基于能值的福建落后山区农村沼气运营研究<br/>——以福建省屏南县为例

基于能值的福建落后山区农村沼气运营研究
——以福建省屏南县为例

2015-08-23福建师范大学地理科学学院徐凌星林惠花

海峡科学 2015年6期

福建师范大学地理科学学院　徐凌星　林惠花

基于能值的福建落后山区农村沼气运营研究
——以福建省屏南县为例

福建师范大学地理科学学院徐凌星林惠花

该文以福建省屏南县为例，利用能值分析法评价不同沼气运营模式的综合效益和可持续性。结果表明：（1）集中供气模式的生态效益、生产效率、经济发展程度优于户用沼气模式，而户用沼气模式对环境资源的利用优于集中供气模式，对环境产生的负荷较小；（2）基于不同生计模式的户用沼气运营存在差异，种植-养猪型农户运营的沼气系统生态效益和生产效率最佳，半工半耕型农户运营的沼气系统经济发展程度较高，市场型农户运营的沼气系统发展更具可持续性。

屏南县农村沼气效益评价能值分析

我国沼气工程建设起始于20世纪60年代末，先后形成了以获取沼气能源为目的的户用沼气工程、围绕畜禽规模养殖展开的大中型沼气工程。目前，我国沼气运营模式逐渐由上述“能源—环保型”转向“能源—生态型”，沼气主产业开始进一步分化成原料、沼气、肥料、设备供应等多个支链产业，产业链的稳定与可持续发展成为时代的要求［1］。

屏南县农村沼气作为福建省落后山区沼气发展的代表，主要发展有农户直接燃烧沼气、利用沼液沼渣进行施肥的户用沼气模式，以及以沼气为纽带的结合农业循环模式处理猪场粪污，所产沼气供农户使用的集中供气模式。在当前落后山区急需摆脱以牺牲环境为代价发展经济的背景下，衡量当前屏南农村沼气系统的综合效益与可持续性，对于发展和推广福建落后山区的沼气运营模式具有重要意义。将美国著名生态学家H.T.Odum创立的能值理论用于论证该运营模式是否达到综合效益最大，可以有效解决研究系统可持续性和效率对接的难题［2-3］。

目前，对农户家庭生计模式的研究已应用于探讨农村劳动力转移、农村政策调整等问题［4-5］，本文借此思路对研究区的沼气运营模式进一步加以区分，因地制宜、因户制宜地研究农村沼气的运营发展情况。

1　研究区对象简介

屏南县位于福建省东北部，地处北纬26°44′～27°10′、东经118°41′～119°13′，辖4镇7乡153个行政村，总面积1485km2，人口18.89万，其中耕地面积1.33万hm2，农业人口约占总人口的75%。全县平均海拔830m，地形以中山为主［6］。

1.1集中供气沼气工程

屏南县集中供气沼气工程从2008年发展至今，已经形成了“生猪养殖—固废处理—沼气工程—沼液利用—集中供气”的循环农业模式。本文取样的工程1、2皆为县内的沼气示范性工程。工程1所产沼气主要供应给周边农户及公司食堂，沼液用于浇灌果树、蔬菜。工程2所产沼气供应给周边农户、为猪供地暖及公司食堂，沼液用于浇灌竹林、无患子林。

1.2里坋溪村户用沼气工程

里坋溪村位于屏南县屏城乡，是屏南县典型的户用沼气推广村。户用沼气大致表现出沼气-种植“二位一体”或养殖—沼气—种植“三位一体”的运营模式。依据农户家庭主要经济创收渠道，将沼气户划分为市场型、半工半耕型及种养型。市场型农户的经济创收渠道主要为种植经济作物，半工半耕型农户以务工、种植渠道获取生计，种养型农户主要发展种植业及庭院养殖，因沼气发酵系统受养殖类别影响较大，又将种养型进一步划分为养殖禽类农户及养殖畜类农户（分别记为种养型1、2）。

2　沼气工程效益的能值分析

本文将研究系统的边界确定为2013年度沼气生产的起点到发酵产物综合利用的终端。能值计算参照Odum、蓝盛芳等的方法［2-3］，根据收集的数据和相应的能值转换率［3-7］，将不同量度单位转换为统一的太阳能值，整理编制能值分析表（见表1）。其中研究区完整年度生产、气象数据来源于《2014年屏南县统计年鉴》、屏南县气象局地面观测资料，各种农业生产资料及能量折算系数参考农业经济技术手册［8］及骆世明［9］的研究结果，相关沼气、沼肥产量计算参考张全国、汤云川等的研究结果［10-11］。

基于现金价值和能值货币价值计算的系统产投比、年经济净收益，可以在一定程度上评析屏南县沼气生态系统的经济效益［12］，见表2。为进一步评析该循环系统的可持续性，本文参考席运官等人［7，13］关于农业循环的可持续性能值评估，计算结果见表3。

表1　各类沼气运营系统能值投入、产出表

表2　各类沼气运营系统经济效益分析

表3　各类沼气运营系统能值指标对比

3　沼气工程效益结果分析

3.1能值投入

由表1可知，规模化的集中供气型能值投入大，是户用沼气型的82～125倍。各类沼气系统中，投入能值最大的是可更新有机能，能值占沼气系统总投入能值的81%以上，户用型可更新能值由沼气池初始投料、种子、猪仔等构成；集中供气型主要为劳工、管理以及饲料费。工程1、2的不可更新工业辅助能值所占比例较多，分别为16.37%、10.85%，主要为沼气工程建设费，贡献率分别为66%、65%；化肥、农药费对户用沼气型工业辅助能贡献最大，以种养型2、市场型为典型，比例分别为8.40%和5.89%。另外，各类沼气系统存在的反馈能值可相应减少系统对外部投入的依赖，但比例仅在0.8%～3.8%之间。

3.2能值产出

据表2，工程1、2的净能值货币价值比净市场价值分别高出1.39E+08元、1.28E+08元，能值货币价值产投比是市场价值产投比的10倍左右，可见工程1、2的综合效益远高于经济效益。从产出效益的构成来看，工程1、2的三沼利用比重为1%～2%，沼气系统的综合效益不佳。定性来看，工程1、2实施免费集中供气，存在沼液外流、沼渣弃用的现象；工程1消纳沼液的果园、菜地规模不大，消纳量有限，工程2消纳沼液的竹林、无患子林所得未进入市场，无直接的经济效益。

户用沼气型表现出较高市场价值产投比，较低能值货币价值产投比的特点，净能值货币价值为负，生态效益亏损。定性来看，发酵、种植、养殖系统联系薄弱，一方面，沼液的肥料替代效益不佳，因作物施肥是非连续性的，沼液的产生是连续性的，沼肥肥效不如化肥，沼液外排现象普遍存在；另一方面，除种养型2外，其他类沼气系统仅靠人粪尿产气，沼气的能源替代效益不佳。

3.3能值指标特征

据表3，可以评估各类沼气系统的综合效益及可持续程度。其中，能值投资率用于评价经济发展、环境负载程度。工程1的能值投资率明显高于其他沼气系统，说明该系统经济发展程度较高，对环境依赖性较低。工程1较于工程2，建池时间晚，沼气工程不稳定，所需相关外购资源大。从能值自给率上看，户用沼气型普遍高于集中供气型，如市场型是工程1的15.93倍，说明户用沼气型对环境资源的利用较高，这与农户种植业的发展程度相关。

工程1、2的净能值产出率相当，是户用沼气型的24倍左右，可见集中供气型的生产效率和产出程度明显优于户用沼气型。

户用沼气系统较集中供气沼气系统有环境负荷小的优势。工程2的环境负载率最高，表明该系统对环境的压力较大。户用沼气型产生的环境压力不高，说明其发展水平较低，可进一步加大能值投入，提高生产力水平。

户用沼气型与集中供气型在能值反馈率上25～38倍的差距表明前者的自我组织程度优于后者。

此外，各类沼气系统的可更新率普遍达到90%以上，表现出很好的可再生性。从可持续发展指数观察，各类沼气系统维持在5～10，表现出一定的可持续度，能流循环情况良好，其中市场型与工程1的可持续发展指数较高，说明该系统持续发展性能较优。