陕西省农业有机废弃物堆肥需求与供给的平衡分析

摘要 调查统计陕西省2000—2018年农作物耕种面积、各年畜禽存栏数量、主要粮食产量的数据，估算农作物对堆肥的理论最大需求量、农业有机废弃物（畜禽粪便和秸秆）转换为堆肥的理论最大供给量，并对农业有机废弃物堆肥需求供给平衡模型进行定量分析及预测。结果表明，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；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。

关键词 农业有机废弃物；堆肥需求供给平衡；有机肥

中图分类号 S 141.4  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）21-0085-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.21.021

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Balance Analysis of Demand and Supply of Agricultural Organic Waste Composting in Shaanxi Province

LI Fang-xiang，SONG Xi-fang， LI Jun et al

（Xi’an Agricultural Technology Promotion Center， Xi’an， Shaanxi 710061）

Abstract The cultivated area of crops， the number of livestock and poultry in each year， and the output of main grains in Shaanxi Province from 2000 to 2018 were investigated and counted.The theoretical maximum demand for compost by crops and the theoretical maximum supply of agricultural organic waste （livestock and poultry manure and straw） converted into compost were estimated， and a quantitative analysis and prediction of the supply balance model of agricultural organic waste compost demand was carried out.The results showed that the average total demand-supply ratio of the potential demand and potential supply of agricultural organic waste compost in Shaanxi Province from 2000 to 2018 was 1.99， the demand was nearly twice the supply， and the demand was far greater than the supply;the potential supply of livestock and poultry manure compost in Shaanxi Province was about 21.238 million t/a， accounting for 66.35% of the potential supply of compost;the potential supply of various straw compost was about 10.772 2 million t/a， accounting for 33.65% of the total potential supply of compost. The potential supply of compost from livestock and poultry manure was much larger than that from straw.The proportion of compost demand and supply in Shaanxi Province was constantly increasing， the gap between supply and demand was getting bigger and bigger， and the demand was far greater than the supply，compost was seriously in short supply situation， and we must vigorously develop the organic fertilizer industry.

Key words Agricultural organic waste;Compost demand and supply balance;Organic fertilizer

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。

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。

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%。

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。

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%。

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%。

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%。