沼气_浅析以沼气为纽带的循环农业

　　农业是国民经济的基础,面对日益恶化的农业和农村环境,发展循环农业是促进我国农业可持续发展,实现农业生产过程的资源利用节约化、生产过程洁净化、产业链条生态化、废物循环资源化、产品消费绿色化,建设资源节约型、环境友好型新农村的必然道路和现实选择。基于生态农业对沼气在农业生产中的运用及其在生活、生产中的效益与技术问题,从上世纪80年代以来就有了较多的研究,在沼气作为农村生活能源的作用,逐步建立高产、优质、低耗、协调、无害的农业生态系统,实现生产发展、环境改善、能源再生的目的等方面取得了重大成就。本文运用循环经济学理论,在既定的农业资源存量、环境容量和生态阀值综合约束下,分析沼气式循环农业模式效益与能源回流状况,对实现我国农业可持续发展具有重大的现实指导意义。
　　一、常规现代化农业战略的代价
　　我国农业的快速发展是建立在能源和资源大量消耗、环境污染基础之上,人们以经济在数量上的高速增长为驱动力,对农业资源的利用粗放、对农业生态系统是破坏性的,以反向增长的生态代价谋求农业产出的数量增长。
　　1.农业资源利用率低,耗能巨大上世纪90年代以来,我国农业5项主要生产资料(化肥、农用电、农机、燃油及农药)耗能逐年快速攀高,特别是化肥施用量年平均增长率达到二位数,我国粮食生产基本上是靠大量的化肥投入支撑的,而农业生产资料消耗的背后是能源和矿产资源的消耗,如化肥生产以煤炭、天然气和磷矿石为原料。我们在为“用世界7%的耕地养活22%的人口”而自豪的背后,是“我们用了30%的化肥、25%的农药和25%的灌溉水”,农业资源利用率不高普遍存在。从这个角度讲,发展循环农业,提高农业资源利用率是缓解我国农业资源约束的根本出路之一。
　　2.环境和产品污染目前,我国普遍存在化肥施用量超标、利用率低(氮、磷、钾肥当季利用率分别为30%、10%～20%和35%～50%,低于发达国家15到20个百分点),全国65%氮肥年产量来自用煤生产的“小化肥”。作物不能全部吸收和分解该肥料,残留的硝酸盐等进入地表水、地下水、土壤,严重破坏了农业生产环境。我国农药年施用量30多万t,已跃居世界第二位,施用过量,且高毒、高残留药种占相当比例,品种失调,且利用率很低(约70%散落于环境中)。
　　另外,近几年我国畜禽粪便年产生量超过20亿t,是当年工业废弃物的2.7倍,且无序排放,总氮和总磷的流失量超过化肥流失量,成为威胁我国农业和农村环境的最大污染源之一,不仅严重污染环境,而且危害人畜健康。
　　此外,我国农作物秸秆年产量常年维持在7.2亿t以上,居世界第一位,其中6亿t以上属宜饲用秸秆,事实上近50%的秸秆被直接燃用,用于饲料的不到总量的1/4,按照农业部的说法,仅此就节约粮食4350万t。大量的秸秆和农膜等农业废弃物未能全部得到及时、有效处理,也加速了农业环境污染。
　　3.农业资源遭到严重破坏常规现代化农业下,农业资源破坏主要表现:森林面积逐步减少,因排污水体严重污染,水资源枯竭,生物物种资源濒危,土地沙漠化,表土流失严重等。所造成的资源不足和生态恶化必然成为制约我国经济可持续发展最大的“硬约束”。因此,无论提高农业资源利用率,还是减少农业废弃物和污染物的排放,实现农业废弃物的资源化利用,保护农业资源,都要求我们必须改变传统的“两高一低”农业经济增长模式,大力发展循环农业,走可持续发展道路。
　　二、以沼气为纽带的生态循环农业模式
　　沼气式循环农业模式指根据循环经济原理,以沼气为纽带,构建一个复合生态链,实现农业废弃物综合循环利用的农业发展模式。该模式的构成主要是将人与畜禽粪便以及农业废弃物通过微生物发酵转变成农业“三宝”――沼气、沼液、沼渣。
　　首先,生产沼气的原料是人和家畜粪便以及农作物秸秆,易取得且成本低。其次,通过发酵产生的沼气是清洁、廉价、安全的能源;产生的沼渣沼液可直接作为无公害农业生产的优质有机肥,而代替化肥。沼渣还通过再加工可以制成优质颗粒有机肥料,不但肥效提高1 倍以上,而且还能有效减少农作物病虫害,提高农产品质量;产生的沼液可以作农药,也可用来养鱼。最后,该模式由多种生产加工循环链组成,链间相互衔接,形成了较为完整的良性循环生物链。该模式在我国农村值得普及推广,近年来农村沼气建设国债项目和农村沼气省级建设项目已全面推开,形成了以下有区域特色的生态循环农业模式。
　　(1)果―草―畜―沼果园林下种草、豆科绿肥等,发展畜禽养殖,畜禽粪便和绿肥入沼气池发酵。沼气用作卫生能源,沼肥(沼渣和沼液)作为无公害水果生产的优质有机肥。
　　(2)菜―畜―沼蔬菜残次品、下脚料发展畜禽养殖,畜禽粪便和蔬菜残渣入沼气池发酵。沼气用作卫生能源,沼肥作为无公害蔬菜生产的优质有机肥。
　　(3)粮―猪―沼农作物秸秆一部分作饲料,发展畜禽养殖,另一部分秸秆和畜禽粪便入沼气池发酵。沼气用作卫生能源,沼肥为农业生产提供大量优质有机肥料和饲料(沼液养猪、鱼等)。
　　(4)粮―猪―沼―鱼农作物秸秆养畜,畜粪入沼气池发酵。沼气用作卫生能源,沼肥作饵料养鱼,用沼气灯诱蛾增加鱼饵。
　　(5)粮―菌―猪―沼农作物秸秆一部分用于生产食用菌,再将生产食用菌之后的培养基料用作饲料养畜,以畜粪加部分作物秸秆、菇料入沼气池发酵。沼气用作卫生能源,沼渣培育食用菌, 添加沼液喂猪,或沼肥还田。
　　(6)粮―猪―沼―果(菜、桑)农作物秸秆一部分作饲料养畜,另一部分秸秆和畜禽粪便入沼气池发酵。沼气用作卫生能源,沼肥作为无公害果(菜、桑)生产的优质有机肥。
　　(7)粮―猪―沼―加工利用沼气发电作为粮食和农副产品深加工的动力, 达到资源多次利用, 产品增值。
　　三、沼气式循环农业效益
　　沼气式循环农业生产系统不仅能为农村带来直接经济效益,促进农民增收,而且能为农村提供新型卫生能源,改善农村能源利用结构,有效降低农业(特别是畜禽养殖业)立体污染,改善农村生态环境。
　　1.秸秆循环利用以主要农作物秸秆为粗饲料,搭配必要精料或优质豆科牧草发展草食牲畜,转化为肉、奶、毛皮等畜产品。该农业生产系统再将畜禽产生的粪污通过沼气池转换成“三宝”。据粗略测算,如果全国新增利用2亿t农作物秸秆,可养600万头奶牛、2700万头肉牛,年产牛奶2000 万t、牛肉150万t,其粪污可产生沼气217亿m3,相当于1540万t标准煤,为2002年农业能源消费总量的23.64%。
　　2.畜禽粪污循环利用沼气式循环农业系统将畜禽粪便由目前的作肥料一次性利用转化为能源――肥料二次利用,可减轻对水源的污染。目前,全国每年养殖的畜禽年产生粪便约10.6亿t(干粪),按可利用50%外加人粪尿粗略估算,可产生1727亿m3沼气,相当于12262万t标准煤,为2002年农业能源消费总量的188.23%。
　　3.保护森林据调查资料,1口6～8m3沼气池可解决4口之家的生活用能,相当于造林0.6～0.8hm2,其直接经济价值相当可观。
　　4.有效治理农业立体污染以沼气为纽带的循环农业变废为宝,将传统农业排放的温室气体转变为热值较高的清洁能源,将严重污染水源的畜禽粪便转变为优质的有机肥――沼渣、沼液,减少了化肥和农药用量,阻隔了污染渠道,控制了农业立体污染的循环链。同时提高秸秆利用率。
　　5.促进农业增产和农民增收以沼气为纽带的循环农业模式以沼渣、沼液为肥料种植粮食、水果、蔬菜,一方面减少了化肥和农药用量,大大降低了种植成本,而且,沼渣、沼液肥是无公害生产的优质有机肥,可提高品质和产品质量安全;另一方面带动农户扩大养殖规模,增加收入。据农户调查资料,建一座8～10m3沼气池成本(含灶具管件)为
　　2 500～3 000元,每户农民每年增收节支的效益为1 550元,包括节省薪柴或煤、节省化肥、节约农药和生产优质农产品增收等。
　　6.改善农村生活条件农村推广“一建(沼气池)三改(改圈、改厨、改厕)”后,人畜分院、牲畜圈养、粪便入池,厕所清洁、厨房明亮、灶台干净,卫生条件和生活环境大为改善,有效解决了人、畜、禽粪便及生活污水对环境的污染问题,大量减少传染源,切断疫病传播渠道,避免一些疾病的传播。过去农村普遍的“漂亮的楼房,丑陋的厕所”现象得到很大程度改善,解决了农村“脏、乱、差”问题。同时,农户建设沼气池后,可减少生活中的劳务时间,如伐柴(草)、烧火等时间。
　　(通联:四川省自贡市自流井区荣边镇农业综合服务中心643000)