云南省果林修剪枝条资源评估及生物质能潜力分析

摘要 以2010—2020年果林修剪枝条及45个水果种植（柑橘、石榴、苹果、梨和葡萄）主要优势县（市、区）为研究对象，利用果林修剪系数及折标煤系数，测算云南省果林修剪资源量，估算生物质燃料潜力，解析其时空分布特征。结果表明：2010—2020年云南省果林修剪枝条资源总量呈上升趋势，枝条年均修剪用量为152.27万t，不同区域之间果林修剪枝条资源量差异明显；2020年云南省果林修剪枝条资源量为261.75万t，其中超10万t的县（市、区）6个，5万～10万t的县（市、区）份有8个，低于5万t的有31个；将枝条制成颗粒燃料折算成标准煤，年均量为91.80万t，标准煤折算成天然气和发电量，年均量分别为69.03亿m3和74.72亿kW·h，其产生的年均潜在价值为41.84亿元。云南省果林修剪枝条能源化潜力巨大，发展生物质燃料的资源禀赋条件优异，具备产业化发展生物质颗粒燃料的资源基础。

关键词 果林修剪枝条；资源化利用；生物质燃料；时空特征；云南省

中图分类号 X705  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）14-0047-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.14.010

Evaluation of Pruning Branch Resources and Analysis of Biomass Energy Potential in Fruit Forests in Yunnan Province

CHANG Zhen1，ZHAO Xing-ling2，3，WU Kai2，3 et al

（1.School of Economics and Management，Yunnan Normal University，Kunming，Yunnan 650500;2.College of Energy and Environmental Sciences，Yunnan Normal University，Kunming，Yunnan 650500;3.Yunnan Research Center of Biogas Technology and Engineering，Kunming，Yunnan 650500）

Abstract From 2010 to 2020，the main counties（cities and districts）with fruit forest pruning and fruit cultivation（citrus，pomegranate，apple，pear and grapes）were studied as the research objects，based on the fruit forest pruning coefficient and the discount coal coefficient，the pruning resources of fruit forests in Yunnan Province were estimated，the biomass fuel potential was estimated，and the temporal and spatial distribution characteristics were analyzed.The results showed that from 2010 to 2020，the total amount of pruning resources in fruit forests in Yunnan Province showed an upward trend，and the average annual pruning amount of shoots was 1，522，700 tons.The resources of fruit forest pruning were significantly different between different regions.In 2020，the resources of fruit forest pruning in Yunnan Province were 2，617，500 tons，including 6 counties with more than 100，000 tons，8 counties with 50，000 tons to 100，000 tons，and 31 counties with less than 50，000 tons.The annual average amount of shoots converted into pellet fuel into standard coal was 918，000 tons，and the average annual amount of standard coal converted into natural gas and power generation was 690 million m3 and 7 472 million kW·h，respectively，and the potential annual value generated was 4 184 million yuan.Yunnan Province has great potential for energy conversion of fruit forest pruning branches，excellent resource endowment conditions for the development of biomass fuel，and has the resource base for the industrialization of biomass pellet fuel.

Key words Fruit forest pruning;Resource utilization;Biomass fuels;Spatiotemporal characteristics;Yunnan Province

基金项目 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司项目“新型能源及储能关键技术研究”；云南省万人计划产业技术领军人才项目（20191096）；云南省基础研究计划项目（202001AT070094）；云南省国际科技合作专项（202003AF140001）；云南省基础研究专项青年项目（202201AU070058）；云南省教育厅科学研究基金项目（2022J0127）；云南师范大学博士启动项目（xj2021102918）；昆明市国际（对外）科技合作基地项目（GHJD-2020026）。

作者简介 常镇（1997—），男，云南镇雄人，硕士研究生，研究方向：生物质能。*通信作者，研究员，博士生导师，从事生物质能与环境工程教学科研工作。

收稿日期 2023-09-05

《中国统计年鉴》显示，2021年我国果园总面积为1 280.8万hm2，根据苟新卯等［1］提出的每667 m2果园年修剪枝条量按0.5 t计算，全国果林修剪枝条约为9 606万t。生物质成型颗粒是指生物质经粉碎、干燥、机械加压等过程将松散、细小的生物质废弃物压缩成形状规则、能量密度大的固体生物质燃料，其机理为依靠挤压作用产生的热量，将木质素与生物质中的水相互作用产生塑化黏结作用［2-3］。成潇伟等［4］提出推动生物质颗粒燃料发展，对扩展新能源发展空间、发展现代新能源产业、助力乡村振兴、促进县域经济持续健康发展具有重要作用。陈卓［5］提出果树枝条可做成固体颗粒燃料，其不仅能替代传统煤炭资源，还能提高燃烧热效率，具有显著的经济和环境效应。而García-Maraver等［6］提出生物质是一种丰富的资源，其可再生性是可持续利用的保证，生物质减少了大气排放，使得CO2的净循环对温室效应没有贡献。Alatzas等［7］指出希腊木质纤维素生物量水平估计为213万t/a，其中迈塞尼亚可年产380万 GJ的能量。

程序等［8］提出当前我国能源需求十分旺盛，石化能源对外依存度很高，而利用生物质资源是一种非常好的能源可再生原料，通过生产生物质颗粒燃料作为新型能源，可让我国能源得到有效补充。但据调查发现，在云南省果林修剪枝条的收集、捆绑、晾晒以及运输需要耗费大量的人力和时间，农户和种植企业通常将果树修剪枝条丢弃在田间地头、路边，后期直接将其焚烧。毕于运［9］提出果树修剪枝条的乱堆、乱放不仅会造成资源上的严重浪费，还会引起病虫害和火灾隐患；孙振钧等［10］提出对果林修剪枝条直接进行焚烧则会加剧空气污染，造成对环境的破坏。根据《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》，提出要推动资源综合利用产业绿色发展为核心，促进大宗固废实现绿色、高效、高质、高值、规模化利用。云南省作为我国水果大省，仅2020年果园果林修剪枝条就约为500万t，拥有大量的木质颗粒燃料资源。而云南省大多果树产区的枝条利用率比较低，究其主要因素是果农和种植企业没有掌握生物质颗粒燃料的相关技术以及对果林修剪枝条的资源再利用重视程度不高。

目前，国内外对农作物秸秆、畜禽粪便等农业废弃物产生物质能方面已经有了大量的研究，但对于果树修剪枝条进行木质颗粒燃料的研究还很少。笔者通过收集云南省果林修剪枝条量，以46个水果种植主要优势县（市、区）为研究对象，研究其果林修剪枝条的生物质颗粒燃料资源潜力，解析时空分布特征，旨在为云南省果林修剪枝条资源化利用和生物质颗粒燃料的产业发展提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

云南省地处我国西南边陲，全省总面积为39.42万km2。云南地处低纬高原，生态环境优越，物种资源富集，是高原特色水果之乡，是世界水果行业公认的“果业天堂”。2020年云南省水果产业综合产值达892.95亿元，水果成为全省农产品出口创汇第一大品类，出口额183.6亿元，居全国第一；水果在园面积66.52万hm2，位列全国第7；产量961.58万t，位列全国第12。根据农小蜂数据库可知，2021年云南省水果总种植面积为76.17万hm2，同比2020年增长8.99%，占全国总种植面积的5.95%，省内总产量为1 142.60万t，同比2020年增长18.83%，占全国水果总产量的3.81%。

1.2 数据来源

研究数据来源于2010—2020年的《中国农业统计资料》《云南统计年鉴》《云果数据库》《中新网云南》《大理日报》《云南省绿色食品发展中心》《云南省投资促进局》《云南省农业农村厅》《巍山县农业农村局》以及农小蜂数据库。以云南省45个水果种植主要优势县（市、区）的苹果、葡萄、柑橘、梨和石榴为研究对象。

1.3 研究方法

1.3.1 果林修剪枝条量测算 。

根据刘君璞等［11］提出苹果、梨一般年剪枝条1 500～2 250 kg/hm2，葡萄一般年剪枝条4 500～5 250 kg/hm2，刘丽丽等［12］提出柑橘年剪枝条15 000～18 000 kg/hm2，常小箭等［13］提出石榴年修剪枝条量为12 000 kg/hm2，其计算公式如下：

Y=U×I（1）

式中：Y为修剪枝条总量（万t）;U为果林种植面积（hm2）;I为果林修剪系数（kg），如表1所示。

1.3.2 果林修剪枝条能源潜力测算。

根据刘文政等［14］、李少阳等［15］和李思漾等［16］指出葡萄修剪枝条的干物质热量为1.69×104 kJ/kg，苹果树修剪枝条的干物质热量为1.73×104 kJ/kg，梨树修剪枝条的干物质热量为1.94×104 kJ/kg，柑橘和石榴修剪枝条的干物质热量分别为1.79×104和1.38×104 kJ/kg，按照1 kg标准煤可产2.93×104 kJ热量，测得果林废弃物的标准煤含量，其计算公式如下：