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根据碳监测行动（CARMA）网站提供的数据，中国2009年CO2排放量位居全球第二，在国际谈判中面临着严峻的碳减排问题，这也是中国政府和科学家所面临的重要议题[1-2]。从全球范围看，每年大约有3.9Pg碳通过生物质燃烧排放到大气中，相当于人类每年燃烧化石燃料排放量的70%[3]。农田秸秆焚烧是生物质燃烧的一个重要组成部分，我国秸秆资源丰富，占世界秸秆总产量的20%~30%。据曹国良等的研究，2000—2003年我国的秸秆总量变化不大，均在6×108t左右[4]。在传统农业阶段，秸秆资源主要用于肥料、燃料、饲料和建筑材料，但是随着农业的现代化进程，大量的传统农业生产要素被大工业所提供的农用生产要素所替代，农业主产区秸秆资源大量过剩，农民就地焚烧秸秆现象日益突出，引起了全社会的关注。
农作物秸秆燃烧时，会产生大量的CO2、CO、氮氧化物、苯以及多环芳烃等有害气体，不仅危害人体健康，造成环境污染，其中排放的大量CO2会使地球变暖，导致灾害发生。据多种模型预测结果显示，到2030年大气中CO2浓度将加倍，全球年平均气温将升高1.5～4.5℃[5]。而大气中CO的存在会降低大气的氧化性，延长CH4在大气中的停留时间，是一种间接作用的温室气体[6]。本文以此为立足点，根据中国粮食作物产量、谷草比、秸秆露天焚烧比例及排放因子，估算中国粮食作物秸秆产量、露天焚烧量及秸秆露天焚烧排放CO2、CO量和碳释放量，为国家气候变化模拟提供数据基础，为制定相关政策以及气候和环境外交提供科学依据。
1材料与方法
1.1粮食作物秸秆资源数量
中国作为世界粮食生产大国，粮食作物秸秆资源相当丰富。但由于作物秸秆产量并未列入国家的统计范围，其产量通常依据作物产量计算得出。本文根据1999—2008年《中国统计年鉴》获得各省、市、自治区粮食产量的数据[7]，然后根据谷草比[8]测算出粮食作物秸秆产量。
1.2粮食作物秸秆露天焚烧量
农作物秸秆露天焚烧具有很强的季节性，其燃烧量因所处气候带、农村生活水平、植被覆盖现状和粮食作物秸秆产量的不同而不同，但最主要是由农民的收入水平和农民的秸秆利用成本决定。曹国良等[4]综合全国各省、市按农村生活水平、气候带、植被覆盖现状等资料提出了全国各省、市、自治区的秸秆露天焚烧比例，这一结果被陈新峰[9]的研究所证实，并被张鹤丰等[10，15]所使用，因此本文也采用这一方法来估计粮食作物秸秆露天焚烧量。首先依据1.1中估算1999—2008年的秸秆产量，然后根据全国各省、市、自治区秸秆露天焚烧比例[4]确定粮食作物秸秆露天焚烧量。
1.3排放因子及碳释放量的确定
排放因子是表征气态污染物排放特征的重要参数，本研究中粮食作物秸秆燃烧排放CO、CO2的排放因子是通过现阶段文献所查到的各国粮食作物秸秆燃烧排放因子，然后选择中国粮食作物秸秆燃烧排放CO、CO2的排放因子，在没有中国粮食作物秸秆燃烧排放因子的条件下，选择与中国国情相同的发展中国家的排放因子。碳释放量根据粮食作物秸秆露天焚烧释放CO、CO2的量来估算。本文所采用的排放因子的值为相应的平均值，具体见表1。
表1排放因子汇总（g•kg-1）
2结果与分析
2.11999—2008年中国粮食作物秸杆产量
从表2可以看出，10年间我国粮食作物秸秆产量随着粮食产量的变化从1999年的5.2×108t降低到2003年的4.4×108t，到2008年又增加到5.6×108t，年平均产量约为4.9×108t，其产量占我国农作物平均每年秸秆总产生量约6.4×108t的77%[8]。其中玉米秸秆产量从2000年随着玉米产量的逐年增加而不断增加，并且从2003年开始超过了稻谷秸秆的产量，这反映了我国畜牧业的蓬勃发展和人民生活水平的稳步提升。
2.21999—2008年中国粮食作物秸秆露天焚烧量
根据各省市粮食作物秸秆产量和秸秆露天焚烧比例获得1999—2008年中国粮食作物秸秆露天焚烧量见表3。可以看到，粮食作物每年秸秆露天焚烧量平均为0.94×108t，约占粮食作物秸秆总量的19%，其中稻谷秸秆0.41×108t，小麦秸秆0.21×108t、玉米秸秆0.28×108t、豆类秸秆0.05×108t，分别约占粮食作物秸秆每年平均露天焚烧量的43.1%、21.7%、30.0%和5.1%。另外，各作物每年秸秆露天焚烧的比例也不尽相同，其中稻谷秸秆的25.3%、小麦秸秆的21.8%、玉米秸秆的17.2%、豆类秸秆的15.2%被露天焚烧。可以发现由于10年间粮食作物产量的不同以及各省市经济发展水平、资源条件、气候和人口密度的差异，导致10年间秸秆露天焚烧的量各有不同，但秸杆露天焚烧量与粮食产量和秸秆产量变化趋势一致，其中稻谷秸秆露天焚烧量最多，达到粮食作物秸秆露天焚烧量的40%。
表2 1999—2008年中国粮食作物秸秆产量（106t）
2.3 1999—2008年中国粮食作物秸秆露天焚烧排放CO、CO2量
根据1999—2008年中国各省、市和自治区粮食作物秸秆露天焚烧量，结合所收集的CO和CO2排放因子，估算出中国粮食作物秸秆露天焚烧释放CO和CO2的排放总量见表4、表5。1999—2008年中国粮食作物秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均每年分别为9.19×106t和1.07×108t，并且从2003年开始二者排放量随着粮食作物产量和秸秆量的增加而不断增加，其中稻谷秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均为2.38×106t和2.93×107t，分别约占总排放量的25.8%和27.3%；小麦秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均为2.64×106t和2.91×107t，分别约占总排放量的28.7%和27.2%；玉米秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均为2.97×106t和3.26×107t，分别约占总排放量的32.2%和30.4%；豆类秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均为0.42×106t和0.69×107t，分别约占总排放量的4.5%和6.4%。
2.4 1999—2008年中国粮食作物秸秆露天焚烧释放的碳量
根据粮食作物秸秆露天焚烧释放CO、CO2的量估算其碳释放量见表6，可以看到1999—2008年中国粮食作物秸秆露天焚烧释放的总碳量平均每年为3.32×107t，其中：稻谷秸秆露天焚烧释放的总碳量平均为9.88×106t，约占总排放量的29.8%；小麦秸秆露天焚烧释放的总碳量平均为9.93×106t，约占总排放量的29.9%；玉米秸秆露天焚烧释放的总碳量平均为11.14×106t，约占总排放量的33.6%；豆类秸秆露天焚烧释放的总碳量平均为2.22×106t，约占总排放量的6.7%。
表3 1999—2008年中国粮食作物秸秆露天焚烧量（106t）
3讨论
中国是一个发展中国家，人口众多，耕地面积相对较少，粮食需求与经济高速发展是中国目前以至今后几十年都需要克服的困难。因此，国家积极扶持农业生产，将粮食生产作为经济发展的头等任务。但在粮食生产增长的同时，农作物秸秆产量也同步增长，目前中国秸秆资源数量巨大，本研究发现每年仅粮食作物产生的秸秆就高达约4.9×108t，其中玉米秸秆产量稳步增加，到2008年已达到2.3×108t，占到粮食作物秸秆总产量的40%。这些结果与曹国良[4]、韩鲁佳[8]和张鹤丰等[10，15]关于我国农作物秸秆产量的研究结果一致。
近年来，随着中国现代农业的飞速发展和人们生活水平的提高，大量农作物秸秆被随意堆放和焚烧，造成了资源的巨大浪费和环境污染，已经成为严重的环境和社会问题。本文对中国粮食作物秸秆露天焚烧量以及其排放CO、CO2和释放碳量进行了估算，结果发现中国粮食作物每年秸秆露天焚烧量平均为0.94×108t，约占粮食作物秸秆总量的19%。Streets[16]研究认为中国秸秆露天焚烧比例为17%，王书肖等[17]发现中国农村平均秸秆露天焚烧比例为18.59%，Yan等[18]论文计算出我国秸秆露天焚烧比例为19.4%，Zhang等[10]认为我国的秸秆露天焚烧比例为22.3%，这些研究中关于中国秸秆露天焚烧量的论述与作者结果相近。中国粮食作物秸秆露天焚烧排放CO、CO2的量分别为9.19×106t和1.07×108t，这一结果与张鹤丰[10，15]的相关研究结果相近。同时本文根据粮食产量、谷草比结合相关地区的发展条件和排放因子推算出中国粮食作物秸秆露天焚烧释放的碳量，结果发现每年平均释放碳量达到3.32×107t，根据每吨标煤释放CO2量[19]，可以推算出中国粮食作物秸秆露天焚烧释放碳量相当于4.95×107t标煤释放碳量。
4结论
本文根据1999—2008年的国家统计数据和谷草比估算了中国粮食作物秸秆量，再结合各省市秸秆露天焚烧比例和秸秆燃烧排放因子估算了中国粮食作物秸秆排放的CO、CO2和总碳量。结果发现：
（1）每年仅粮食作物产生的秸秆就高达4.9×108t，其中玉米秸秆产量最高，2008年已达到2.3×108t。
（2）中国每年有约0.94×108t粮食作物秸秆被露天焚烧，约占粮食作物秸秆总量的19%，这些粮食作物秸秆露天焚烧排放到大气中的CO、CO2的量每年分别达到9.19×106t和1.07×108t。
（3）每年释放的总碳量平均为3.32×107t，稻谷秸秆露天焚烧释放的碳量平均为9.88×106t、小麦为9.93×106t、玉米为11.14×106t、豆类为2.22×106t。
参考文献：略
