基于成本收益的秸稈資源不同利用方式的經濟學分析

朱利群，漆 軍，郭盼盼

(1.南京農業大學 人文社會科學學院，江蘇 南京 210095；2.南京農業大學 農村發展學院，江蘇 南京 210095)

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基于成本收益的秸稈資源不同利用方式的經濟學分析

朱利群1,2，漆 軍1，郭盼盼2

(1.南京農業大學 人文社會科學學院，江蘇 南京 210095；2.南京農業大學 農村發展學院，江蘇 南京 210095)

摘要：基于成本收益分析法，分別測算了秸稈還田、秸稈發電、秸稈制飼料、秸稈制沼氣4種不同利用方式的成本與收益，同時從農戶、政府、企業和市場等方面展開經濟學分析。結果表明：單位秸稈凈收益由大到小依次為秸稈作飼料>秸稈發電>秸稈制沼氣>秸稈還田。秸稈不同利用方式的總成本構成中秸稈收儲運輸成本最大，此外技術、資金、農戶行為習慣等因素也影響了秸稈綜合利用。最后提出了4個方面的政策建議：發揮政府的引導作用、加強對秸稈還田技術研發的支持及農戶的政策補助、建立高效的秸稈收儲運輸體系，以及強化對秸稈綜合利用技術的研發和推廣。

關鍵詞：秸稈；綜合利用；經濟分析；成本；收益

農作物秸稈作為農業生產過程中的副產物，具有巨大的潛在利用價值。近年來，在國家有關部門和各地政府的積極推動下，秸稈資源綜合利用技術日趨成熟，整體效益穩步提高，逐漸形成了肥料化、飼料化、原料化、能源化和基料化等多種利用方式的格局。2013年，我國秸稈可收集量約8.3億t，綜合利用量約6.4億t，綜合利用率達77.1%[1]。

目前,國內許多專家學者對我國秸稈利用問題展開了大量研究，有人從秸稈焚燒與禁燒方面展開研究。馬驥等[2]從農戶與政府博弈關系的分析了秸稈禁燒政府監管模式及其效果。趙學平等[3]研究了控制農戶焚燒秸稈的激勵機制。有人研究了農戶秸稈出售行為及意愿，王舒娟等[4-5]以江蘇省為例對農戶出售秸稈決策行為和還田的支付意愿展開了分析。黃武等[6]對農戶秸稈處理行為進行了實證分析。劉勤等[7]也對農戶秸稈還田采用行為影響因素展開了研究。但少有人從經濟學的角度對不同主體的秸稈利用方式展開分析。

本文通過在江蘇省蘇州、揚州、徐州、南京和鎮江5個市開展秸稈不同利用方式的問卷調查與訪談。從不同秸稈利用主體出發，分析了秸稈不同利用方式的成本收益情況，從農戶、政府、企業和市場等角度探討了秸稈不同利用方式的經濟學問題，并提了相關的政策建議。

1秸稈不同利用方式

我國秸稈處置方式主要有秸稈還田、秸稈飼料、秸稈漚肥、秸稈燃料、秸稈基質、就地焚燒，以及用于發電、產氣、造紙、加工木材等。由于受傳統觀念、相關產業水平及地方補助政策差異等因素的影響，各地區間對秸稈的利用方式存在很大的差異[8-9]。調查發現，目前江蘇省主要采取秸稈還田、秸稈發電、秸稈制飼料和秸稈制沼氣等4種方式。

1.1秸稈還田

秸稈占作物生產量的50%以上,是一種極為豐富并能直接利用的可再生有機資源。大量研究表明，秸稈還田能有效地增加土壤有機質含量、改良土壤、培肥地力，特別對緩解我國氮、磷、鉀肥比例失調的矛盾，彌補磷、鉀肥力不足有著十分重要的意義[10]。長期使用秸稈還田具有一定的作物增產效益，同時還能獲得相應的政策補助。秸稈還田方式包括旋耕還田、翻耕還田、溝埋還田和免耕還田等，調查發現，目前農業生產主要采用秸稈旋耕還田，其主要步驟包括作物收割、機械粉碎及鋪撒、配施腐熟劑和耕地滅茬等(圖1)。

圖1　秸稈旋耕還田流程圖

1.2秸稈發電

秸稈作為一種清潔的可再生能源，是最具開發利用潛力的新能源之一。研究得出，每2 t秸稈的熱值就相當于1 t標準煤，但平均含硫量只有0.38%，僅相當于同等重量煤的30%。秸稈是再生周期極短的可再生資源，其再生周期不足1年，資源豐富，對其進行生物質能的再生利用將對緩解溫室效應問題具有重要貢獻。為達到較佳的綜合燃燒效率，發電廠普遍采用秸稈與稻殼、樹皮、木屑等燃料混合燃燒的方式進行發電。秸稈從生物質能轉化為電能需經歷如圖2所示的秸稈收儲運輸、秸稈粉碎、與其他材料混合和燃燒爐燃燒等過程，同時產生電能和副產物灰渣。

1.3秸稈作飼料

秸稈經氨化處理后，可用來飼喂牲畜，既可以替代動物飼料，同時又能產生糞肥。秸稈氨化飼料可采用氫氧化銨處理，利用堿和氨與秸稈發生堿解和氨解反應，破壞連接于多糖木質之間的酯鍵，如纖維素、半纖維素經過化學反應被破壞分解，并增加氮元素，能夠促進反芻畜瘤胃內微生物的大量繁殖，從而提高秸稈的可消化性，在實際生產過程中常使用尿素對秸稈進行氨化處理。秸稈氨化飼料一般只能用于牛、羊等反芻動物的喂養，經濟效益較為顯著，其利用步驟如圖3，主要包括秸稈收集、秸稈粉碎和氨化處理(加水、尿素攪拌、裝池氨化)。

圖2　秸稈焚燒發電流程圖

圖3　秸稈作飼料流程圖

1.4秸稈制沼氣

秸稈制沼氣是我國推廣的農村清潔能源工程之一，對解決秸稈焚燒污染、提升農村生活質量、推動農村能源轉型升級具有重要意義。秸稈制沼氣是以農作物秸稈為主要原料，在嚴格的厭氧環境和一定的溫度、水分、酸堿度等條件下，經過微生物的厭氧發酵將秸稈儲存的生物質能轉化為沼氣能。目前，主要存在管理站集中供氣、戶用沼氣及管理站供氣與戶用沼氣相結的3種秸稈制沼氣模式，本文以南京市江寧區淳化街道新興社區秸稈沼氣集中供氣工程為研究對象。秸稈制沼氣利用過程主要包含秸稈收集、預處理(粉碎、加腐熟劑、攪拌)、發酵、凈化處理等(圖4)，沼氣可作為附近農戶生活能源，沼液輸送到附近的稻田、苗圃作肥料，沼渣制作成沼肥對外出售。

2秸稈不同利用方式的成本與收益

2.1不同利用方式的成本收益

通過計算秸稈從收集到利用結束過程中所產生的成本投入和收益，對秸稈不同利用主體的秸稈利用情況進行成本收益分析。成本主要包括秸稈收儲運輸成本、機械設備成本、人工成本、投入品成本等，收益則分為產品收益、副產物收益和政府補貼等。數據來源以調研為基礎，同時參考相關領域已有研究成果。具體計算公式如下：

NIe=TRe-TCe=(Rpe+Rte)-(Cse+Cce)

(1)

式(1)中：NIe表示不同主體單位秸稈(1 t)處置秸稈的凈收益，TRe表示總單位收益，Rpe表示秸稈處置帶來的產品收益(其中秸稈還田體現為增產收益)，Rte表示秸稈處置的其他收益(包括副產物收益和政府補貼)，TCe表示單位總成本，Cse表示秸稈處置前期的收儲運輸成本，Cce表示秸稈利用過程中的處置成本(包括機械設備、人工、投入品)。

Rpe=appp

(2)

式(2)中：ap為處置單位秸稈產生產品的數量，pp為該種產品的市場價格，其中秸稈還田沒有直接的產品形成，但同等施肥條件下秸稈還田具有作物增產效益，故將其增產收益納入產品收益。

(3)

式(3)中：V表示除產品收益外的其他處置收益，Vj為第j種其他收益，主要包括秸稈處置的副產物收益和政府補貼收益，qt為對應收益的數量，pt為收益單價。

(4)

式(4)中：U表示除秸稈收儲運輸成本外的其他處置成本，Ui為第i種處置成本，包括秸稈處置的機械設備成本、人工成本、投入品成本，qc為對應收益的數量，pc為成本單價。

圖4　秸稈制沼氣流程圖

2.2秸稈還田的成本收益

根據調研得知，目前江蘇省秸稈旋耕還田的機械成本比常規不還田的機械成本高約30～40元/667m2。江蘇省2013年統計年鑒數據顯示，江蘇省水稻平均產量約0.54t/667m2，小麥平均產量0.32t/667m2，再由水稻、小麥谷草比[11]可得每噸秸稈還田需增加機械成本65～86.6元/t，折中取75.6元/t。根據相關研究得出，秸稈還田需配施2kg/667m2的秸稈腐熟劑來促進加強還田效果[12-13]，即1t秸稈還田后需配施4.32kg秸稈腐熟劑，其市場價格為10元/kg。根據江蘇省財政廳、省農機局發布的《2014年全省秸稈機械化還田實施辦法》，2014年江蘇省秸稈機械化還田作業補助為20元/667m2，由稻、麥谷草比[11]換算可得每噸秸稈還田可獲得政府補助為44.8元。此外，秸稈還田還具有增產效益，王振忠等研究表明：秸稈全量還田模式下稻、麥分別增產6.2%和3.7%[14]，即全量還田模式下水稻增產33kg/667m2、小麥增產12kg/667m2，再由2013年江蘇省市場收購稻谷價格2.75元/kg，小麥價格2.15元/kg。

2.3秸稈發電的成本收益

根據對秸稈發電廠調研數據得知，發電廠主要采用稻草、稻殼和樹皮等混合燃燒發電，其中稻草占50%、稻殼和樹皮各占25%，且每燃燒1300～1400g混合燃料可產生電能1000kW·h。由稻草、稻和樹皮的熱值[15]換算可得每噸秸稈經燃燒后可發電592.59kW·h，同時產生5%～10%的灰渣，折中取7.5%后算得1t秸稈燃燒產生75kg草木灰。由于秸稈發電可享受國家優惠政策，其上網電價為0.75元/(kW·h)，2014年草木灰市場價格為360元/t。同時秸稈的收儲運輸成本為250元/t，設備成本為85元/t，機械粉碎及傳輸等機械成本為10元/t，需要人工為0.075人/d，人工成本為每人120元/d。

2.4秸稈制沼氣的成本收益

通過對南京市江寧區秸稈沼氣集中供氣工程的調查數據分析得知，其秸稈收儲運輸價格為230元/t，設備及基礎設施的費用為101.8元/t(根據設備使用年限、投入成本和產能等數據折算所得)，粉碎、攪拌等處理的機械成本為15元/t，每噸秸稈需要添加2kg秸稈腐熟劑，腐熟劑為10元/kg，需要人工為0.5人/d，人工成本為每人80元/d。經發酵處理后，每噸秸稈可產氣250m3，農戶沼氣使用費為1.5元/m3。同時可產生約2倍重量的沼渣[16]，沼渣售價為35元/t。

2.5秸稈制飼料的成本收益

據實地調查得知，養殖戶就近收集秸稈的收儲運輸成本為230元/t。秸稈與尿素按照重量比20∶1進行氨化處理，即每噸秸稈氨化處理需配50kg尿素。中國飼料網數據顯示，2013年尿素的市場價格約為1700元/t。同時根據對工作人員的調研得知每處理1t秸稈需要粉碎及攪拌的機械成本為20元/t，設備(粉碎機、儲存池等)成本為10元/t，需要人工為0.5人/d，人工成本為每人80元/d。中國農業大學等單位試驗表明：氨化處理1t農作物秸稈可節省精飼料300kg以上[17]，據中國飼料網數據顯示，2013年江蘇省精飼料價格約1.6元/kg。有研究資料表明，每頭牛每攝入1t秸稈大約可產生有機廄肥3.7t，同時據調研得知有機廄肥為30元/t。

2.6秸稈不同利用方式的成本收益比較

將數據代入各式得出的結果見表1，秸稈還田的成本為118.8元/t，收益為160.8元/t，凈收益為42元/t；秸稈發電的成本為354元/t，收益為472元/t，凈收益為118元/t。秸稈制沼氣的成本為386.8元/t，收益為445元/t，凈收益為58.2元/t。秸稈作飼料的成本為385元/t，收益為591元/t，凈收益為206元/t。結果表明，從單位秸稈(1t)的利用角度來看，凈收益由大到小依次是秸稈作飼料>秸稈發電>秸稈制沼氣>秸稈還田，投入產出比由大到小分別為秸稈制沼氣>秸稈還田>秸稈發電>秸稈作飼料，具有收儲運輸成本的3種利用方式中收儲運輸成本均超過50%，可見秸稈的收儲運輸環節對秸稈綜合利用的影響極大。

表1　單位秸稈不同處理方式的投入產出比較

注：由于秸稈發電的收集半徑大于其他方式，故其收儲運輸成本略高。以1 t為單位量。

3秸稈不同利用方式的經濟學分析

農民經濟水平提高、農村生活能源結構調整等使得農民對秸稈這種傳統家庭能源材料的需求量驟減，大部分農戶甚至表現為零需求。韓昀等研究表明：現代清潔能源合計占總能耗的72.16%，完全改變了農村傳統能源結構[18-19]。但我國糧食產量已持續十一連增，因而秸稈供給量也隨之不斷提高，然而相應的秸稈綜合利用產業尚不成熟，秸稈利用率極低，導致目前我國秸稈生產供給嚴重過剩，資源浪費現象突出，秸稈由“寶”變“廢”。因此，在現有秸稈利用市場環境和地方政府政策秸稈禁燒政策環境雙重壓力的背景下，農戶更傾向于選擇將秸稈丟棄在田間地頭或頂風焚燒來降低農業生產成本，造成市場和政策雙雙失靈的局面。

從秸稈利用的成本看，不同利用主體的秸稈收儲運輸成本為230～250元/t，除去運輸和儲存的成本，農戶收集1 t秸稈的利潤不足200元，即農戶收集秸稈的收益不足100元/667 m2。根據調查，50～55歲的農戶在家里有拖拉機等運輸工具的條件下收集667 m2秸稈需要1 d左右的時間，而其外出打零工的收入為80～120元/d左右，說明在沒有機械、市場、時間、技術等因素約束的情況下，農戶收集秸稈的機會成本與其帶來的收益基本相當甚至還略高于其收益。因而，從經濟學角度講，露天焚燒秸稈是農戶根據秸稈處置成本和收益比較后，追求利潤最大化理性選擇結果。但農戶秸稈焚燒行為具有負外部性[20]，農戶在焚燒秸稈的過程中自身成本得到轉移，但社會成本卻隨之增加。

面對秸稈焚燒帶來的嚴重環境問題，多地政府紛紛出臺了秸稈禁燒和補助政策來遏制秸稈焚燒，同時推廣和鼓勵發展各種秸稈利用技術和產業來解決秸稈的利用問題。但由于多方原因導致秸稈禁燒和綜合利用效果不佳。對于農戶來說，長期進行秸稈還田具有增產效益，可得收益約20元/667 m2，但秸稈還田是長期積累效益，短期效益不明顯，由于農戶綜合素質的局限性使得大多數農戶對于新技術和新模式具有很強的短視性。同時隨著年齡的增長，農戶采用還田行為會隨之降低，加之政府在宣傳和指導方面力量有限，因而在還田效益不夠明顯、還田機械嚴重缺乏且還田成本居高不下、還田技術不夠成熟的情況下，農戶選擇秸稈還田的積極性較低。對于其他3種利用方式而言，單位秸稈的處置效益都優于秸稈還田，且具有一定的規模效益，特別是秸稈發電規模效益較為明顯。秸稈作為季節性的農業生產副產品，具有很強的時間約束力，同時由于秸稈自身物理特性(密度較低)致使其在存儲和運輸費用較高，因而秸稈在利用的過程中面臨嚴峻的收儲運輸問題。對于秸稈利用主體而言，每到收獲季節，秸稈收集任務的強度非常大，且后期存儲問題難以解決，使得秸稈利用周年效益較低。調查發現，很多秸稈發電廠都面臨秸稈收儲運輸的困境，多數企業的產能只達到其最大產能的60%左右，極大地浪費了設備的生產潛能，導致單位秸稈的處置成本居高不下，嚴重制約企業的經濟發展。養殖戶也只在農忙時就近收購部分秸稈進行存儲，氨化秸稈的量只夠替代1～2個月的飼料，而其他時間設備被迫閑置。同樣的問題也存在于秸稈沼氣工程中，根據調查，一個投資458萬，年產沼氣量37.5萬m3的沼氣站，年消耗秸稈約1500 t。然而其建設配套的秸稈存儲房最大秸稈存儲量僅為10 t左右，即存量僅夠產氣3 d，而其他存量缺口只能通過到農戶家上門收購，這無疑會增加收購的難度和成本。

綜合分析目前秸稈利用困境，秸稈利用的最大制約環節為秸稈的收儲運輸環節，秸稈的收儲環節直接聯系農戶與秸稈利用主體，健全的秸稈收儲體系能夠有效地實現兩者的對接，使秸稈的收、儲、運鏈條得以完整。從企業運營角度看，解決秸稈收儲運輸最好的方式就是將企業的收儲壓力轉移到每個農戶身上，對于農戶而言，解決自家秸稈儲存問題困難相對較小，且所需支付的機械設備成本較低。但調查發現，農戶不愿收集和出售秸稈的原因主要有農村年輕勞動力不足、機會成本大于收集效益、收購價格低、無人上門收購等。總之，目前農戶對秸稈收集和出售的意愿較弱，企業將收儲成本轉嫁到農戶身上的可能性非常低。若企業自身建立秸稈收儲運輸體系需要大量的資金投入，企業壓力巨大，當前秸稈回收企業少且多位于城鎮，運輸成本高是回收秸稈的制約因素，但政策中沒有規定企業回收秸稈的責任，企業自然不愿意承擔高昂的運輸成本而去田間回收秸稈，農民把秸稈運輸到回收企業不僅不能掙錢反而賠錢，于是就造成了秸稈在地里無人收，企業收不到秸稈的局面。因而，解決秸稈收儲運輸問題就需要政府帶頭，科學合理地規劃布局，最終實現以政府投資為主導，企業及私人等多方投資為補充的投資建設模式。

4結論及政策建議

4.1結論

(1)秸稈禁燒不能僅靠行政手段來完成，還應以解決秸稈去向為引導，拓寬秸稈的利用渠道，提高秸稈的利用效率，實現秸稈利用的機械化、規模化和體系化，同時利用市場機制來調節農戶和企業的生產行為。

(2)4種不同的秸稈處置方式均表現為經濟正效益，且秸稈利用能夠緩解環境和能源問題，同時也能解決部分農村勞動力就業問題，具有社會、經濟、生態多重效益。我國秸稈資源非常豐富，科學合理地利用好秸稈資源對于我國經濟發展意義重大。

(3)從秸稈利用成本構成角度分析，不同秸稈利用方式中秸稈的收儲運輸成本都占秸稈利用總成本的50%以上，說明秸稈的收儲運輸環節是制約秸稈綜合利用的關鍵因素，且目前秸稈收儲運輸工作主要靠人工完成，受勞動力成本影響大，上升趨勢明顯，建立健全高效的秸稈收儲運輸體系對秸稈綜合利用至關重要。

(4)秸稈利用不僅僅是農戶和利用主體之間的簡單市場行為，同時還受多方因素的影響，農戶的行為習慣、秸稈收儲運輸體系、綜合利用機械存量、綜合利用技術、政府宣傳與指導、相關政策等都會制約其綜合利用的發展，因此需從多方面努力來提高秸稈的綜合利用效率。

4.2政策建議

4.2.1發揮政府的引導作用政府在實行禁燒政策的基礎上，還應加快推進規模化經營，提高秸稈收集的機械化、規模化，降低秸稈的收儲成本。同時也要加強對農戶、企業、養殖戶等秸稈利用主體的秸稈綜合利用行為的規范引導作用，以鄉鎮或縣為單位做好秸稈綜合利用的規劃安排工作，根據當地實際情況合理分配不同秸稈利用方式的秸稈資源利用量，同時制定相應的激勵和保障政策。

4.2.2加強對秸稈還田技術研發的支持及農戶的政策補助現階段我國快速建立健全完善的秸稈收儲運輸體系難度較大，就短期而言，秸稈還田是我國比較容易且短期推廣效果最佳的一種秸稈綜合利用方式。因此在秸稈還田凈收益較低的狀況下，政府應繼續加大對農戶秸稈還田的補助政策，同時還應加強對秸稈還田技術的研發與升級工作，切實提高農戶秸稈還田的積極性。

4.2.3建立高效健全的秸稈收儲運輸體系高效健全的秸稈收儲運輸體系是降低秸稈收儲運輸成本和提高秸稈資源商品化率的有效途徑。要建立良好的秸稈收儲運輸體系，首先，要強化政府的宣傳作用，同時可以采用減免秸稈機械收割成本的方式來提高農戶出售秸稈的積極性，解決農忙季節農戶不愿出售秸稈的困境。其次，要構建政府主導、企業和個人參與的多方投資模式，為建立健全的秸稈收儲運輸體系提供堅實的金融基礎，從而提高秸稈收儲運輸的機械化水平，降低秸稈的“產品成本”。最后，要加強農戶、收購商和利用主體之間的長期合作關系，確保秸稈收購和出售市場穩定性。

4.2.4加大對秸稈綜合利用技術和機械的研發和推廣秸稈利用技術和利用機械是提高秸稈利用效果和效率的關鍵之處，對提高企業和農戶秸稈利用的積極性和秸稈利用的機械化水平尤為重要。因此，一方面，要加大研發新的秸稈綜合利用技術；另一方面，也要注重對已有和新技術的推廣培訓，提高其成果轉化率。

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(責任編輯：曾小軍)

Economic Analysis of Different Utilization Modes of Straw Resources Based on Cost and Benefit

ZHU Li-qun1,2, QI Jun1, GUO Pan-pan2

(1. College of Humanities and Social Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;2. College of Rural Development, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Abstract：This paper estimated the cost and benefit in four different utilization modes of straw returning to field, straw power generation, straw feed, and straw biogas based on the cost-benefit analysis method, and expanded the economic analysis in terms of farmers, governments, companies and markets at the same time. The results showed that unit net income of straw from highest to the lowest were straw feed, straw power generation, straw biogas, and straw returning to field. The cost of collection and transportation was the highest in the total cost of different utilization modes of straw, in addition, technology, capital, household behavior and other factors also affected the comprehensive utilization of straw. Finally, four aspects of the policy recommendations were proposed, guiding role of the government should be played, research and development of straw returning technology and farmers’ policy subsidies should be strengthened, effective straw collection and transportation system should be established, research and promotion on the technology of comprehensive utilization of straw should be strengthened.

Key words：Straw; Utilization; Economic analysis; Costs; Benefits

中圖分類號：F323.214

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)02-0106-06

作者簡介：朱利群，副教授，博士，主要從事區域農業與農村發展研究。

基金項目：江蘇高校哲學社會科學研究項目(2015SJD087)；南京農業大學中央高校基本科研業務費專項資金(SKCX2014001、SKPT2015028)。

收稿日期：2015-08-16