黄淮海地区蔬菜尾菜产生系数测算及资源台账构建研究

罗 娟 赵立欣 霍丽丽 朱晓兰 姚宗路* 于佳动 赵亚男 邢广青

（1 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，农业农村部华北平原农业绿色低碳重点实验室，北京 100081；2 北京市昌平区农业服务中心，北京 102299）

近年来，随着经济水平提高、人口增长以及饮食习惯的改变，我国蔬菜产业快速发展，播种面积和总产量持续增加，蔬菜播种面积仅次于粮食，已成为世界上最大的蔬菜生产国，蔬菜产量占世界总产量的50%以上（张晶 等，2022）。蔬菜产业是我国农村经济的重要支柱性产业，是农民增收致富的重要途径，在农业发展中占据举足轻重的地位。作为我国第二大作物，蔬菜生产在为人们提供重要“菜篮子”农产品的同时，也产生了大量蔬菜尾菜等废弃物，并随着蔬菜产量的增加而增加（Wan et al.，2020）。蔬菜尾菜是指蔬菜采收过程中产生的无商品价值的植物废弃物或者废弃商品，其中植物残体主要包括根、茎、叶等，废弃果实主要包括因虫咬、腐烂等而无法销售或利用的果实（杨岩，2015）。据测算，我国每年蔬菜尾菜等产生量超过3.6 亿 t（Chang et al.，2019），但由于受经济、技术水平和尾菜资源化处置利用条件等的限制，大量蔬菜尾菜堆积废弃或乱堆乱倒，不仅造成了巨大的资源浪费，还导致生态环境污染（Das & Mondal，2013），限制了产业健康发展。自2019年起，农业农村部启动了全国水稻、小麦、玉米等农作物秸秆资源台账建设，摸清秸秆资源底数，有力支撑了秸秆综合利用水平的提升。全面掌握蔬菜尾菜废弃物资源台账底数，是推动资源节约、促进蔬菜产业绿色发展的基础性工作。

利用废弃物产生系数对污染源进行普查，不仅能够准确地判断污染物的产生量，还能够对不同条件下农业废弃物的实际环境污染能力进行评估，已经被各国广泛使用（段宁 等，2009）。近年来，一些研究学者对蔬菜废弃物的资源量进行了测算研究，徐大兵等（2019）、段亚军等（2020）分别对湖北省、河北省蔬菜废弃物的资源量进行了估算和分布特征分析。但目前对于尾菜的产生系数、收集利用情况等基础数据，以及尾菜资源台账建设的研究还相对较少，不利于尾菜的科学合理处置利用和价值提升。因此，笔者采用文献研究、实地调查和试验研究相结合的方式，研究建立蔬菜尾菜资源量的测算方法，对黄淮海地区典型蔬菜尾菜的产生系数、可收集系数等关键参数进行科学测算，并以北京市昌平区为例，研究构建尾菜资源台账，摸清昌平区蔬菜尾菜利用现状及存在问题，以期为进一步摸清全国蔬菜尾菜资源底数、建立全国蔬菜尾菜资源台账、完善尾菜资源化利用方式，以及制定有关支持政策措施提供理论依据和科学支撑。

1 材料与方法

1.1 调查范围与数据来源

2022年3—12月，以北京、天津、山东、河北、河南等黄淮海地区省市的蔬菜尾菜为研究对象，选择蔬菜生产大县开展实地调查，与蔬菜种植园区、种植大户进行座谈，实地取样对含水率、产生系数等参数进行测定；同时，查阅收集国内外蔬菜尾菜产生和收集相关文献、统计年鉴等资料，以及咨询行业领域专家，了解不同蔬菜尾菜资源化利用方式的主要特点，获取尾菜产生量测算相关基础数据。为有效衔接相关统计数据，方便开展资源量测算，结合蔬菜种植及采收方式，按照细分的蔬菜类型进行测算。根据各地区实际种植情况，将蔬菜分为绿叶菜类、白菜类、甘蓝类、根茎类、瓜果类、豆类、茄果类、葱蒜类、其他蔬菜等。叶菜类蔬菜的尾菜主要是茎、叶和根，根茎类、葱蒜类蔬菜的尾菜主要是地上部秸秆和质量不佳的根，瓜果类、豆类、茄果类等的尾菜主要是藤蔓或残枝、残次果。

1.2 蔬菜尾菜产生系数测算方法

1.2.1 蔬菜尾菜理论资源量测算方法 参考农作物秸秆资源量测算采用的草谷比法，利用蔬菜尾菜产生系数来测算尾菜理论资源量。

蔬菜尾菜产生系数是指某种蔬菜单位面积的植株废弃物、废弃商品等废弃物干质量与蔬菜产量（干基）的比值，其计算公式如下：

式（1）中，k为蔬菜尾菜的产生系数；Wd为单株蔬菜废弃物干质量（kg·株-1）；P为单位面积的蔬菜种植数量，即蔬菜种植密度（株·hm-2）；Y为单位面积的蔬菜产量（kg·hm-2）。

因此，某一区域蔬菜尾菜的理论资源量（产生量）一般采用干质量表示，也可以用鲜质量表示。其计算公式如下：

式（2）、（3）中，Yd为某一区域蔬菜尾菜的产生量（干质量，kg）；i为蔬菜尾菜的编号，i=1，2，3，4……n；Yi为第i种蔬菜的经济产量，即某一自然年度该种蔬菜的出地商品菜产量（kg）；ki为第i种蔬菜的尾菜产生系数；Yw为蔬菜尾菜的产生量（鲜质量，kg）；wi为第i种蔬菜收获时的含水率。

1.2.2 蔬菜尾菜可收集资源量测算方法 蔬菜尾菜可收集资源量采用以下公式进行测算：

式（4）中，Yc为某一区域蔬菜尾菜的可收集资源量（kg）；Yd为蔬菜尾菜产生量（干质量，kg）；μ为蔬菜尾菜的可收集系数。

1.3 蔬菜尾菜资源台账建设方法

根据农业农村部2019年印发的《关于做好农作物秸秆资源台账建设工作的通知》，秸秆资源台账指标主要包括秸秆产生量指标和利用量指标两部分。参照该方法，蔬菜尾菜资源台账也可分为尾菜产生量和尾菜利用量两个部分。其中，尾菜资源量主要调查不同类型蔬菜尾菜的年产生量，包括尾菜产生系数、理论资源量、可收集系数、可收集资源量等4 个指标。尾菜利用量主要调查不同尾菜的资源化利用量，包括“五料化”（肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化）利用量、直接还田量、农户分散利用量和市场化主体利用量。

1.3.1 蔬菜尾菜直接还田量 指某一自然年度，通过机械粉碎还田、覆盖还田、旋耕混埋等直接还田技术将某种蔬菜尾菜粉碎后直接施回田中的尾菜量。

式（5）中，Dr为蔬菜尾菜直接还田量（kg）；Yc为某一区域蔬菜尾菜的可收集资源量（kg）；Sr为蔬菜尾菜的直接还田面积（667 m2）；Sb为蔬菜的播种面积（667 m2）。

1.3.2 农户分散利用量 指农户在生产和生活中利用尾菜的数量，包括农户自种蔬菜尾菜的利用量（农户将尾菜运离田块再进行利用的尾菜量，不包括直接还田部分），也包括其购买其他农户的尾菜量。

式（6）中，Dd为蔬菜尾菜的农户分散利用量（kg）；Yc为某一区域蔬菜尾菜的可收集资源量（kg）；γ为蔬菜尾菜的农户分散利用比例（%），可按照农户抽样调查数据计算得到。

1.3.3 市场主体规模化利用量 指某一尾菜利用市场主体（具有法人资格的企业、合作社等）在每个自然年度加工、利用的蔬菜尾菜数量。

式（7）中，Dm为蔬菜尾菜的市场主体规模化利用量（kg）；j为区域范围内尾菜利用市场主体的编号，j=1，2，3，4……n；Yj为第j个市场主体加工利用的蔬菜尾菜量（kg）。

1.4 数据统计分析

采用Excel 软件对数据进行整理分析并作图。

2 蔬菜尾菜产生系数测算

2.1 蔬菜尾菜资源化利用方式

由于蔬菜尾菜种类、质量等级、来源等不同，难以采用统一的处理利用技术，目前我国蔬菜尾菜的资源化利用方式大致可分为肥料化、饲料化、能源化、基料化和原料化利用（表1）。总体来看，我国有超过60%的尾菜未被合理处理利用，尾菜的资源化利用水平仍相对较低（彭章普 等，2019；薛颖昊 等，2021），肥料化利用是当前最主要的利用方式（段亚军 等，2020），饲料化、能源化利用由于综合效益较好，逐渐成为国内外学者研究的重点和热点。

表1 我国蔬菜尾菜资源化利用技术比较

2.2 蔬菜尾菜产生系数测算

通过查阅国内外相关文献，以及实地走访、座谈与取样测定，得到典型蔬菜的经济产量、尾菜产生系数、可收集系数、含水率等关键参数推荐值范围（表2）。不同蔬菜的经济产量和尾菜产生情况有明显差异，其中尾菜产生系数在0.9%～10.7%之间，可收集系数在0.22～0.93 之间；绿叶菜类蔬菜的尾菜产生系数相对较高、可收集系数相对较低，表明其尾菜的产生量大、收集难度高；同一类尾菜的相关数值也不稳定，波动范围较大。不同蔬菜收获时的尾菜含水率普遍较高，都在80%以上，这主要是由于蔬菜采收和种植的茬口安排较为紧密，各地对尾菜等废弃物的处理要求也比较高，在蔬菜收获时需要尽快将尾菜进行收集和处理。

表2 我国主要蔬菜尾菜测算的相关参数推荐值范围

3 蔬菜尾菜资源台账构建研究

为验证提出的蔬菜尾菜产生系数计算方法的科学性和可操作性，以及对蔬菜尾菜资源台账建设进行实操，以北京市昌平区为案例进行研究分析。北京市昌平区是典型都市农业区，全区大田及设施面积约1 540 hm2，是京郊重要的蔬菜和瓜果供应基地。2021年，昌平区蔬菜播种面积1 222.70 hm2，总产量6.24 万 t。以设施种植为主，播种面积占比超过2/3，其中日光温室播种面积达到613.09 hm2；其次为小拱棚、连栋温室等，播种面积为130.11 hm2。

3.1 昌平区尾菜相关系数测算

昌平区蔬菜以绿叶菜类、白菜类、瓜果类为主，茄果类和根茎类蔬菜的播种面积也较大（表3）。通过问卷调研和实地取样测定，结合每667 m2蔬菜经济产量，确定昌平区蔬菜尾菜产生系数、可收集系数和含水率。由表3 可知，不同蔬菜尾菜的产生系数和可收集系数有较大差异，范围分别在1.27%～9.15%和0.25～0.91，其中绿叶菜类、白菜类蔬菜尾菜的产生量较甘蓝类低，但收集难度相对更大；而以藤蔓为主的尾菜则相对更易于收集。从含水率来看，根茎类、豆类和其他蔬菜尾菜的含水率比叶菜类、瓜果类尾菜相对更低，这也与韩雪等（2015）的研究结果一致。

表3 2021年北京市昌平区蔬菜尾菜相关系数

3.2 昌平区尾菜资源量测算

昌平区涉及蔬菜种植的镇街有15 个，尾菜的资源量与蔬菜的播种面积、产量密切相关，根据表3 中蔬菜尾菜产生系数、可收集系数，测算出2021年昌平区蔬菜尾菜理论资源量为1.48 万 t（鲜质量，下同），可收集量为1.12 万 t。从不同镇街来看，15 个镇街的蔬菜尾菜资源量、可收集量有较大差别，其中百善镇的尾菜资源量最大，达到3 028.08 t；其次是阳坊镇、流村镇和兴寿镇，均在1 000 t 以上；这4 个镇的尾菜资源量合计占全区总量的51.84%。另有7 个镇街的尾菜资源量在500～1 000 t 之间，有4 个镇街的尾菜资源量在500 t 以下，其中延寿镇的尾菜资源量最少，仅为8.41 t。从蔬菜尾菜类型来看，白菜类尾菜的产生量最大，达到3 308.28 t，占比达到22.35%；其次为甘蓝类、瓜果类、绿叶菜类和茄果类，资源量分别为2 498.15、2 292.15、2 101.92 t 和2 028.48 t，占比为13.71%～16.88%，其他类蔬菜尾菜占比均在10%以下（图1）。

图1 北京市昌平区蔬菜尾菜资源量情况

3.3 昌平区尾菜资源台账构建

参照秸秆资源台账建设方法，构建北京市昌平区蔬菜尾菜资源台账。2021年昌平区蔬菜尾菜可收集量1.12 万 t，资源化利用量0.62 万 t，综合利用率达到55.39%，远高于全国蔬菜尾菜的资源化利用水平。其中，兴寿镇、流村镇的尾菜基本实现全量化利用，利用率达到97%以上；小汤山镇、沙河镇、十三陵镇、南口镇、阳坊镇等5 个镇的尾菜综合利用率较高，均在60%以上。从利用方式来看，昌平区蔬菜尾菜利用以市场化主体利用为主，市场化主体利用量占全区资源化利用总量的90%以上；直接还田量较少，约为8%；农户分散利用量仅占不到2%。从“五料化”利用情况来看，目前昌平区已在兴寿镇、流村镇建成2 个区级农业废弃物综合利用站，采用卧式生物发酵、一体化快速堆肥等技术，对尾菜、秸秆等进行肥料化处理；在其他涉农镇街建成8 个镇级处理站。此外，近年来在政府部门的鼓励引导下，一些农业园区通过购置田间纳米膜堆肥设施，将蔬菜尾菜进行田间堆肥处理，堆肥产品就地就近用于园区种植。总体看，昌平区蔬菜尾菜基本为离田肥料化处理，占比高达99.69%，仅有极少量尾菜用作动物饲料（表4）。

表4 北京市昌平区尾菜资源台账 t

3.4 昌平区尾菜利用存在的问题

近年来，昌平区持续推进尾菜等农业废弃物综合利用，逐步建立和完善尾菜资源化利用台账，健全尾菜收储运体系，加快推进综合利用站点建设，农田环境治理工作取得显著成效。但总体看，也还面临一些困难和问题：一是尾菜“收—储—运—处”体系尚需健全。昌平区尾菜资源分布较为分散，产出时间集中、资源量较大、收运距离远，同时，设施尾菜中塑料绳等杂质较多，收集分拣难度较大，且目前尚有较多蔬菜种植散户没有纳入现有收储运体系覆盖范围，部分尾菜不能及时收储和利用。二是尾菜资源化利用能力有待进一步提升。目前昌平区仍有超过40%的蔬菜尾菜未得到有效处理利用，部分尾菜等废弃物进入农村生活垃圾系统，既增加了生活垃圾处理的负荷，也造成较大的资源浪费和环境污染隐患，亟需对全区各站点尾菜利用能力进行提升，加大尾菜的分散就地就近处理利用。三是尾菜利用途径有待进一步拓展。目前尾菜资源化利用途径非常单一，基本都是采用好氧发酵或简单堆沤，目的是将尾菜进行无害化、减量化处理利用，堆肥后的产品直接进行还田，利用价值相对较低。

4 结论与建议

① 我国蔬菜尾菜产生量大、利用方式多样，但资源底数不清。本研究提出了蔬菜尾菜产生系数测算方法，测算出黄淮海地区典型蔬菜的尾菜产生系数为0.9%～10.7%，可收集系数为0.22～0.93，含水率为80.1%～95.2%。

② 以北京市昌平区为例构建了蔬菜尾菜资源台账，测算出2021年尾菜理论资源量为1.48万 t，可收集量为1.12 万 t，尾菜综合利用率达到55.39%，利用方式以肥料化为主，其中兴寿、流村2 个镇的尾菜基本实现全量化利用；但还存在尾菜离田利用体系不健全、利用途径较为单一等问题。

③ 不同蔬菜尾菜产生系数差异很大，建议针对尾菜种类、质量等级、来源等开展相关参数细化核算，并在测算时考虑蔬菜种植茬口对尾菜资源量的影响。在此基础上，探索构建涵盖县、市、省、国家四级尾菜资源台账的大数据平台。

④ 为促进尾菜资源化利用，应根据各地尾菜处理需求，配套建设并完善尾菜收储运设施，加大尾菜资源化利用技术装备研发，培育壮大尾菜综合利用市场主体和社会化服务组织，建立完善收集利用相关标准体系，促进尾菜就地就近处理和高值化利用。