以沼氣工程為紐帶的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式是降低農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)廢棄物污染、提高資源利用率的有效方式。該研究構(gòu)建了適合園區(qū)規(guī)模的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式能值評價指標體系，以河北省某典型奶牛產(chǎn)業(yè)園區(qū)為案例，將園區(qū)現(xiàn)行的利用全混式厭氧反應(yīng)技術(shù)（Continuous Stirred Tank Reactor，CSTR）的濕法單相厭氧消化沼氣工程，與濕法兩相耦合厭氧消化、干法序批式厭氧消化、干法連續(xù)式厭氧消化3種不同沼氣工程模式進行對比，運用能值理論及計算方法對以沼氣工程為紐帶的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園循環(huán)模式進行了評價，選擇最適宜園區(qū)發(fā)展的沼氣工程模式。結(jié)果表明，該園區(qū)能值投入率為17.57，能值產(chǎn)出率為0.41，環(huán)境負載率0.33，可持續(xù)發(fā)展指數(shù)1.23，以CSTR濕法單相厭氧消化沼氣工程為紐帶的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式整體效益優(yōu)于其他3種模式。研究對其他園區(qū)的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式評價和以沼氣工程為紐帶的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有借鑒意義。

0引言

近年來，隨著中國奶業(yè)振興和全國奶牛養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，2018年奶牛存欄量已達1 037.7萬頭，現(xiàn)代化、標準化和規(guī)?；膱@區(qū)式牧場逐漸成為主流。奶牛養(yǎng)殖供給優(yōu)質(zhì)乳品、滿足人們營養(yǎng)需求和促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，也產(chǎn)生了大量的養(yǎng)殖糞污，對環(huán)境造成了較大的壓力。如何資源化利用養(yǎng)殖糞污、減少環(huán)境污染已成為國內(nèi)外研究熱點。

循環(huán)農(nóng)業(yè)作為一種倡導最大限度提升資源的利用效率、多種途徑循環(huán)可再生資源的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式倍受關(guān)注。將循環(huán)農(nóng)業(yè)理念運用在奶牛養(yǎng)殖廢棄物處理上也頗有成效，以沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)模式是其中的典型模式之一，通過沼氣工程處理養(yǎng)殖糞污，沼渣沼液還田利用，可將養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)有機結(jié)合在一起，形成物質(zhì)、能量循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)鏈，在減輕環(huán)境污染的同時，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)資源循環(huán)利用。現(xiàn)行的沼氣工程主要包括利用安裝攪拌裝置使發(fā)酵原料和微生物完全混合這全一混式厭氧反應(yīng)技術(shù)（Continuous StirredTank Reactor，CSTR）的濕法單相厭氧消化、通過2個串聯(lián)裝置使酸化和甲烷化分別進行的濕法兩相耦合厭氧消化、利用車庫式反應(yīng)器的干法序批式厭氧消化、利用立式-橫推流式反應(yīng)器的干法連續(xù)式厭氧消化共4種模式。對于以沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)模式，現(xiàn)有研究主要關(guān)注沼氣工程發(fā)酵效率提升、三沼（沼氣、沼渣、沼液）綜合利用等方面，而從循環(huán)系統(tǒng)整體出發(fā)對模式資源利用程度和發(fā)展水平等進行效果評價的研究仍鮮有報道。近年來，國內(nèi)學者已建立了一些評價體系，其中涉及到的評估方法眾多，如綜合指數(shù)評價、經(jīng)濟效益評價、專家打分法等，但由于具體模式的內(nèi)容和方法差異較大，評價指標選取較為多元，這類方法通常主觀性較強，操作困難，可比性不強。

能值分析理論和方法是由美國著名生態(tài)學家H.T.Odum于20世紀80年代創(chuàng)立的，這一方法是從系統(tǒng)能量流動的角度出發(fā)，引用太陽能值作為統(tǒng)一的單位，將系統(tǒng)中計量單位不同、不便于互相轉(zhuǎn)化的各種物質(zhì)、能量進行比較和分析，進而對系統(tǒng)中的自然資源消耗、人類參與程度等進行定量分析。目前已廣泛應(yīng)用于自然生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以及區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展可持續(xù)性的分析、評價與比較中。本研究以中國河北省具有典型代表性的某產(chǎn)業(yè)園區(qū)為案例，以“奶牛養(yǎng)殖—沼氣工程”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式為研究對象，將濕法單相厭氧消化，濕法兩相耦合厭氧消化、干法序批式厭氧消化、干法連續(xù)式厭氧消化這4種常見的沼氣工程效果進行對比，對沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式效果進行評估。本研究運用能值分析方法構(gòu)建了評價指標體系，對園區(qū)內(nèi)循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進行了深入分析，通過計算自然、人力等各種資源需求，綜合考慮該園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展性和生態(tài)經(jīng)濟效益，最終選擇出最適宜園區(qū)發(fā)展的沼氣工程模式，并提出下一步發(fā)展建議?；诒狙芯康臄?shù)據(jù)基礎(chǔ)及所構(gòu)建的能值評價指標體系，其他同類型的產(chǎn)業(yè)園區(qū)也可進行類比分析，對產(chǎn)業(yè)園區(qū)中種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模配比、沼氣工程處理能力等重點參數(shù)進行評估，有針對性地獲取相關(guān)發(fā)展建議，由此為以沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的推廣提供科學依據(jù)。

聲明：參考《農(nóng)業(yè)工程學報》 2020年9月第36卷第17期，如涉及版權(quán)問題，請聯(lián)系刪除。

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