以沼气为纽带的种养结合循环农业系统能值分析

祝新荣++宁素军

摘要：将种植业与沼气工程进行结合，建设以沼气为链接的种养结合型循环农业系统是现阶段猪场粪水处理的新兴循环农业模式，以某畜牧场的循环农业模式为参考案例，对新兴循环农业模式进行评价，同时基于相关指标体系与能值流图，从组织能力、经济生产收益、可持续恶性与环境安全以及资源利用方面对该系统进行综合评估与定量分析。

关键词：沼气；循环农业；资源利用；种养结合；能值分析

中圖分类号： S216.4；S210.1 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.02.001

1 种养结合型循环农业系统能值分析定义

循环农业系统主要以再循环、再利用以及减量化为准则，而倡导资源循环运用及减量化运用，以沼气为链接的结合型循环农业系统是猪场粪水处理的有效措施之一，该系统能处理废弃沼液，促进污水生态排放达标，早期时则着重注意沼液肥料效果、污水排泄指标以及沼气工程工艺设计[1]。能值分析法主要是以生态自然价值为基础，将模式中各类经济流与生态流转换成能值，予以经济性活动及自然环境生产统一评估，定量研究生态经济效益、系统功能以及系统结构的一种方式。现阶段，已被广泛应用于城市生态、工业生态、区域生态、农业生态以及自然生态等系统可持续性发展的对比、评估及分析。

2 研究区概况

此次研究区域为某畜牧场，距离市区14公里，研究系统总的占地面积为30.25公顷，种植面积约22.80公顷；研究区年均气温为19.50℃、年太阳辐射为30.20MJ/km2、年均降雨量为1697.5毫米、径流年均值为200毫米。研究区模式以生猪养殖为主要平台，干湿分离牲畜废弃物，而猪粪渣用于有机肥生产以及食用菌栽培，污水经研究区沼气工程厌氧发酵处理，污水厌氧后的沼气主要用于发电、产热，沼液与沼渣用于玉米、甘蓝以及牧草等浇灌，生成废弃物资源循环运用与物质多极化循环运用的复合循环性生态系统[2]。此次以生猪养殖、沼气工程、固废处理及沼液利用等循环农业系统为主要研究对象。

3 循环农业系统的能值流研究

外界输入性系统方面的能值流主要包括购买能值与自然资源，其中反馈能值属于系统自产，于系统内部进行循环运用，而输出系统能值主要是总产出能值除去反馈能值（见图1）。研究区域的循环农业系统由固废处理、沼液运用、沼气工程以及生猪养殖等四部分组成，具体循环表现为：每年干湿分离牲畜废弃物后所产生的冲栏水、尿液以及猪粪便为1.31×1018sej与1.79×1017sej，其中29.5%的沼液能反馈至种植业，而70.5%的沼液滞留在系统中用于下季度再生产原料；73%沼渣、菌渣以及猪粪便反馈至有机肥系统中，而26%的猪粪便用于食用菌种养中，仅1%有机肥用于种植业系统。

注：1为沼液运用（D苹果种植、C玉米种植、B牧草种植、A甘蓝种植），2为生猪养殖、3为沼气工程、4为固废处理（G有机肥生产、E食用菌生产），N不可更新型自然资源能，R可更新型自然资源能，R/可更新型有机能，Y产出，F不可更新型工业辅助能。

4 循环农业系统的经济效益研究

从循环系统的能值货币与现金价值计算年经济净收益、系统产投比，评估研究区与单纯生猪养殖的经济效益，净收益计算公式为：总产出-统外投资-弃物、产投比（总产出-废弃物）÷系统外投资，研究区与单纯生猪养殖的经济效益以净收益与产投比计公式进行计算（见表1）。从现金方面分析，研究区的产投比较单纯生猪养殖高，而且净收益较单纯生猪养殖高出18.96%，提示研究区的现金性经济收益明显高于单纯生猪养殖[3]。从能值货币方面分析，研究区的产投比较单纯生猪养殖略低2.47%，原因分析可能是，养殖业主要产出高值能品种，而种植业主要产出低值能品种，由两者结合所产生的种养结合型循环农业系统净能值性产出率可比单纯生猪养殖低，但是净收益较生猪养殖高9.01%，所以经研究分析发现，研究区的循环农业系统在增加沼液利用、固废处理以及沼气工程流程后，其总体效益较单纯生猪养殖高，因此采取种养结合型循环农业系统能显著提高经济收益与社会效益。

表1 单纯生猪养殖与研究区系统经济收益分析

注：产出与投入针对系统外，不包括系统内部循环。

5 结语

以单纯生猪养殖作对照，对研究区循环农业系统的经济效益、可持续性发展度、环境安全性以及资源减量率进行分析发现，循环农业系统通过资源循环运用后，购买能值率显著降低，而且外界资源投资逐渐减少，达到资源减量化的目的。此外，可持续性发展指数明显提高，环境负债率明显降低，而且经济收益与社会效益随之提高，进一步实现社会效益、经济收益以及生态效益的完整统一。

参考文献

[1]段娜，刘晓东，林聪，等.以沼气为纽带的生态村循环系统能值分析[J].农业工程学报，2015，31（01）：262-268.

[2]靳红梅，严少华，常志州，等.基于集约化农区种养结合的猪粪处理模式生命周期评价[J].农业环境科学学报，2015，34（08）：1625-1632.

[3]宣雄智，顾国海，汪成忠，等.生态观光体验型家庭农场的循环农业模式研究[J].安徽农业科学，2015，43（35）：79-80.

作者简介：祝新荣，中专学历，助理农艺师，研究方向：大田农作物的种植管理技术以及农业环保技术。