镇安县生物质能源资源量调查

吕　宁

(杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100)



镇安县生物质能源资源量调查

吕宁

(杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100)

摘要：采取查阅资料和现地调查测定的方法，研究了镇安县生物质资源量，结果为乔木林、经济林、灌木与竹林、农作物面积分别为28.66万、5.06万、15.73万、4.01万hm2。乔木林地总生物量为1 426.91万t，其中栎类林、硬阔叶林和油松林生物量及其占比分别为1 024.59万t、72.5%，219.79万t、15.5%，102.62万t、7.3%；经济林总生物量27.76万t，其中板栗、核桃、油茶林生物量及其占比分别是15.66万t、56.4%，5.48万t、19.8%，3.44万t、12.4%；灌木林总林生物量为253.39万t，其中黄栌、其他灌木林生物量及其占比分别是29.54万t、11.7%， 210.82万t、83.2%；农作物秸秆生产量为每年13.74万t，其中玉米、小麦秸秆量及其占比分别为5.87万t、42.7%，3.59万t、26.2%。全县每年可获得林地生物总量为73.50万t，其中用材林可获得生物量63.23万t，经济林修剪可获得生物量5.47万t，薪炭林轮伐可获得生物量4.80万t；农作物秸秆资源年可供量6.79万t，其中玉米秸秆2.83万t，小麦秸秆2.59万t。全县生物质能源年可供给量为65.2万t，其中农作物秸秆5.35万t，林地树枝树干59.85万t。今后应采取森林资源分类经营，对中龄次生林间伐改造等措施，提高生物质能源产量和林地生产力，提高林地健康水平。

关键词：镇安县；生物质；能源资源量;调查

1镇安县自然资源概况

1.1地理位置与土地资源

镇安县地处陕西省商洛市西南部，秦岭南麓中段，地理坐标北纬33°8′34″～33°44′57″，东经108°34′35″～109°36′51″，总面积3 487 km2，海拔344～2601.6m，由山、川、坪、滩等构成掌形叶脉状地貌和复杂多样的地形，山地面积广大，山大沟深，山河相间，有“九山半水半分田”之称。山地地貌可分为三大类型：中山地貌，一般海拔在1 200 m以上，总面积为14.08万hm2，占全县总面积40.5%；低山地貌分布于河谷川道与中山之间的过渡地带，海拔800～1 200 m，总面积13.93万hm2，占全县总面积40.1%；河川地貌，主要为河流冲积而成或古河改道后形成的河流谷地，海拔在800 m以下，总面积约6.75万hm2，占全县总面积19.42%，地形较平坦，土壤肥沃，是主要耕地分布区。土地利用为林地306 217.1 hm2，农田26 105.9 hm2，其他16 410 hm2，分别占总土地面积87.8%、7.5%和4.7%。土壤以黄棕壤和棕壤为主，分别占土地总面积71.7%和26.1%。

1.2气候与植被资源

镇安县地处北亚热带向暖温带过渡地带，南北气温0℃分界线和800 mm降水线上，气候温和湿润，垂直差异明显。年日照时数1 947 h，日照百分率44%，年总辐射量110千卡·cm-2,年均气温12.2℃，≥10℃积温3 668℃，最热月(7月)平均气温23.4℃，最冷月(1月)平均气温0.5℃，年均无霜期213 d，降水量804 mm，保证率80%降水量674 mm，降水日数130 d以上。植物种类繁多,植被类型复杂,现有种子植物1 300余种，森林植被属暖温带针阔混交林和落叶林带，以天然次生林为主。主要植被类型有铁杉林、冷杉林、油松林、华山松林、马尾松林、栎类林、杨桦林、硬阔林及天然灌木林等。

因人为活动以及水、光、热等环境因子影响，森林及植被随地貌、气候类型规律性变化，垂直分布明显：海拔500～820 m的浅山丘陵区，为常绿阔叶和落叶林带，生长有马尾松、油茶、枇杷等亚热带树种；海拔820～1 300 m的低山区，是以栓皮栎为主的落叶阔叶和针阔混交林，主要树种有栎类、山杨等；海拔1 300～1 900 m的中山区，以华山松和尖齿栎为主，分布有油松、山杨、波氏杨、化香等；海拔1 900～2 200 m的鹰咀石中部和阳山地区，以桦木林为主，优势树种是红桦，其次是牛皮桦和光皮桦，林中常见华山松、油松和大白杨等；海拔2 200 m以上，主要分布灌木和杂草。

1.3农业资源

农业一直是镇安县的重要产业，农作物主要有小麦、玉米、大豆、马铃薯、红薯、油菜、烤烟等，其中粮食作物播种面积(3.53万hm2)占农作物总播种面积(5.25万hm2)的67.2%，小麦、玉米播种面积分别占粮食作物播种面积的27.7%和31.6%。主要养殖有猪、黄牛、山羊等。

经济林主要有板栗、核桃、桑、茶，其他主要林产品还有生漆、木耳、香菇等。是全国著名的板栗之乡。野生药材量大，地道，素有“药材之乡”的美名。

2生物质资源量调查与测定方法

采取查阅资料、问卷调查、实验测定和样地测定相结合的方法对镇安县生物质资源进行调查与测定。从镇安县有关部门调查、查阅资料，获取全县及下属各乡镇农作物种植面积、各类林地面积，各类作物产量及其分布区域、家禽家畜存栏量、出栏量等数据。

2.1农作物秸秆调查方法

2.1.1调查、测定样点选择根据镇安县乡镇数量和生态环境以及农业生产的区域性差异，分别选择6个乡镇，每个乡镇随机选择3个行政村，每个行政村随机选择10个调查户，总调查户数180户。

2.1.2数据采集对农户进行问卷调查，获取各作物总产量、单位面积产量和农作物种植面积；采取现场取样、称重的方法测定作物谷草比。

2.2林地生物量测定方法

2.2.1 灌木林分别对不同树种林地选择样地和测定。选择黄栌、马桑主要灌木林及其他灌木测定，在踏查基础上每种灌木林分为优、中、差3个等级，每个等级选择3个样地，每个样地测定5个样方，样方大小为2 m×2 m。测定时对样方内灌木及草本进行实测并记录其种类、丛(株)数、高度、盖度、频度、鲜重等。

每种灌木林取灌木样品3份，每份重200 g，烘干称重，计算林地灌木干鲜比，并以其折算灌木林地上生物量(干重)；草本鲜重按30%换算干重。每种灌木林单位面积生物量通过算术平均求得。

2.2.2乔木林

(1)样地选择与测定

不同树种及树龄的林地分别选择样地进行测定。林地按幼龄林、中龄林、近龄林、成熟林和过熟林5个等级分别测定。每个林种的每个树龄级选择3个有代表性的样地，样地大小为10 m × 10 m。对乔木进行每木检测，记录株数、高度、胸径、冠幅等。同时在样地四角各设置1个2 m×2 m灌木样方，与灌木林测定方法相同测定灌木层生物量。

(2)林地生物量及修枝量

根据树种、树高、胸径等数据及相关文献，计算林地生物量。问卷调查获取林地修枝间隔年限、单位林地面积每次修枝所得枝干数量。

(3)乔木层生物量计算

利用森林调查资料、样地测定数据、林地乔木层生物量与蓄积量关系，估算乔木林乔木层生物量[1-2]。

3镇安县生物质资源量

镇安县能源类生物质资源主要包括乔灌木修枝、平茬、更新所得枝条与植株和农作物秸秆。

3.1镇安县林地生物质资源量

3.1.1各类林地面积镇安县林地按林种类型主要分为防护林、用材林、薪炭林和经济林，防护林主要包括水源涵养林、水土保持林、护路林等，树种主要是油松、华山松、铁杉、栎类、桦类等；用材林树种主要为油松、栎类、硬阔类、杨类等；经济林主要为杂果林、药用林、食用原料林及其他经济林，主要为核桃、板栗等。林地树种按生活型分为乔木林、灌木林、竹林。

镇安县现有林地面积286 630.9 hm2(不包括宜林地)，其中防护林、用材林、薪炭林、经济林分别是113 852.3、122 512.7、13 914.9、36 351.0 hm2，分别占林地总面积的39.7%、42.7%、4.9%和12.7%。四旁树、散生木4 116.1万株。

乔木林(不含经济乔木林)面积216 413.3 hm2，其中栎类、油松、硬阔叶林所占面积较大，分别占乔木林总面积的65.6%、12.6%和11.9%，经济林总面积50 590.9 hm2，其中板栗34 333.3 hm2、核桃10 733.3 hm2、茶叶3 666.7 hm2、油茶1 466.7 hm2，分别占经济林总面积的67.9%、21.2%、7.2%、2.9%，它们共占经济林总面积的99.2%。

灌木林与竹林总面积157 330.5 hm2，其中黄栌15 268.9 hm2，马桑7 535.2 hm2，其他灌木134 452.6 hm2，分别占灌木林与竹林面积的9.7%、4.8%、85.5%。

3.1.2各类林地生物量

(1)乔木林

经计算，乔木层单位面积生物量冷杉、铁杉林8.41 t·hm-2，马尾松、油松12.97 t· hm-2，落叶松6.42 t· hm-2，硬阔、软阔、杨树、桦类林为3.35t· hm-2,刺槐林为1.74 t· hm-2，栎类林为15.46 t· hm-2，柏类林为17.36 t· hm-2，草本层柔弱低矮，生物量在乔木林总生物量中所占比例一般低于3%～5%，同时在林地生物质采伐中收集较为困难，对现实生物质能源贡献可以忽略，所以在乔木林生物量中不计入。

经计算，镇安县乔木林地总生物量为1 426.91万t，其中包括林地1 413.84万t(表4)，散生木、四旁树13.07万t(按蓄积量折算)。栎类林、硬阔叶林和油松林是乔木林生物量前三位，分别为1 024.59万t、219.79万t和102.62万t，分别占乔木林总生物量72.5%、15.5%和7.3%，三者共占乔木林总生物量的95.3%，表明它们尤其是栎类林对全县林地生物量影响极大。

表1　镇安县乔木林(防护林、用材林)生物量

(2)经济林

全县成片经济林50 590.9 hm2，主要树种为核桃、板栗、茶叶、油茶、杜仲、花椒等，其中板栗、核桃、茶叶面积最大，分别为34 333.3、10 733.3和3 666.7 hm2，分别占经济林总面积67.9% 、21.2%和7.2%，共占总面积的96.3%。经调查板栗、核桃、杜仲、其他经济林一般平均密度分别为800、700、1 000、1 000株·hm-2，平均单株生物量分别为5.7、7.3、1.9和6.9 kg，茶叶、油茶、花椒单位面积生物量分别7.81、23.47和18.53 t· hm-2。经计算，镇安县经济林总生物量为27.76万t，其中板栗、核桃、油茶为前三，分别是15.66万t、5.48万t和3.44万t，分别占经济林总生物量56.4%、19.8%和12.4%，它们共占总生物量的88.6%。

(3)灌木林与竹林

镇安县不同种类灌木林面积157 330.5 hm2，根据现地和实验室测定，并参考有关资料，灌木林单位土地面积生物量为黄栌19.35 t·hm-2，马桑16.72 t·hm-2，杜鹃3.64 t·hm-2，其他灌木15.68 t·hm-2，竹林80.0 t·hm-2。镇安县灌木林总林生物量为253.39万t，其中黄栌29.54万t，马桑12.60万t，杜鹃0.008万t，其他灌木210.82万t，竹林0.41万t，其他灌木占总量的83.2%,黄栌占11.7%，二者共占灌木林与竹林总生物量的94.9%。

3.1.3林地可获得的生物量由于地域山大沟深、坡陡土薄，水土流失严重，防护林保护等级一般为 “重点保护”，除幼林期抚育外，一般只进行保护和森林培育，使林分结构达到发挥生态效益的最佳状态，一般不进行伐除。对于进入近龄林、成熟林和过熟林的用材林，可以进行间伐、疏林和更新。同时，对幼龄林和中龄林可进行修枝、砍灌等抚育管理，因此，镇安县可作为生物质能源林的有用材林、薪炭林和经济林。

(1)用材林

镇安县现有用材林122 512.7hm2，生物总量为741.18万t(表5)，其中乔木层532.20万t，灌木层208.98万t。由于乔木层和灌木层进入成熟期亦即生物量稳定期不同，采伐更新周期也就不同，乔木层树种更新周期按栎类25a,云杉及松柏类35 a,刺槐、杉木、桦类、杨类、硬阔和软阔20 a计，则现有用材林平均每年可获得乔木层生物量为21.43万t，灌木层树种更新周期按5a计，则现有用材林平均每年可获得灌木层生物量为41.80万t，全县用材林每年可获得生物量为63.23万t，其中栎类林、硬阔叶林和油松林分别占总量的68.5%、18.2%和8.5%，共占总量的95.2%。

(2)经济林

全县成片经济林50 590.9 hm2，其中板栗、核桃、茶叶面积分别为34 333.3、10 733.3、3 666.7 hm2，分别占经济林总面积的67.9% 、21.2%和7.2%，共占总面积的96.3%，因此，可以这三种经济林估算全县经济林修剪量。另外，经调查板栗、核桃林幼龄期、结果初期和结果盛期，单株年修剪量板栗为0.2、1.2、2.0 kg，核桃为0.2、1.4、2.2 kg，茶园幼龄期、成年期单位面积修剪量分别为0.5和1.5 t·hm-2。按板栗林、核桃林幼龄期、结果初期和结果盛期面积分别按各自总面积的20%、30%和50%，茶园幼龄期、成年期面积分别按总面积30%和70%，其他经济林每年修剪量为1.2 t·hm-2计算，则经济林每年修剪量为5.47万t，其中板栗林修剪3.60万t、核桃1.25万t、茶园0.39万t、其他经济林0.22万t。

(3)薪炭林

全县薪炭林13 914.9 hm2，全部为灌木林，单位面积生物量按黄栌、马桑及其他灌木平均值(17.25 t·hm-2)，每5 a轮伐1次，则薪炭林平均每年可获得生物量为4.80万t。

(4)各类林地可获得的总生物量

镇安县每年可获得的林地生物总量为73.50万t，其中用材林可获得生物量63.23万t，经济林修剪可获得生物量5.47万t，薪炭林轮伐可获得生物量4.80万t。

3.2农作物秸秆生物量

3.2.1农作物秸秆产量镇安县农作物主要包括粮食作物、蔬菜瓜果、油料作物等。粮食作物有玉米、小麦、豆类、马铃薯等；经济作物主要为烟叶；油料作物主要是油菜；蔬菜瓜果主要有辣椒、西红柿、西瓜等。除马铃薯外粮油作物秸秆和农产品加工残渣都可作为生物质能源材料；油料作物一般可以作为食用油提供原料；蔬菜瓜果类作物除辣椒外，秸秆藤蔓一般不能作为生物质能源而有效利用。

镇安县可作为能源类生物质资源的农作物秸秆生产量为每年13.74万t，其中玉米秸秆5.87万t，占秸秆总量42.7%；小麦3.59万t，占总量26.2%；豆类1.59万t，占总量11.6%；油料1.44万t，占总量10.6%；薯类0.80万t，占总量5.8%，烤烟0.44万t，占总量3.2%。

3.2.2农作物秸秆资源可获得量农作物秸秆可获得量按总量80%计算，镇安县可用作生物质能源的农作物秸秆年可获得量为11.00万t，包括玉米秸秆4.72万t，小麦2.88万t，豆类1.23万t，油料1.16万t，薯类0.65万t，烤烟0.36万t。

3.2.3农作物秸秆资源可供量镇安县是以传统种植业为主体的农业生产区，地处山区，荒山荒坡面积较大，野生及人工饲草量充足，农作物秸秆除作为家畜饲草外，作为生物质能源的供应保障系数相对较高。据调查玉米秸秆保障系数为60%，小麦、烤烟和油料作物秸秆90%，红薯藤蔓、豆类秸秆、马铃薯藤蔓几乎全部作为家畜饲草或难用以燃烧，作为生物质能源的供应保障系数几乎为零。

经计算镇安县农作物秸秆资源年可供量6.79万t，包括玉米秸秆2.83万t，小麦秸秆2.59万t，油料1.05万t，烤烟0.32万t。玉米秸秆和小麦秸秆可供量占农作物秸秆可供总量79.8%，其他作物只占21.2%。

3.3生物质能源可供给量

3.3.1生活薪柴消耗量镇安县总农户数64 989户，按农户炊事、取暖全部用以薪柴，每农户每年薪柴消耗2.1 t计，则全县农户年消耗薪柴13.65万t。

3.3.2养殖业消耗农作物秸秆量镇安县养殖业主要有牛、羊、猪和家禽，存栏量为牛12 910头，羊101 310只，猪148 800头，据调查家禽和猪一般不消耗农作物秸秆或只消耗不能用于能源的农作物藤蔓，牛、羊全年大部分时间放养，饲草约35%来源于农作物秸秆，按日食量牛4.0 kg、羊0.6 kg计，则全县养牛、养羊年消耗农作物秸秆1.44万t(其中牛0.662万t，羊0.778万t)。

3.3.3生物质能源可供给量生物质能源可供给量就是生物质可获得量减去生产生活必须消耗量，包括农作物秸秆和林地树枝树干。经计算，镇安县生物质能源年可供给量为65.2万t，包括农作物秸秆5.35万t(获得量6.79万t-养殖业消耗量1.44万t)，林地树枝树干59.85万t(获得量73.50万t-炊事取暖消耗量13.65万t)。

4生物质资源利用建议

4.1严格实行森林资源分类经营

按照陕西省林业发展区划，镇安县西部12个乡镇为秦岭南坡中西部中高山生物多样性保护水源涵养林区，其他东部13个乡镇为秦岭南坡东部水源涵养果树林区。秦岭南坡中西部中高山生物多样性保护水源涵养林区，为中高山地，一般海拔在1 500 m以上，森林资源分布集中，森林生态系统及生物多样性富集，区域生态重要性高，生态环境脆弱，发展方向是以营造水源涵养林、保护生物多样性为主，兼顾培育大径级用材林，积极发展经济林、木本药材和森林生态旅游[3]。森林主要经营治理措施是保护好现有森林资源，实行地类控制政策，海拔2 600 m以上禁伐，海拔2 600 m以下禁止一切与保护无关的生产活动。

秦岭南坡东部水源涵养果树林区为中山地带，山势较为平缓，一般海拔1 800 m以下，石灰岩山地，土壤侵蚀敏感，区域生态重要性高，生态环境较脆弱，发展方向是以营造水源涵养林为主，兼顾速生丰产用材林，积极发展经济林。主要经营管理措施是保护好现有森林资源，加强林地抚育管理，合理划分薪炭林，加强生活薪柴与木炭用材的管理。

4.2因地制宜，制定生物质能源发展规划

紧紧围绕保护生态、社会进步、农村经济可持续发展和农民利益最大化目标，因地制宜，制定生物质能源发展规划，按照布局区域化、管理科学化、质量标准化、经营市场化的发展思路，结合土地资源丰富的优势，加强生物质能源的基地化生产建设，为生物质能源的科学、规范、持续生产提供指导和保障。

4.3加强管理，尤其是对在中龄次生林的间伐改造，优化林分结构和生产力

科学管理有林地，补植疏林地，改造灌木林地、抚育幼林。将疏林地补栽植齐，加大管护力度，促其成林；灌木林要逐步更新树种，改造成用材林、经济林；未成林造林地加强管护、补植、抚育，使其尽快成林；不易改造或改造无望的应改牧[4]。使林分结构改善，林业产量增加，产品质量优良，经济效益和生态效益显著提高。镇安县次生林占有林地面积的45%左右，禁伐后全县每年近10 000 m3采伐木材中, 次生林改造出材率占到总采伐量的85% 以上。已有研究表明，在中龄次生林中, 树高和胸径随着保留密度的降低而增加, 因此林分密度越小, 树高和胸径的生长量越大。通过间伐，年平均产出材积由对照0.37提高到1.41，增加281.1%，次生林分的合理保留密度为1 500 株·hm-2。

4.4进行节能灶改造，减少资源浪费

充分利用列入国家可再生能源建筑应用示范县的有利时机，结合国家农村沼气池、节柴改灶工程等项目，提高生物质资源转化率和热能利用率，大幅减少农户炊事、取暖等薪柴消耗，以增加为生物质能源发电的原料供应。

参 考 文 献

[1]方精云，刘国华，徐篙龄.我国森林植被的生物量和净生产量[J].生态学报,1996,16(5):499-508.

[2]田秀玲，夏婧，夏焕柏，等.贵州省森林生物量及其空间格局[J].应用生态学报,2011,22(2):287-294.

[3]陕西省林业发展办公室.陕西省林业发展区划[M].西安：陕西省出版集团，陕西科学技术出版社.2008.

[4]吕江鱼.陕西省森林分区抚育经营初探[J].陕西林业科技，2016(2)：32-35.

收稿日期：2015-07-18

作者简介：吕宁(1972-),男,工程师,主要从事林业与园林资源调查、学生教育管理等工作。

中图分类号:TK6

文献标识码:A

文章编号:1001-2117(2016)04-0023-06

Bioenergy in Zhen'an County

LV Ning

(Yangling Vocational and Technical College, Yangling, Shaanxi 712100)

Abstract:Quantity of bioenergy in Zhen'an county was investigated and determined.The result showed that trees, shrubs, cash trees and bamboos have the coverage, respectively, 286,600 hm2, 50,600 hm2, 157,300 hm2 and 40,100 hm2.Biomass from trees reached 14.2691million tons, of which biomass from oaks, other broad-leaved trees and pine trees were respectively 10.2459 million tons accounting for 72.5%, 2.1979 million tons accounting for 15.5% and 1.0262 million tons accounting for 7.3%.Biomass of cash trees reached 277,600 tons, of which biomass of chestnut, walnut and tea-oil trees were respectively, 156,600 tons accounting for 56.4%，54,800 tons accounting for 19.8%, 34,400 tons, accounting for 12.4%.Cash trees reached 54,000 tons of biomass from pruning.Biomass of fuel wood reached 48,000 tons, while biomass from straw was about 67,900 tons, of which 28,300 tons from corn and 25,900 tons from wheat.Total biomass of the county is about 652,000 tons, of which 53,500 tons from agriculture and 598,500 tons from trees.Practice for management in future should focus on the classified management and tending of middle-aged forest to increase the land productivity and biomass production.

Key words:Zhen'an county; bioenergy; investigation