李昕　郭麗華

[摘要]本文利用層次分析法從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)三個(gè)方面分析河北省5種常見玉米秸稈離田利用方式的綜合效益，比較得出幾種秸稈利用方式的效益表現(xiàn)，并提出發(fā)展以優(yōu)先滿足壓塊飼料、顆粒燃料市場(chǎng)基本需求為目的;以鼓勵(lì)發(fā)展基料種植作物和生物質(zhì)燃?xì)?，促進(jìn)良好經(jīng)濟(jì)效益為重點(diǎn);以生物質(zhì)發(fā)電消化剩余秸稈為補(bǔ)充的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)模式，對(duì)形成玉米秸稈綜合利用體系，建立循環(huán)農(nóng)業(yè)與可持續(xù)能源體系，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]玉米秸稈;離田利用;層次分析法;效益評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：F323.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202006

1 研究背景

河北省作為我國(guó)玉米生產(chǎn)主要基地之一，有豐富的玉米秸稈資源，但玉米秸稈就地粉碎還田仍是最普遍的處理方式。2019年河北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提出，提升秸稈直接還田質(zhì)量、提高秸稈離田比例和離田利用效率，全面提升農(nóng)作物秸稈利用水平。因此，分析河北省常見玉米秸稈離田利用方式的綜合效益以及優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，并將各種利用方式優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成可復(fù)制、可推廣的高效秸稈利用模式。

2 研究?jī)?nèi)容和數(shù)據(jù)來(lái)源

采用層次分析法從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益三個(gè)方面分析壓塊飼料、顆粒燃料、食用菌基料、生物質(zhì)燃?xì)?、生物質(zhì)發(fā)電5種河北省常見秸稈利用方式。相關(guān)數(shù)據(jù)主要源于23家秸稈利用企業(yè)的調(diào)研數(shù)據(jù)，調(diào)研方式以實(shí)地走訪和電話訪談為主，主要涉及衡水、石家莊、保定、邢臺(tái)、廊坊等地。其中玉米秸稈飼料利用企業(yè)7家、玉米秸稈燃料利用企業(yè)3家、玉米秸稈基料利用企業(yè)5家、玉米秸稈生物質(zhì)燃?xì)?家、玉米秸稈生物質(zhì)發(fā)電4家。層次分析過(guò)程中各項(xiàng)指標(biāo)的重要性通過(guò)邀請(qǐng)高校專家、企業(yè)專家、基層技術(shù)專家、農(nóng)業(yè)管理專家等各方面專家14人，經(jīng)多次問(wèn)詢交流最終確定。

3 層次分析法下河北省玉米秸稈離田利用方效益評(píng)價(jià)

層次分析法將評(píng)價(jià)目標(biāo)相關(guān)元素分解為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)專家打分的方式判斷各指標(biāo)的重要性，再構(gòu)建兩兩判斷矩陣確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，是一種能夠科學(xué)確定復(fù)雜系統(tǒng)中各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重的分析方法。

3.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)

遞階層次結(jié)構(gòu)分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層。目標(biāo)層為遞階層次結(jié)構(gòu)的最高層，即問(wèn)題決策的目標(biāo)或理想結(jié)果，具體為河北省玉米秸稈離田利用的綜合效益評(píng)價(jià);準(zhǔn)則層為中間層，是決策的準(zhǔn)則以及需要考慮的因素，本文的準(zhǔn)則層包括經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益三個(gè)方面;方案層為遞階層次結(jié)構(gòu)的最底層，是評(píng)價(jià)效益水平的具體指標(biāo)（見圖1）。

3.2 構(gòu)造兩兩判斷矩陣

本文采用專家打分法，構(gòu)造判斷矩陣的同時(shí)，對(duì)同一層次指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，其比較結(jié)果采用1～9比率標(biāo)度法表示（見表1）。

（1）系統(tǒng)層判斷矩陣如下：

（1）

（2）準(zhǔn)則層判斷矩陣如下：

（2）

3.3 確定指標(biāo)權(quán)重值及一致性檢驗(yàn)

3.3.1 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

計(jì)算指標(biāo)權(quán)重可以歸結(jié)為計(jì)算判斷矩陣的特征根和特征向量問(wèn)題，采用方根法計(jì)算矩陣最大特征根及其對(duì)應(yīng)特征向量，具體如下：

計(jì)算判斷矩陣中每一行元素的乘積Mi：

（3）

計(jì)算Mi的n次方根：

（4）

對(duì)進(jìn)行規(guī)范化處理，即可得到權(quán)重分量Wi：

（5）

計(jì)算判斷矩陣的最大特征值λmax：

（6）

式中： B為判斷矩陣; W為權(quán)重列向量;Wi為權(quán)重向量的第i個(gè)分量;n為矩陣階數(shù)。

3.3.2 一致性檢驗(yàn)

利用隨機(jī)一致性比率CR（Consistency Ratio）作為檢驗(yàn)判斷矩陣是否滿足一致性的指標(biāo)。

其中， ? ? ? ? ? ?，λmax為判斷矩陣的最大特征值，n為判斷矩陣的階數(shù)。RI由美國(guó)匹茲堡大學(xué)教授T.L.Saaty給出，見表2。

其中，CI越大，判斷矩陣的一致性越差;當(dāng)CI<0.1時(shí)，可以認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性;當(dāng)CI=0時(shí)，則認(rèn)為判斷矩陣B具有完全一致性。

（1）系統(tǒng)層。通過(guò)專家打分確定各項(xiàng)指標(biāo)重要性，建立系統(tǒng)層判斷矩陣，見表3。

λmax=3.018 3，W=（1.685 5，0.368 1，0.964 7）T，CI=0.009 1，RI=0.58，CR=0.017 6<0.1。對(duì)比矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)，經(jīng)歸一化處理后各向量權(quán)重為W=（0.558 4，0.122 0，0.319 6）T。

（2）指標(biāo)層。通過(guò)專家打分確定各項(xiàng)指標(biāo)重要性，建立經(jīng)濟(jì)效益判斷矩陣，見表4。

λmax=2，CI=0，對(duì)比矩陣具有完全一致性，經(jīng)歸一化處理后各向量權(quán)重為W=（0.666 7，0.333 3）T。

通過(guò)專家打分確定各項(xiàng)指標(biāo)重要性，建立社會(huì)效益判斷矩陣，見表5。

λmax=2，CI=0，對(duì)比矩陣具有完全一致性，經(jīng)歸一化處理后各向量權(quán)重為W=（0.333 3，0.666 7）T。

通過(guò)專家打分確定各項(xiàng)指標(biāo)重要性，建立生態(tài)效益判斷矩陣，見表6。

λmax=2，CI=0，對(duì)比矩陣具有完全一致性，經(jīng)歸一化處理后各向量權(quán)重為W=（0.333 3，0.666 7）T。

（3） 綜合結(jié)果。經(jīng)過(guò)層次分析法后得到各層次中各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值，見表7。

4 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)歸一化處理

在多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系中，不同性質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)通常具有不同的量綱和數(shù)量級(jí)。為了消除量綱和數(shù)量級(jí)造成的影響，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值都位于同一個(gè)數(shù)量級(jí)別，可以方便進(jìn)行綜合對(duì)比評(píng)價(jià)，并保證結(jié)果的可靠性。

Z-score標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化函數(shù)如下：

（7）

其中：為所有樣本數(shù)據(jù)的均值，為所有樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

經(jīng)過(guò)Z-score標(biāo)準(zhǔn)化處理后的結(jié)果見表8。

加權(quán)計(jì)算得到河北省不同玉米秸稈離田利用方式效益評(píng)價(jià)結(jié)果，見表9。

5 結(jié)果分析

從經(jīng)濟(jì)效益結(jié)果看，河北省不同玉米秸稈離田利用方式效益排序?yàn)樯镔|(zhì)燃?xì)?食用菌基料>顆粒燃料>壓塊飼料>生物質(zhì)發(fā)電。將玉米秸稈用作食用菌基料和生物質(zhì)燃?xì)獾睦梅绞匠杀举M(fèi)用利潤(rùn)率高，銷售利潤(rùn)率高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

從社會(huì)效益結(jié)果看，河北省不同玉米秸稈離田利用方式效益排序?yàn)轭w粒燃料>食用菌基料>壓塊飼料>生物質(zhì)發(fā)電>生物質(zhì)燃?xì)狻ｎw粒燃料、食用菌基料、壓塊飼料利用方式對(duì)人工的需求程度較高，因此帶動(dòng)增收的效果較好。

從生態(tài)效益結(jié)果看，河北省不同玉米秸稈離田利用方式效益排序?yàn)轭w粒燃料=生物質(zhì)燃?xì)?生物質(zhì)發(fā)電>壓塊飼料>食用菌基料。顆粒燃料、生物質(zhì)燃?xì)?、生物質(zhì)發(fā)電等能源化利用方式，可以減少因煤炭等化石能源燃燒產(chǎn)生的污染氣體，污染物排放減少量的指標(biāo)效果較好。壓塊飼料能夠在一定比例上替代苜蓿等高價(jià)產(chǎn)品，產(chǎn)生較好的資源替代效益。

從綜合效益結(jié)果看，河北省不同玉米秸稈離田利用方式效益排序?yàn)樯镔|(zhì)燃?xì)?食用菌基料>顆粒燃料>生物質(zhì)發(fā)電>壓塊飼料。其中，生物質(zhì)燃?xì)庠诮?jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益均有良好的表現(xiàn)，但對(duì)社會(huì)的帶動(dòng)效益相對(duì)較差。食用菌基料具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，但社會(huì)效益不高，生態(tài)效益較差。顆粒燃料、生物質(zhì)發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益不高，但具有良好的的生態(tài)效益。壓塊飼料利用綜合效益排在最后，且在各個(gè)效益層面的表現(xiàn)均不突出。

6 結(jié) 論

河北省不同玉米秸稈離田利用方式綜合效益的影響因素不同。

（1） 生物質(zhì)燃?xì)獾木C合效益最高，主要是因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)、生態(tài)效益高。其中經(jīng)濟(jì)效益高主要是因?yàn)樯镔|(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)品的單位售價(jià)高;生態(tài)效益好是因?yàn)樯镔|(zhì)燃?xì)庾鳛橐环N清潔型能源，能夠很好地替代煤炭等化石能源，產(chǎn)生替代效應(yīng)，同時(shí)替代煤炭作為能源燃燒能夠減少污染物的排放。生物質(zhì)燃?xì)獾纳鐣?huì)效益低主要是因?yàn)樯镔|(zhì)燃?xì)馍a(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度高，對(duì)人工的依賴程度低。

（2）食用菌基料的綜合效益高，主要是因?yàn)槠淞己玫慕?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其中經(jīng)濟(jì)效益好主要是因?yàn)槔媒斩捵鳛榛戏N植的產(chǎn)品市場(chǎng)售價(jià)高;社會(huì)效益好是由于食用菌的種植、采摘對(duì)人工依賴程度高，能夠起到社會(huì)帶動(dòng)作用。食用菌基料的生態(tài)效益低是因?yàn)槔糜衩捉斩捵鳛榛现饕糜诜N植赤松茸，且河北省引入赤松茸種植技術(shù)的目的是消納、利用玉米秸稈，從這個(gè)角度考慮，食用菌基料利用沒有資源替代效益，且基料無(wú)法替代煤炭等能源燃燒，導(dǎo)致減少污染物排放效益較差。

（3）顆粒燃料綜合效益較好，主要由于其社會(huì)效益、生態(tài)效益高。其中社會(huì)效益好是由于對(duì)人工的需求程度較高，能夠起到帶動(dòng)增收作用;生態(tài)效益好是由于顆粒燃料能夠替代煤炭等污染物排放高的化石能源，產(chǎn)生替代效應(yīng)，同時(shí)減少污染物的排放。由于其單位產(chǎn)量成本高，但產(chǎn)品單位售價(jià)一般，導(dǎo)致顆粒燃料的經(jīng)濟(jì)效益較低。

（4）生物質(zhì)發(fā)電綜合效益較差，主要是因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益差。其中經(jīng)濟(jì)效益低是因?yàn)閲?guó)家電網(wǎng)對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電的單位售價(jià)較低;社會(huì)效益低主要由于生物質(zhì)發(fā)電的秸稈需求量大，消納秸稈多，因此單位產(chǎn)量產(chǎn)生的社會(huì)帶動(dòng)效應(yīng)低。但生物質(zhì)發(fā)電能夠很好地替代煤炭等化石能源，產(chǎn)生替代效應(yīng)，同時(shí)替代煤炭作為能源燃燒能夠減少無(wú)污染物的排放，并能消納、利用大量廢棄秸稈，具有良好的生態(tài)效益。

（5）壓塊飼料的綜合效益最差，是因?yàn)槠湓诟鱾€(gè)效益層面的表現(xiàn)均不突出。

7 建 議

7.1 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)發(fā)展各類利用方式

經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)、多方調(diào)研、分析河北省不同玉米秸稈利用方式的綜合效益及其各種方式的效益優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，河北省秸稈離田綜合利用總體應(yīng)遵循以消納處理秸稈、減少秸稈廢棄焚燒為目的，以企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益為重點(diǎn)，以環(huán)保減排為補(bǔ)充的原則，發(fā)展以優(yōu)先滿足壓塊飼料、顆粒燃料市場(chǎng)基本需求為目的，以鼓勵(lì)發(fā)展利用基料種植作物和生物質(zhì)燃?xì)?，促進(jìn)良好經(jīng)濟(jì)效益為重點(diǎn)，以生物質(zhì)發(fā)電消化剩余秸稈為補(bǔ)充，最終實(shí)現(xiàn)保障需求、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、消納秸稈、資源替代、環(huán)保減排的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)多元利用模式[1-2]。

7.2 提高不同玉米秸稈離田利用方式綜合效益

7.2.1 提高重點(diǎn)發(fā)展方式的利用比例

對(duì)于重點(diǎn)發(fā)展的食用菌基料與生物質(zhì)燃?xì)?，?yīng)通過(guò)擴(kuò)大市場(chǎng)需求、提高利用比例的方式，提高在河北省玉米秸稈離田利用總量中所占比例，從而提高河北省玉米秸稈離田利用整體經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，生物質(zhì)燃?xì)饪梢栽谵r(nóng)林生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)，使用生物質(zhì)氣化爐進(jìn)行集體供暖，在小型村落、片區(qū)實(shí)行連片集中供暖，提高相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的使用率，降低單位產(chǎn)量配套生產(chǎn)成本，進(jìn)一步提高其經(jīng)濟(jì)效益。食用菌基料主要是通過(guò)種植高價(jià)值農(nóng)產(chǎn)品品種和改良基料配比提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量來(lái)獲得高收益[3]。例如，試驗(yàn)比較不同基料配比對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，選擇最優(yōu)種植基料配方，提升農(nóng)作物產(chǎn)量;探索、引進(jìn)多種高收益農(nóng)產(chǎn)品種植技術(shù)，拓寬玉米秸稈基料利用渠道;延長(zhǎng)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，研發(fā)、探索深加工產(chǎn)品并積極開拓市場(chǎng)，以增加農(nóng)產(chǎn)品需要，從而擴(kuò)大玉米秸稈基料利用的需求，并發(fā)揮帶動(dòng)效益的作用[4]。

7.2.2 降低補(bǔ)充發(fā)展方式的單位成本

對(duì)于以滿足基本需求為目的的補(bǔ)充發(fā)展方式，應(yīng)當(dāng)通過(guò)降低秸稈利用過(guò)程各環(huán)節(jié)成本，提高其經(jīng)濟(jì)利潤(rùn);對(duì)于一些人工成本較高的玉米秸稈離田利用方式，可以通過(guò)提高玉米秸稈在獲取、送料、裝卸等環(huán)節(jié)的機(jī)械化水平的方式，用機(jī)械替代人工，減少秸稈利用各環(huán)節(jié)人工成本的同時(shí)提高生產(chǎn)效率?？梢酝ㄟ^(guò)批量購(gòu)置、循環(huán)利用、提高生產(chǎn)效率等方式，降低玉米秸稈離田利用企業(yè)包裝材料成本，節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的水電消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)配套成本，減少不必要的浪費(fèi)，有利于環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展。

7.2.3 提升能源化利用方式的科技含量

產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力是科技。應(yīng)充分釋放科技創(chuàng)新發(fā)展活力，加大對(duì)生物質(zhì)能源方面研究的支持力度，提升能源化利用方式的科技含量，讓科技真正為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展服務(wù)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新（下轉(zhuǎn)第145頁(yè)）

研究，提高玉米秸稈機(jī)械生產(chǎn)能力，提高玉米秸稈能量轉(zhuǎn)化效率，提升玉米秸稈離田利用效益[5]。

參考文獻(xiàn)

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