






關鍵詞:地膜;回收利用;模式;困境;優化
地膜是我國第四大農業生產資料,能有效改善農作物生長的地面光、溫、水條件,大幅提升作物產量。1978年,我國引進并開始大面積推廣地膜覆蓋技術,掀起了一場農業“白色革命”。全國地膜使用量自20世紀90年代起逐步增長,于2016年達到峰值147.0萬t,之后緩慢回落,截至2021年已減少到132.0萬t,但仍是全球地膜使用量最大的國家。當前,我國農業生產以使用傳統聚乙烯(Polyethylene,PE)地膜為主,覆膜厚度多在0.004-0.008mm,由于其不易分解、超薄易碎、回收利用性差的特性,長期大規模、高強度使用導致了大量地膜殘留,據《第二次全國污染源普查公報》顯示,2017年全國農田土壤多年累積地膜殘留量為118.48萬t,造成土壤結構破壞、肥力下降及微塑料污染等一系列問題,影響植物根系發育、糧食豐產穩產、產地環境安全與人類生命健康。
2017年,農業農村部正式印發《農膜回收行動方案》,在甘肅、新疆等地膜使用大省啟動100個地膜治理示范縣建設,重點扶持回收網點和廢舊地膜加工企業。截至2021年,全國廢舊地膜回收量為132萬t,回收率穩定在80%,2022年,農業農村部、財政部聯合印發《關于開展地膜科學使用回收試點工作的通知》,重點支持推廣加厚高強度地膜和全生物降解地膜,從源頭替代和減少傳統地膜使用,系統解決地膜回收難的問題。
然而,廢舊地膜回收利用在落地中面臨著效率難提升、運行難持續等多重現實困境。如何進一步加快技術改良創新、優化回收與利用模式、加強政策支撐與市場機制建設、有效提升廢舊地膜回收和再利用效率,是我國建設農業強國,實現生態農業發展目標亟待解決的重要問題。
因此,本文選擇我國地膜使用大省——甘肅、山東作為研究區域,兩省在廢舊地膜回收和再利用上都做出了重要探索,取得了顯著成效,同時也面臨著共性問題,值得總結經驗、剖析困境,探尋優化路徑,為全國提供可借鑒、可推廣的廢舊地膜回收利用模式參考與決策建議。
1材料與方法
1.1調研區域情況
課題組于2023年6月5日至27日,分別赴甘肅省定西市安定區、武威市民勤縣,山東省棗莊市薛城區、滕州市(縣級市)、臨沂市臨沭縣等地區開展調研。
甘肅主要覆膜作物包括玉米、馬鈴薯、瓜類和蔬菜等。2022年,全省各類作物覆膜面積143.21萬hm2,覆膜量共12.2萬t,廢舊地膜回收率連續6a穩定在80%以上,其中人工回收占比64.3%,平均回收費用1124.55元·hm-2,人工+機械回收方式占比35.7%,平均回收費用574.5元·hm-2(由甘肅省農業科學院地膜專題調研組提供)。全省目前共有回收網點1827個,基本實現主要覆膜鄉鎮全覆蓋;廢舊地膜回收再利用企業132家,重點覆膜縣區每縣至少擁有一家地膜加工利用企業。
山東覆膜作物主要有花生、設施蔬菜、大蒜、紅薯、馬鈴薯等。2021年,全省地膜覆膜面積161.05萬hm2,約占全國總面積的1/10,其中花生占比35.8%,設施蔬菜占比24.3%;地膜使用量共9.2萬t,廢舊地膜回收率約為85%(由山東省農業農村廳相關職能部門提供)。
調研采用實地調查、面對面訪談、紙質問卷填寫等多種形式開展,調研對象為省、市、縣三級農業主管部門、地膜銷售與回收主體(農資門店、供銷社)、廢舊地膜加工利用企業和農業生產主體等,調研內容包括各地區廢舊地膜回收處置體系建設、回收利用模式與舉措創新、技術應用及成本收益、政策體系及市場機制構建現狀,以及不同主體面臨的現實問題、技術及政策需求等。共獲得69個調研樣本(表1),其中訪談各級廢舊地膜回收利用主管部門共17個,農資門店(供銷社)共11家,實地調研廢舊地膜加工利用企業共5家,問卷調查農業生產主體共36戶(包括6個大戶和30個小戶)。
1.2不同廢舊地膜再利用方式綜合效益評估
1.2.1經濟效益核算
分別對廢舊地膜焚燒發電及二次造粒兩種再利用方式開展經濟效益核算,其中成本核算內容包括原料成本、人工成本、電力成本、固定資產折舊、二次污染處理成本以及管理費用等投入,收益主要為平均每噸廢舊地膜再生商品的市場價值減去再利用總成本后的凈利潤:
1.2.2碳足跡核算
采用排放系數法計算碳排放量,基本原理是各項碳排放源的碳排放等于活動水平乘以碳排放因子。
2結果與分析
2.1廢舊地膜回收模式探索與激勵機制創新
2.1.1回收模式探索
當前,傳統地膜減量替代與回收網絡體系建設是我國廢舊地膜回收的兩大主要路徑。
(1)地膜減量替代
地膜減量替代是指通過新技術應用或新產品(新型地膜)替代,從源頭減少聚乙烯地膜的使用,大幅減輕廢舊地膜回收強度與難度。我國各省探索創新了作物新品種推廣、種植制度優化、無膜淺埋滴灌、保水劑施用、生物降解膜或強化耐候膜替代等多類技術措施。2022年,山東重點用膜地區推廣應用加厚高強度地膜40萬hm2、全生物降解地膜8萬hm2,甘肅在玉米等作物生產上推廣加厚膜4.67萬hm2,回收率提升到90%以上。減量效果最顯著、輻射范圍最廣泛的是山東臨沂花生“春改夏”種植制度優化模式,將“春花生(覆膜)一冬小麥一夏花生”兩年三熟制,改為“冬小麥一夏花生(不覆膜)”一年兩熟制,花生用膜量從2.87萬hm2降低到1萬hm2,減少約70%;同時,由于兩年三熟制變為兩年四熟制,種植戶平均每年每公頃增加收入4635元,增幅34.2%,經濟效益明顯。
(2)回收網絡體系建設
山東省農業農村廳2022年應用省財政資金930萬元,在濟南、棗莊、臨沂等地先行啟動了廢舊地膜回收貯運全覆蓋網絡試點建設工作,每0.2萬~1萬hm2覆膜區域建設3處廢舊地膜回收站點,各地級市積極配套本級財政,全省共建設回收站(點)1511個,回收利用企業54家。
山東棗莊“鎮一村一戶”三級回收網絡模式:棗莊市薛城、滕州兩個地膜科學使用回收試點區以行政層級為基本架構,建立“戶送、村收、鎮集”廢舊地膜回收體系(圖1)。農戶撿拾自家田間廢舊地膜,堆放于田頭或最近的臨時回收點;再由村書記牽頭,村干部、黨員或專職保潔員負責收集至村級回收網點;最后由合作社聯合體或供銷社牽頭,負責整體運輸,村收集量滿一車走一車,距離市區較近的直接送至廢舊地膜處置利用企業,距離較遠的送至鎮級回收站,再統一集中送至企業,企業零成本回收舊膜,收集、運輸費用由市級專項財政經費撥付。村、鎮建立回收臺賬,如實記錄廢舊地膜收集、清運、處理等信息,村書記、鎮農機站長作為村鎮網格化監管員,負責督促轄區內廢舊地膜撿拾、清運等工作。
山東臨沂“秸一膜”協同回收模式:臨沂是山東省的花生和生豬主產區,花生覆膜不論以人工還是機械回收,都無法避免秧(“秧”指花生秧和花生果收獲后剩余的莖葉秸稈部分)膜混雜、難以分離的問題,嚴重影響廢舊地膜再利用途徑和效益。然而,花生秧是優質豬飼料,臨沂充分探索“秸稈飼料化”循環利用舉措,創建了秸稈與廢舊地膜協同回收新模式。每到花生收獲季,一批“撿拾工”到田間無償提供撿拾服務,同時免費得到花生秧,再將花生秧銷售給養殖場或飼料加工廠作為生豬飼料原料。“秸一膜”協同回收既大幅降低了廢舊地膜回收含雜率與清雜成本,又為生豬產業提供了優質飼料原料,同時還帶動了一批農村勞動力增收,一舉多得。
甘肅省試點創新政府、企業、新型經營主體、農戶等多主體協同回收機制,探索構建“政府引導使用、部門監管落實、全民參與治理、網點集中回收、企業初深加工、資源綜合利用”模式,實現地膜“統一配供、統一回收、統一轉運、統一處理”的標準化、專業化運行。
甘肅安定多主體全鏈條協同回收處理模式:定西市安定區試點開展“地膜企業統一供應一戶清理一村回收一鎮運送一加工企業處理一縣政府協調”的多主體協同回收體系(圖2),由區農技推廣中心統一招標地膜生產企業,統一采購加厚膜分發到鄉鎮廢舊地膜回收網點(農資銷售門店),向全區農戶提供;使用后再由區農環站負責回收管理與監督,依托農機專業合作社、新型農業經營主體或個體回收商販作為集中轉運主體,將農民清理的廢舊地膜統一收集、轉運到鎮回收網點以舊換新,再由鎮轉運至安定區處置加工企業進行再利用,當廢舊地膜回收量較大時,可直接從村免費運送至區加工企業,企業無需承擔任何回收費用,運輸成本由農環站專項財政轉移支付。
甘肅民勤企業多功能一體化集成回收模式:武威市民勤縣率先探索以企業為核心回收主體,集“地膜生產、配供、回收、再利用”多功能一體化服務模式(圖3)。一方面,企業與縣農業農村局簽訂協議,負責全區域、標準化地膜統一配供至回收網點;另一方面政府對企業開展專業化回收培訓與監督監管,企業可提供零散回收、集體回收多種模式服務,大規模經營主體可選擇將大批量廢舊地膜直接送至加工企業,以更高折換比例兌換新膜,小農可選擇送至村級或鎮級回收網點,再由企業負責統一收集清運。民勤縣建立了“企業回收、農戶參與、政府監管、市場推進”閉環運行長效機制,現有廢舊地膜回收加工企業8家,每家分別對1-3個鄉鎮進行包片回收,形成了“縣有回收企業、鎮有回收站、村有回收點”的全覆蓋。
2.1.2回收激勵機制創新
(1)以舊換新
以舊換新是指用廢舊地膜按照一定比例換取新國標膜或強化耐候膜,可提升農戶廢舊地膜回收積極性。各地區兌換標準存在差異,如甘肅省民勤縣以1m3廢舊地膜兌換7.5kg強化耐候膜,山東省嘉祥縣以4kg廢舊地膜兌換1kg新國標膜。以舊換新機制有效激勵了農戶主動撿拾廢舊地膜的意愿,既大范圍減輕了耕地殘膜污染,又降低了農戶生產投入成本,實現了生態與經濟的雙重效益。
(2)補貼
補貼是指用現金或實物方式對農戶、回收網點或處置加工企業進行補償。如甘肅省定西市以54元.m-3的標準,直接給予農戶地膜回收現金補償;甘肅省級財政連續12a累計投入專項資金近2.4億元,對全省重點回收網點與加工再生企業進行資金補貼與扶持。此外,山東省滕州市還創新了“再生資源代金券”的實物補貼方式,農戶每撿拾5kg廢舊地膜(含雜率在20%以下)兌換5元代金券,可在回收網點農資店購買化肥、農藥、種子等生產資料時抵扣相應額度現金。
(3)抵押返還
抵押返還指向農戶收取押金、地力補貼或其他資產,在農戶回收廢舊地膜后進行返還。江蘇省丹陽市探索“押金返回制度”,在簽訂新承包租地合同時,向農戶適當收取一定押金,農戶把廢舊地膜撿拾干凈即可領回押金。甘肅省金昌市金川區雙灣鎮龍寨村實行“廢舊地膜整治押金”制度,作物耕種前按照450元·hm-2收取押金,收獲后農戶按要求回收廢舊地膜則全額退還,否則不僅扣留押金且影響村集體股份合作社分紅。“抵押返還”機制有效激發了農戶為減少個人利益損失而主動回收的積極性,是一種能減輕政府監管成本與財政壓力,且可持續運行的激勵制度。目前,龍寨村廢舊地膜回收率超過90%。
(4)信用積分
信用積分指對按要求回收廢舊地膜的農戶給予積分獎勵,積分可通過特定渠道兌換實物商品。山東省棗莊市薛城區于2022年探索建立農民信用積分制度,農戶清理田間廢舊地膜并送到指定回收點,根據質量、含雜率獲得相應標準信用積分,同時政府與村、鎮定點超市開展合作,開通信用積分兌換商品服務,兌換商品價值由政府統一補貼。信用積分未來也將與農戶信貸額度相掛鉤,以激勵農戶自覺回收廢舊地膜。
2.2廢舊地膜再利用方式及綜合效益比較
對于雜質多、破碎度高、再利用難度大的傳統地膜,回收后先作無害化處理,再與生活垃圾一并用于焚燒發電,焚燒可使廢塑料堆積量減少90%-95%,但其資源化利用程度低。廢舊地膜焚燒發電在我國山東、新疆、山西等地較為廣泛。
對于雜質較少、有二次利用價值的加厚高強度地膜,多交由加工企業進行再生造粒。再生母粒可加工成PE管、閥門井、井圈、井蓋、滴灌帶、注塑框等膜塑制品。再生造粒工藝簡單、成本低,但再生產品力學性能明顯下降,可制造的再生制品有限。廢舊地膜再生造粒技術在我國甘肅等地區應用較廣泛。
對兩種方式分別開展經濟、生態效益評價與比較,結果如下:
(1)經濟效益
再生造粒:1t廢舊地膜可產出150-180kg再生塑料顆粒,純利潤為20-120元(再生塑料顆粒價格波動較大)。
焚燒發電:焚燒1t廢舊地膜可產生電能300-400kWh,在政府電價補貼下可獲得純利潤129-194元,扣除政府補貼后的純利潤為69-114元。
相較而言,廢舊地膜焚燒發電經濟效益更高,且收益相對穩定(表3)。
(2)生態效益
本文從碳排放的角度評價兩種廢舊地膜再利用方式的生態效益。如圖4所示,再生造粒由于需消耗大量的電能、水資源和勞動力,廢舊地膜再生造粒的碳排放量為8.68kg CO2e·t-1,其中消耗電能的碳排放為5.44kg CO2e·t-1,消耗水資源的碳排放為2.71kgC02e·t-1,消耗勞動力活動的碳排放為0.53kg C02e·t-1。焚燒發電方式下,廢舊地膜焚燒發電(廢舊地膜焚燒發電本身也需要耗電,但由于發電量完全可滿足企業加工再利用過程需消耗的電能,故計算中扣除了該部分電力的碳足跡)產生的碳排放為1.83kg CO2e·t-1,其中消耗水資源、勞動力和柴油所產生的碳排放分別為1.49、0.11kg CO2e·t-1和0.23kg CO2e·t-1(圖5),平均每噸廢舊地膜再生造粒碳排放量為焚燒發電的3.74倍。
3討論
3.1廢舊地膜回收模式探索的共性經驗
自2018年以來,甘肅省廢舊地膜回收利用率連續6a穩定在80%以上,2022年平均每公頃地膜殘留量減少至21.45kg,處于全國較低水平。山東省2022年廢舊地膜回收率超85%(由山東省農業農村廳相關職能部門提供),濟南市平陰縣、臨沂市臨沭縣等先行試點地區的回收率達到90%以上。甘肅、山東兩省的模式探索均卓有成效,基于兩省不同模式的剖析不難發現一些共性機制與經驗。
“政府引導+市場主導”,構建市場化回收利用體系,減輕多方負擔,實現全過程管控。不論是山東“鎮一村一戶”三級回收網絡模式,還是甘肅多主體全鏈條協同回收處理模式、企業多功能一體化集成回收模式,皆是通過政府引導,在轉運、回收與加工利用等關鍵環節引入市場主體力量,特別是甘肅,在開展地膜采購招標工作時,把廢舊地膜回收列入企業參與競標的必要條件之一,強化地膜生產廠商的回收責任。一是大幅減少了農戶運輸、清雜、處理廢舊地膜的勞動力與經濟成本;二是減輕了地方財政支出負擔;三是各環節實施主體集中,統一運行,也大幅降低了政府監管成本,形成了從地膜源頭管控到末端治理的全過程監管體系。
強化源頭技術與產品創新支撐,有效紓解后端回收壓力。甘肅和山東兩省高度重視地膜源頭減量,充分利用農業農村部“地膜科學使用與回收”試點建設契機,大力推廣全生物降解膜、強化耐候膜、種植制度與結構調整等新產品、新模式,從源頭減少傳統超薄聚乙烯地膜的使用,有效紓解后端回收壓力。
“以獎代罰”,激勵型政策工具更能有效激發農戶回收積極性。甘肅、山東兩省在回收終端采取的以舊換新、現金或實物補貼、信用積分等機制均屬于激勵型政策工具,相比傳統懲罰型管控措施,激勵型工具常更易奏效。一是由于農民群體龐大且認知水平有限,“法不責眾”的固有觀念容易引發其抵觸回收的“道德風險”;二是政府懲罰過程中的督查監管、事實判定、矛盾糾紛等環節的行政成本過高,最終由于實施難度過大而極易放棄。
3.2廢舊地膜長效回收面臨的關鍵困境
從面上情況來看,我國廢舊地膜回收利用已形成較為有效的模式和路徑,但仍面臨一些持續運行與長效發展的關鍵困境。
3.2.1地膜源頭使用不科學
調研發現,地膜使用不科學主要體現在兩方面:一方面是地膜使用與作物需求及區域環境不適配,由于氣候變化和種植制度優化,當前部分作物覆膜或不覆膜產量差異已不明顯,但農戶受限于傳統種植習慣和“主觀增產”理念,仍堅持覆膜;另一方面是新國標膜(0.01mm)推廣困難,出于農資成本、人工破膜簡易性等要素投入考慮,74%以上的受調查經營主體仍使用超薄地膜《0.01mm),這使得回收難度加劇。
3.2.2回收含雜率高,清雜困難
不論人工抑或機械回收,廢舊地膜在撿拾過程中難以避開作物秸稈、根系、泥土等雜質,回收含雜率接近50%,且后期二次分離、清洗成本高昂,雜質含量極大限制了廢舊地膜再利用渠道,通常只可用于焚燒處理。
3.2.3地膜機械回收效率有待進一步提升
首先,當前回收機械需重復作業3次才能達到90%回收率,平均每次作業成本增加150-300元.hm-2;第二,回收機械質量有待提升,在土壤黏性較大情況下,機械耙齒易折斷,影響作業效率;第三,現有機械使用場景較單一,小面積或不規整田塊難以適用。
3.2.4回收利用資源尚未全域統籌布局
地方回收網點與再利用企業設置缺乏全市、縣、鎮域統籌規劃和布局,導致設施設備、人力資源、運輸車輛等資源冗余浪費,單位產能成本過高,難以形成回收利用規模經濟效益。如山東省棗莊市人口總量380余萬,日產垃圾約2318t(含廢舊地膜),但棗莊共有3家垃圾焚燒發電企業,按企業日均1300t焚燒產能計算,全市垃圾焚燒企業產能冗余比例高達40%。
3.2.5廢舊地膜集中轉運環節缺乏中央財政專項支持
當前,中央財政未設立廢舊地膜回收專項資金,集中、收儲、運輸等環節費用均由地方財政統籌承擔,保障壓力大且難以持續。如山東省臨沭縣當前只能發動村干部、黨員積極發揮帶頭作用,將每戶農戶清理并堆在“田頭”的廢舊地膜集中收儲,并運至焚燒發電企業,該模式難以長效穩定運行。
3.2.6廢舊地膜再生產品市場價值低,產業內生“造血”能力弱
由于我國廢舊地膜再利用技術應用與研發尚處于起步階段,再生造粒品質低,僅能用于垃圾袋、化肥包裝袋、農用可再生水管等低值塑料制品的加工;此外,消費者購買廢舊地膜再生制品意愿低,市場價值轉化難,產業利潤空間進一步壓縮,可持續“造血”能力弱。
4結論與建議
4.1結論
(1)地膜減量替代和回收體系建設是我國廢舊地膜回收的兩大主要路徑,當前各地創新的回收激勵機制主要有以舊換新、現金或實物補貼、抵押返還、信用積分等。
(2)當前廢舊地膜再利用方式主要有焚燒發電和再生造粒,其中,焚燒發電方式不論是經濟效益還是生態效益(碳排放),均優于再生造粒方式。
(3)當前,各地區廢舊地膜回收利用存在的共性問題主要有地膜使用不科學、回收含雜率高、機械回收率有待進一步提升、回收利用資源缺乏全域統籌布局、廢舊地膜集中轉運環節缺乏財政支持、廢舊地膜再利用產業內生“造血”能力薄弱。
4.2建議
(1)針對不同區域及作物,因地制宜地制定覆膜標準規程,統籌協調農業增產增效與農業污染控制。根據不同區域主要作物對熱量和水分的需求特征,充分考慮作物熟期類型、氣候變化及地膜保墑增溫等情況,建立主要作物地膜覆蓋適宜性評價體系,確定最適覆蓋區、適宜覆蓋區、次適宜或減量覆蓋區,繪制適宜區分布圖,規范地膜覆蓋技術使用范圍,為地膜減量及污染控制提供依據。
(2)加大地膜生產端、銷售端質量管控力度,促進地膜使用標準化。從地膜生產、經銷環節著手,應用法律法規、管理條例、規范標準等政策工具,嚴格限制超薄地膜生產和市場銷售,從源頭解決超薄地膜使用與回收問題。
(3)加強引導廢舊地膜高效回收機械、雜質分離技術、資源化利用技術設備等研發創新。建議農業農村部在國家重點研發計劃、科技攻關計劃、國家產業體系等科技專項指南中加強對不同作物、不同地區地形、不同規模田塊廢舊地膜回收機械、雜質分離、殘膜清撿、處置利用等設備與技術研發的引導力度和經費支持。
(4)劃定最優回收與利用半徑,全域統籌布局,提升基礎設施規模經濟效益。學習甘肅經驗,充分依據村情、鎮情,通過經濟測算,精準規劃回收網點和處置再利用企業最佳輻射半徑。對于廢舊地膜回收量較大且位置相對集中區域,鼓勵跨村域、全鎮域、全縣域集中聯建、共享共用回收網點、技術裝備、處置設施,形成回收再利用資源集聚與要素集成,再向周邊范圍通過租賃、社會化服務等形式規模化擴散和輻射,提升規模經濟效益。
(5)設立廢舊地膜回收中央財政專項支持。建議從專項資金中切塊用于建立專業化舊膜回收、集中、轉運、處理體系建設,對廢舊地膜高效回收予以長期穩定支持。此外,當前廢舊地膜回收利用缺乏標準化、系統化的數據填報與統計系統,影響政府制定科學決策,建議部、省聯合投資,借鑒秸稈回收利用數據填報系統,建設廢舊地膜使用、回收、處置與利用數據平臺。
(6)加強市場端政策引導,促進廢舊地膜再生產品價值轉化,提升殘膜再利用利潤空間。探索減免地膜焚燒發電、再生造粒等企業增值稅;對廢舊地膜再生產品給予一定價格補貼或交易費用減免等補償機制;市政綠化工程采購塑料花盆、滴灌帶等盡量向廢舊地膜再生產品傾斜;設定市民生態產品消費積分制,積分可兌換個人銀行授信額度、社會福利等。增強廢舊地膜再生產品收益率、利用率和市場回報率。