張留亞 鞠勐浩 唐林 劉畢浩 蔡玲松

摘要：新疆巴州作為我國棉花的重要生產(chǎn)區(qū)域，其棉花產(chǎn)業(yè)及其經(jīng)濟效益為國家建設(shè)和當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村振興作出了很大貢獻。但作為重要資源，伴隨產(chǎn)生的大量棉花秸稈卻沒有被利用，導(dǎo)致資源浪費和環(huán)境污染。通過對新疆巴州地區(qū)棉花秸稈利用情況的調(diào)研，并結(jié)合巴州實情，分析了棉花秸稈的燃燒環(huán)境負荷及其產(chǎn)業(yè)化利用形成的環(huán)境經(jīng)濟效益，提出了產(chǎn)業(yè)化利用的具體方法。研究結(jié)果表明，產(chǎn)業(yè)化利用具有顯著環(huán)境經(jīng)濟效益，同時能夠減少秸稈直接燃燒對人體健康的影響。

關(guān)鍵詞：新疆;巴州;棉花秸稈;產(chǎn)業(yè)化利用;經(jīng)濟效益;環(huán)境效益

中圖分類號：S562.042

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-3143（2022）01-0059-06

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2022.01.012

巴音郭楞蒙古族自治州（簡稱巴州）位于新疆維吾爾自治區(qū)東南部，境內(nèi)有高山、盆地、河流、湖泊、戈壁、沙漠和平原綠洲，屬中溫帶和暖溫帶大陸性氣候。環(huán)境優(yōu)美，水資源豐富，地理優(yōu)越的條件下造就巴州棉花產(chǎn)業(yè)的高度發(fā)展。巴州地區(qū)也是我國重要的棉花和能源生產(chǎn)基地，當(dāng)?shù)孛藁捌滟|(zhì)量不僅需要滿足紡織的剛性需求，也是當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村振興和農(nóng)民生活水平提高的基本經(jīng)濟保障，當(dāng)?shù)孛藁óa(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)已成為重要的經(jīng)濟支柱型產(chǎn)業(yè)。巴州2020年棉花產(chǎn)量達到60多萬噸，約占巴州地方生產(chǎn)總值和第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的10%和60%，但棉花秸稈資源的利用率卻不高，眾所周知，棉花秸稈具有極高的開發(fā)利用潛力）多年來，學(xué)者們就棉花秸稈的資源化利用做了大量研究，綜合分析這些研究可知，大多數(shù)學(xué)者重點研究了棉花秸稈的轉(zhuǎn)化產(chǎn)品;另一部分學(xué)者重點研究了棉花產(chǎn)量的提高方法，希望由此獲得更好的經(jīng)濟效益[2-4]，也有學(xué)者就新疆棉花產(chǎn)業(yè)的貿(mào)易問題進行了研究[5]。這些研究為本文提供了很好的參考，特別是學(xué)者們對棉花秸稈資源多元化利用的研究、粗放處理的棉花秸稈還田技術(shù)研究[6]、用秸稈作為水泥窯替代燃料的研究），制作秸稈草磚的研究8和棉花秸稈纖維混凝土9等等。因此，作者在參考學(xué)者們研究的基礎(chǔ)上，提出了棉花秸稈的產(chǎn)業(yè)資源化研究，希望利用秸稈的規(guī)?；庸し绞?，實現(xiàn)秸稈的充分利用，減少環(huán)境負荷，確保棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1巴州棉花生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

1.1巴州棉花生產(chǎn)規(guī)模及其秸稈產(chǎn)量

基于巴州豐富的棉花產(chǎn)地資源，伴隨的棉稈資源相當(dāng)豐富，下表數(shù)據(jù)根據(jù)巴州農(nóng)業(yè)局提供的棉花產(chǎn)量，按棉花產(chǎn)量與棉稈產(chǎn)量比為1：2.7進行推算得出。

由圖1得出，2010-2020年巴州棉花總產(chǎn)量由369704噸增長至627420噸。棉稈總產(chǎn)量由998201噸增長至1694034噸，巴州棉花總產(chǎn)量和棉稈總產(chǎn)量整體呈上升趨勢，截至2019年棉稈總產(chǎn)量達160萬噸以上。據(jù)巴州農(nóng)業(yè)局統(tǒng)計，未被利用棉稈量約為總產(chǎn)量的40%，目前秸稈只有60%～70%被利用，剩余30%～40%尚未被利用（大多焚燒或填埋），對環(huán)境造成一定的污染。巴州棉稈總產(chǎn)量的不斷增加，未被利用棉稈總產(chǎn)量也在不斷增加（2010-2020年由399280噸增長至677614噸）棉稈對環(huán)境污染愈發(fā)嚴重。

1.2巴州棉花秸稈處理現(xiàn)狀與棉秸稈還田的優(yōu)缺點

目前巴州農(nóng)村地區(qū)棉花秸稈處理方式依舊停留在較為原始的階段，主要采用直接燃燒和秸稈還田方式，其中直接燃燒會產(chǎn)生大氣氣態(tài)污染和吸入顆粒物對生態(tài)環(huán)境造成污染，也影響人們的身心健康。秸稈還田是指農(nóng)民將剩余棉稈進行機械粉碎，將粉碎的棉稈進行還田，為土壤起到增肥效果。但秸稈還田需要處理得當(dāng)，若處理不當(dāng)反而會對田地造成危害。事實上棉花秸稈不適合直接還田，原因在于棉稈本身有一定的病菌、蟲害，如果棉稈還田會將病菌埋伏地下，容易誘發(fā)莊稼再生病害，其次，棉稈如果太多，粉碎不夠均勻細致，則直接下田后腐熟速度慢，從而會影響莊稼發(fā)芽、生根的成長進程;另外棉稈會對下田勞作人員的安全造成威脅，加大刺傷刺破手腳等風(fēng)險的概率;再者棉稈中本身的蠟質(zhì)較高，還田后也不易降解，會對土壤產(chǎn)生危害。

2巴州棉花秸稈處理的環(huán)境效應(yīng)與經(jīng)濟效益分析

2.1棉花秸稈處理的環(huán)境外部效應(yīng)

目前巴州區(qū)域棉花秸稈多用作家庭柴火資源直接燃燒，也有部分采用露天直接焚燒的方式進行處理。由于棉花秸稈還田作業(yè)要花費一定的加工成本，需要進行粉碎等加工過程，因此大多數(shù)種植戶采取了燃料焚燒和野外焚燒。根據(jù)棉花秸稈焚燒過程排放物的當(dāng)量分析（每噸棉花秸稈燃燒可排放一氧化碳114.7kg、二氧化碳1261.5kg、一氧化氮0.85kg、二氧化氮0.43kg和氮氧化物1.28kg以及固體顆粒物320kg），結(jié)合歷年棉花秸稈量可以算出2010-2020年巴州棉花秸稈燃燒處理的各年排放物量（見表1）。

由表1分析可知，2010-2020年巴州棉花秸稈燃燒的環(huán)境外部效應(yīng)中一氧化碳，二氧化碳，固體顆粒物三種污染物排放量居高，排放量分別達77722噸、854810噸、216836噸。2010-2020年巴州棉稈燃燒主要污染物排放量整體呈上升趨勢發(fā)展，其中二氧化碳、固體顆粒物和一氧化碳上升趨勢較為明顯，其他主要污染物排放量上升趨勢相對緩和。綜上所述，2010-2020年巴州環(huán)境外部效應(yīng)中因棉稈燃燒產(chǎn)生主要污染物排放量不斷上升，加劇對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染，破壞生態(tài)平衡;同時危害人民身心健康，影響人們正常的生活。

2.2環(huán)境經(jīng)濟效益分析

表1給出的主要排放物量值可以等效認為是各年度由于棉花秸稈燃燒而形成的環(huán)境負荷，這些環(huán)境負荷的修復(fù)需要由表2給出的最小修復(fù)成本，如果進行棉花秸稈的產(chǎn)業(yè)化和資源化利用，可以認為這些燃燒排放物基本消除，相當(dāng)于節(jié)約了環(huán)境修復(fù)成本并等價形成了環(huán)境經(jīng)濟效益，本文將其定義為環(huán)境經(jīng)濟效益，體現(xiàn)了由于環(huán)境修復(fù)成本的等量減少而節(jié)約的經(jīng)濟支出。根據(jù)不同污染種類其環(huán)境負荷的修復(fù)成本有所不同，表2給出了棉稈燃燒主要污染物的單位環(huán)境負荷的修復(fù)成本。

由表2得出，棉稈燃燒主要污染物單位環(huán)境修復(fù)成本中，一氧化碳為1200元/噸、二氧化碳300元/噸、一氧化氮1200元/噸、二氧化氮700元/噸和氮氧化物600元/噸以及固體顆粒物300元/噸。巴州各市縣因地理分布不同，水資源條件存在差異，棉花產(chǎn)量差異較為明顯，則棉稈產(chǎn)量也存在明顯差異，其區(qū)域間棉稈燃燒環(huán)境負荷的修復(fù)成本也有所區(qū)別。這里假設(shè)2010年開始形成的環(huán)境負荷都借助棉稈的產(chǎn)業(yè)化利用而能夠消除，測巴州各市縣從2010年到2020年的各年度，由于棉稈產(chǎn)業(yè)化利用而形成的環(huán)境經(jīng)濟效益可由表3表示。

由表3數(shù)據(jù)分析可知，2010-2020年間，巴州各市縣棉稈產(chǎn)業(yè)化利用的環(huán)境經(jīng)濟效益中，庫爾勒市、輪臺縣、尉犁縣和直屬農(nóng)場平均環(huán)境經(jīng)濟效益明顯。在此假設(shè)2020年后該四縣市各年至少保持相同棉花產(chǎn)量并實現(xiàn)棉稈產(chǎn)業(yè)化利用，則其每年的環(huán)境經(jīng)濟效益分別可達到9881、9160、11546和7709萬元，接近四億元，可見其環(huán)境經(jīng)濟效益十分明顯，同時說明棉花秸稈產(chǎn)業(yè)化利用的重要性。趨勢圖分析顯示，2010-2020年巴州各市縣棉稈燃燒的環(huán)境負荷也使其經(jīng)濟效益呈上升趨勢，其中以庫爾勒市、輪臺縣、尉犁縣和直屬農(nóng)場較為明顯，其它縣發(fā)展趨勢較為平緩。通過上述得出結(jié)論，2010-2020年巴州各市縣中庫爾勒市、輪臺縣、尉犁縣和直屬農(nóng)場棉稈燃燒的環(huán)境負荷修復(fù)成本較大、其它縣修復(fù)成本相對較小，這也說明上述四市縣污染較為嚴重，環(huán)境修復(fù)問題較為突出。

3巴州棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方式分析

從我國宏觀經(jīng)濟發(fā)展的需要分析，棉花秸稈回收綜合利用，符合國家低碳循環(huán)化發(fā)展理念，能夠為我國早日實現(xiàn)碳排放達標(biāo)貢獻力量。棉花秸稈及其他農(nóng)業(yè)秸稈的產(chǎn)業(yè)化利用適應(yīng)我國重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展以及關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，有利于加快大區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)同發(fā)展并促進綠色經(jīng)濟占比。從當(dāng)?shù)匚⒂^經(jīng)濟需求并結(jié)合秸稈產(chǎn)業(yè)化條件分析，巴州棉花種植要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就必須首先解決棉花秸稈的環(huán)境污染問題，而解決污染問題的優(yōu)化途徑就是實現(xiàn)棉花秸稈的產(chǎn)業(yè)化和資源化利用，變廢為寶，消除其環(huán)境外部效應(yīng)，要改變棉花秸稈利用和處理方式，立足于生態(tài)環(huán)境保護理念，通過產(chǎn)業(yè)化利用提高棉稈資源利用率。產(chǎn)業(yè)化利用的產(chǎn)品選擇需要根據(jù)區(qū)域?qū)Ξa(chǎn)品的需要確定，盡量延伸產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)鏈。就目前巴州情況而言，棉花秸稈的家庭能源、畜牧飼料和生物制藥方面的需求較大，家庭燃料問題是南疆農(nóng)民長期以來有待解決的重要問題，而畜牧業(yè)和生物產(chǎn)業(yè)是巴州支柱型產(chǎn)業(yè)，棉稈產(chǎn)業(yè)化利用首先需要考慮這三個方面的產(chǎn)品生產(chǎn)，以下分別加以說明。

3.1棉花秸稈的工業(yè)資源化利用

棉花秸稈含有豐富的天然纖維素纖維，生物降解性好，可替代木材用于造紙業(yè)、板材生產(chǎn)、工藝品制作、活性炭生產(chǎn);也可替代糧食生產(chǎn)木糖醇等產(chǎn)品，其工業(yè)資源化的應(yīng)用前景十分看好。在工業(yè)資源化利用過程中很容易形成以點帶面的格局，通過產(chǎn)業(yè)化利用方式將棉花秸稈的產(chǎn)業(yè)化利用與其他農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)業(yè)化利用相結(jié)合，形成更加寬泛的農(nóng)業(yè)秸稈再利用模式，巴州在這方面具有得天獨厚的條件。例如;可以利用農(nóng)作物秸稈產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化利用方式，有效代替依賴博湖蘆葦造紙的傳統(tǒng)，逐步向農(nóng)業(yè)秸稈造紙模式發(fā)展，生產(chǎn)一噸紙比傳統(tǒng)化學(xué)法節(jié)約清水近100噸。從棉花秸稈的轉(zhuǎn)換產(chǎn)品類型分析，巴州需要根據(jù)區(qū)域特點，在農(nóng)作物秸稈工業(yè)資源化利用中需要選擇水資源消耗較少的產(chǎn)品，如傳統(tǒng)工藝品等產(chǎn)業(yè)，要充分考慮以畜牧飼料業(yè)和家庭能源以及生物有機肥制造業(yè)為主，延伸生產(chǎn)過程的產(chǎn)業(yè)鏈銜接，實現(xiàn)棉花秸稈的工業(yè)資源化利用的優(yōu)化。

3.2棉花秸稈的飼料資源化利用

棉花秸稈的生物化利用方式很多，由于全新疆棉花種植規(guī)模2021年達到247.9萬公頃（3718萬畝），巴州達到26.7萬公頃（400萬畝）左右，棉花秸稈的生物化利用前景十分廣闊。根據(jù)巴州當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展的綜合需要，一方面可以通過秸稈生物化生產(chǎn)畜牧飼料：由于棉花秸稈含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，4噸秸稈的營養(yǎng)價值相當(dāng)于1噸糧食，可為畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展提供物質(zhì)保障;巴州不僅是棉花秸稈資源豐富產(chǎn)區(qū)，也是的牛、馬和羊等主要畜牧業(yè)養(yǎng)殖區(qū)域，對飼料的需求較大，要有意識的鼓勵各類養(yǎng)殖戶利用棉花秸稈飼料，產(chǎn)業(yè)化加工過程中盡量生產(chǎn)耗水量較小的飼料產(chǎn)品（如顆粒型飼料產(chǎn)品）。另一方面可以大力發(fā)展棉花秸稈基料化利用，利用棉花秸稈栽培食用菌，將有利于促進當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)平衡，加快建設(shè)高效生態(tài)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。棉花秸稈的飼料化應(yīng)用途徑多、用水量較小，比較適合新疆南疆片區(qū)、特別是巴州地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)需要。

3.3棉花秸稈的能源資源化利用

新疆的能源分布十分不均勻，煤炭等重要能源資源主要分布于新疆北疆片區(qū)和部分東疆地區(qū)，南疆片區(qū)煤炭分布十分稀少。雖然塔里木盆地中的塔克拉瑪干沙漠石油和天然氣分布較為豐富，但需要國家層面的大規(guī)模開發(fā)且開發(fā)成本較高。近年來在國家支持和新疆政府的努力下，新疆所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村都解決了家庭燃料用能問題。但從資源有限性和環(huán)境外部效應(yīng)分析，一方面是能源分布匱乏和開發(fā)成本以及環(huán)境脆弱的現(xiàn)實，另一方面是大量的農(nóng)業(yè)秸稈資源未被有效利用，形成資源浪費和巨大環(huán)境負荷，也導(dǎo)致農(nóng)民身體健康問題。因此利用大量存在的棉花秸稈和其他農(nóng)業(yè)秸稈，構(gòu)建清潔型家庭能源利用模式就顯得十分重要，對當(dāng)前發(fā)展和未來可持續(xù)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實意義。研究表明，棉花秸稈作為一種重要的生物質(zhì)資源，其能源轉(zhuǎn)換效益十分顯著，僅2噸棉花秸稈的能源化熱值就可以替代1噸標(biāo)準煤的熱值，如果在巴州推廣棉花秸稈的能源化利用可有效地減少當(dāng)?shù)匾淮文茉聪模洵h(huán)境效益十分顯著。

4結(jié)束語

本文研究表明;當(dāng)前棉花秸稈的燃燒處理會產(chǎn)生較為嚴重的環(huán)境負荷，而其相應(yīng)的環(huán)境經(jīng)濟效益也十分可觀，棉花秸稈的產(chǎn)業(yè)資源化利用能夠產(chǎn)生多種加工產(chǎn)品，不僅能夠開拓可觀的經(jīng)濟價值、也能夠形成棉花秸稈資源的循環(huán)利用，為棉花種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。下一步將重點研究產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)區(qū)域的水資源特性確定產(chǎn)品，著重開發(fā)能源和生物以及飼料產(chǎn)品，最終目標(biāo)是將全疆247萬多公頃（3700多萬畝）棉花秸稈進行產(chǎn)業(yè)資源化利用。

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