陜西省農業有機廢棄物堆肥需求與供給的平衡分析

李方向，宋喜芳*，李 俊，李 銅， 孫喜軍，王亞靜，張晨陽，蘇 晨，趙娟娟

(1.西安市農業技術推廣中心，陜西西安 710061；2.西安市臨潼區農技推廣服務中心，陜西西安 710000)

為促進循環經濟社會發展，世界各國對未利用廢棄物的循環利用不斷地進行科學研究[1]。農業有機廢棄物的土地還原是促進循環型農業發展的重要對策。隨著人們生活水平的提高，大眾對綠色食品的需求不斷增多。而有機肥產業是發展綠色食品、開展城鄉廢棄物資源化利用的必由之路，具有良好的生態和社會效益[2]。農業有機廢棄物堆肥使用需要消耗大量的勞動力，并受到運輸范圍等局限性影響。據調查，我國有機肥在農業肥料總用量中的比例從新中國成立時的99.9%降低到現在的20.0%左右，施肥比例嚴重失調、耕地地力下降、農產品品質降低等問題反映了現階段農業施肥結構急需調整[3]。筆者通過調查陜西省2000—2018年農作物耕種面積，估算農作物對堆肥的理論最大需求量(簡稱潛在需求量)；調查陜西省2000—2018年畜禽存欄數量、主要糧食產量的數據，估算畜禽糞便和秸稈等農業有機廢棄物的發生量并轉換為理論最大供給量(簡稱潛在供給量)；最后對有機廢棄物需求供給平衡進行定量分析及預測，分析目前農業有機肥施用存在的問題并提出具體建議，為該地區農業有機廢棄物堆肥的有效利用及產業發展提供數據支撐[4]。

1 資料與方法

1.1 陜西省農業概況陜西省地處我國內陸腹地、黃河中游，是我國經緯度基準大地原點和北京時間國家授時中心所在地，地理坐標位于105°29′～111°15′E、31°42′～39°35′N，自然區劃上因秦嶺—淮河一線而橫跨南北方。全省常住人口3 876.21萬，土地面積20.56萬km2，農業資源豐富多樣，農業特色產業優勢突出。陜西耕地398.29 hm2，鄉村人口1 572.58萬。陜西屬糧食緊平衡、肉類基本自給和水果調出大省[5]。近年來陜西城市化進程較快，自然生態環境脆弱，耕地質量退化嚴重，退耕還林任務艱巨，制約農業生產的因素仍較為明顯。

1.2 堆肥潛在需求量的計算各作物對堆肥的潛在需求量是根據各種農作物耕種面積和堆肥施用標準(簡稱施肥原單位)計算得出。根據公式(1)對研究對象地區的堆肥潛在需求量進行計算[4]。

Di=Ai×Bn

(1)

式中，Di為堆肥潛在需求量(t/a)，Ai為作物的種植面積，Bn為作物的施肥原單位，n為各種作物，i為各年。各作物的堆肥原單位分別為夏收糧10 t/hm2、秋收糧10 t/hm2、油料類15 t/hm2、棉花15 t/hm2、果蔬類20 t/hm2。

1.3 各畜禽糞污堆肥潛在供給量的計算由于生鮮糞便在堆肥過程中經過發酵、干燥等過程制成符合國家標準的堆肥，從生鮮糞便轉換為堆肥出現質量的減少，因此把堆肥的質量和生鮮糞便質量的比定義為堆肥率[4]。不同的畜禽生鮮糞便含水率不同，因此各畜禽糞便存在不同的堆肥率。根據各畜禽糞便的年發生量和堆肥率，計算出研究區的畜禽糞便堆肥潛在供給量，公式如下：

Hij=(Tij×Sj×365)×Ej

(2)

式中，Hij為畜禽糞便堆肥的潛在供給量(t/a)；Tij為各年畜禽數量(頭、只、羽)；Sj為各畜禽糞便的發生原單位(kg/d)；Ej為各畜禽的堆肥率(%)；j為各種畜禽；i為各年。各種畜禽糞便的發生原單位和堆肥率表1所示。

表1 各畜禽糞便發生原單位和堆肥率

1.4 陜西省各農作物秸稈堆肥潛在供給量的計算由于作物在收獲期秸稈基本處于干燥狀態，符合堆肥含水量要求，因此可全量作為堆肥使用。秸稈堆肥的潛在供給量計算公式如下：

Pij=Uij×Vj

(3)

式中，Pij為秸稈堆肥的潛在供給量(t/a)；Uij為農作物收獲量(t)；Vj為各作物秸稈發生系數；i為各種作物，j為各區域。各種農作物的收獲量依據統計年鑒，各種農作物秸稈發生系數和可收集系數參考文獻[4,6]計算得出，見表2。

表2 各種農作物秸稈發生系數和可收集系數

2 結果與分析

2.1 陜西省堆肥潛在需求量

2.1.1陜西省2000—2018年農作物種植面積。根據統計年鑒[7]，調查統計出陜西省2000—2018年全年各農作物的種植面積如表3所示。2000—2018年陜西省各農作物耕種面積從504.878萬hm2減少到490.652萬hm2，下降了2.82%；蔬菜和果樹種植面積呈逐年上升趨勢，夏糧和秋糧有所減少，棉花下降尤其顯著。2018年，主要農作物秋收糧的種植面積最高，達189.769萬hm2；果樹種植面積第一次超過夏糧，躍居第二位，達111.392萬hm2，比2000年增長了67.57%。

表3 2000—2018年陜西省各農作物種植面積

2.1.2堆肥潛在需求量。根據調查問卷和當地的耕作習慣，按農作物品種及實際種植面積對各類農作物堆肥潛在需求量進行計算，結合表3，利用公式(1)計算出陜西省各區域農作物的堆肥年潛在需求量，計算結果如表4所示。從表4可以看出，2018年陜西省各農作物堆肥潛在需求量為6 661.28萬t。2000—2018年陜西省夏糧、秋糧、棉花、油料的堆肥潛在需求量分別下降了35.44%、9.85%、77.00%、6.26%；而蔬菜和果樹的堆肥潛在需求量快速增加，分別增長了116.46%、67.57%。陜西省各農作物堆肥潛在需求量2018年比2000年增長552.16萬t，增長了9.04%。由此可見，果蔬類堆肥潛在需求量增長迅速，主要原因是隨著生活水平的提高，人們對果蔬類的需求量快速增加，大力發展果蔬產業是種植業結構調整的必然結果。

表4 2000—2018年陜西省各農作物堆肥潛在需求量

2.2 陜西省各畜禽糞污堆肥潛在供給量

2.2.1陜西省各畜禽的養殖量。根據陜西省統計年鑒，調查2000—2018年畜禽存欄數量如表5所示。從表5可以看出，2018年陜西省各畜禽存欄量總數為9 229.09萬頭(只、羽)。陜西畜禽存欄牛馬驢騾存欄數量總體呈下降趨勢，2018年比2000年減少了148.81萬頭，下降了49.29%。豬、羊則先經歷一波快速增長，在2005年左右又回調，2018年比2000年分別增長31.12%、36.41%。

表5 2000—2018年陜西省各畜禽存欄數量

2.2.2陜西省各畜禽糞污堆肥潛在供給量。根據公式(2)和各種畜禽糞便的發生原單位及堆肥率(表1)以及陜西省歷年各畜禽的存欄數量(表5)，計算出陜西省各區域畜禽糞便堆肥的年潛在供給量，結果如表6所示。從表6可以看出，2000—2018年陜西省畜禽糞便堆肥的潛在供給量約為2 123.80萬t/a,且呈下降趨勢，2018年為1 907.70萬t，比2000年下降了17.07%。畜禽糞便堆肥的潛在供給量在各畜禽之間存在較大偏差，牛、豬、羊、家禽糞便堆肥潛在供給量占較大比例，2018年占比分別是51.61%、19.26%、16.92%和11.66%。

表6 2000—2018年陜西省各畜禽糞便堆肥潛在供給量

2.3 陜西省各農作物秸稈堆肥潛在供給量從表7可以看出，2000—2018年陜西省各農作物秸稈堆肥的潛在供給量約為1 077.22萬t/a,且總體呈增長趨勢，2018年為1 143.23萬t，比2000年增加了157.31萬t，增長了15.96%。各農作物秸稈的潛在供給量在各農作物之間存在較大偏差，玉米、小麥、油菜籽、稻谷秸稈堆肥潛在供給量占較大比例，2018年占比分別是46.68%、37.00%、7.07%和5.51%。

表7 2000—2018年陜西省各農作物秸稈堆肥潛在供給量

2.4 陜西省農業有機廢棄物堆肥需求供給平衡分析及供需比預測2000—2018年，陜西省農業有機廢棄物(畜禽糞便和秸稈)堆肥的潛在需求量為6 303.50萬t/a，堆肥的潛在供給量為3 201.03萬t/a。2000—2018年陜西省農業有機廢棄物堆肥的需供比均大于1.60，需供比均值為1.99,2018年為2.18，總體呈上升趨勢。需供比超過1.00的情況說明堆肥潛在需求量高于潛在供給量，理論上農業有機廢棄物全量可以被該地區的農業生產所利用。2000—2018年農業有機廢棄物堆肥需求量均大于供給量，最大的是2013年，需供比達到2.20，歷年需求量均遠大于供給量。主要原因是陜西省屬于水果調出大省、整體種植業相對養殖業發達，果蔬種植增長較快，堆肥潛在需求量較大但沒有充足的堆肥作為潛在供給量。

運用灰色預測方法[8]，對2019—2023年陜西省農業有機廢棄物堆肥的潛在需求量、潛在供給量及需供比進行預測，結果發現(表8)，陜西堆肥潛在需求量、潛在供給量的變化趨勢明顯，需供比不斷增大，2023年供需比預計將達到2.48，因此必須大力發展有機肥產業，藏糧于地，促進農業綠色發展。

表8 2000—2023年陜西省農業有機廢棄物堆肥的潛在需求量、潛在供給量及需供比

3 結論與建議

從陜西省農業有機廢棄物堆肥的需求供給平衡分析可以看出，2000—2018年陜西省農業有機廢棄物堆肥潛在需求量和潛在供給量的總需供比均值為1.99，需求量接近供給量的2倍，需求量遠遠大于供給量，說明該地區農業有機廢棄物全量可以被該地區農業所利用，為滿足需求有機肥產品需從外地區引進。陜西省各畜禽糞便堆肥的潛在供給量約為2 123.80萬t/a，占堆肥潛在供給總量(3 201.03萬t/a)的66.35%；各種秸稈堆肥的潛在供給量約為1 077.22萬t/a，占堆肥潛在供給總量的33.65%，來源畜禽糞便的堆肥潛在供給量遠遠大于來自秸稈的堆肥潛在供給量。陜西省堆肥需供比例不斷增大，供需缺口越來越大，需求量遠大于供給量，堆肥嚴重處于供不應求的局面，要大力發展有機肥產業。

2018年陜西省有機肥資源總量與2000年相比，堆肥潛在需求量增長了552.16萬t，潛在供給量下降了235.33萬t。調查發現，有機肥產業發展主要有以下困境：①對有機肥的作用重視不夠。在二十世紀五六十年代，農村幾乎都是施用有機肥；到了七八十年代，越來越多的農民接受了化肥，對化肥施肥時間及施用方法已經摸索出規律。農民對耕地質量和農作物產品質量認識程度不足，對土地利用存在短期行為，而有機肥對土壤地力的改善卻不是一朝一夕就可以看到的。如今倡導有機肥替代化肥，農民還得重新找規律[9]。②商品有機肥價格高，政府補貼力度不夠。商品有機肥(除精制有機肥外)使用量大、勞動力成本高，普通商品有機肥使用量約為4 500 kg/hm2，而化肥使用量僅約為750 kg/hm2，使用有機肥的交通運輸費和勞動力成本明顯高于使用化肥。群眾普遍可以自費購買尿素氮磷鉀等化肥，但大部分尚未形成購買商品有機肥的習慣，只有小部分已經接受有機肥的農戶會自費購買商品有機肥。③有機肥市場不夠規范。商品有機肥雖營養元素全面，但有效成分含量偏低。商品有機肥有效成分含量通常為4%左右，最高也僅10%，遠遠低于化肥有效成分，而且有機肥被植物吸收利用過程緩慢，很難滿足農作物高產高效的需要[10]。不同廠家生產的有機肥有機質含量在25%～50%，質量參差不齊，且價格波動大；有的包裝標志不規范或無合格證等問題，不符合國家標準。商品有機肥量大、價格高、見效慢，導致目前在農業生產上無法單獨大面積使用，必須與化肥配合使用，處于配角地位，這勢必影響農民施用商品有機肥的積極性[11]。④有機肥缺乏政策鼓勵支持。對有機肥消費端的推廣補貼力度不夠。糧食比較效益低，農戶施用有機肥積極性受挫；生產端的企業之間無序競爭激烈，產品銷售價格高低不等，未能體現優質優價、公平競爭原則，這就導致了有機肥生產企業缺乏研發資金驅動，缺乏技術創新能力，嚴重影響了有機肥料產業化的健康發展[12]。

要破解農業有機廢棄物堆肥供需不平衡，必須大力發展有機肥產業，要從以下幾點著手：①加大有機肥的宣傳力度。加大對農戶的宣傳力度，引導農民改變施肥習慣，使更多農民明白增施有機肥不僅可以提高產量、改善農產品品質、增強農產品市場競爭能力，還可增加土壤有機質、改善土壤結構、減少污染、保護農村生態環境等。大力宣傳有機肥產業具有良好的社會效益和生態效益，其可帶動相關行業的發展并為農村剩余勞動力提供就業機會，同時提高農產品的附加值促進農業發展鄉村振興。②完善有機肥替代化肥政策激勵機制。制定施用有機肥補貼優惠政策，鼓勵發展商品有機肥。對商品有機肥使用大戶、生產企業及銷售供應鏈的農資企業提出具體扶持政策[13]。支持大型養殖場糞便的有效利用，特別是支持養殖場將有機廢棄物經無害化處理后加工生產有機復混肥。對“肥藥雙控”示范區、設施農業示范區、標準農田地力提升工程等，施用有機肥用于改良土壤結構、培肥地力，減少化肥使用的，給予優先立項、重點安排。③探索適宜有機肥產業化發展之路。改變傳統的市場運行方式，探索“基地+公司+市場”的新型運作模式，加快建立企業營銷體系，擴大產品直銷比例，充分利用當地有機肥資源優勢，減少流通環節和中間費用，最大限度地降低生產成本和經營成本[14]。④強化商品有機肥市場監管。加大對農資市場監管力度，定期組織農資市場執法檢查，不定期地組織抽檢并公布結果，推薦優質商品有機肥，凈化農資市場秩序，促進有機肥產業良性發展。