 of six agricultural regions in mainland China.

Fig. 1. Dynamic in total crop residue and collectable crop residue from 2001 to 2020 in mainland China.

Fig. 2. Average total crop residue production and the ratio for different crops in mainland China in six agricultural regions between 2018 and 2020. NEC: Northeast China; NC: North China; NWC: Northwest China; MLYR: Middle and lower reaches of the Yangtze River; SWC: Southwest China; SC: South China.

Fig. 3. Average total crop residue use and the proportion used by each of the five comprehensive uses in six agricultural regions between 2018 and 2020. NEC: Northeast China; NC: North China; NWC: Northwest China; MLYR: Middle and lower reaches of the Yangtze River; SWC: Southwest China; SC: South China.

Fig. 4. Average amount of crop residue returned to the soil and the proportion contributed by different crops in six agricultural regions across mainland China between 2018 and 2020. NEC: Northeast China; NC: North China; NWC: Northwest China; MLYR: Middle and lower reaches of the Yangtze River; SWC: Southwest China; SC: South China.

秸秆综合利用的总固碳效应（TCE）为利用作物秸秆替代化肥、动物饲料或能源消耗导致的有机碳封存总量和温室气体排放减少总量。结果表明，由于目前中国对所选9种作物的秸秆综合利用，全国TCE总当量为6.3千万吨C eq/y。秸秆作肥对作物养分（N、P、K）投入效益显著。这种做法理论上可以减少化肥消耗，最终减少温室气体排放。在全国范围内，由于秸秆还田措施，相当于秸秆肥料化利用减少了7.8百万吨C eq/y的温室气体总量。同样,利用不同作物的秸秆作为饲料能减少温室气体排放量1.4千万吨C eq/y,占全国TCE的22.2%。作物秸秆作为能源利用，可用于发电、沼气（如生物甲烷）、生物液体燃料（如生物乙醇、生物柴油）和成型燃料，诸如此类的秸秆燃料化利用最终减少的全国温室气体排放量达到1.2百万吨C eq/y。从不同用途类别看，秸秆肥料化利用减少温室气体主要集中在华北地区和长江中下游地区，分别占全国总量的37.0%和27.4%。秸秆饲料化利用减少的温室气体主要集中在在华北，占全国的38.16%。东北地区以秸秆燃料化减少温室气体最多，占全国的40.7%。在全国范围内，秸秆肥料化贡献了58.3%的TCE，其中78.7%来自秸秆还田带来的有机碳固存，21.3%来自于秸秆肥料利用。

Table 2 Amount of soil organic carbon (SOC) sequestration and greenhouse gases emission reduction (×10 6 t Ceq/a) achieved from using crop residue as fertilizer, feed, and for energy generation in different regions of mainland China.

根据我国总碳排放情况来看，通过秸秆综合利用可实现的固碳减排总量约占27.7%的农业系统碳排放量和2.1%的全国碳排放总量。通过进一步优化秸秆还田量、还田技术、提高秸秆能源转换率等方式可进一步提升秸秆综合利用固碳减排潜力，有效推动农业碳中和乃至全国碳中和战略的实施。

小结

总的来说，本研究的结果表明，秸秆综合利用对中国实现碳中和具有巨大的推动作用。随着技术进步和政府政策的支持，这一作用可以在中国乃至全球范围内得到扩展和实现，这将为实现碳中和提供有力依据。

中国农业大学保护性农业研究团队赵鑫副教授、李若晨为论文共同第一作者，张海林教授、农业农村部农业生态与资源保护总站徐志宇研究员为论文通讯作者。

原文链接：

https:///10.1016/j.resconrec.2024.107450

供      稿：李若晨

编      辑：刘文胜 

责任编辑：刘文胜  韩守威

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