基于成本收益的秸秆资源不同利用方式的经济学分析

朱利群，漆 军，郭盼盼

(1.南京农业大学 人文社会科学学院，江苏 南京 210095；2.南京农业大学 农村发展学院，江苏 南京 210095)



基于成本收益的秸秆资源不同利用方式的经济学分析

朱利群1,2，漆 军1，郭盼盼2

(1.南京农业大学 人文社会科学学院，江苏 南京 210095；2.南京农业大学 农村发展学院，江苏 南京 210095)

摘要：基于成本收益分析法，分别测算了秸秆还田、秸秆发电、秸秆制饲料、秸秆制沼气4种不同利用方式的成本与收益，同时从农户、政府、企业和市场等方面展开经济学分析。结果表明：单位秸秆净收益由大到小依次为秸秆作饲料>秸秆发电>秸秆制沼气>秸秆还田。秸秆不同利用方式的总成本构成中秸秆收储运输成本最大，此外技术、资金、农户行为习惯等因素也影响了秸秆综合利用。最后提出了4个方面的政策建议：发挥政府的引导作用、加强对秸秆还田技术研发的支持及农户的政策补助、建立高效的秸秆收储运输体系，以及强化对秸秆综合利用技术的研发和推广。

关键词：秸秆；综合利用；经济分析；成本；收益

农作物秸秆作为农业生产过程中的副产物，具有巨大的潜在利用价值。近年来，在国家有关部门和各地政府的积极推动下，秸秆资源综合利用技术日趋成熟，整体效益稳步提高，逐渐形成了肥料化、饲料化、原料化、能源化和基料化等多种利用方式的格局。2013年，我国秸秆可收集量约8.3亿t，综合利用量约6.4亿t，综合利用率达77.1%[1]。

目前,国内许多专家学者对我国秸秆利用问题展开了大量研究，有人从秸秆焚烧与禁烧方面展开研究。马骥等[2]从农户与政府博弈关系的分析了秸秆禁烧政府监管模式及其效果。赵学平等[3]研究了控制农户焚烧秸秆的激励机制。有人研究了农户秸秆出售行为及意愿，王舒娟等[4-5]以江苏省为例对农户出售秸秆决策行为和还田的支付意愿展开了分析。黄武等[6]对农户秸秆处理行为进行了实证分析。刘勤等[7]也对农户秸秆还田采用行为影响因素展开了研究。但少有人从经济学的角度对不同主体的秸秆利用方式展开分析。

本文通过在江苏省苏州、扬州、徐州、南京和镇江5个市开展秸秆不同利用方式的问卷调查与访谈。从不同秸秆利用主体出发，分析了秸秆不同利用方式的成本收益情况，从农户、政府、企业和市场等角度探讨了秸秆不同利用方式的经济学问题，并提了相关的政策建议。

1秸秆不同利用方式

我国秸秆处置方式主要有秸秆还田、秸秆饲料、秸秆沤肥、秸秆燃料、秸秆基质、就地焚烧，以及用于发电、产气、造纸、加工木材等。由于受传统观念、相关产业水平及地方补助政策差异等因素的影响，各地区间对秸秆的利用方式存在很大的差异[8-9]。调查发现，目前江苏省主要采取秸秆还田、秸秆发电、秸秆制饲料和秸秆制沼气等4种方式。

1.1秸秆还田

秸秆占作物生产量的50%以上,是一种极为丰富并能直接利用的可再生有机资源。大量研究表明，秸秆还田能有效地增加土壤有机质含量、改良土壤、培肥地力，特别对缓解我国氮、磷、钾肥比例失调的矛盾，弥补磷、钾肥力不足有着十分重要的意义[10]。长期使用秸秆还田具有一定的作物增产效益，同时还能获得相应的政策补助。秸秆还田方式包括旋耕还田、翻耕还田、沟埋还田和免耕还田等，调查发现，目前农业生产主要采用秸秆旋耕还田，其主要步骤包括作物收割、机械粉碎及铺撒、配施腐熟剂和耕地灭茬等(图1)。

图1　秸秆旋耕还田流程图

1.2秸秆发电

秸秆作为一种清洁的可再生能源，是最具开发利用潜力的新能源之一。研究得出，每2 t秸秆的热值就相当于1 t标准煤，但平均含硫量只有0.38%，仅相当于同等重量煤的30%。秸秆是再生周期极短的可再生资源，其再生周期不足1年，资源丰富，对其进行生物质能的再生利用将对缓解温室效应问题具有重要贡献。为达到较佳的综合燃烧效率，发电厂普遍采用秸秆与稻壳、树皮、木屑等燃料混合燃烧的方式进行发电。秸秆从生物质能转化为电能需经历如图2所示的秸秆收储运输、秸秆粉碎、与其他材料混合和燃烧炉燃烧等过程，同时产生电能和副产物灰渣。

1.3秸秆作饲料

秸秆经氨化处理后，可用来饲喂牲畜，既可以替代动物饲料，同时又能产生粪肥。秸秆氨化饲料可采用氢氧化铵处理，利用碱和氨与秸秆发生碱解和氨解反应，破坏连接于多糖木质之间的酯键，如纤维素、半纤维素经过化学反应被破坏分解，并增加氮元素，能够促进反刍畜瘤胃内微生物的大量繁殖，从而提高秸秆的可消化性，在实际生产过程中常使用尿素对秸秆进行氨化处理。秸秆氨化饲料一般只能用于牛、羊等反刍动物的喂养，经济效益较为显著，其利用步骤如图3，主要包括秸秆收集、秸秆粉碎和氨化处理(加水、尿素搅拌、装池氨化)。

图2　秸秆焚烧发电流程图

图3　秸秆作饲料流程图

1.4秸秆制沼气

秸秆制沼气是我国推广的农村清洁能源工程之一，对解决秸秆焚烧污染、提升农村生活质量、推动农村能源转型升级具有重要意义。秸秆制沼气是以农作物秸秆为主要原料，在严格的厌氧环境和一定的温度、水分、酸碱度等条件下，经过微生物的厌氧发酵将秸秆储存的生物质能转化为沼气能。目前，主要存在管理站集中供气、户用沼气及管理站供气与户用沼气相结的3种秸秆制沼气模式，本文以南京市江宁区淳化街道新兴社区秸秆沼气集中供气工程为研究对象。秸秆制沼气利用过程主要包含秸秆收集、预处理(粉碎、加腐熟剂、搅拌)、发酵、净化处理等(图4)，沼气可作为附近农户生活能源，沼液输送到附近的稻田、苗圃作肥料，沼渣制作成沼肥对外出售。

2秸秆不同利用方式的成本与收益

2.1不同利用方式的成本收益

通过计算秸秆从收集到利用结束过程中所产生的成本投入和收益，对秸秆不同利用主体的秸秆利用情况进行成本收益分析。成本主要包括秸秆收储运输成本、机械设备成本、人工成本、投入品成本等，收益则分为产品收益、副产物收益和政府补贴等。数据来源以调研为基础，同时参考相关领域已有研究成果。具体计算公式如下：

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

(1)

式(1)中：NIe表示不同主体单位秸秆(1 t)处置秸秆的净收益，TRe表示总单位收益，Rpe表示秸秆处置带来的产品收益(其中秸秆还田体现为增产收益)，Rte表示秸秆处置的其他收益(包括副产物收益和政府补贴)，TCe表示单位总成本，Cse表示秸秆处置前期的收储运输成本，Cce表示秸秆利用过程中的处置成本(包括机械设备、人工、投入品)。

Rpe=appp

(2)

式(2)中：ap为处置单位秸秆产生产品的数量，pp为该种产品的市场价格，其中秸秆还田没有直接的产品形成，但同等施肥条件下秸秆还田具有作物增产效益，故将其增产收益纳入产品收益。

(3)

式(3)中：V表示除产品收益外的其他处置收益，Vj为第j种其他收益，主要包括秸秆处置的副产物收益和政府补贴收益，qt为对应收益的数量，pt为收益单价。

(4)

式(4)中：U表示除秸秆收储运输成本外的其他处置成本，Ui为第i种处置成本，包括秸秆处置的机械设备成本、人工成本、投入品成本，qc为对应收益的数量，pc为成本单价。

图4　秸秆制沼气流程图

2.2秸秆还田的成本收益

根据调研得知，目前江苏省秸秆旋耕还田的机械成本比常规不还田的机械成本高约30～40元/667m2。江苏省2013年统计年鉴数据显示，江苏省水稻平均产量约0.54t/667m2，小麦平均产量0.32t/667m2，再由水稻、小麦谷草比[11]可得每吨秸秆还田需增加机械成本65～86.6元/t，折中取75.6元/t。根据相关研究得出，秸秆还田需配施2kg/667m2的秸秆腐熟剂来促进加强还田效果[12-13]，即1t秸秆还田后需配施4.32kg秸秆腐熟剂，其市场价格为10元/kg。根据江苏省财政厅、省农机局发布的《2014年全省秸秆机械化还田实施办法》，2014年江苏省秸秆机械化还田作业补助为20元/667m2，由稻、麦谷草比[11]换算可得每吨秸秆还田可获得政府补助为44.8元。此外，秸秆还田还具有增产效益，王振忠等研究表明：秸秆全量还田模式下稻、麦分别增产6.2%和3.7%[14]，即全量还田模式下水稻增产33kg/667m2、小麦增产12kg/667m2，再由2013年江苏省市场收购稻谷价格2.75元/kg，小麦价格2.15元/kg。

2.3秸秆发电的成本收益

根据对秸秆发电厂调研数据得知，发电厂主要采用稻草、稻壳和树皮等混合燃烧发电，其中稻草占50%、稻壳和树皮各占25%，且每燃烧1300～1400g混合燃料可产生电能1000kW·h。由稻草、稻和树皮的热值[15]换算可得每吨秸秆经燃烧后可发电592.59kW·h，同时产生5%～10%的灰渣，折中取7.5%后算得1t秸秆燃烧产生75kg草木灰。由于秸秆发电可享受国家优惠政策，其上网电价为0.75元/(kW·h)，2014年草木灰市场价格为360元/t。同时秸秆的收储运输成本为250元/t，设备成本为85元/t，机械粉碎及传输等机械成本为10元/t，需要人工为0.075人/d，人工成本为每人120元/d。

2.4秸秆制沼气的成本收益

通过对南京市江宁区秸秆沼气集中供气工程的调查数据分析得知，其秸秆收储运输价格为230元/t，设备及基础设施的费用为101.8元/t(根据设备使用年限、投入成本和产能等数据折算所得)，粉碎、搅拌等处理的机械成本为15元/t，每吨秸秆需要添加2kg秸秆腐熟剂，腐熟剂为10元/kg，需要人工为0.5人/d，人工成本为每人80元/d。经发酵处理后，每吨秸秆可产气250m3，农户沼气使用费为1.5元/m3。同时可产生约2倍重量的沼渣[16]，沼渣售价为35元/t。

2.5秸秆制饲料的成本收益

据实地调查得知，养殖户就近收集秸秆的收储运输成本为230元/t。秸秆与尿素按照重量比20∶1进行氨化处理，即每吨秸秆氨化处理需配50kg尿素。中国饲料网数据显示，2013年尿素的市场价格约为1700元/t。同时根据对工作人员的调研得知每处理1t秸秆需要粉碎及搅拌的机械成本为20元/t，设备(粉碎机、储存池等)成本为10元/t，需要人工为0.5人/d，人工成本为每人80元/d。中国农业大学等单位试验表明：氨化处理1t农作物秸秆可节省精饲料300kg以上[17]，据中国饲料网数据显示，2013年江苏省精饲料价格约1.6元/kg。有研究资料表明，每头牛每摄入1t秸秆大约可产生有机厩肥3.7t，同时据调研得知有机厩肥为30元/t。

2.6秸秆不同利用方式的成本收益比较

将数据代入各式得出的结果见表1，秸秆还田的成本为118.8元/t，收益为160.8元/t，净收益为42元/t；秸秆发电的成本为354元/t，收益为472元/t，净收益为118元/t。秸秆制沼气的成本为386.8元/t，收益为445元/t，净收益为58.2元/t。秸秆作饲料的成本为385元/t，收益为591元/t，净收益为206元/t。结果表明，从单位秸秆(1t)的利用角度来看，净收益由大到小依次是秸秆作饲料>秸秆发电>秸秆制沼气>秸秆还田，投入产出比由大到小分别为秸秆制沼气>秸秆还田>秸秆发电>秸秆作饲料，具有收储运输成本的3种利用方式中收储运输成本均超过50%，可见秸秆的收储运输环节对秸秆综合利用的影响极大。

表1　单位秸秆不同处理方式的投入产出比较

注：由于秸秆发电的收集半径大于其他方式，故其收储运输成本略高。以1 t为单位量。

3秸秆不同利用方式的经济学分析

农民经济水平提高、农村生活能源结构调整等使得农民对秸秆这种传统家庭能源材料的需求量骤减，大部分农户甚至表现为零需求。韩昀等研究表明：现代清洁能源合计占总能耗的72.16%，完全改变了农村传统能源结构[18-19]。但我国粮食产量已持续十一连增，因而秸秆供给量也随之不断提高，然而相应的秸秆综合利用产业尚不成熟，秸秆利用率极低，导致目前我国秸秆生产供给严重过剩，资源浪费现象突出，秸秆由“宝”变“废”。因此，在现有秸秆利用市场环境和地方政府政策秸秆禁烧政策环境双重压力的背景下，农户更倾向于选择将秸秆丢弃在田间地头或顶风焚烧来降低农业生产成本，造成市场和政策双双失灵的局面。

从秸秆利用的成本看，不同利用主体的秸秆收储运输成本为230～250元/t，除去运输和储存的成本，农户收集1 t秸秆的利润不足200元，即农户收集秸秆的收益不足100元/667 m2。根据调查，50～55岁的农户在家里有拖拉机等运输工具的条件下收集667 m2秸秆需要1 d左右的时间，而其外出打零工的收入为80～120元/d左右，说明在没有机械、市场、时间、技术等因素约束的情况下，农户收集秸秆的机会成本与其带来的收益基本相当甚至还略高于其收益。因而，从经济学角度讲，露天焚烧秸秆是农户根据秸秆处置成本和收益比较后，追求利润最大化理性选择结果。但农户秸秆焚烧行为具有负外部性[20]，农户在焚烧秸秆的过程中自身成本得到转移，但社会成本却随之增加。

面对秸秆焚烧带来的严重环境问题，多地政府纷纷出台了秸秆禁烧和补助政策来遏制秸秆焚烧，同时推广和鼓励发展各种秸秆利用技术和产业来解决秸秆的利用问题。但由于多方原因导致秸秆禁烧和综合利用效果不佳。对于农户来说，长期进行秸秆还田具有增产效益，可得收益约20元/667 m2，但秸秆还田是长期积累效益，短期效益不明显，由于农户综合素质的局限性使得大多数农户对于新技术和新模式具有很强的短视性。同时随着年龄的增长，农户采用还田行为会随之降低，加之政府在宣传和指导方面力量有限，因而在还田效益不够明显、还田机械严重缺乏且还田成本居高不下、还田技术不够成熟的情况下，农户选择秸秆还田的积极性较低。对于其他3种利用方式而言，单位秸秆的处置效益都优于秸秆还田，且具有一定的规模效益，特别是秸秆发电规模效益较为明显。秸秆作为季节性的农业生产副产品，具有很强的时间约束力，同时由于秸秆自身物理特性(密度较低)致使其在存储和运输费用较高，因而秸秆在利用的过程中面临严峻的收储运输问题。对于秸秆利用主体而言，每到收获季节，秸秆收集任务的强度非常大，且后期存储问题难以解决，使得秸秆利用周年效益较低。调查发现，很多秸秆发电厂都面临秸秆收储运输的困境，多数企业的产能只达到其最大产能的60%左右，极大地浪费了设备的生产潜能，导致单位秸秆的处置成本居高不下，严重制约企业的经济发展。养殖户也只在农忙时就近收购部分秸秆进行存储，氨化秸秆的量只够替代1～2个月的饲料，而其他时间设备被迫闲置。同样的问题也存在于秸秆沼气工程中，根据调查，一个投资458万，年产沼气量37.5万m3的沼气站，年消耗秸秆约1500 t。然而其建设配套的秸秆存储房最大秸秆存储量仅为10 t左右，即存量仅够产气3 d，而其他存量缺口只能通过到农户家上门收购，这无疑会增加收购的难度和成本。

综合分析目前秸秆利用困境，秸秆利用的最大制约环节为秸秆的收储运输环节，秸秆的收储环节直接联系农户与秸秆利用主体，健全的秸秆收储体系能够有效地实现两者的对接，使秸秆的收、储、运链条得以完整。从企业运营角度看，解决秸秆收储运输最好的方式就是将企业的收储压力转移到每个农户身上，对于农户而言，解决自家秸秆储存问题困难相对较小，且所需支付的机械设备成本较低。但调查发现，农户不愿收集和出售秸秆的原因主要有农村年轻劳动力不足、机会成本大于收集效益、收购价格低、无人上门收购等。总之，目前农户对秸秆收集和出售的意愿较弱，企业将收储成本转嫁到农户身上的可能性非常低。若企业自身建立秸秆收储运输体系需要大量的资金投入，企业压力巨大，当前秸秆回收企业少且多位于城镇，运输成本高是回收秸秆的制约因素，但政策中没有规定企业回收秸秆的责任，企业自然不愿意承担高昂的运输成本而去田间回收秸秆，农民把秸秆运输到回收企业不仅不能挣钱反而赔钱，于是就造成了秸秆在地里无人收，企业收不到秸秆的局面。因而，解决秸秆收储运输问题就需要政府带头，科学合理地规划布局，最终实现以政府投资为主导，企业及私人等多方投资为补充的投资建设模式。

4结论及政策建议

4.1结论

(1)秸秆禁烧不能仅靠行政手段来完成，还应以解决秸秆去向为引导，拓宽秸秆的利用渠道，提高秸秆的利用效率，实现秸秆利用的机械化、规模化和体系化，同时利用市场机制来调节农户和企业的生产行为。

(2)4种不同的秸秆处置方式均表现为经济正效益，且秸秆利用能够缓解环境和能源问题，同时也能解决部分农村劳动力就业问题，具有社会、经济、生态多重效益。我国秸秆资源非常丰富，科学合理地利用好秸秆资源对于我国经济发展意义重大。

(3)从秸秆利用成本构成角度分析，不同秸秆利用方式中秸秆的收储运输成本都占秸秆利用总成本的50%以上，说明秸秆的收储运输环节是制约秸秆综合利用的关键因素，且目前秸秆收储运输工作主要靠人工完成，受劳动力成本影响大，上升趋势明显，建立健全高效的秸秆收储运输体系对秸秆综合利用至关重要。

(4)秸秆利用不仅仅是农户和利用主体之间的简单市场行为，同时还受多方因素的影响，农户的行为习惯、秸秆收储运输体系、综合利用机械存量、综合利用技术、政府宣传与指导、相关政策等都会制约其综合利用的发展，因此需从多方面努力来提高秸秆的综合利用效率。

4.2政策建议

4.2.1发挥政府的引导作用政府在实行禁烧政策的基础上，还应加快推进规模化经营，提高秸秆收集的机械化、规模化，降低秸秆的收储成本。同时也要加强对农户、企业、养殖户等秸秆利用主体的秸秆综合利用行为的规范引导作用，以乡镇或县为单位做好秸秆综合利用的规划安排工作，根据当地实际情况合理分配不同秸秆利用方式的秸秆资源利用量，同时制定相应的激励和保障政策。

4.2.2加强对秸秆还田技术研发的支持及农户的政策补助现阶段我国快速建立健全完善的秸秆收储运输体系难度较大，就短期而言，秸秆还田是我国比较容易且短期推广效果最佳的一种秸秆综合利用方式。因此在秸秆还田净收益较低的状况下，政府应继续加大对农户秸秆还田的补助政策，同时还应加强对秸秆还田技术的研发与升级工作，切实提高农户秸秆还田的积极性。

4.2.3建立高效健全的秸秆收储运输体系高效健全的秸秆收储运输体系是降低秸秆收储运输成本和提高秸秆资源商品化率的有效途径。要建立良好的秸秆收储运输体系，首先，要强化政府的宣传作用，同时可以采用减免秸秆机械收割成本的方式来提高农户出售秸秆的积极性，解决农忙季节农户不愿出售秸秆的困境。其次，要构建政府主导、企业和个人参与的多方投资模式，为建立健全的秸秆收储运输体系提供坚实的金融基础，从而提高秸秆收储运输的机械化水平，降低秸秆的“产品成本”。最后，要加强农户、收购商和利用主体之间的长期合作关系，确保秸秆收购和出售市场稳定性。

4.2.4加大对秸秆综合利用技术和机械的研发和推广秸秆利用技术和利用机械是提高秸秆利用效果和效率的关键之处，对提高企业和农户秸秆利用的积极性和秸秆利用的机械化水平尤为重要。因此，一方面，要加大研发新的秸秆综合利用技术；另一方面，也要注重对已有和新技术的推广培训，提高其成果转化率。

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(责任编辑：曾小军)

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

中图分类号：F323.214

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)02-0106-06

作者简介：朱利群，副教授，博士，主要从事区域农业与农村发展研究。

基金项目：江苏高校哲学社会科学研究项目(2015SJD087)；南京农业大学中央高校基本科研业务费专项资金(SKCX2014001、SKPT2015028)。

收稿日期：2015-08-16