黃淮海地區(qū)蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)測(cè)算及資源臺(tái)賬構(gòu)建研究

羅 娟 趙立欣 霍麗麗 朱曉蘭 姚宗路* 于佳動(dòng) 趙亞男 邢廣青

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北平原農(nóng)業(yè)綠色低碳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2 北京市昌平區(qū)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，北京 102299）

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)水平提高、人口增長(zhǎng)以及飲食習(xí)慣的改變，我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，播種面積和總產(chǎn)量持續(xù)增加，蔬菜播種面積僅次于糧食，已成為世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó)，蔬菜產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的50%以上（張晶 等，2022）。蔬菜產(chǎn)業(yè)是我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，是農(nóng)民增收致富的重要途徑，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)舉足輕重的地位。作為我國(guó)第二大作物，蔬菜生產(chǎn)在為人們提供重要“菜籃子”農(nóng)產(chǎn)品的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量蔬菜尾菜等廢棄物，并隨著蔬菜產(chǎn)量的增加而增加（Wan et al.，2020）。蔬菜尾菜是指蔬菜采收過程中產(chǎn)生的無商品價(jià)值的植物廢棄物或者廢棄商品，其中植物殘?bào)w主要包括根、莖、葉等，廢棄果實(shí)主要包括因蟲咬、腐爛等而無法銷售或利用的果實(shí)（楊巖，2015）。據(jù)測(cè)算，我國(guó)每年蔬菜尾菜等產(chǎn)生量超過3.6 億 t（Chang et al.，2019），但由于受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平和尾菜資源化處置利用條件等的限制，大量蔬菜尾菜堆積廢棄或亂堆亂倒，不僅造成了巨大的資源浪費(fèi)，還導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境污染（Das & Mondal，2013），限制了產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。自2019年起，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動(dòng)了全國(guó)水稻、小麥、玉米等農(nóng)作物秸稈資源臺(tái)賬建設(shè)，摸清秸稈資源底數(shù)，有力支撐了秸稈綜合利用水平的提升。全面掌握蔬菜尾菜廢棄物資源臺(tái)賬底數(shù)，是推動(dòng)資源節(jié)約、促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的基礎(chǔ)性工作。

利用廢棄物產(chǎn)生系數(shù)對(duì)污染源進(jìn)行普查，不僅能夠準(zhǔn)確地判斷污染物的產(chǎn)生量，還能夠?qū)Σ煌瑮l件下農(nóng)業(yè)廢棄物的實(shí)際環(huán)境污染能力進(jìn)行評(píng)估，已經(jīng)被各國(guó)廣泛使用（段寧 等，2009）。近年來，一些研究學(xué)者對(duì)蔬菜廢棄物的資源量進(jìn)行了測(cè)算研究，徐大兵等（2019）、段亞軍等（2020）分別對(duì)湖北省、河北省蔬菜廢棄物的資源量進(jìn)行了估算和分布特征分析。但目前對(duì)于尾菜的產(chǎn)生系數(shù)、收集利用情況等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及尾菜資源臺(tái)賬建設(shè)的研究還相對(duì)較少，不利于尾菜的科學(xué)合理處置利用和價(jià)值提升。因此，筆者采用文獻(xiàn)研究、實(shí)地調(diào)查和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方式，研究建立蔬菜尾菜資源量的測(cè)算方法，對(duì)黃淮海地區(qū)典型蔬菜尾菜的產(chǎn)生系數(shù)、可收集系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行科學(xué)測(cè)算，并以北京市昌平區(qū)為例，研究構(gòu)建尾菜資源臺(tái)賬，摸清昌平區(qū)蔬菜尾菜利用現(xiàn)狀及存在問題，以期為進(jìn)一步摸清全國(guó)蔬菜尾菜資源底數(shù)、建立全國(guó)蔬菜尾菜資源臺(tái)賬、完善尾菜資源化利用方式，以及制定有關(guān)支持政策措施提供理論依據(jù)和科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查范圍與數(shù)據(jù)來源

2022年3—12月，以北京、天津、山東、河北、河南等黃淮海地區(qū)省市的蔬菜尾菜為研究對(duì)象，選擇蔬菜生產(chǎn)大縣開展實(shí)地調(diào)查，與蔬菜種植園區(qū)、種植大戶進(jìn)行座談，實(shí)地取樣對(duì)含水率、產(chǎn)生系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)定；同時(shí)，查閱收集國(guó)內(nèi)外蔬菜尾菜產(chǎn)生和收集相關(guān)文獻(xiàn)、統(tǒng)計(jì)年鑒等資料，以及咨詢行業(yè)領(lǐng)域?qū)＜?，了解不同蔬菜尾菜資源化利用方式的主要特點(diǎn)，獲取尾菜產(chǎn)生量測(cè)算相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為有效銜接相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，方便開展資源量測(cè)算，結(jié)合蔬菜種植及采收方式，按照細(xì)分的蔬菜類型進(jìn)行測(cè)算。根據(jù)各地區(qū)實(shí)際種植情況，將蔬菜分為綠葉菜類、白菜類、甘藍(lán)類、根莖類、瓜果類、豆類、茄果類、蔥蒜類、其他蔬菜等。葉菜類蔬菜的尾菜主要是莖、葉和根，根莖類、蔥蒜類蔬菜的尾菜主要是地上部秸稈和質(zhì)量不佳的根，瓜果類、豆類、茄果類等的尾菜主要是藤蔓或殘枝、殘次果。

1.2 蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)測(cè)算方法

1.2.1 蔬菜尾菜理論資源量測(cè)算方法 參考農(nóng)作物秸稈資源量測(cè)算采用的草谷比法，利用蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)來測(cè)算尾菜理論資源量。

蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)是指某種蔬菜單位面積的植株廢棄物、廢棄商品等廢棄物干質(zhì)量與蔬菜產(chǎn)量（干基）的比值，其計(jì)算公式如下：

式（1）中，k為蔬菜尾菜的產(chǎn)生系數(shù)；Wd為單株蔬菜廢棄物干質(zhì)量（kg·株-1）；P為單位面積的蔬菜種植數(shù)量，即蔬菜種植密度（株·hm-2）；Y為單位面積的蔬菜產(chǎn)量（kg·hm-2）。

因此，某一區(qū)域蔬菜尾菜的理論資源量（產(chǎn)生量）一般采用干質(zhì)量表示，也可以用鮮質(zhì)量表示。其計(jì)算公式如下：

式（2）、（3）中，Yd為某一區(qū)域蔬菜尾菜的產(chǎn)生量（干質(zhì)量，kg）；i為蔬菜尾菜的編號(hào)，i=1，2，3，4……n；Yi為第i種蔬菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，即某一自然年度該種蔬菜的出地商品菜產(chǎn)量（kg）；ki為第i種蔬菜的尾菜產(chǎn)生系數(shù)；Yw為蔬菜尾菜的產(chǎn)生量（鮮質(zhì)量，kg）；wi為第i種蔬菜收獲時(shí)的含水率。

1.2.2 蔬菜尾菜可收集資源量測(cè)算方法 蔬菜尾菜可收集資源量采用以下公式進(jìn)行測(cè)算：

式（4）中，Yc為某一區(qū)域蔬菜尾菜的可收集資源量（kg）；Yd為蔬菜尾菜產(chǎn)生量（干質(zhì)量，kg）；μ為蔬菜尾菜的可收集系數(shù)。

1.3 蔬菜尾菜資源臺(tái)賬建設(shè)方法

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2019年印發(fā)的《關(guān)于做好農(nóng)作物秸稈資源臺(tái)賬建設(shè)工作的通知》，秸稈資源臺(tái)賬指標(biāo)主要包括秸稈產(chǎn)生量指標(biāo)和利用量指標(biāo)兩部分。參照該方法，蔬菜尾菜資源臺(tái)賬也可分為尾菜產(chǎn)生量和尾菜利用量?jī)蓚€(gè)部分。其中，尾菜資源量主要調(diào)查不同類型蔬菜尾菜的年產(chǎn)生量，包括尾菜產(chǎn)生系數(shù)、理論資源量、可收集系數(shù)、可收集資源量等4 個(gè)指標(biāo)。尾菜利用量主要調(diào)查不同尾菜的資源化利用量，包括“五料化”（肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化）利用量、直接還田量、農(nóng)戶分散利用量和市場(chǎng)化主體利用量。

1.3.1 蔬菜尾菜直接還田量 指某一自然年度，通過機(jī)械粉碎還田、覆蓋還田、旋耕混埋等直接還田技術(shù)將某種蔬菜尾菜粉碎后直接施回田中的尾菜量。

式（5）中，Dr為蔬菜尾菜直接還田量（kg）；Yc為某一區(qū)域蔬菜尾菜的可收集資源量（kg）；Sr為蔬菜尾菜的直接還田面積（667 m2）；Sb為蔬菜的播種面積（667 m2）。

1.3.2 農(nóng)戶分散利用量 指農(nóng)戶在生產(chǎn)和生活中利用尾菜的數(shù)量，包括農(nóng)戶自種蔬菜尾菜的利用量（農(nóng)戶將尾菜運(yùn)離田塊再進(jìn)行利用的尾菜量，不包括直接還田部分），也包括其購(gòu)買其他農(nóng)戶的尾菜量。

式（6）中，Dd為蔬菜尾菜的農(nóng)戶分散利用量（kg）；Yc為某一區(qū)域蔬菜尾菜的可收集資源量（kg）；γ為蔬菜尾菜的農(nóng)戶分散利用比例（%），可按照農(nóng)戶抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

1.3.3 市場(chǎng)主體規(guī)?；昧?指某一尾菜利用市場(chǎng)主體（具有法人資格的企業(yè)、合作社等）在每個(gè)自然年度加工、利用的蔬菜尾菜數(shù)量。

式（7）中，Dm為蔬菜尾菜的市場(chǎng)主體規(guī)?；昧浚╧g）；j為區(qū)域范圍內(nèi)尾菜利用市場(chǎng)主體的編號(hào)，j=1，2，3，4……n；Yj為第j個(gè)市場(chǎng)主體加工利用的蔬菜尾菜量（kg）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析并作圖。

2 蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)測(cè)算

2.1 蔬菜尾菜資源化利用方式

由于蔬菜尾菜種類、質(zhì)量等級(jí)、來源等不同，難以采用統(tǒng)一的處理利用技術(shù)，目前我國(guó)蔬菜尾菜的資源化利用方式大致可分為肥料化、飼料化、能源化、基料化和原料化利用（表1）?？傮w來看，我國(guó)有超過60%的尾菜未被合理處理利用，尾菜的資源化利用水平仍相對(duì)較低（彭章普 等，2019；薛穎昊 等，2021），肥料化利用是當(dāng)前最主要的利用方式（段亞軍 等，2020），飼料化、能源化利用由于綜合效益較好，逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

表1 我國(guó)蔬菜尾菜資源化利用技術(shù)比較

2.2 蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)測(cè)算

通過查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，以及實(shí)地走訪、座談與取樣測(cè)定，得到典型蔬菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、尾菜產(chǎn)生系數(shù)、可收集系數(shù)、含水率等關(guān)鍵參數(shù)推薦值范圍（表2）。不同蔬菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和尾菜產(chǎn)生情況有明顯差異，其中尾菜產(chǎn)生系數(shù)在0.9%～10.7%之間，可收集系數(shù)在0.22～0.93 之間；綠葉菜類蔬菜的尾菜產(chǎn)生系數(shù)相對(duì)較高、可收集系數(shù)相對(duì)較低，表明其尾菜的產(chǎn)生量大、收集難度高；同一類尾菜的相關(guān)數(shù)值也不穩(wěn)定，波動(dòng)范圍較大。不同蔬菜收獲時(shí)的尾菜含水率普遍較高，都在80%以上，這主要是由于蔬菜采收和種植的茬口安排較為緊密，各地對(duì)尾菜等廢棄物的處理要求也比較高，在蔬菜收獲時(shí)需要盡快將尾菜進(jìn)行收集和處理。

表2 我國(guó)主要蔬菜尾菜測(cè)算的相關(guān)參數(shù)推薦值范圍

3 蔬菜尾菜資源臺(tái)賬構(gòu)建研究

為驗(yàn)證提出的蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)計(jì)算方法的科學(xué)性和可操作性，以及對(duì)蔬菜尾菜資源臺(tái)賬建設(shè)進(jìn)行實(shí)操，以北京市昌平區(qū)為案例進(jìn)行研究分析。北京市昌平區(qū)是典型都市農(nóng)業(yè)區(qū)，全區(qū)大田及設(shè)施面積約1 540 hm2，是京郊重要的蔬菜和瓜果供應(yīng)基地。2021年，昌平區(qū)蔬菜播種面積1 222.70 hm2，總產(chǎn)量6.24 萬 t。以設(shè)施種植為主，播種面積占比超過2/3，其中日光溫室播種面積達(dá)到613.09 hm2；其次為小拱棚、連棟溫室等，播種面積為130.11 hm2。

3.1 昌平區(qū)尾菜相關(guān)系數(shù)測(cè)算

昌平區(qū)蔬菜以綠葉菜類、白菜類、瓜果類為主，茄果類和根莖類蔬菜的播種面積也較大（表3）。通過問卷調(diào)研和實(shí)地取樣測(cè)定，結(jié)合每667 m2蔬菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，確定昌平區(qū)蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)、可收集系數(shù)和含水率。由表3 可知，不同蔬菜尾菜的產(chǎn)生系數(shù)和可收集系數(shù)有較大差異，范圍分別在1.27%～9.15%和0.25～0.91，其中綠葉菜類、白菜類蔬菜尾菜的產(chǎn)生量較甘藍(lán)類低，但收集難度相對(duì)更大；而以藤蔓為主的尾菜則相對(duì)更易于收集。從含水率來看，根莖類、豆類和其他蔬菜尾菜的含水率比葉菜類、瓜果類尾菜相對(duì)更低，這也與韓雪等（2015）的研究結(jié)果一致。

表3 2021年北京市昌平區(qū)蔬菜尾菜相關(guān)系數(shù)

3.2 昌平區(qū)尾菜資源量測(cè)算

昌平區(qū)涉及蔬菜種植的鎮(zhèn)街有15 個(gè)，尾菜的資源量與蔬菜的播種面積、產(chǎn)量密切相關(guān)，根據(jù)表3 中蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)、可收集系數(shù)，測(cè)算出2021年昌平區(qū)蔬菜尾菜理論資源量為1.48 萬 t（鮮質(zhì)量，下同），可收集量為1.12 萬 t。從不同鎮(zhèn)街來看，15 個(gè)鎮(zhèn)街的蔬菜尾菜資源量、可收集量有較大差別，其中百善鎮(zhèn)的尾菜資源量最大，達(dá)到3 028.08 t；其次是陽(yáng)坊鎮(zhèn)、流村鎮(zhèn)和興壽鎮(zhèn)，均在1 000 t 以上；這4 個(gè)鎮(zhèn)的尾菜資源量合計(jì)占全區(qū)總量的51.84%。另有7 個(gè)鎮(zhèn)街的尾菜資源量在500～1 000 t 之間，有4 個(gè)鎮(zhèn)街的尾菜資源量在500 t 以下，其中延壽鎮(zhèn)的尾菜資源量最少，僅為8.41 t。從蔬菜尾菜類型來看，白菜類尾菜的產(chǎn)生量最大，達(dá)到3 308.28 t，占比達(dá)到22.35%；其次為甘藍(lán)類、瓜果類、綠葉菜類和茄果類，資源量分別為2 498.15、2 292.15、2 101.92 t 和2 028.48 t，占比為13.71%～16.88%，其他類蔬菜尾菜占比均在10%以下（圖1）。

圖1 北京市昌平區(qū)蔬菜尾菜資源量情況

3.3 昌平區(qū)尾菜資源臺(tái)賬構(gòu)建

參照秸稈資源臺(tái)賬建設(shè)方法，構(gòu)建北京市昌平區(qū)蔬菜尾菜資源臺(tái)賬。2021年昌平區(qū)蔬菜尾菜可收集量1.12 萬 t，資源化利用量0.62 萬 t，綜合利用率達(dá)到55.39%，遠(yuǎn)高于全國(guó)蔬菜尾菜的資源化利用水平。其中，興壽鎮(zhèn)、流村鎮(zhèn)的尾菜基本實(shí)現(xiàn)全量化利用，利用率達(dá)到97%以上；小湯山鎮(zhèn)、沙河鎮(zhèn)、十三陵鎮(zhèn)、南口鎮(zhèn)、陽(yáng)坊鎮(zhèn)等5 個(gè)鎮(zhèn)的尾菜綜合利用率較高，均在60%以上。從利用方式來看，昌平區(qū)蔬菜尾菜利用以市場(chǎng)化主體利用為主，市場(chǎng)化主體利用量占全區(qū)資源化利用總量的90%以上；直接還田量較少，約為8%；農(nóng)戶分散利用量?jī)H占不到2%。從“五料化”利用情況來看，目前昌平區(qū)已在興壽鎮(zhèn)、流村鎮(zhèn)建成2 個(gè)區(qū)級(jí)農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用站，采用臥式生物發(fā)酵、一體化快速堆肥等技術(shù)，對(duì)尾菜、秸稈等進(jìn)行肥料化處理；在其他涉農(nóng)鎮(zhèn)街建成8 個(gè)鎮(zhèn)級(jí)處理站。此外，近年來在政府部門的鼓勵(lì)引導(dǎo)下，一些農(nóng)業(yè)園區(qū)通過購(gòu)置田間納米膜堆肥設(shè)施，將蔬菜尾菜進(jìn)行田間堆肥處理，堆肥產(chǎn)品就地就近用于園區(qū)種植?？傮w看，昌平區(qū)蔬菜尾菜基本為離田肥料化處理，占比高達(dá)99.69%，僅有極少量尾菜用作動(dòng)物飼料（表4）。

表4 北京市昌平區(qū)尾菜資源臺(tái)賬 t

3.4 昌平區(qū)尾菜利用存在的問題

近年來，昌平區(qū)持續(xù)推進(jìn)尾菜等農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用，逐步建立和完善尾菜資源化利用臺(tái)賬，健全尾菜收儲(chǔ)運(yùn)體系，加快推進(jìn)綜合利用站點(diǎn)建設(shè)，農(nóng)田環(huán)境治理工作取得顯著成效。但總體看，也還面臨一些困難和問題：一是尾菜“收—儲(chǔ)—運(yùn)—處”體系尚需健全。昌平區(qū)尾菜資源分布較為分散，產(chǎn)出時(shí)間集中、資源量較大、收運(yùn)距離遠(yuǎn)，同時(shí)，設(shè)施尾菜中塑料繩等雜質(zhì)較多，收集分揀難度較大，且目前尚有較多蔬菜種植散戶沒有納入現(xiàn)有收儲(chǔ)運(yùn)體系覆蓋范圍，部分尾菜不能及時(shí)收儲(chǔ)和利用。二是尾菜資源化利用能力有待進(jìn)一步提升。目前昌平區(qū)仍有超過40%的蔬菜尾菜未得到有效處理利用，部分尾菜等廢棄物進(jìn)入農(nóng)村生活垃圾系統(tǒng)，既增加了生活垃圾處理的負(fù)荷，也造成較大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染隱患，亟需對(duì)全區(qū)各站點(diǎn)尾菜利用能力進(jìn)行提升，加大尾菜的分散就地就近處理利用。三是尾菜利用途徑有待進(jìn)一步拓展。目前尾菜資源化利用途徑非常單一，基本都是采用好氧發(fā)酵或簡(jiǎn)單堆漚，目的是將尾菜進(jìn)行無害化、減量化處理利用，堆肥后的產(chǎn)品直接進(jìn)行還田，利用價(jià)值相對(duì)較低。

4 結(jié)論與建議

① 我國(guó)蔬菜尾菜產(chǎn)生量大、利用方式多樣，但資源底數(shù)不清。本研究提出了蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)測(cè)算方法，測(cè)算出黃淮海地區(qū)典型蔬菜的尾菜產(chǎn)生系數(shù)為0.9%～10.7%，可收集系數(shù)為0.22～0.93，含水率為80.1%～95.2%。

② 以北京市昌平區(qū)為例構(gòu)建了蔬菜尾菜資源臺(tái)賬，測(cè)算出2021年尾菜理論資源量為1.48萬 t，可收集量為1.12 萬 t，尾菜綜合利用率達(dá)到55.39%，利用方式以肥料化為主，其中興壽、流村2 個(gè)鎮(zhèn)的尾菜基本實(shí)現(xiàn)全量化利用；但還存在尾菜離田利用體系不健全、利用途徑較為單一等問題。

③ 不同蔬菜尾菜產(chǎn)生系數(shù)差異很大，建議針對(duì)尾菜種類、質(zhì)量等級(jí)、來源等開展相關(guān)參數(shù)細(xì)化核算，并在測(cè)算時(shí)考慮蔬菜種植茬口對(duì)尾菜資源量的影響。在此基礎(chǔ)上，探索構(gòu)建涵蓋縣、市、省、國(guó)家四級(jí)尾菜資源臺(tái)賬的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

④ 為促進(jìn)尾菜資源化利用，應(yīng)根據(jù)各地尾菜處理需求，配套建設(shè)并完善尾菜收儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施，加大尾菜資源化利用技術(shù)裝備研發(fā)，培育壯大尾菜綜合利用市場(chǎng)主體和社會(huì)化服務(wù)組織，建立完善收集利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)尾菜就地就近處理和高值化利用。