甘肅省榆中縣種植業(yè)廢棄物資源量及資源化利用調(diào)查

陳玉鵬 頡博杰 高程斐 王 瑞 張國斌 楊海興 肖雪梅* 郁繼華

（1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2 榆中縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅蘭州 730100）

種植業(yè)廢棄物是指農(nóng)作物在生產(chǎn)、加工和利用過程中所遺留的無直接經(jīng)濟價值的農(nóng)副產(chǎn)品，主要包括作物秸稈及蔬菜、瓜果等加工后的殘渣等，在能源方面有較大的潛在優(yōu)勢。我國的種植業(yè)廢棄物資源量巨大，據(jù)估算每年僅各類蔬菜廢棄物就超過6 億t（張惠 等，2021）。以往農(nóng)戶對廢棄物錯誤的處理方式（亂堆、亂扔、焚燒秸稈等）致使夏秋季節(jié)腐臭氣味彌漫，滋生蚊蠅，加劇田間病蟲害的發(fā)生；冬春季節(jié)煙塵嗆人，造成嚴(yán)重的空氣污染（顏君魯，2020），時刻威脅著人類賴以生存的美好家園和物質(zhì)生產(chǎn)活動。農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用是一種循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，依靠科學(xué)技術(shù)和管理將廢棄物二次回收利用，對改善農(nóng)村環(huán)境、提高能源利用率和提升農(nóng)民生活環(huán)境具有重大作用（董獻(xiàn)彬，2022；雷明和鄒培，2022）。但相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)資源處理技術(shù)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)資源化技術(shù)出現(xiàn)推廣時間較晚，利用過程較為復(fù)雜，存在期間涉及主體多、廢棄物資源存量龐大、種植戶對資源化理解程度低、大容量消化平臺缺乏等一系列亟待解決的問題（張冰和許潔，2017）。

甘肅省榆中縣作為高原夏菜的主產(chǎn)區(qū)之一，其農(nóng)作物秸稈每年總量高達(dá)15.88 萬～29.53 萬t，尾菜158.6 萬～178.6 萬t，但利用率僅占到廢棄物總量的13.8%～25.8%（顏君魯，2020），具有豐富的廢棄物儲量和資源化利用前景。本調(diào)查通過榆中縣農(nóng)業(yè)廢棄物統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合實地調(diào)查，估算種植業(yè)廢棄物的資源儲量和養(yǎng)分含量，分析當(dāng)?shù)貜U棄物資源化利用的現(xiàn)實情況，收集農(nóng)戶對各類廢棄物處理方法的態(tài)度和廢棄物處理過程中存在的問題，以期為推動榆中農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，更好地讓農(nóng)戶創(chuàng)收，為全國同氣候條件區(qū)域的種植業(yè)廢棄物資源化利用和治理提供數(shù)據(jù)參考。

1 調(diào)查方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

查閱《甘肅省第三次全國農(nóng)業(yè)普査資料匯編》（2007—2017），統(tǒng)計榆中縣域11 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（馬坡鄉(xiāng)、清水驛鄉(xiāng)、龍泉鄉(xiāng)、小康營鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、夏官營鎮(zhèn)、金崖鎮(zhèn)、貢井鎮(zhèn)、和平鎮(zhèn)、連搭鎮(zhèn)、高崖鎮(zhèn)）的種植業(yè)規(guī)模、廢棄物和種植業(yè)產(chǎn)量。

依據(jù)調(diào)查內(nèi)容實地走訪：① 榆中縣農(nóng)業(yè)廢棄物利用現(xiàn)狀；② 資源再利用途徑類型；③ 農(nóng)戶的基本信息（農(nóng)戶的經(jīng)營模式、年齡和學(xué)歷）；④ 農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀的態(tài)度（了解程度、滿意程度、對新方法的認(rèn)可度和遇到的困難），制定調(diào)查問卷?？傆嫲l(fā)放問卷267 份，剔除無效問卷14 份，得到有效問卷253 份，問卷有效率為94.76%。

1.2 研究方法

1.2.1 作物秸稈理論資源量的估算 根據(jù)汪海波等（2008）、龐力豪等（2018）的方法，依據(jù)國家統(tǒng)計部門及甘肅省統(tǒng)計局統(tǒng)計的《甘肅省第三次全國農(nóng)業(yè)普査資料匯編》，獲得各農(nóng)作物每年產(chǎn)量信息和各種農(nóng)作物的秸稈系數(shù)K（又稱草谷比，表1）（段亞軍 等，2020；周永馨 等，2021），計算得到秸稈資源量S，秸稈系數(shù)是農(nóng)作物單位面積秸稈產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量的比值（龐力豪 等，2018）。農(nóng)作物秸稈資源量是以農(nóng)作物產(chǎn)量進(jìn)行估算，其估算公式為：

式中，Sn表示秸稈資源量，n表示農(nóng)作物的種類，An表示某種農(nóng)作物的產(chǎn)量，Kn表示n作物相應(yīng)的秸稈系數(shù)。

1.2.2 廢棄物肥料化潛力的估算 結(jié)合《中國有機肥料養(yǎng)分志》（全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，1999）中各類作物廢棄物的養(yǎng)分含量，根據(jù)主要農(nóng)作物秸稈的干物質(zhì)比例、有機質(zhì)比例和N、P、K比例，估算出廢棄物所含的全氮、全磷、全鉀和有機質(zhì)含量：廢棄物干基質(zhì)量Gn=Snφn，有機質(zhì)含量Yn=Gnμn，N 含量WnN=Gnαn，P 含量WnP=Gnβn，K 含量WnK=Gnγn。式中，Gn表示n作物廢棄物中干基的質(zhì)量，Sn表示n作物的秸稈資源量，φn表示n作物的干物質(zhì)比例，Yn表示n作物中有機質(zhì)含量，WnN、WnP、WnK分別指n作物中的N、P、K 含量，μn、αn、βn、γn分別指n作物中有機質(zhì)、N、P、K比例。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Excel 2021 和Origin 9.1 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培規(guī)模及產(chǎn)量分析

從圖1 可知，在2007—2017年，甘肅省榆中縣栽培面積最高的為糧食作物，蔬菜次之，中藥材最低。2007—2017年，糧食作物的栽培面積呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，于2010年達(dá)到峰值4.17 萬hm2，2017年降低至3.11 萬 hm2，2010—2017年的年均增長率為-3.96%；相反，蔬菜的栽培面積保持平穩(wěn)上升，由2007年1.06 萬 hm2增長至2017年1.84 萬 hm2，年均增長率達(dá)到5.64%；中藥材栽培面積從0.10 萬 hm2增長至0.65 萬 hm2，年均增長率高至39.72%，是蔬菜的7 倍。

圖1 甘肅省榆中縣2007—2017年主栽作物栽培面積

榆中縣蔬菜和糧食作物的年產(chǎn)量保持較高水平，而中藥材處于較低水平。2007—2017年，蔬菜產(chǎn)量表現(xiàn)為逐年上升的趨勢，從23.27 萬t 上升至53.49 萬t，年均增長率為8.77%；而糧食作物年產(chǎn)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，2013年產(chǎn)量最高為15.19 萬t，2013年以后的年產(chǎn)量隨栽培面積的減少而不斷降低；中藥材產(chǎn)量從0.23萬t上升至1.47萬t，年均增長率達(dá)到35.54%（圖2-a）。對比發(fā)現(xiàn)，2007—2017年期間榆中縣蔬菜和中藥材產(chǎn)量的占比逐漸增加（圖2-b），當(dāng)?shù)貙κ卟撕椭兴幉牡姆N植重視度提高。

圖2 甘肅省榆中縣2007—2017年主栽作物產(chǎn)量（a）及占比（b）

2.2 種植業(yè)廢棄物產(chǎn)量的估算及分析

榆中縣2007—2017年種植業(yè)廢棄物產(chǎn)量不斷增加，從22.18 萬t 增至31.95 萬t，增長率為44.05%。糧食作物秸稈產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢；尾菜產(chǎn)量保持穩(wěn)步上升的趨勢，從2007年的6.98 萬t 上升至2017年的16.05 萬t，年均增長率達(dá)8.77%；中藥材廢棄物產(chǎn)量從0.56 萬t 上升至3.69萬t，年均增長率35.54%（圖3-a）。尾菜和中草藥廢棄物的產(chǎn)量占當(dāng)年總廢棄物產(chǎn)量的比例持續(xù)上升，2015年尾菜產(chǎn)量占總廢棄物產(chǎn)量的45.22%，2017年尾菜已經(jīng)占總廢棄物產(chǎn)量的50%，成為榆中縣種植業(yè)廢棄物的主要來源。2007—2017年累計糧食作物秸稈和尾菜產(chǎn)量分別占54.13%和38.74%，是主要的廢棄物來源，兩者占廢棄物總量92.87%，中藥材廢棄物僅占7.13%（圖3-b）。

2.3 種植業(yè)廢棄物養(yǎng)分的估算及分析

種植業(yè)廢棄物的總養(yǎng)分含量整體上呈先升高后降低的趨勢（圖4-a），與糧食作物秸稈產(chǎn)量的變化趨勢相似，其中尾菜和中藥材的養(yǎng)分含量持續(xù)上升，都在2017年達(dá)到峰值。2013年種植業(yè)廢棄物的總養(yǎng)分含量最高，達(dá)到11.86 萬t；其中有機質(zhì)為11.17 萬t，占總量的94.18%，N、P、K 含量分別為0.22 萬、0.07 萬、0.40 萬t。從各年養(yǎng)分資源總量構(gòu)成來看（圖4-b），有機質(zhì)所占比例最高，其變化趨勢與糧食作物秸稈養(yǎng)分含量的變化趨勢相同，其次K 和N，P 的占比最小，N、P、K 與尾菜和中藥材廢棄物的變化趨勢相同，均逐漸增長。

圖4 甘肅省榆中縣2007—2017年各類型廢棄物（a）和不同形式（b）的養(yǎng)分含量

2.4 種植業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀及途徑分析

2.4.1 種植農(nóng)戶基本信息 榆中縣種植戶類型以一般農(nóng)戶（87.27%）為主，而農(nóng)業(yè)企業(yè)（6.06%）、種植大戶（3.64%）和合作社（3.03%）類型較少（圖5-a）；年齡40 歲以上的種植戶占比高達(dá)78.49%，30 歲以下僅占4.07%（圖5-b）；初中及以下學(xué)歷居多，占73.53%，高學(xué)歷農(nóng)戶（本科、研究生）僅占5.29%（圖5-c）。綜上，榆中縣種植業(yè)整體呈現(xiàn)農(nóng)戶高齡、學(xué)歷偏低和缺乏現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的特征。

2.4.2 種植業(yè)廢棄物利用途徑 榆中縣農(nóng)戶對各類廢棄物的利用是多種途徑并存。對于糧食作物秸稈的利用方式眾多，還田和作為燃料是主要的利用方式，分別占37.32%和23.19%，生產(chǎn)沼氣和有機肥僅占3.26%和1.45%（圖6-a）。對于尾菜，生產(chǎn)沼氣和還田是最主要的利用途徑，分別占37.56%和34.39%，其次是堆肥和青貯飼料，分別占14.93%和10.41%，用作燃料和生產(chǎn)有機肥均僅占1.36%（圖6-b）。在中藥材廢棄物中，還田也是最主要的資源化利用方式（占52.30%），較少的是生產(chǎn)有機肥和青貯飼料，分別占1.67%和6.28%，用作燃料的利用方式不存在（圖6-c）。綜合來看，還田是當(dāng)前榆中縣農(nóng)戶處理種植業(yè)廢棄物的主要利用途徑。

圖6 甘肅省榆中縣糧食作物秸稈（a）、尾菜（b）和中藥材廢棄物（c）利用途徑及占比

2.4.3 種植農(nóng)戶對種植業(yè)廢棄物資源化利用的態(tài)度 榆中縣種植農(nóng)戶對種植業(yè)廢棄物資源化利用方式，持滿意態(tài)度的占92.07%，僅有7.93%表示不滿意（圖7-a）；并且種植業(yè)資源化利用的方式得到廣大農(nóng)戶的認(rèn)可，達(dá)到戶戶了解，但非常了解的農(nóng)戶僅有4.27%（圖7-b）。絕大多農(nóng)戶（93.25%）認(rèn)為非常有必要對種植業(yè)廢棄物進(jìn)行資源化利用，認(rèn)可新型資源化利用技術(shù)，59.20%的農(nóng)戶愿意接受政府引導(dǎo)，僅有2.29%的農(nóng)戶不愿意嘗試（圖8）。

圖7 甘肅省榆中縣農(nóng)戶對種植業(yè)廢棄物資源化利用處理方式滿意度（a）及了解程度（b）

圖8 甘肅省榆中縣農(nóng)戶對新型資源化利用技術(shù)的態(tài)度（a）及種植業(yè)廢棄物資源化利用的必要性（b）

根據(jù)當(dāng)前實現(xiàn)種植業(yè)廢棄物資源化利用所面臨困難的調(diào)查結(jié)果可以看出（圖9），有多方面的原因?qū)е聫U棄物資源化利用難以實現(xiàn)，其中57.14%的農(nóng)戶認(rèn)為缺乏大規(guī)模吸收消納平臺和政府引導(dǎo)不足是最主要的原因，有20.00%的農(nóng)戶認(rèn)為他們對種植業(yè)廢棄物資源化利用的認(rèn)識不夠充分，17.14%的農(nóng)戶認(rèn)為當(dāng)前資源化利用技術(shù)還不夠成熟，有待提高；僅有5.71%的農(nóng)戶沒有考慮過該問題。

圖9 甘肅省榆中縣實現(xiàn)種植業(yè)廢棄物資源化利用所面臨的困難

3 結(jié)論與討論

榆中縣是甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)極具發(fā)展?jié)摿h區(qū)之一，本次調(diào)查結(jié)果表明，榆中縣糧食作物種植面積下降，蔬菜和中藥材的種植面積增加。種植業(yè)廢棄物產(chǎn)量中糧食作物秸稈占54.13%，尾菜占38.74%，2007—2017年廢棄物年均產(chǎn)量達(dá)15.02萬t，尾菜產(chǎn)量上升，糧食作物秸稈大幅下降，但種植業(yè)廢棄物的資源總儲量處于保持上升階段。在黑龍江（楊鈺瑩和司偉，2022）、青海（田豐，2017）等地，將種植業(yè)廢棄物進(jìn)行還田，已經(jīng)做到資源化利用。

還田是榆中縣種植業(yè)廢棄物資源化利用的主要途徑。將作物廢棄物直接翻耕入土用作基肥，雖加大了勞動、機械等成本（陳云峰 等，2020），但是減少空氣污染，有助于實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和（任榮，2021；于法穩(wěn)和林珊，2022），同時還改變了土壤的性質(zhì)特征，調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，提高土壤養(yǎng)分含量和酶活性，可將作物中的營養(yǎng)元素歸還到土壤中，提高土壤的有機質(zhì)、N、P、K 和微量元素含量（潘越 等，2023）。有研究發(fā)現(xiàn)，40年內(nèi)東北黑土地在還田方式下，土壤有機碳含量平均每年遞增0.31%，表明秸稈還田對土壤有機質(zhì)水平的提高有顯著效果（賀美 等，2017）。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，榆中縣選擇糧食作物秸稈資源化利用方法為還田的種植戶達(dá)37.32%，其原因一是與其他處理方式相比，還田具有操作簡單，投入的資金較少，資源轉(zhuǎn)化率高，技術(shù)要求低等優(yōu)點（馬海蘭，2018）；二是除了還田自身優(yōu)勢外，還跟種植戶類型、種植戶年齡、文化水平、政府扶持力度和科學(xué)系統(tǒng)的農(nóng)田管理技術(shù)體系有關(guān)，這些因素都會影響資源化利用的普及和推進(jìn)。

目前榆中縣資源化利用面臨的主要問題：第一，資源化利用需要完善的現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施，投入較大，普通種植戶較難承受，而較小規(guī)模的資源化處理能力有限，專業(yè)設(shè)備不足，專業(yè)技術(shù)人員較少，外加大部分農(nóng)田都是個人承包、個人經(jīng)營，地塊之間不能連續(xù)作業(yè)，機械化作業(yè)受到限制，因此需要從技術(shù)和政策扶持兩方面解決實際問題，降低成本提高技術(shù)；第二，73.53%的種植戶文化水平有限，對科學(xué)技術(shù)難以精準(zhǔn)掌控，但是對資源化利用的方式認(rèn)為非常有必要，對利用結(jié)果很滿意，針對農(nóng)戶文化認(rèn)知問題，農(nóng)業(yè)部門應(yīng)該加大、加強宣傳教育，強化技術(shù)，采用簡單易懂的培訓(xùn)方法讓農(nóng)戶快速掌握技術(shù)，還需構(gòu)建高效的宣傳機制，通過廣播、電視、報紙等傳統(tǒng)媒體和微信、微博、抖音等新興網(wǎng)絡(luò)媒體以及職業(yè)培訓(xùn)、科技服務(wù)等活動，增強其循環(huán)經(jīng)濟的意識和理念；第三，榆中縣資源化利用處理技術(shù)不成熟，處理方式簡單，處理量偏少，缺乏專業(yè)化的處理場所平臺，國家補貼力度較小，而且補貼對象主要為合作社和種植大戶，這些因素消減了農(nóng)民對秸稈廢棄物的資源化利用積極性，可通過扶持種養(yǎng)大戶等方式，樹立典型，帶動和吸引農(nóng)戶主動投身其中；第四，體制機制不健全，缺乏政府規(guī)劃引導(dǎo)，需要政府部門在制度安排上向農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟傾斜，通過采取強化補貼、引導(dǎo)涉農(nóng)企業(yè)參與、培育資源性農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用服務(wù)實體和循環(huán)農(nóng)業(yè)體制機制的形成等措施解決農(nóng)民的后顧之憂，鼓勵農(nóng)戶進(jìn)行種植業(yè)廢棄物循環(huán)利用，積極參與“政府引導(dǎo)、市場主導(dǎo)、社會參與”的產(chǎn)業(yè)體系，實現(xiàn)多層次、多途徑、多元化的發(fā)展，加快推進(jìn)農(nóng)村信息化建設(shè)，共同治理搭建美麗鄉(xiāng)村，營造舒適宜人的生活環(huán)境（何可和張俊飚，2014）。