我國蔬菜廢棄物綜合利用模式分析
——以壽光為例

宋玉晶 柴立平

（中國蔬菜協會，北京 100081）

從經濟效益出發，結合環境效益和社會效益，分析比較了山東壽光4種蔬菜廢棄物處理利用模式的利與弊。結果表明，與3種離田處理模式（秸稈碳化模式、秸稈沼氣-有機肥模式、生物質油模式）相比，秸稈就地漚堆還田循環利用模式是最為經濟且可持續的模式；考慮我國農業生產方式和氣候特點，3種離田處理模式在處理成本、處理量以及處理產物質量等方面還不能完全滿足我國解決蔬菜廢棄物污染的問題。本文針對蔬菜廢棄物處理現階段存在的問題和面臨的挑戰，提出相關政策建議。

近年來，我國蔬菜種植面積和產量逐年增加，2015年播種面積達2 200.0萬hm2，總產量7.85億t，我國已成為全球最大的蔬菜生產國和消費國（王娟娟，2017）。隨著蔬菜生產量的增加，蔬菜廢棄物的處理問題逐漸凸顯出來。據報道，2013年我國蔬菜廢棄物產量近2.69億t，可資源化利用的蔬菜廢棄物為2.15億t（杜鵬祥 等，2015），數量巨大，實現蔬菜廢棄物的無害化處理和綜合利用是目前我國亟待解決的問題。

從20世紀80年代開始，國外陸續開始研究專門針對蔬菜廢棄物的處理方法，主要包括好氧堆肥法、厭氧消化法、好氧-厭氧聯合處理法等（孫寧等，2016）。目前發達國家對于蔬菜廢棄物的處理及利用已趨成熟，處理方式總體上可分為兩大類：一是秸稈還田循環利用；二是秸稈離田產業化利用（孫寧 等，2016）。秸桿離田產業化利用方式主要集中在新型能源化利用方面，如秸稈發電、致密成型燃料、纖維素乙醇等；秸稈環保板材和建材也在美國、加拿大和歐洲得到推廣（Elhaggar et al.，1998）。近幾年我國也報道了許多關于蔬菜廢棄物處理與再利用的研究，主要集中在厭氧發酵和高溫堆肥方面（杜鵬祥 等，2015；董曉瑩，2016），對于蔬菜廢棄物綜合利用模式的實踐與推廣卻鮮有報道。

為了推進蔬菜廢棄物的合理利用和產業化開發進程，筆者于2017年6月對“中國蔬菜之鄉”——壽光的蔬菜廢棄物處理情況進行了調研，實地調查了4種蔬菜廢棄物的處理模式，通過數據收集、提取數據信息，對各處理方法進行嚴謹的經濟學成本-效益分析，比較不同處理方式的利與弊，并針對現階段存在的問題和面臨的挑戰，提出相關政策建議，以期為政府部門、相關企業和組織提供決策參考。

1 壽光蔬菜廢棄物主要處理方式

壽光市蔬菜常年種植面積5.3萬hm2，2015年全市蔬菜廢棄物產量達106萬t。目前全市處理蔬菜廢棄物的企業共13家，其中已建成的8家，在建5家，累計年設計處理能力50萬t以上，剩余部分通過環衛一體化全部清運處理。處理方式主要有6種。

① 秸稈碳化模式。目前參與企業1家，年處理秸稈5.5萬t，年產木炭3萬t。該項技術是利用現有的蔬菜秸稈資源，特別是木質化程度比較高的蔬菜秸稈，主要是茄子、辣椒、番茄等，利用高溫密閉碳化技術生產木炭，可以做到無污染排放。

② 秸稈有機肥模式。目前參與企業4家，年累計處理能力達33.5萬t。該項技術主要是利用各類蔬菜秸稈，通過生物發酵技術制成有機肥，實現循環利用。

③ 秸稈沼氣-有機肥模式。目前參與企業4家，年累計處理能力5.5萬t。該項技術是利用秸稈、畜禽糞污等廢棄物生產沼氣，沼氣可用于群眾生產生活，沼渣、沼液可作為肥料用于農業生產。該項技術無污染，便于小型化在農戶、大型化在基地園區建設利用，既消耗了蔬菜垃圾又消耗了畜禽糞便，產生能源肥料，是很好的循環利用方式。

④ 秸稈固化模式。參與企業2家，年累計處理能力3.5萬t。該項技術對秸稈無特殊要求，通過固化，送往生物發電廠燃燒發電。

⑤ 秸稈生物質油模式。參與企業1家，年處理蔬菜廢棄物2萬t，年累計生產生物質油8 000 t、生物質碳粉5 000 t。該項技術是將秸稈粉碎成3～5 mm的顆粒，在厭氧反應條件下發生熱解反應生成可冷凝氣體、不可冷凝氣體和碳粉，可冷凝氣體經快速冷凝液化成生物質油。生物質油可以作為新型能源，生物質碳粉可有效應用于土壤改良修復，生物質提取液（即木醋液）用途更廣。整個生產過程動態零排放，有效實現了對資源的綜合循環利用。

⑥ 秸稈就地漚堆還田模式。參與地區主要為紀臺鎮曹官村等多個蔬菜種植密集村。秸稈就地漚堆還田模式是將大棚內的蔬菜廢棄物添加畜禽糞便和生物菌，進行高溫悶棚發酵。經此方式處理后的大棚土壤可以直接栽種新一茬蔬菜作物（楊淏然等，2016）。該模式可應用于各類蔬菜，其中綠葉類蔬菜廢棄物相對干物質含量較低，而果菜類蔬菜秸稈生成量及干物質含量較高，漚堆產出率較高，更為適宜應用此模式（周文娟，2012；董曉瑩，2016）。

這6種方式中，有機肥模式與沼氣-有機肥模式相似，固化模式的成本與效益較為簡明，本文未做具體討論。下面對其他4種秸稈處理模式進行成本-效益分析與利弊比較。

2 4種秸稈處理模式的成本-效益分析

2.1 秸稈碳化模式

以華源秸稈利用有限公司（以下簡稱華源公司）為例。該公司位于紀臺鎮，年設計處理秸稈5.5萬t，每3.5 t秸稈可生產1 t木炭。設備方面，華源公司耗資300萬元自主設計研發了1臺高溫碳化爐（圖1），應用于生產。

秸稈碳化模式的主要成本為收集成本與烘干成本。由于碳化模式對秸稈的純度要求較高，華源公司一般會自己去田間地頭收集秸稈，如果附近農戶主動送來秸稈，則采取1車秸稈（約350 kg）換1車（三輪車）肥料（約30元）的方法進行交易。碳化模式不僅要求秸稈木質化程度高、雜質含量少，對秸稈濕度的要求也非常嚴格。理論上秸稈的濕度應小于15%，而一般剛收集來的蔬菜秸稈濕度都在50%～60%之間，因此高昂的烘干成本是該模式目前主要的瓶頸所在。烘干需要的熱能主要通過燃煤的方式提供。因烘干成本太高（每噸秸稈1 000元左右），該公司除成立第一年實現盈利外，近幾年一直處于虧損狀態。目前，華源公司不得不采用晾干的方式來降低成本。但是晾干秸稈需要占用大面積的土地，而蔬菜生產季節性強，很難在秸稈高產的月份（每年10月至翌年5月）找到足夠面積的閑置土地進行晾曬。

圖1 華源秸稈利用有限公司自主研發的高溫碳化爐

效益方面，據華源公司負責人介紹，木炭銷路良好，價格在2 000元·t-1左右。木炭可以加工成蚊香，也可以銷往云貴川地區作為火盆燃料。除木炭外，生產過程中的副產品木焦油可以用在防水卷材的生產中，并且能作為天然殺蟲劑，銷路也不錯。

政策補貼方面，每處理利用1 t木質蔬菜秸稈，政府補貼30元。

華源公司負責人介紹，如果投入5臺高溫碳化爐進行生產，那么烘干成本高、晾干占地面積大的問題就能迎刃而解，因為生產過程中的余熱就足夠用來烘干秸稈，整個生產過程將形成密閉循環的狀態，除電力外無需借助任何能源。

2.2 秸稈沼氣-有機肥模式

以澳諾農科沼氣有限公司為例。該公司在稻田鎮、紀臺鎮建設兩處沼氣服務站，稻田服務站已投入運行（圖2），紀臺服務站正在建設，年設計處理蔬菜秸稈2萬t。

該公司主要利用葉菜類蔬菜和攀援類蔬菜秸稈生產沼氣、沼液和沼渣。其中，沼氣每月可生產580 m3，除公司自用500 m3外，其余供給附近的小區，能夠滿足241戶家庭照明、做飯、取暖等日常能源需求，售價為3.4元·m-3；沼氣輸氣管道按天然氣管道標準建設，戶均施工成本為1 680元。以沼液為原料、添加微量元素生產的氨基酸液體肥為該公司核心產品，售價為800元·t-1，產品主要使用群體為大棚蔬菜種植戶，特別是韭菜、茄子種植戶。近期該公司與濟南的科研機構合作，通過對沼液進行凈化除味，生產出一種新型植物營養液，主要銷往城市中高端消費群體，售價為6 800元·t-1，附加值較高。該產品中按照一定比例添加了各種微量元素，可以根據不同需求采用不同的配方，主要用于城市。此外，該公司還以沼渣、蔬菜秸稈等農業固體廢棄物為原料發酵生產無土栽培基質或生物有機肥，售價1 300元·t-1。

圖2 澳諾農科沼氣有限公司位于稻田鎮玉皇村的沼肥站

成本方面，厭氧發酵原料中秸稈與畜禽糞便比例為0.35∶1，好氧發酵原料中秸稈與畜禽糞便比例為4∶1，其中禽畜糞便的采購集運成本為120元·t-1。據該公司負責人介紹，公司收集蔬菜廢棄物的方法也是自主收取和農戶自送兩種，農戶自送時每車（三輪車）10元，自主收取無需額外花費。此外，公司對設備的投入約100萬元；當地政府在公司建設初期給予了一次性10萬元的設備補貼，目前每處理1 t攀援類蔬菜秸稈政府給予50元補貼。

2.3 生物質油模式

以禾能生物科技有限公司為例。該公司位于壽光市紀臺鎮，年處理蔬菜廢棄物2萬t，年生產生物質油8 000 t、生物質碳粉5 000 t。該模式中所使用的秸稈需要干燥、無雜物（如薄膜、繩子等），不進行分類則無法使用，所以收集較為復雜、難度較高。另外，運輸成本需要考慮運輸距離和車輛的運載能力。按照30 km的平均距離計算，每噸秸稈的運費約50元。此外，壽光地區的秸稈來源主要是茄子，收獲季節正值雨季，自然晾曬很困難，且需要場地和大量人工，所以需要使用烘干設備。生產過程中采用電力供能，且不需要添加其他生產原料。

每噸秸稈可以產出0.4 t生物質液體燃油、0.3 t炭粉、0.05 t木醋液。其中，生物炭粉每噸售價約1 300元、木醋液每噸售價約8 000元。生物質油的經濟效益較為復雜，若以壽光市天然氣每立方米3.2元計價，生物質油按每噸1 000元計價，以常用2 t鍋爐舉例計算，燃燒天然氣160（立方米）×24（小時）×300（天）×3.2（元）=368.64萬元，燃燒生物質油0.35 t（每小時）×24（小時）×300（天）×1 000（元）=252萬元?？梢?，1臺2 t的鍋爐燃燒生物質油比燃燒天然氣每年可節省116.64萬元。

目前壽光市市政府每噸秸稈補貼30～50元；該公司建設初期設備投入800萬元，沒有得到政府補貼。

2.4 秸稈就地漚堆還田模式

以紀臺鎮曹官村為例。截至2017年，曹官村90%以上的蔬菜大棚已經采取了秸稈就地漚堆還田的模式處理蔬菜廢棄物。據當地農業局工作人員估計，2018年整個紀臺鎮會有80%的蔬菜大棚采用這種模式處理蔬菜廢棄物。

秸稈就地漚堆還田模式在玉米、小麥等主糧農作物的廢棄物處理中較為普遍，但這一經濟便利的處理方式一直未能在蔬菜中得到推廣。事實上，蔬菜秸稈的氮、磷、鉀等養分含量普遍比小麥、玉米秸稈高，且多數蔬菜秸稈纖維含量低、水分含量高，易于分解，是很好的堆肥原料。但是，秸稈中往往含有害蟲、雜草和病毒等，如果處理不到位，還田方式不當，會使下茬作物染病，因此在還田過程中必須配合使用生物菌。蔬菜產品收獲后，采用適宜的配套切碎機械將棚內的秸稈打碎，然后摻入畜禽糞便和生物菌，進行15～20天的高溫悶棚發酵。適宜的土壤濕度能夠縮短發酵時間。茄科蔬菜（茄子、辣椒等）木質化程度比較高，秸稈粉碎時間較長；而攀援類蔬菜則較為容易。

2010年，曹官村支部黨委書記李延平自主設計了一臺秸稈粉碎還田機，創新性地加入了旋轉輪軸，秸稈打碎過程中塑料薄膜、吊繩等雜質會纏繞在輪軸上，最后集中用噴槍處理，大大降低了處理雜質的難度（圖3）。目前這樣的農機已經出現了很多變種，一些農機公司看到市場前景后紛紛模仿、設計生產。每臺機器33 600元，其中小型拖拉機部分30 000元，秸稈處理器3 600元。

成本方面，每處理1個標準大棚李延平會收取菜農100元左右的費用，配合使用的生物菌約為60 kg，520元左右。與人工拔除秸稈（每個棚350元左右）相比，農戶需要多花費近300元。然而，由于秸稈與畜禽糞便在地里高溫發酵之后，實質上等同于施用了高效有機肥，大大減少了下茬作物種植過程中農藥和化肥的施用量。據李延平估計，采用秸稈就地漚堆還田模式的大棚每年只需施用農藥5次，節省1 000元左右，肥料節省3 000～4 000元。另外，下茬蔬菜產量和品質都有明顯提高，每戶增收10 000～20 000元不等。因為效果顯著，原本持懷疑態度的農戶逐漸接受了這一模式，口耳相傳，并推廣到了周圍的村鎮。

3 4種秸稈處理模式的利弊比較

4種秸稈處理模式中，3種為離田處理模式，其成本與效益分析詳見表1。

3.1 秸稈碳化模式

該模式中的終端產品（木炭）價格較高，銷路良好，如果能將烘干成本控制在562元以下，就能夠實現盈利。

在現階段的處理模式中，烘干所需的燃煤量較大，易造成污染。如果后期能建造5臺以上高溫碳化爐設備，形成密閉循環的生產模式，那么烘干成本高的問題就能迎刃而解，同時也解決了燃煤污染問題，一舉兩得。當然，這就需要前期大量的資金投入，或者政府大額補貼才能實現。

3.2 秸稈沼氣-有機肥模式

隨著農村產業結構的調整和戶用沼氣技術的普遍推廣，傳統的發酵原料供應已經出現問題（閔瑞治，2012），利用蔬菜秸稈開發新型沼氣發酵原料已經成為廣大農村沼氣用戶的迫切需要。截至2015年底，全國農村戶用沼氣達到3 050萬戶，使用沼氣量相當于替代1 850萬t標準煤，減少排放二氧化碳逾4 500萬t。但是，這僅僅占全國適宜農戶的30%左右，沼氣推廣的潛力還很大（董曉瑩，2016）。利用蔬菜廢棄物生產沼氣既減少了污染，又解決了沼氣發酵原料不足的問題，一舉兩得。

在黃瓜追肥試驗中，以沼液作為追肥的處理比對照明顯提高黃瓜產量，顯著增加可溶性糖含量和VC含量，降低硝酸鹽含量（閔瑞治，2012）。說明通過科學比例的沼液追肥，可以有效提高蔬菜產量，改善蔬菜品質。

表1 3種秸稈離田處理模式的成本與效益分析

3.3 秸稈生物質油模式

該模式的發展能有效推進國家新能源建設，戰略意義重大。碳粉與木醋液銷路良好，并且能夠對農村污染土地的修復、土壤改良和土地增效起到積極作用。

然而，生產過程中的成本瓶頸受技術條件限制，短期內難以突破。同時，生物質油的價格受汽油價格影響較大，收益難以控制和量化，仍需進一步研究與探索。

3.4 秸稈就地漚堆還田模式

在田間對秸稈進行就地加工，避免秸稈運輸、轉場，縮減作業環節，可以有效降低秸稈的處理成本，并有利于環境友好。秸稈還田還能增加土壤有機質和氮、磷、鉀等土壤養分含量，對改善土壤結構、培肥地力有顯著作用。

與3種離田處理模式相比，秸稈就地漚堆還田循環利用是最為經濟且可持續的方式。考慮我國農業生產方式和氣候特點，3種離田處理方法在處理成本、處理量以及處理產物質量等方面還不能完全解決我國蔬菜廢棄物污染的問題（黃鼎曦 等，2002）。接種生物菌自然漚堆處理法提出了蔬菜廢棄物還田回用的新思路，是符合我國國情的低成本、高效處理蔬菜廢棄物的方法。

4 現階段的問題與挑戰

4.1 蔬菜廢棄物收集、貯運、分揀比較困難

壽光市的蔬菜秸稈一般在6～8月和12月至翌年1月兩個時期集中產生，菜農為了方便，將蔬菜秸稈隨意傾倒在主干道路及生產路上，造成蔬菜廢棄物的收集貯運難度大、成本高。同時，生產有機肥的企業要求蔬菜秸稈中不能摻雜雜物，但菜農傾倒的蔬菜秸稈中基本上都摻雜著塑料吊繩、地膜等雜物，有的還摻雜著磚塊、鐵絲、農藥包裝袋等垃圾，這又增加了企業的分揀成本。因此，蔬菜廢棄物收集、貯運、分揀問題是制約蔬菜秸稈產業化發展的難題。

4.2 企業處理蔬菜廢棄物成本高，缺乏積極性

由于蔬菜廢棄物綜合利用本大利小，再加上政府補貼較低，企業處理蔬菜秸稈的數量很少。同時，受項目規模、銷售能力等因素限制，處理蔬菜秸稈后的產品銷售渠道少，群眾接受程度低，也影響了企業生產的積極性。

5 政策建議

5.1 大力推廣蔬菜秸稈就地漚堆還田模式

與3種離田處理模式相比，秸稈就地漚堆還田循環利用是最為經濟且可持續的方式，應在北方各省市大棚蔬菜種植戶間進行大力推廣。同時，政府可以考慮給予一定的人工補貼或者生物菌成本補貼，進一步降低菜農的成本，提高菜農的經濟收益。

5.2 積極推行秸稈離田產業化利用，特別是沼氣-有機肥這種附加值高、適用范圍廣的方式

雖然推廣秸稈就地漚堆還田模式勢在必行，但是秸稈離田產業化利用的優勢也不容小覷，兩者相輔相成，互為補充。在秸稈離田產業化利用的幾種模式中，沼氣-有機肥模式具有適用性廣、成本可控、經濟效益良好等優勢，且沼氣與有機肥的推廣都能夠惠及農民。因此，政府應著力倡導這一模式，給予相關企業一定的福利政策或傾斜性補貼。

5.3 建立完善的秸稈收、儲、運體系

秸稈收、儲、運體系是秸稈離田產業化利用的基本保障。政府應在各蔬菜種植密集村設置蔬菜秸稈收儲點，解決收集難的問題。各企業都需要通過土地流轉的方式，設置多處小型暫存點（667～1 334 m2）；同時，在各自區域內設置2～4個大型收儲場所（6 667～10 005 m2），便于企業進行集中收儲、轉運、初加工，解決菜農隨意傾倒蔬菜廢棄物的問題（王秀珍和馮喜玲，2015）。

5.4 推廣使用新型農用物資，降低分揀難度

應加大宣傳力度，引導菜農使用標準地膜（厚度達到0.008 mm）或生物氧化雙降解地膜、吊繩，即使混入秸稈，也可有效利用，對土壤和環境沒有危害。

5.5 落實屬地管理責任

各鎮、街、區對轄區內的蔬菜廢棄物清運工作應加強組織協調與督查，引導菜農自覺做好蔬菜廢棄物的分揀工作，教育菜農到指定地點傾倒蔬菜廢棄物；引導蔬菜廢棄物處理企業組織人員與機械自行搞好清運，并協調環衛部門加大清運力度，將蔬菜廢棄物及時清運至就近的處理企業；提高蔬菜廢棄物的綜合循環利用率，降低處理成本。

6 小結

我國每年的蔬菜秸稈產量相當可觀。探索蔬菜秸稈利用的有效途徑，更好地合理利用秸稈資源，不僅能產生巨大的環境效益和社會效益，同時也蘊藏著巨大的商機。相關產業的建設和發展不僅可以讓菜農增收，增強他們的社會責任感和使命感，同時為解決農村剩余勞動力就業，促進農業增效提出了思路。

綜上所述，蔬菜秸稈綜合處理利用將為改善我國污染土地的修復，土壤改良和土地增效，新能源建設，農業循環經濟，鄉村生態環境建設作出持續貢獻，是一項利國利民的長期工作。有政府的支持引導，有熱心環保的人士關注，有更多企業個人的參與，一定能實現秸稈的合理利用，推動新農業發展和新農村建設，保護好我們共同的生態家園。

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