蔬菜秸秆是指在蔬菜的种植、培育和收获过程中被丢弃或被弃置在田地中的无商品价值的固体废弃物。蔬菜秸秆含水量较高,残存营养成分较多,含有大量的蛋白质、糖、纤维素等营养物质。经过一定的加工处理,能作为一种用途广泛的可再生资源用于农业生产活动中。

这些秸秆在田间随意堆积,一方面因含水量高,极易腐败发臭,滋生蚊虫,对环境造成了一定的负面影响。另一方面,秸秆的堆积和留存也会影响农户正常的种植活动。且蔬菜秸秆不同于大田作物秸秆,时间和地域上较为分散,种类多样,含水量大,容易有病虫害发生,难于统一大规模处理。

山东省土地资源辽阔,耕地面积丰富,蔬菜产业是山东省农业的优势产业和支柱产业,种植面积、产量、出口量均位居我国前列,根据《山东省统计年鉴》,2017年山东省蔬菜种植面积为146万hm2,产量达8133万t。寿光市是山东省蔬菜产业重点地区。截至2016年,寿光市有0.8万hm2的设施蔬菜,每年约产生120万t包括秸秆在内的各种蔬菜废弃物。

近年来随着经济的发展,蔬菜产量逐年提高,每年收获的季节均有大量蔬菜秸秆在路边随意弃置,对农村生活环境造成了一定的负面影响。政府对此高度重视,2015、2017年“中央一号”文件均提出“鼓励各地加大农作物秸秆资源化利用,健全补贴机制”。据统计,山东省弃置腐烂或直接焚烧的蔬菜秸秆约占总数的14%[1]。蔬菜秸秆随意弃置,易滋生病虫害,影响农民的生产生活。

此外,蔬菜秸秆随意堆置在路边,不仅阻碍交通,也造成一定的安全隐患[2]。目前,随着经济的快速发展,寿光市对蔬菜秸秆的处理技术及利用方式都有了新的变化,除了仍在继续应用的传统方法外,又有一批新技术及新的利用方式正在应用和推广,通过对资料和调查的分析整理,现总结归类出以下5种主要的秸秆利用方式[3]秸秆还田、秸秆炭化、秸秆饲料、秸秆沼气和秸秆有机肥。

以山东省为例,基于AHP层次分析法,研究影响农户选择秸秆资源化利用方式的因素,并通过成本收益法对影响因素进行深入分析,就提高农户秸秆资源化利用的意愿提供对策建议,以期为山东省疏菜秸秆的处理问题提供参考依据[4]。

1、数据来源与研究方法

1.1 数据来源

为调查农户对蔬菜秸秆不同利用方式的接受意愿,将蔬菜秸秆的不同利用方式所带来的影响,分为经济、社会、生态3个部分的效益,在此基础上进行细分,构造出层次模型(图1)。邀请农户对各影响因素进行打分,此外,还调查了受访者在处理蔬菜秸秆中各种行为的成本与收益(家庭收入、秸秆处理所需时间、大型农机具租赁费用、秸秆运输费用、企业收购秸秆的价格等),以此为根据进行成本收益的计算。根据山东省当地蔬菜种植地区的分布,选取寿光县9个镇下属15个村,采用随机抽样的方法,对种植蔬菜的种植户进行问卷访谈,最终回收问卷400份,剔除无效问卷50份,最终获得有效问卷350份。

图1蔬菜秸秆综合利用效益评价的结构层次模型

1.2 研究方法

1.2.1 AHP层次分析法

AHP层次分析法是一种以将问题分解为基本思想的决策分析方法,主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素,在对影响因素进行定性分析的基础上,根据各影响因素之间的层次关系进行两两比对,来确定各个影响因素在子系统和总系统的重要程度,为最佳方案的选择提供参考依据。

该层次模型反应出各影响因素之间的相关性,但在决策者,也就是农户进行选择时,各层次的不同因素分别占有不同的权重。通过对当地农户进行访谈,请农户打分的方式来构造判断矩阵,并且对排序结果进行一致性检验。在计算影响因素的排序时,每一个层次中的因素同上一层次某因素的次序,实质上是对该因素的权重判断,可以此为原则进行问题简化[5]。进行同层次内部不同因素之间的相互比较,其比较结果以T.L.Saaty1～9比率标度方法表示,见表1。

由表1可知,相应的以数字为表示的标度,是根据对农户的访谈及意愿评判得出的。层次单排序可以归结为计算判断矩阵的特征根和特征向量问题,即对判断矩阵B,计算满足:

通常情况下,由实际得到的判断矩阵不一定是一致的,即不一定满足传递性。实际中,也不必要求一致绝对成立,但要求大体上是一致的,即不一致的程度应在容许的范围内。因此,层次单排序后必须进行一致性检验。

式(3)中,λmax为判断矩阵的最大特征值,n为判断矩阵的阶数。RI的值根据T.L.Saaty给出,见表2。当CI=0时,判断矩阵B具有完全一致性;反之,CI越大,判断矩阵的一致性就越差。当CR<0.1时,可以认为判断矩阵具有满意的一致性,否则必须调整判断矩阵中的元素,直到满意为止。

1.2.2 成本收益法

成本收益法是一种对各种蔬菜秸秆的不同利用方式,分别计算其预期成本和预期收益,以选择出最优的方式。它通过比较全部方案的成本和收益,作为一种评价标准,以此为农户在选择蔬菜秸秆方式时提供参考依据[6]。运用成本收益法,针对上述分析结果得出的主要影响因素进行深一步的分析,从而确定影响农户进行秸秆资源化利用的最主要原因。目前寿光市蔬菜秸秆的利用方式主要包括秸秆还田,秸秆炭化,秸秆有机肥,秸秆沼气,秸秆饲料等。对于不同的利用方式,通过考虑其处理成本和预期的收益,见表3。

秸秆炭化、饲料、沼气,在目前阶段都由企业进行专业化处理,这就需要在蔬菜收获后由农户自主将蔬菜秸秆进行收割,运输,以此所消耗的时间成本即农户的劳动力成本,而运费即为基本的运输成本。运输成本也根据农户是否自有交通工具而分为燃油费用和雇车费用,成本也有相应的不同。秸秆还田处理时无需运输,但需要租赁大型机械进行还田处理,会产生一定的机械使用成本。

2、实证分析

2.1 农户选择行为影响因素分析

根据上述方法,通过访谈法确定各评价指标相对重要性,构造判断矩阵,计算各指标的权重。通过农户独立打分的方式进行各评价指标相对重要性的确定,邀请农民填写相关调查问卷,结果用算术平均数处理,计算结果见表4～7。

计算判断矩阵的最大特征值为λ=3.0043,得到其正规化特征向量W=[0.80210.50530.3183]T,根据式(3),CI=0.0279,查表可知n=3时,RI=0.52,CR=0.0537<0.10。即经过计算,证明该矩阵具有满意的一致性。W经归一化处理后得出指标权重A=[0.50290.32180.1753]。

通过计算,得出以上判断矩阵的最大特征值为λmax=4.1074,得到其正规化特征向量W=[0.17640.56270.2016]T,根据式(3),其CI=0.0061,查表可知n=4时,RI=0.89,则CR=0.0069<0.10。可证明本矩阵具有满意的一致性。W经归一化处理后得出指标权重A1=[0.10190.32240.45780.1179]。

通过对上式矩阵进行计算可得其最大特征值λmax=3.1745,并得到正规化特征向量W=[0.30090.38040.8602]T。根据式(3),得出CI=0.0098,查表可知n=3时,RI=0.52,则CR=0.019<0.10。柯振明本矩阵具有满意的一致性。W经归一化处理后得出指标权重A2=[0.21090.25000.5391]。

通过对上式矩阵计算得到该矩阵特征值λmax=2,并得到正规化特征向量W=[0.44720.8944]T。根据式(3),计算可得CI=0,查表可知n=2时,RI=0。则CR=0<0.10。可知该矩阵具有满意的一致性。W经归一化处理后得出指标权重A3=[0.33330.6667]。根据对以上4个判断矩阵的计算结果,基于出层次分析法计算得出蔬菜秸秆综合利用评价体系中各指标所占的权重值,具体数值见表8。

分析以上结果,农民在选择秸秆处理方式时,更看重自己的经济效益,而忽视不同秸秆处理方式带来的社会效益和生态效益。经济效益中,对农户影响最强的因素是秸秆转化利用率,和投资回报率。农户在选择蔬菜秸秆的回收利用方式时,首先考虑该种方式的投资回报率和秸秆的转化利用率。

2.2 蔬菜秸秆不同利用方式的成本收益分析

根据AHP层次分析法得出的农户首先考虑蔬菜秸秆处理方式的经济效益的结果,通过对寿光市实地调研获得的微观数据,进一步对具体的各种秸秆利用方式进行成本收益分析,以得出农户在选择处理秸秆方式时所考虑的主要因素及障碍。

2.2.1 成本分析

1)劳动力机会成本。

农户在处理蔬菜秸秆的行为与种地、打工等为替代关系,所以以扣除补贴,劳保等财政转移收入后的农民人均收入来作为劳动力机会成本。将调查问卷的数据汇总整理,用样本地区情况估计总体情况,以下研究数据源于2018年7月山东省寿光市的实地调研所得。由表9可知,寿光市农民人均年现金收入12319.5元,家庭经营收入为4895.2元,工资性收入为6466.6元,可以算出寿光市农民扣除财产性收入及转移性收入的人均现金收入为11361.8元。扣除一年中的休息日及节假日,可得寿光市农户每日的劳动力成本约为43.5元·d-1。而当对蔬菜秸秆采用秸秆出售的方式进行处理时,无论是自有车还是雇车,农户均要付出至少一天的时间来进行蔬菜秸秆的打捆,运输和销售。考虑到以上因素,估算寿光农户对蔬菜秸秆进行打包销售处理的劳动力机会成本约为43.5元·d-1。

2)机械成本。

机械成本主要在秸秆还田处理中由农户租赁机械的消费所产生。根据2018年7月山东省寿光市的实地问卷调查数据显示,2018年寿光市大型农机合作社租用切碎收割机和拖拉机的价格约为2400元·hm-2,较普通耕地机械租金贵约412.5元·hm-2,可知,在农户没有农机补贴情况下,农户秸秆还田需要承担的机械成本约为412.5元·hm-2。

3)农民出售秸秆的运输成本。

秸秆除还田方式以外,其它利用方式都需要将蔬菜秸秆运输至收购处再进行下一步分发,其中农户将蔬菜秸秆运输至收购处过程中产生运输费用。根据2018年7月山东省寿光市的实地问卷调查数据显示,农户自行采用拖拉机运输秸秆成本约为0.3元·t-1·km-1,而雇佣拖拉机费用为25元·t-1·km-1。每公顷的蔬菜秸秆需要一台拖拉机运输30次,平均运输距离为20km,可计算得知,自有拖拉机运输成本为75元·hm-2,而无拖拉机运输成本高达7500元·hm-2。

2.2.2 农户秸秆利用收益分析

1)秸秆还田的收益。

秸秆还田的收益主要因为秸秆还田对于土壤营养成分有促进的作用,一定程度上可以减少化肥施用量,而产生节省下来的这部分化肥购置费用。以寿光市为例,每667m2蔬菜作物每年约产生1.5t蔬菜秸秆,蔬菜秸秆C/N比为7.0～21.3,与大田作物秸秆如水稻、玉米、小麦秸秆相比较小,有机质含量为428.4～674.3g·kg-1,有机物百分比平均为55%,相当于200kg复合肥的效果。2018年,山东省复合肥报价约为3000元·t-1(中国化肥网,2018)。计算可得,蔬菜秸秆还田可节省化肥费用约600元。秸秆还田的总收益为9000元·年-1·hm-2。

2)秸秆出售收益。

除秸秆还田外,其它利用方式主要收益均源于秸秆出售所带来的收益。秸秆出售价格与相应种类秸秆中的含水量有关。据调查显示,寿光市各秸秆收购点对于各种蔬菜秸秆的收购价格平均为200元·t-1。

2.2.3 成本收益对比及结果分析

根据以上数据,可得寿光市农户对于蔬菜秸秆不同利用方式的对应成本收益表。由表10可知,在没有农业政策补贴的情况下,秸秆还田和秸秆出售(自有车)的净收益为正值,并且秸秆还田的净收益高于秸秆出售。而在雇车的情况下,秸秆出售的净收益为负值。

3、结论

3.1 经济效益是农户的决策依据

通过运用AHP分析法对农民处理秸秆的决策依据进行分析,农民在选择秸秆处理方式时更看重自己的经济效益,而比较忽视不同秸秆处理方式带来的社会效益和生态效益。

3.2 寿光市农户利用秸秆收益基本为正

通过研究可知,秸秆还田和秸秆出售(自有车)的净收益为正,并且秸秆还田的净收益高于秸秆出售。尽管计算得知秸秆还田净收益较高,但现实中菜农更愿意将蔬菜秸秆露天随意弃置,甚至焚烧。这是由于部分地区大型机械的缺乏,导致缺少秸秆还田的客观条件。此外,因为大型农机具的租金使农户非理性地放弃了节省化肥使用带来的间接收益。

3.3 运输成本是主要限制因素

通过成本收益分析,不难发现,农户在选择蔬菜秸秆处理方式时,主要受到运输成本的制约。在进行秸秆运输时,较高的运输成本阻碍了客观条件不足,缺少运输工具的小农户的处理意愿。

4、对策建议

4.1 推进专业合作社建设,建立蔬菜秸秆产业链

通过对蔬菜秸秆利用的不同方式的成本收益分析,得出运输成本和机械成本是农户处理蔬菜秸秆时的主要成本。目前,对于大型农机具的广泛运用还有较大的局限性,而秸秆收购地距离田地较远,导致了运输成本较高。因此,应当由政府牵头,推动相关的专业合作社建设。一方面,农民蔬菜种植专业合作社负责统一收集、运输、销售秸秆;另一方面,相关企业得到稳定的原料供应渠道,减少采购成本,创造农村就业机会。

切实推进政府主导,企业带头,合作社参与,市场运作的蔬菜秸秆收集,运输的处理体系;形成产业链,并以蔬菜秸秆为核心,将产业链深化、广化,以农业为基础,既提高经济效益,也实现社会效益和生态效益。

4.2 对蔬菜秸秆综合利用相关单位予以财政等政策扶持

通过研究可知,寿光市农民利用蔬菜秸秆还田虽然收益较高,但由于大型农机具的不足,农民在进行秸秆还田时大部分情况只能选择租赁机械,而租赁机械的投资对于农户来讲只有间接收益而直接收益为零。因此,一方面,应当制定政策,给予处理蔬菜秸秆的农户以补贴;另一方面,对蔬菜秸秆综合利用企业给予税收减免,同时引导龙头企业、合作社等社会资金的投入,实现市场化,产业化运营。

4.3 加快蔬菜秸秆处理技术创新及推广

通过对寿光市农户对蔬菜秸杆的问卷调查可知,大多数农户认为现有机械技术应当加以改良。除投入成本较高外,还存在现有机械有较大技术进步空间及相关机械退关力度不够的制约,在秸秆机械还田作业中,作物留茬高度过高,旋耕机等机器翻耕不深等技术瓶颈。因此,政府应当加大科技投入,鼓励相关高校、科研院所和企业继续研发相关机械,攻克技术难题,以推动破解三农问题中的核心问题,即如何使农民增收的难题。

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基金:2017年度黑龙江省哲学社会科学研究规划资助项目(17JYB083).