陕西省农业有机废弃物堆肥需求与供给的平衡分析

李方向，宋喜芳*，李 俊，李 铜， 孙喜军，王亚静，张晨阳，苏 晨，赵娟娟

(1.西安市农业技术推广中心，陕西西安 710061；2.西安市临潼区农技推广服务中心，陕西西安 710000)

为促进循环经济社会发展，世界各国对未利用废弃物的循环利用不断地进行科学研究[1]。农业有机废弃物的土地还原是促进循环型农业发展的重要对策。随着人们生活水平的提高，大众对绿色食品的需求不断增多。而有机肥产业是发展绿色食品、开展城乡废弃物资源化利用的必由之路，具有良好的生态和社会效益[2]。农业有机废弃物堆肥使用需要消耗大量的劳动力，并受到运输范围等局限性影响。据调查，我国有机肥在农业肥料总用量中的比例从新中国成立时的99.9%降低到现在的20.0%左右，施肥比例严重失调、耕地地力下降、农产品品质降低等问题反映了现阶段农业施肥结构急需调整[3]。笔者通过调查陕西省2000—2018年农作物耕种面积，估算农作物对堆肥的理论最大需求量(简称潜在需求量)；调查陕西省2000—2018年畜禽存栏数量、主要粮食产量的数据，估算畜禽粪便和秸秆等农业有机废弃物的发生量并转换为理论最大供给量(简称潜在供给量)；最后对有机废弃物需求供给平衡进行定量分析及预测，分析目前农业有机肥施用存在的问题并提出具体建议，为该地区农业有机废弃物堆肥的有效利用及产业发展提供数据支撑[4]。

1 资料与方法

1.1 陕西省农业概况陕西省地处我国内陆腹地、黄河中游，是我国经纬度基准大地原点和北京时间国家授时中心所在地，地理坐标位于105°29′～111°15′E、31°42′～39°35′N，自然区划上因秦岭—淮河一线而横跨南北方。全省常住人口3 876.21万，土地面积20.56万km2，农业资源丰富多样，农业特色产业优势突出。陕西耕地398.29 hm2，乡村人口1 572.58万。陕西属粮食紧平衡、肉类基本自给和水果调出大省[5]。近年来陕西城市化进程较快，自然生态环境脆弱，耕地质量退化严重，退耕还林任务艰巨，制约农业生产的因素仍较为明显。

1.2 堆肥潜在需求量的计算各作物对堆肥的潜在需求量是根据各种农作物耕种面积和堆肥施用标准(简称施肥原单位)计算得出。根据公式(1)对研究对象地区的堆肥潜在需求量进行计算[4]。

Di=Ai×Bn

(1)

式中，Di为堆肥潜在需求量(t/a)，Ai为作物的种植面积，Bn为作物的施肥原单位，n为各种作物，i为各年。各作物的堆肥原单位分别为夏收粮10 t/hm2、秋收粮10 t/hm2、油料类15 t/hm2、棉花15 t/hm2、果蔬类20 t/hm2。

1.3 各畜禽粪污堆肥潜在供给量的计算由于生鲜粪便在堆肥过程中经过发酵、干燥等过程制成符合国家标准的堆肥，从生鲜粪便转换为堆肥出现质量的减少，因此把堆肥的质量和生鲜粪便质量的比定义为堆肥率[4]。不同的畜禽生鲜粪便含水率不同，因此各畜禽粪便存在不同的堆肥率。根据各畜禽粪便的年发生量和堆肥率，计算出研究区的畜禽粪便堆肥潜在供给量，公式如下：

Hij=(Tij×Sj×365)×Ej

(2)

式中，Hij为畜禽粪便堆肥的潜在供给量(t/a)；Tij为各年畜禽数量(头、只、羽)；Sj为各畜禽粪便的发生原单位(kg/d)；Ej为各畜禽的堆肥率(%)；j为各种畜禽；i为各年。各种畜禽粪便的发生原单位和堆肥率表1所示。

表1 各畜禽粪便发生原单位和堆肥率

1.4 陕西省各农作物秸秆堆肥潜在供给量的计算由于作物在收获期秸秆基本处于干燥状态，符合堆肥含水量要求，因此可全量作为堆肥使用。秸秆堆肥的潜在供给量计算公式如下：

Pij=Uij×Vj

(3)

式中，Pij为秸秆堆肥的潜在供给量(t/a)；Uij为农作物收获量(t)；Vj为各作物秸秆发生系数；i为各种作物，j为各区域。各种农作物的收获量依据统计年鉴，各种农作物秸秆发生系数和可收集系数参考文献[4,6]计算得出，见表2。

表2 各种农作物秸秆发生系数和可收集系数

2 结果与分析

2.1 陕西省堆肥潜在需求量

2.1.1陕西省2000—2018年农作物种植面积。根据统计年鉴[7]，调查统计出陕西省2000—2018年全年各农作物的种植面积如表3所示。2000—2018年陕西省各农作物耕种面积从504.878万hm2减少到490.652万hm2，下降了2.82%；蔬菜和果树种植面积呈逐年上升趋势，夏粮和秋粮有所减少，棉花下降尤其显著。2018年，主要农作物秋收粮的种植面积最高，达189.769万hm2；果树种植面积第一次超过夏粮，跃居第二位，达111.392万hm2，比2000年增长了67.57%。

表3 2000—2018年陕西省各农作物种植面积

2.1.2堆肥潜在需求量。根据调查问卷和当地的耕作习惯，按农作物品种及实际种植面积对各类农作物堆肥潜在需求量进行计算，结合表3，利用公式(1)计算出陕西省各区域农作物的堆肥年潜在需求量，计算结果如表4所示。从表4可以看出，2018年陕西省各农作物堆肥潜在需求量为6 661.28万t。2000—2018年陕西省夏粮、秋粮、棉花、油料的堆肥潜在需求量分别下降了35.44%、9.85%、77.00%、6.26%；而蔬菜和果树的堆肥潜在需求量快速增加，分别增长了116.46%、67.57%。陕西省各农作物堆肥潜在需求量2018年比2000年增长552.16万t，增长了9.04%。由此可见，果蔬类堆肥潜在需求量增长迅速，主要原因是随着生活水平的提高，人们对果蔬类的需求量快速增加，大力发展果蔬产业是种植业结构调整的必然结果。

表4 2000—2018年陕西省各农作物堆肥潜在需求量

2.2 陕西省各畜禽粪污堆肥潜在供给量

2.2.1陕西省各畜禽的养殖量。根据陕西省统计年鉴，调查2000—2018年畜禽存栏数量如表5所示。从表5可以看出，2018年陕西省各畜禽存栏量总数为9 229.09万头(只、羽)。陕西畜禽存栏牛马驴骡存栏数量总体呈下降趋势，2018年比2000年减少了148.81万头，下降了49.29%。猪、羊则先经历一波快速增长，在2005年左右又回调，2018年比2000年分别增长31.12%、36.41%。

表5 2000—2018年陕西省各畜禽存栏数量

2.2.2陕西省各畜禽粪污堆肥潜在供给量。根据公式(2)和各种畜禽粪便的发生原单位及堆肥率(表1)以及陕西省历年各畜禽的存栏数量(表5)，计算出陕西省各区域畜禽粪便堆肥的年潜在供给量，结果如表6所示。从表6可以看出，2000—2018年陕西省畜禽粪便堆肥的潜在供给量约为2 123.80万t/a,且呈下降趋势，2018年为1 907.70万t，比2000年下降了17.07%。畜禽粪便堆肥的潜在供给量在各畜禽之间存在较大偏差，牛、猪、羊、家禽粪便堆肥潜在供给量占较大比例，2018年占比分别是51.61%、19.26%、16.92%和11.66%。

表6 2000—2018年陕西省各畜禽粪便堆肥潜在供给量

2.3 陕西省各农作物秸秆堆肥潜在供给量从表7可以看出，2000—2018年陕西省各农作物秸秆堆肥的潜在供给量约为1 077.22万t/a,且总体呈增长趋势，2018年为1 143.23万t，比2000年增加了157.31万t，增长了15.96%。各农作物秸秆的潜在供给量在各农作物之间存在较大偏差，玉米、小麦、油菜籽、稻谷秸秆堆肥潜在供给量占较大比例，2018年占比分别是46.68%、37.00%、7.07%和5.51%。

表7 2000—2018年陕西省各农作物秸秆堆肥潜在供给量

2.4 陕西省农业有机废弃物堆肥需求供给平衡分析及供需比预测2000—2018年，陕西省农业有机废弃物(畜禽粪便和秸秆)堆肥的潜在需求量为6 303.50万t/a，堆肥的潜在供给量为3 201.03万t/a。2000—2018年陕西省农业有机废弃物堆肥的需供比均大于1.60，需供比均值为1.99,2018年为2.18，总体呈上升趋势。需供比超过1.00的情况说明堆肥潜在需求量高于潜在供给量，理论上农业有机废弃物全量可以被该地区的农业生产所利用。2000—2018年农业有机废弃物堆肥需求量均大于供给量，最大的是2013年，需供比达到2.20，历年需求量均远大于供给量。主要原因是陕西省属于水果调出大省、整体种植业相对养殖业发达，果蔬种植增长较快，堆肥潜在需求量较大但没有充足的堆肥作为潜在供给量。

运用灰色预测方法[8]，对2019—2023年陕西省农业有机废弃物堆肥的潜在需求量、潜在供给量及需供比进行预测，结果发现(表8)，陕西堆肥潜在需求量、潜在供给量的变化趋势明显，需供比不断增大，2023年供需比预计将达到2.48，因此必须大力发展有机肥产业，藏粮于地，促进农业绿色发展。

表8 2000—2023年陕西省农业有机废弃物堆肥的潜在需求量、潜在供给量及需供比

3 结论与建议

从陕西省农业有机废弃物堆肥的需求供给平衡分析可以看出，2000—2018年陕西省农业有机废弃物堆肥潜在需求量和潜在供给量的总需供比均值为1.99，需求量接近供给量的2倍，需求量远远大于供给量，说明该地区农业有机废弃物全量可以被该地区农业所利用，为满足需求有机肥产品需从外地区引进。陕西省各畜禽粪便堆肥的潜在供给量约为2 123.80万t/a，占堆肥潜在供给总量(3 201.03万t/a)的66.35%；各种秸秆堆肥的潜在供给量约为1 077.22万t/a，占堆肥潜在供给总量的33.65%，来源畜禽粪便的堆肥潜在供给量远远大于来自秸秆的堆肥潜在供给量。陕西省堆肥需供比例不断增大，供需缺口越来越大，需求量远大于供给量，堆肥严重处于供不应求的局面，要大力发展有机肥产业。

2018年陕西省有机肥资源总量与2000年相比，堆肥潜在需求量增长了552.16万t，潜在供给量下降了235.33万t。调查发现，有机肥产业发展主要有以下困境：①对有机肥的作用重视不够。在二十世纪五六十年代，农村几乎都是施用有机肥；到了七八十年代，越来越多的农民接受了化肥，对化肥施肥时间及施用方法已经摸索出规律。农民对耕地质量和农作物产品质量认识程度不足，对土地利用存在短期行为，而有机肥对土壤地力的改善却不是一朝一夕就可以看到的。如今倡导有机肥替代化肥，农民还得重新找规律[9]。②商品有机肥价格高，政府补贴力度不够。商品有机肥(除精制有机肥外)使用量大、劳动力成本高，普通商品有机肥使用量约为4 500 kg/hm2，而化肥使用量仅约为750 kg/hm2，使用有机肥的交通运输费和劳动力成本明显高于使用化肥。群众普遍可以自费购买尿素氮磷钾等化肥，但大部分尚未形成购买商品有机肥的习惯，只有小部分已经接受有机肥的农户会自费购买商品有机肥。③有机肥市场不够规范。商品有机肥虽营养元素全面，但有效成分含量偏低。商品有机肥有效成分含量通常为4%左右，最高也仅10%，远远低于化肥有效成分，而且有机肥被植物吸收利用过程缓慢，很难满足农作物高产高效的需要[10]。不同厂家生产的有机肥有机质含量在25%～50%，质量参差不齐，且价格波动大；有的包装标志不规范或无合格证等问题，不符合国家标准。商品有机肥量大、价格高、见效慢，导致目前在农业生产上无法单独大面积使用，必须与化肥配合使用，处于配角地位，这势必影响农民施用商品有机肥的积极性[11]。④有机肥缺乏政策鼓励支持。对有机肥消费端的推广补贴力度不够。粮食比较效益低，农户施用有机肥积极性受挫；生产端的企业之间无序竞争激烈，产品销售价格高低不等，未能体现优质优价、公平竞争原则，这就导致了有机肥生产企业缺乏研发资金驱动，缺乏技术创新能力，严重影响了有机肥料产业化的健康发展[12]。

要破解农业有机废弃物堆肥供需不平衡，必须大力发展有机肥产业，要从以下几点着手：①加大有机肥的宣传力度。加大对农户的宣传力度，引导农民改变施肥习惯，使更多农民明白增施有机肥不仅可以提高产量、改善农产品品质、增强农产品市场竞争能力，还可增加土壤有机质、改善土壤结构、减少污染、保护农村生态环境等。大力宣传有机肥产业具有良好的社会效益和生态效益，其可带动相关行业的发展并为农村剩余劳动力提供就业机会，同时提高农产品的附加值促进农业发展乡村振兴。②完善有机肥替代化肥政策激励机制。制定施用有机肥补贴优惠政策，鼓励发展商品有机肥。对商品有机肥使用大户、生产企业及销售供应链的农资企业提出具体扶持政策[13]。支持大型养殖场粪便的有效利用，特别是支持养殖场将有机废弃物经无害化处理后加工生产有机复混肥。对“肥药双控”示范区、设施农业示范区、标准农田地力提升工程等，施用有机肥用于改良土壤结构、培肥地力，减少化肥使用的，给予优先立项、重点安排。③探索适宜有机肥产业化发展之路。改变传统的市场运行方式，探索“基地+公司+市场”的新型运作模式，加快建立企业营销体系，扩大产品直销比例，充分利用当地有机肥资源优势，减少流通环节和中间费用，最大限度地降低生产成本和经营成本[14]。④强化商品有机肥市场监管。加大对农资市场监管力度，定期组织农资市场执法检查，不定期地组织抽检并公布结果，推荐优质商品有机肥，净化农资市场秩序，促进有机肥产业良性发展。