中国大田作物茬高—茬重模型的建立及东北、华北和西北地区秸秆能源利用可获得性

【摘要】：大田作物秸秆是可再生的有机资源,且来源丰富、数量巨大,我国每年大田作物秸秆产生量约7.5亿吨,约占全世界的25%左右。秸秆资源的开发利用能促进农业生产系统中的物质高效循环和能量高效转化,成为循环农业中不可或缺的重要资源。秸秆资源有效还田能有效增加土壤有机质含量,改良土壤结构,降低化肥施用量,培肥地力,同时也降低农民生产成本,改善农田生态,消除焚烧秸秆造成的大气污染,对实现农业可持续发展具有十分重要的意义。本研究中运用统计学和系统工程学等理论方法,对我国不同地区的大田作物的不同品种的秸秆资源利用现状、移出量的关联度分析及茬高-茬重关系模型的建立和验证等进行了深入的分析研究,为促进我国大田作物秸秆高效利用提供理论依据。其主要研究结论如下： (1)我国不同地区的主栽作物类型是各不相同,这与各个地区的气候条件、耕作制度、作物的生长特性等密切相关。作物的株高与地上部生物量的比值和地区、作物品种均无直接相关性,并在地区空间分布上不存在差异。作物收获时留茬高度相同,秸秆移出量占秸秆总量的比值在不同类型作物品种差异不显著(p0.01)。 (2)从作物类型来看,本研究中涉及9种作物(玉米、水稻、小麦、大豆、高梁、棉花、向日葵、油菜和燕麦)所建立的茬高-茬重关系模型的茬高比与茬重比结果显著相关(P0.01)。对于同一种作物的不同品种间的茬高比与茬重比的结果显著相关(P0.01)。线性关系模型的建模决定系数(R2)均高于0.98。验证这9种大田作物秸秆的线性模型,验证线性模型的决定系数(R2)高于0.98。 (3)2010～2011年,华北地区年均田间秸秆量折合标煤量为46.3百万吨,包括42.3百万吨的田间秸秆量和3.9百万吨的加工副产物量。7-9月收获的田间作物秸秆量均值为40.9百万吨。 东北地区年均田间秸秆量为105.7百万吨,其包括92.8百万吨的田间作物秸秆量和12.9百万吨的加工副产物量。此秸秆总量折合标煤量相当于57.0百万吨,7～9月收获的田间作物秸秆产量均值为25.5百万吨。 西北地区年均的秸秆总量59.8百万吨由91.9%的田间秸秆(55.0百万吨)与8.1%的加工副产物(4.8百万吨)组成。9月、6月和10月是最主要的收获月份,收获的秸秆总量为19.2百万吨。2009-2011年西北地区的大田作物秸秆总标煤量为33.4百万吨,包括30.7百万吨的田间秸秆和2.7百万吨的加工副产物量。 (4)2010～2011年,我国的大田作物秸秆总量为7.50亿吨,其中有0.78亿吨的秸秆留茬还田,而秸秆可移出量为5.58亿吨。根据线性模型计算,理论还田量只需1.92亿吨(25.65%)就能满足土壤需求。因此,结果表明我们仍可从大田中移出秸秆资源量即为1.19亿吨。 (5)通过对我国6个地区31个省市、自治区的大田作物秸秆移出量进行灰色关联度分析,影响因素指标排序前三位的分别是作物产量、有效灌溉面积和成灾面积。 【关键词】：茬高-茬重关系模型 田间秸秆量 秸秆还田 可持续获得量 灰色关联度
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S38
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 图表目录8-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 立项依据16
• 1.4 研究内容和技术路线16-19
• 第二章 大田作物秸秆株高、留茬现状和茬高-茬重关系模型19-49
• 2.1 材料与方法19-24
• 2.2 结果与分析24-47
• 2.2.1 大田作物秸秆株高空间差异24-28
• 2.2.2 大田作物秸秆留茬现状分析28-29
• 2.2.3 不同作物秸秆茬重-茬高关系模型的建立29-41
• 2.2.4 不同作物秸秆茬重-茬高关系模型的验证41-47
• 2.3 小结47-49
• 第三章 东北地区大田作物秸秆资源量及其分布49-56
• 3.1 材料与方法49-50
• 3.2 结果与分析50-55
• 3.2.1 大田作物秸秆单产量及秸秆分布密度50
• 3.2.2 大田作物秸秆量及其分布50-52
• 3.2.3 大田作物田间秸秆的季节分布变化52-55
• 3.2.4 大田作物田间秸秆的标煤量分布55
• 3.3 小结55-56
• 第四章 华北地区大田作物秸秆资源量及其分布56-63
• 4.1 材料与方法56
• 4.2 结果与分析56-62
• 4.2.1 大田作物秸秆单产量及秸秆分布密度56-57
• 4.2.2 大田作物秸秆量及其分布57-61
• 4.2.3 大田作物田间秸秆的季节分布变化61
• 4.2.4 大田作物田间秸秆的标煤量分布61-62
• 4.3 小结62-63
• 第五章 西北地区大田作物秸秆资源量及其分布63-71
• 5.1 材料与方法63
• 5.2 结果与分析63-70
• 5.2.1 大田作物秸秆资源量64
• 5.2.2 大田作物秸秆资源量的空间分布64-65
• 5.2.3 大田作物秸秆资源量的季节分布变化65-67
• 5.2.4 大田作物田间秸秆的标煤量分布67-70
• 5.3 小结70-71
• 第六章 大田作物秸秆的实际还田量、可移出量及其影响因素的灰色分析71-85
• 6.1 大田作物秸秆实际还田与收获现状71
• 6.2 大田作物秸秆移出量影响因素体系建立71-72
• 6.3 材料与方法72-74
• 6.4 结果与分析74-84
• 6.4.1 耕作制度与复种指数的关系74-75
• 6.4.2 复种指数与单位耕地面积上留茬量的关系75-77
• 6.4.3 大田作物秸秆的实际还田量77-78
• 6.4.4 大田作物秸秆可移出量和不同利用途径秸秆量78-81
• 6.4.5 大田作物秸秆可移出量影响因素的灰色分析81-84
• 6.5 小结84-85
• 第七章 结论与展望85-89
• 7.1 结论85-87
• 7.2 创新点87
• 7.3 问题与展望87-89
• 参考文献89-95
• 致谢95-97
• 作者简介97

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