新农村农户秸秆处置的综合效益分析

高玉磊，张 旭，周 翔，苏 醒，王 婧

(1.同济大学机械与能源工程学院，上海 201804；2.上海财经大学城市与区域科学学院，上海 200433)

随着新农村建设的深入，农村经济和农民生活水平不断提高，居住模式由散居逐步转向聚居，农村商品能源消费能力和结构的不断改善，农户处置秸秆行为发生了巨大的变化。秸秆直燃用作生活燃料从1991年的3.46亿t/a下降至2015年的0.60亿t/a[1]，部分地区的秸秆成为了农作物的附产田间弃物。农户选择将秸秆在田间焚烧的行为符合人类社会追求最小成本的最小熵原理[2]，但也因此造成了环境污染和相应的社会问题[3]。中国具有丰富的可综合利用的秸秆资源，“十一五”以来，国家陆续出台了一系列政策支持秸秆还田及其资源化、能源化利用，但中国农村秸秆综合利用是中国新农村中存在的特有复杂问题，其核心是作为秸秆资源持有者农户处置秸秆获得的实际收益与秸秆的规模资源化利用获得的经济和社会效益是否能够达成共赢。毕于运等[1,4-8]从秸秆综合利用途径方面分析了秸秆在发电、沼气、建材、造纸、养殖业的工程经济效益和可行性；顾晓丽等[9-11]利用Logic模型或Tobit模型，定性分析了农户处置秸秆行为和受偿意愿受家庭收入、劳动力成本、秸秆收购价格和方式等因素影响；刘甜等[12-13]基于博弈论，分析了政府监管和机制在秸秆禁烧和农户参与综合利用行为的作用。但鲜从显性效益和隐性效益分析农户秸秆处置行为。笔者通过对江苏省徐州市贾汪区6个村农户问卷调查与访谈，从农户视角出发，通过不同农户秸秆处置情景的设置，综合分析显性经济效益和隐性经济效益对农户对秸秆处置行为的影响，为促进和完善秸秆综合利用及其政策制定提供依据。

1 农户秸秆处置和秸秆综合利用调研

1.1 调研主要内容

贾汪区地处苏北，属于江苏省农业生产主要地区，夏季收小麦9.4万t，秋季收水稻6.7万t，农作物秸秆资源丰富，城镇化水平及农村居民人均可支配收入与全国平均水平相当，具备消纳秸秆的能力和潜力。近年来，江苏省颁布了《江苏省人民政府关于全面推进农作物秸秆综合利用的意见》、《江苏省农作物秸秆机械化还田作业补助政策信息公开指导意见(试行)》等一系列政策，为农户秸秆处置和秸秆综合利用提供政策保障。笔者对2015年至2019年431户农户开展调研和访谈，主要内容包括：①农户家庭人口、经济、农业等基本情况；②农户秸秆处置行为分类；③农户秸秆处置行为意愿和实际情况。调研共收回有效问卷400份，有效率为92.81%。

1.2 调研结果

1.2.1 农户基本情况

男户主244人，女户主156人。户主平均年龄49.98岁，其中70岁及以上2人，占0.50%；60～69岁39人，占9.75%；50～59岁174人，占43.50%；40～49岁129人，占32.25%；30～39岁53人，占13.25%；20～29岁3人，占0.75%。户主文化程度：文盲或半文盲2人，占0.5%；小学学历48人，占12%；初中学历226人，占56.50%；高中学历96人，占24%；高中以上学历28人，占7%。家庭人口及可支配收入：平均每户3.73人，工作人口2.34人，户均可支配收入48 795.90元。耕地及与农业劳动相关的收入：平均每户耕地2 293.34 m2，户均农作物年收入减掉成本后，约为12 906.74元，不足户均可支配收入的26.45%，农户收入主要来源为外出务工。贾汪区可综合利用的秸秆主要为水稻和小麦，水稻和小麦种植情况如表1所示。

表1 贾汪区农户水稻、小麦种植情况Table 1 Planting situation of rice and wheat in Jiawang District

1.2.2 农户秸秆处置行为分类

根据国家发展与改革委员会和农村农业部编制的《秸秆综合利用技术目录》，按照技术类别，将秸秆综合利用分为肥料化、燃料化、原料化、饲料化和基料化，继而进一步划分具体的技术内容，分类从产业角度阐释了秸秆综合利用的具体途径。在此基础上，笔者从农户视角出发，根据调研将新农村农户秸秆处置行为分为3类：一是农户可以将秸秆出售给商家，由商家进一步商品化；二是深耕直接还田；三是田间就地焚烧。农户秸秆处置行为分类如图1所示。

图1 农户秸秆处置行为分类Fig.1 Classification of straw disposal ways of farmers in new rural area

1.2.3 农户秸秆处置的意愿和现状

图2为贾汪区农户处置秸秆的意愿与实际情况：① 76%以上的农户愿意出售秸秆，实际出售比例从2015年的42.5%增加至2019年的61.25%，呈逐年增加趋势；②比起还田，农户更愿意直接将秸秆田间焚烧，受经济处罚约束，秸秆田间焚烧从2014年的21.25%降至2018年的1.25%，但仍屡禁不止；③秸秆实际还田比例先增高、后下降，说明在秸秆综合利用途径有限且田间焚烧存在处罚风险的情况下，还田是农户在理性人假设下应该作出的选择。

图2 贾汪区农户处置秸秆意愿和实际情况Fig.2 Farmers′ willingness and actual situation of straw disposal in Jiawang District

2 农户秸秆处置行为产生的效益分析

2.1 理论基础

效益分析属经济学范畴，根据是否能计入实际成本或支出，可将成本分为显性成本和隐性成本[14]。对于农户秸秆处置的不同行为，需支付还田增肥成本、还田机械成本、秸秆田间焚烧处罚成本等以货币形式呈现的显性成本，同时获得出售秸秆、政府补贴等显性收益，显性净收益会直接影响农户处置秸秆的行为。此外，秸秆处置还会形成隐性收益和隐性成本，农户秸秆处置行为应是其综合考虑显性净收益和隐性净收益后作出的理性选择。显性效益、隐性效益对农户秸秆处置行为影响关系如图3所示。

图3 显性效益、隐性效益对农户秸秆处置行为影响关系Fig.3 Influence of dominant benefit and recessive benefit on farmers′ straw disposal behavior

2.2 基本假设

基本假设：①农户处置秸秆的行为分为田间焚烧、直接还田和出售3种；②当地农作物一年两季，取主要农作物水稻r和小麦w；③秸秆收集方式为收购方上门收购；④水稻和小麦秸秆收购价格相同，不考虑秸秆收购时间限制和密度差别。

2.3 效益分析方法

农户处置秸秆的收益和成本情况为

Pex=Iex-Cex.

(1)

Phi=Ihi-Chi.

(2)

Pcom=Pex-Phi.

(3)

式中:Pex为处置秸秆的显性净收益，元/t；Phi为处置秸秆的隐性净收益，元/t；Pcom为处置秸秆的综合净收益，元/t;Iex为处置秸秆的显性收益，元/t；Cex为处置秸秆的显性成本，元/t；Ihi为处置秸秆的隐性收益，元/t；Chi为处置秸秆的隐性成本，元/t。

2.3.1 秸秆田间焚烧效益分析

秸秆田间焚烧农户没有显性收益；显性成本为因田间焚烧而受到的处罚金额Cex1，元/t；隐性收益为田间焚烧后草木灰对农作物的增产收益Ihi1，元/t；隐性成本为焚烧后破坏土壤对农作物的减产Chi1，元/t。农户秸秆田间焚烧的收益和成本情况：

Cex1=2F·p/G.

(4)

Ihi1=(Ar·Yr·Pr·ki1+Aw·Yw·Pw·ki1)/G.

(5)

Chi1=(Ar·Yr·Pr·kre+Aw·Yw·Pw·kre)/G.

(6)

G=Ar·Yr·kr+Aw·Yw·kw.

(7)

式中:G为秸秆总量，t；F为当地田间焚烧秸秆的处罚金额，元；p为被处罚概率，%；Ar为水稻种植面积，m2；Aw为小麦种植面积，m2；Yr为水稻产量，kg/m2；Yw为小麦产量，kg/m2；Pr为水稻出售价格，元/t；Pw为小麦出售价格，元/t；kr为水稻草谷比，kw为小麦谷草比；ki1为草木灰对农作物的增产系数，假设水稻和小麦一致；kre为焚烧后破坏土壤对农作物的减产系数，假设水稻和小麦一致。

2.3.2 秸秆还田效益分析

秸秆还田的显性收益为政府一次性补贴Iex2，元/t；显性成本一方面为水稻和小麦在高留茬收割作业后使用大中型秸秆粉碎还田机多支付的机械成本Cex2，元/t；同时还存在调剂土壤碳氮比补增的氮肥成本Cex3，元/t；但是并不是所有的农户都会选择补施氮肥；隐性收益为秸秆还田后带来的下茬农作物增产，不增肥的隐性收益为Ihi2，元/t；增肥的隐性收益为Ihi3，元/t。假设秸秆粉碎深耕还田的作业规范，不考虑秸秆还田带来的潜在病虫害危险，故不存在隐性成本。农户秸秆还田的收益和成本情况：

Iex2=(Con1·MAX(Ar,Aw))/G.

(8)

Cex2=(Con2r·Ar+Con2w·Aw)/G.

(9)

Cex3=(Con3r·Ar·Pf+Con3w·Aw·Pf)/G.

(10)

Ihi2=(Ar·Yr·Pr·kir2+Aw·Yw·Pw·kiw2)/G.

(11)

Ihi3=(Ar·Yr·Pr·kir3+Aw·Yw·Pw·kiw3)/G.

(12)

式中:Con1为秸秆还田政府一次性补贴，元/m2；MAX(Ar,Aw)为取水稻或小麦种植面积较大值，m2；Con2r为水稻还田多支付的机械成本，元/m2；Con2w小麦还田多支付的机械成本，元/m2；Con3r为水稻还田多施的氮肥，kg/m2；Con3w小麦还田多施的氮肥，kg/m2；Pf为尿素价格，元/kg；kir2为不增氮肥时，小麦秸秆全量还田对水稻的增产系数，kiw2为不增氮肥时，水稻秸秆全量还田对小麦的增产系数，kir3为增氮肥时，小麦秸秆全量还田对水稻的增产系数，kiw3为增氮肥时，水稻秸秆全量还田对小麦的增产系数。

2.4 参数设定

根据洪春来等[15-16]对稻麦两季秸秆全量还田的研究，全量还田对稻麦两熟地区增产有一定优势，且小麦秸秆全量还田对水稻增产幅度要显著大于水稻秸秆全量还田对小麦的增产。当地水稻及小麦农业特性及经济参数如表2和表3所示。

表2 水稻及小麦农业经济参数Table 2 Agricultural economic parameters of rice and wheat

表3 水稻及小麦农业特性参数Table 3 Agricultural characteristic parameters of rice and wheat

3 结果与分析

根据农户秸秆处置行为效益模型、农户还田增肥意愿以及是否有政府补贴，将农户秸秆处置行为分为5种情景。情景A：秸秆田间焚烧；情景B1：增肥、有政府补贴；情景B2：增肥、无政府补贴；情景B3：不增肥、有政府补贴；情景B4：不增肥、无政府补贴。

3.1 不考虑秸秆田间焚烧政府处罚

情景A中，秸秆田间焚烧没有显性成本和显性收益，显性净收益为0元/t；焚烧后破坏土壤造成农作物减产属隐性成本，为278.60元/t，草木灰带来的农作物增产属隐性收益，为80.15元/t，即隐性净收益和综合净收益均为-198.45元/t。

情景B1～B4收益和成本如图4所示。

图4 情景B1～B4收益和成本Fig.4 Benefits and costs of scenario B1～B4

政府补贴属于显性收益，为29.91元/t；机械成本属显性成本，为56.71元/t；还田不增肥农作物增产属隐性收益，为23.99元/t；还田增肥农作物增产属隐性收益，为86.05元/t，还田增肥肥料成本为30.45元/t，属于显性成本，其综合效益为55.60元/t，大于还田不增肥的收益23.99元/t，故还田增肥效益优于还田不增肥效益。

情景B1～B4显性净收益、隐性净收益和综合净收益如图5所示。只考虑显性净收益时，还田4种情景净收益的为-87.16～-26.80元/t，均低于情景A(秸秆田间焚烧)的净收益0元/t，这也解释了为什么秸秆田间焚烧屡禁不止；情景B3(不增肥、有政府补贴)中农户的显性净收益最高为-26.80元/t，为农户还田的最优选择；情景B2(增肥、无政府补贴)中农户显性净收益最低，为-87.16元/t，这也意味着秸秆综合利用企业收购秸秆的价格最高为87.16元/t，远低于当地150～250元/t的收购价格。

图5 情景B1～B4显性净收益、隐性净收益和综合净收益Fig.5 Dominant net income,recessive net income and comprehensive net income of scenario B1～B4

引入隐性净收益后，情景B1～B4的综合净收益为-32.72元/t至28.81元/t，远大于情景A的综合净收益-198.45元/t，此时农户会优先选择秸秆还田而非田间焚烧；其中情景B1中综合净收益最高为28.81元/t，农户实现了盈利；情景B2和B3中农户基本可以做到收支平衡。

3.2 考虑秸秆田间焚烧政府处罚

政府对农户秸秆田间焚烧的处罚力度也会影响农户处置秸秆的行为。江苏省对秸秆田间焚烧的一次性处罚金额F至少为1 000元，根据情节严重情况会上浮动，同时还有可能受到行政拘留处罚。当F=1 000元时，5种情景的显性净收益关系如图6所示。

图6 F=1 000时，显性净收益模式下5种情景的关系Fig.6 When F=1 000,the relationship between five scenarios under the explicit net income model

当被处罚概率增加到3.74%时，秸秆田间焚烧净收益开始低于情景B3净收益-26.80元/t，农户开始会选择采取情景B3方式还田；当处罚概率增加至12.17%时，秸秆田间焚烧净收益开始低于最不利情景B2净收益-87.16元/t，可以杜绝秸秆田间焚烧。当p取平均处罚概率3.67%(较低)时，5种情景的显性净收益关系如图7所示。

图7 p=3.67%，显性净收益模式下5种情景的关系Fig.7 When p=3.67%,the relationship between five scenarios under the explicit net income model

当处罚金额增加到1 019.07元时，农户开始选择采取情景B3方式还田；当处罚金额增加至3 314.71元，其净收益开始低于最不利情景B2的净收益为-87.16元/t，可以杜绝秸秆田间焚烧。故在只考虑显性净收益时，政府对秸秆焚烧的处罚力度会影响农户处置秸秆行为。

而在综合净收益模式下，农户选择秸秆田间焚烧至少损失-198.45元/t，远远大于秸秆还田-32.72～28.81元/t，此时政府对秸秆焚烧的处罚力度对农户处置秸秆行为不会产生直接影响。

3.3 情景B1单因素分析

在综合净收益模式下，情景B1(增肥、有政府补贴)为农户的最优选择，故以情景B1进行单因素分析。情景B1下综合净收益敏感性分析如图8所示。政府补贴和还田增产为正向因素，敏感系数分别为1.04和2.99，机械成本、增肥成本为反向因素，敏感系数分别为-1.97和-1.06。

图8 情景B1下综合净收益敏感性分析Fig.8 Sensitivity analysis of comprehensive net income under scenario B1

根据式(7)和式(11)，还田增产收益与农作物出售价格和增肥增产系数成正向关系，与对应农作物草谷比成负相关系，同时与水稻和小麦种植比例、是否增肥有关。农作物草谷比、增产系数、农作物价格、肥料价格、水稻和小麦种植结构基本为稳定值，波动较小。故加强农户对秸秆增肥还田可以增加55.60元/t盈利和还田不增肥可以增加23.99元/t盈利的认识，比提高农作物出售价格、增肥增产系数等更加重要。

机械成本主要与当地农用机械使用价格、机械燃料价格、人力成本相关等因素耦合相关，虽然会有波动，但是已趋于市场稳定，可变化空间不大。

政府补贴方面，在只考虑显性净收益时，政府补贴至少从29.91元/t提高至56.71元/t，情景B1～B4中只有情景B3才开始盈利。但是在综合考虑隐性净收益时，政府补贴只要从29.91元/t提高至32.72元/t，情景B1～B4均可实现盈利。

4 结 论

(1)只考虑显性净收益时，秸秆田间焚烧净收益为0元/t，大于情景B1～B4，农户优先选择秸秆田间焚烧。情景B3(不增肥、有政府补贴)净收益为-26.80元/t，为农户还田的最优选择；情景B2(增肥、无政府补贴)决定了秸秆收购的最高价格为87.16元/t，为降低秸秆综合利用收购成本提供了定量依据。增加政府处罚概率和力度可有效降低农户选择秸秆田间焚烧的行为。

(2)引入隐性效益后，田间焚烧至少农户损失-198.45元/t，远远大于情景B1至B4，农户优先选择还田，政府查处秸秆田间焚烧的力度不会影响农户秸秆处置行为。还田增肥效益优于还田不增肥效益，情景B1(增肥、有政府补贴)综合净收益最高为28.81元/t，是农户的最优选择。

(3)对情景B1进行单因素分析，政府补贴和还田增产为正向因素，敏感系数为1.04和2.99，机械成本、增肥成本为反向因素，敏感系数分别为-1.97和-1.06，影响作用依次为还田增产、机械成本、增肥成本和政府补贴。