陜西省農(nóng)業(yè)有機(jī)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(yáng)，蘇 晨，趙娟娟

(1.西安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西西安 710061；2.西安市臨潼區(qū)農(nóng)技推廣服務(wù)中心，陜西西安 710000)

為促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)未利用廢棄物的循環(huán)利用不斷地進(jìn)行科學(xué)研究[1]。農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的土地還原是促進(jìn)循環(huán)型農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要對(duì)策。隨著人們生活水平的提高，大眾對(duì)綠色食品的需求不斷增多。而有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)是發(fā)展綠色食品、開(kāi)展城鄉(xiāng)廢棄物資源化利用的必由之路，具有良好的生態(tài)和社會(huì)效益[2]。農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥使用需要消耗大量的勞動(dòng)力，并受到運(yùn)輸范圍等局限性影響。據(jù)調(diào)查，我國(guó)有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)肥料總用量中的比例從新中國(guó)成立時(shí)的99.9%降低到現(xiàn)在的20.0%左右，施肥比例嚴(yán)重失調(diào)、耕地地力下降、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低等問(wèn)題反映了現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)施肥結(jié)構(gòu)急需調(diào)整[3]。筆者通過(guò)調(diào)查陜西省2000—2018年農(nóng)作物耕種面積，估算農(nóng)作物對(duì)堆肥的理論最大需求量(簡(jiǎn)稱(chēng)潛在需求量)；調(diào)查陜西省2000—2018年畜禽存欄數(shù)量、主要糧食產(chǎn)量的數(shù)據(jù)，估算畜禽糞便和秸稈等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的發(fā)生量并轉(zhuǎn)換為理論最大供給量(簡(jiǎn)稱(chēng)潛在供給量)；最后對(duì)有機(jī)廢棄物需求供給平衡進(jìn)行定量分析及預(yù)測(cè)，分析目前農(nóng)業(yè)有機(jī)肥施用存在的問(wèn)題并提出具體建議，為該地區(qū)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥的有效利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐[4]。

1 資料與方法

1.1 陜西省農(nóng)業(yè)概況陜西省地處我國(guó)內(nèi)陸腹地、黃河中游，是我國(guó)經(jīng)緯度基準(zhǔn)大地原點(diǎn)和北京時(shí)間國(guó)家授時(shí)中心所在地，地理坐標(biāo)位于105°29′～111°15′E、31°42′～39°35′N(xiāo)，自然區(qū)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(wàn)，土地面積20.56萬(wàn)km2，農(nóng)業(yè)資源豐富多樣，農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)突出。陜西耕地398.29 hm2，鄉(xiāng)村人口1 572.58萬(wàn)。陜西屬糧食緊平衡、肉類(lèi)基本自給和水果調(diào)出大省[5]。近年來(lái)陜西城市化進(jìn)程較快，自然生態(tài)環(huán)境脆弱，耕地質(zhì)量退化嚴(yán)重，退耕還林任務(wù)艱巨，制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因素仍較為明顯。

1.2 堆肥潛在需求量的計(jì)算各作物對(duì)堆肥的潛在需求量是根據(jù)各種農(nóng)作物耕種面積和堆肥施用標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)施肥原單位)計(jì)算得出。根據(jù)公式(1)對(duì)研究對(duì)象地區(qū)的堆肥潛在需求量進(jìn)行計(jì)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(lèi)15 t/hm2、棉花15 t/hm2、果蔬類(lèi)20 t/hm2。

1.3 各畜禽糞污堆肥潛在供給量的計(jì)算由于生鮮糞便在堆肥過(guò)程中經(jīng)過(guò)發(fā)酵、干燥等過(guò)程制成符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的堆肥，從生鮮糞便轉(zhuǎn)換為堆肥出現(xiàn)質(zhì)量的減少，因此把堆肥的質(zhì)量和生鮮糞便質(zhì)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(jù)各畜禽糞便的年發(fā)生量和堆肥率，計(jì)算出研究區(qū)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(shù)量(頭、只、羽)；Sj為各畜禽糞便的發(fā)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(fā)生原單位和堆肥率表1所示。

表1 各畜禽糞便發(fā)生原單位和堆肥率

1.4 陜西省各農(nóng)作物秸稈堆肥潛在供給量的計(jì)算由于作物在收獲期秸稈基本處于干燥狀態(tài)，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(jì)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(nóng)作物收獲量(t)；Vj為各作物秸稈發(fā)生系數(shù)；i為各種作物，j為各區(qū)域。各種農(nóng)作物的收獲量依據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒，各種農(nóng)作物秸稈發(fā)生系數(shù)和可收集系數(shù)參考文獻(xiàn)[4,6]計(jì)算得出，見(jiàn)表2。

表2 各種農(nóng)作物秸稈發(fā)生系數(shù)和可收集系數(shù)

2 結(jié)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(nóng)作物種植面積。根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒[7]，調(diào)查統(tǒng)計(jì)出陜西省2000—2018年全年各農(nóng)作物的種植面積如表3所示。2000—2018年陜西省各農(nóng)作物耕種面積從504.878萬(wàn)hm2減少到490.652萬(wàn)hm2，下降了2.82%；蔬菜和果樹(shù)種植面積呈逐年上升趨勢(shì)，夏糧和秋糧有所減少，棉花下降尤其顯著。2018年，主要農(nóng)作物秋收糧的種植面積最高，達(dá)189.769萬(wàn)hm2；果樹(shù)種植面積第一次超過(guò)夏糧，躍居第二位，達(dá)111.392萬(wàn)hm2，比2000年增長(zhǎng)了67.57%。

表3 2000—2018年陜西省各農(nóng)作物種植面積

2.1.2堆肥潛在需求量。根據(jù)調(diào)查問(wèn)卷和當(dāng)?shù)氐母髁?xí)慣，按農(nóng)作物品種及實(shí)際種植面積對(duì)各類(lèi)農(nóng)作物堆肥潛在需求量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合表3，利用公式(1)計(jì)算出陜西省各區(qū)域農(nóng)作物的堆肥年潛在需求量，計(jì)算結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，2018年陜西省各農(nóng)作物堆肥潛在需求量為6 661.28萬(wàn)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(shù)的堆肥潛在需求量快速增加，分別增長(zhǎng)了116.46%、67.57%。陜西省各農(nóng)作物堆肥潛在需求量2018年比2000年增長(zhǎng)552.16萬(wàn)t，增長(zhǎng)了9.04%。由此可見(jiàn)，果蔬類(lèi)堆肥潛在需求量增長(zhǎng)迅速，主要原因是隨著生活水平的提高，人們對(duì)果蔬類(lèi)的需求量快速增加，大力發(fā)展果蔬產(chǎn)業(yè)是種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然結(jié)果。

表4 2000—2018年陜西省各農(nóng)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(yǎng)殖量。根據(jù)陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒，調(diào)查2000—2018年畜禽存欄數(shù)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(shù)為9 229.09萬(wàn)頭(只、羽)。陜西畜禽存欄牛馬驢騾存欄數(shù)量總體呈下降趨勢(shì)，2018年比2000年減少了148.81萬(wàn)頭，下降了49.29%。豬、羊則先經(jīng)歷一波快速增長(zhǎng)，在2005年左右又回調(diào)，2018年比2000年分別增長(zhǎng)31.12%、36.41%。

表5 2000—2018年陜西省各畜禽存欄數(shù)量

2.2.2陜西省各畜禽糞污堆肥潛在供給量。根據(jù)公式(2)和各種畜禽糞便的發(fā)生原單位及堆肥率(表1)以及陜西省歷年各畜禽的存欄數(shù)量(表5)，計(jì)算出陜西省各區(qū)域畜禽糞便堆肥的年潛在供給量，結(jié)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(wàn)t/a,且呈下降趨勢(shì)，2018年為1 907.70萬(wàn)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(nóng)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(nóng)作物秸稈堆肥的潛在供給量約為1 077.22萬(wàn)t/a,且總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，2018年為1 143.23萬(wàn)t，比2000年增加了157.31萬(wàn)t，增長(zhǎng)了15.96%。各農(nóng)作物秸稈的潛在供給量在各農(nóng)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(nóng)作物秸稈堆肥潛在供給量

2.4 陜西省農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥需求供給平衡分析及供需比預(yù)測(cè)2000—2018年，陜西省農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物(畜禽糞便和秸稈)堆肥的潛在需求量為6 303.50萬(wàn)t/a，堆肥的潛在供給量為3 201.03萬(wàn)t/a。2000—2018年陜西省農(nóng)業(yè)有機(jī)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(shì)。需供比超過(guò)1.00的情況說(shuō)明堆肥潛在需求量高于潛在供給量，理論上農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物全量可以被該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所利用。2000—2018年農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥需求量均大于供給量，最大的是2013年，需供比達(dá)到2.20，歷年需求量均遠(yuǎn)大于供給量。主要原因是陜西省屬于水果調(diào)出大省、整體種植業(yè)相對(duì)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)，果蔬種植增長(zhǎng)較快，堆肥潛在需求量較大但沒(méi)有充足的堆肥作為潛在供給量。

運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)方法[8]，對(duì)2019—2023年陜西省農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥的潛在需求量、潛在供給量及需供比進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表8)，陜西堆肥潛在需求量、潛在供給量的變化趨勢(shì)明顯，需供比不斷增大，2023年供需比預(yù)計(jì)將達(dá)到2.48，因此必須大力發(fā)展有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)，藏糧于地，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

表8 2000—2023年陜西省農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥的潛在需求量、潛在供給量及需供比

3 結(jié)論與建議

從陜西省農(nóng)業(yè)有機(jī)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(nóng)業(yè)有機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于供給量，說(shuō)明該地區(qū)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物全量可以被該地區(qū)農(nóng)業(yè)所利用，為滿足需求有機(jī)肥產(chǎn)品需從外地區(qū)引進(jìn)。陜西省各畜禽糞便堆肥的潛在供給量約為2 123.80萬(wàn)t/a，占堆肥潛在供給總量(3 201.03萬(wàn)t/a)的66.35%；各種秸稈堆肥的潛在供給量約為1 077.22萬(wàn)t/a，占堆肥潛在供給總量的33.65%，來(lái)源畜禽糞便的堆肥潛在供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于來(lái)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(lái)越大，需求量遠(yuǎn)大于供給量，堆肥嚴(yán)重處于供不應(yīng)求的局面，要大力發(fā)展有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)。

2018年陜西省有機(jī)肥資源總量與2000年相比，堆肥潛在需求量增長(zhǎng)了552.16萬(wàn)t，潛在供給量下降了235.33萬(wàn)t。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要有以下困境：①對(duì)有機(jī)肥的作用重視不夠。在二十世紀(jì)五六十年代，農(nóng)村幾乎都是施用有機(jī)肥；到了七八十年代，越來(lái)越多的農(nóng)民接受了化肥，對(duì)化肥施肥時(shí)間及施用方法已經(jīng)摸索出規(guī)律。農(nóng)民對(duì)耕地質(zhì)量和農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)識(shí)程度不足，對(duì)土地利用存在短期行為，而有機(jī)肥對(duì)土壤地力的改善卻不是一朝一夕就可以看到的。如今倡導(dǎo)有機(jī)肥替代化肥，農(nóng)民還得重新找規(guī)律[9]。②商品有機(jī)肥價(jià)格高，政府補(bǔ)貼力度不夠。商品有機(jī)肥(除精制有機(jī)肥外)使用量大、勞動(dòng)力成本高，普通商品有機(jī)肥使用量約為4 500 kg/hm2，而化肥使用量?jī)H約為750 kg/hm2，使用有機(jī)肥的交通運(yùn)輸費(fèi)和勞動(dòng)力成本明顯高于使用化肥。群眾普遍可以自費(fèi)購(gòu)買(mǎi)尿素氮磷鉀等化肥，但大部分尚未形成購(gòu)買(mǎi)商品有機(jī)肥的習(xí)慣，只有小部分已經(jīng)接受有機(jī)肥的農(nóng)戶(hù)會(huì)自費(fèi)購(gòu)買(mǎi)商品有機(jī)肥。③有機(jī)肥市場(chǎng)不夠規(guī)范。商品有機(jī)肥雖營(yíng)養(yǎng)元素全面，但有效成分含量偏低。商品有機(jī)肥有效成分含量通常為4%左右，最高也僅10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于化肥有效成分，而且有機(jī)肥被植物吸收利用過(guò)程緩慢，很難滿足農(nóng)作物高產(chǎn)高效的需要[10]。不同廠家生產(chǎn)的有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量在25%～50%，質(zhì)量參差不齊，且價(jià)格波動(dòng)大；有的包裝標(biāo)志不規(guī)范或無(wú)合格證等問(wèn)題，不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。商品有機(jī)肥量大、價(jià)格高、見(jiàn)效慢，導(dǎo)致目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上無(wú)法單獨(dú)大面積使用，必須與化肥配合使用，處于配角地位，這勢(shì)必影響農(nóng)民施用商品有機(jī)肥的積極性[11]。④有機(jī)肥缺乏政策鼓勵(lì)支持。對(duì)有機(jī)肥消費(fèi)端的推廣補(bǔ)貼力度不夠。糧食比較效益低，農(nóng)戶(hù)施用有機(jī)肥積極性受挫；生產(chǎn)端的企業(yè)之間無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)格高低不等，未能體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)、公平競(jìng)爭(zhēng)原則，這就導(dǎo)致了有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)缺乏研發(fā)資金驅(qū)動(dòng)，缺乏技術(shù)創(chuàng)新能力，嚴(yán)重影響了有機(jī)肥料產(chǎn)業(yè)化的健康發(fā)展[12]。

要破解農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物堆肥供需不平衡，必須大力發(fā)展有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)，要從以下幾點(diǎn)著手：①加大有機(jī)肥的宣傳力度。加大對(duì)農(nóng)戶(hù)的宣傳力度，引導(dǎo)農(nóng)民改變施肥習(xí)慣，使更多農(nóng)民明白增施有機(jī)肥不僅可以提高產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，還可增加土壤有機(jī)質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少污染、保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境等。大力宣傳有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)具有良好的社會(huì)效益和生態(tài)效益，其可帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展并為農(nóng)村剩余勞動(dòng)力提供就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展鄉(xiāng)村振興。②完善有機(jī)肥替代化肥政策激勵(lì)機(jī)制。制定施用有機(jī)肥補(bǔ)貼優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)發(fā)展商品有機(jī)肥。對(duì)商品有機(jī)肥使用大戶(hù)、生產(chǎn)企業(yè)及銷(xiāo)售供應(yīng)鏈的農(nóng)資企業(yè)提出具體扶持政策[13]。支持大型養(yǎng)殖場(chǎng)糞便的有效利用，特別是支持養(yǎng)殖場(chǎng)將有機(jī)廢棄物經(jīng)無(wú)害化處理后加工生產(chǎn)有機(jī)復(fù)混肥。對(duì)“肥藥雙控”示范區(qū)、設(shè)施農(nóng)業(yè)示范區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田地力提升工程等，施用有機(jī)肥用于改良土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力，減少化肥使用的，給予優(yōu)先立項(xiàng)、重點(diǎn)安排。③探索適宜有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。改變傳統(tǒng)的市場(chǎng)運(yùn)行方式，探索“基地+公司+市場(chǎng)”的新型運(yùn)作模式，加快建立企業(yè)營(yíng)銷(xiāo)體系，擴(kuò)大產(chǎn)品直銷(xiāo)比例，充分利用當(dāng)?shù)赜袡C(jī)肥資源優(yōu)勢(shì)，減少流通環(huán)節(jié)和中間費(fèi)用，最大限度地降低生產(chǎn)成本和經(jīng)營(yíng)成本[14]。④強(qiáng)化商品有機(jī)肥市場(chǎng)監(jiān)管。加大對(duì)農(nóng)資市場(chǎng)監(jiān)管力度，定期組織農(nóng)資市場(chǎng)執(zhí)法檢查，不定期地組織抽檢并公布結(jié)果，推薦優(yōu)質(zhì)商品有機(jī)肥，凈化農(nóng)資市場(chǎng)秩序，促進(jìn)有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。