生物質(zhì)能源

賈曉菁1趙鐵柏1李燕芬2

（1中央財經(jīng)大學(xué)MBA教育中心北京100081；2北京林業(yè)大學(xué)人文學(xué)院北京100083）

　　摘 要：通過建立以沼氣工程為紐帶，以“豬－沼－果”模式為代表的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，發(fā)展畜牧業(yè),同時，保 護良好的生態(tài)環(huán)境，調(diào)整林業(yè)種植結(jié)構(gòu)，加強農(nóng)村能源建設(shè)。江西實踐證明，以“豬－沼－果”為模式的生態(tài)林業(yè)在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)具有廣闊的發(fā)展前景。

　　江西是我國南方重點林業(yè)省份，森林覆蓋面積達到60.5％，僅次于福建省，位居全國第二；同時，江西是中國的農(nóng)業(yè)大省，是國家重要的糧食生產(chǎn)基地和畜牧業(yè)基地，發(fā)展農(nóng)業(yè)，對于江西省乃至全國的糧食安全均具有重要意義。為了在保護良好的生態(tài)環(huán)境的同時發(fā)展農(nóng)業(yè)，江西省委省政府提出了“山上辦綠色銀行，山下建優(yōu)質(zhì)糧倉”的戰(zhàn)略方針。

　　近年來，江西的畜牧業(yè)得到了穩(wěn)定的發(fā)展，畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量成倍增長，2006年，全省大畜牧業(yè)產(chǎn)值591億元，家畜養(yǎng)殖產(chǎn)值391億元，畜牧業(yè)為全省農(nóng)民人均增收16元。

　　隨著養(yǎng)殖規(guī)模的擴大，規(guī)模效應(yīng)將呈現(xiàn)上升，養(yǎng)殖收益同步提高，而養(yǎng)殖收益的提高又將進一步促進規(guī)模養(yǎng)殖，進而得到規(guī)模養(yǎng)殖效應(yīng)增長環(huán)路。

　　但是，伴隨著養(yǎng)殖規(guī)模的擴大，對環(huán)境的壓力也日益增加，對環(huán)境造成的污染程度增大，進而污染損失（包括畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)下降，由于環(huán)境惡化造成畜禽病害上升，產(chǎn)品數(shù)量下降，對環(huán)境污染造成他人損失的賠付和罰款等，即系統(tǒng)中存在增長上限基模）上升，進而抑制規(guī)律養(yǎng)殖的發(fā)展。即在上述規(guī)模養(yǎng)殖效應(yīng)增長反饋環(huán)中存在抑制環(huán)路。

　　據(jù)測定：一頭豬日排泄糞尿5kg，一個千頭豬場日排放的豬糞尿5t，加之日需用于沖洗產(chǎn)生的污水30t，其一年的污染物水排放高達13000t。這些廢棄物的直接污染主要包括對大氣的污染，在高溫下由于畜禽糞便發(fā)酵和含硫蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的大量氨、硫化物、甲烷等有害有毒氣體和各種惡臭氣體對大氣的污染；還有水體污染，畜禽糞便及生產(chǎn)污水的任意排放，極易造成水體的富營養(yǎng)化。

　　根據(jù)目前江西畜牧業(yè)的現(xiàn)狀和畜牧業(yè)對環(huán)境污染的現(xiàn)狀，近年來江西畜牧業(yè)發(fā)展中規(guī)模養(yǎng)殖以年平均增長5.6％的速度將養(yǎng)殖散戶淘汰，規(guī)模養(yǎng)殖已經(jīng)成為江西畜牧業(yè)的主要發(fā)展趨勢。而從污染的角度，規(guī)模養(yǎng)殖已經(jīng)成為農(nóng)村污染的主要來源之一。

　　1建設(shè)生物質(zhì)能源——沼氣為主的循環(huán)經(jīng)濟

　　規(guī)模養(yǎng)殖對環(huán)境的污染不僅對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨 大的壓力，而且對養(yǎng)殖業(yè)本身也將起到抑制作用。從對江西部分地區(qū)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有部分畜禽養(yǎng)殖場由于對環(huán)境造成污染，致使與當?shù)鼐用耜P(guān)系緊張，賠款嚴重，影響企業(yè)的發(fā)展；一些養(yǎng)殖專業(yè)戶由于環(huán)境惡化，造成畜禽疾病上升，養(yǎng)殖效率低下，甚至出現(xiàn)破產(chǎn)。相反許多畜禽養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖專業(yè)戶注重環(huán)境污染問題，采取生態(tài)養(yǎng)殖，取得了良好的效益。

　　要有效解決規(guī)模養(yǎng)殖場的糞便污染問題，發(fā)展生態(tài)林牧業(yè)是其必然趨勢，而其核心就是要通過人為增加物質(zhì)循環(huán)環(huán)節(jié)，增加系統(tǒng)內(nèi)部能量的利用層次，減少系統(tǒng)對外部環(huán)境的排放，達到保護環(huán)境的目的。而畜禽類糞便中含有大量的有機質(zhì)，經(jīng)過高溫厭氧可生成沼氣和二氧化碳，通過沼氣發(fā)酵，殺死糞便中大部分病原微生物，減少人畜共患疾病的發(fā)生和傳播，沼氣作為環(huán)保能源，即可以減輕能源危機的壓力，又可以降低成本。沼液、沼渣作為有機肥，不僅可以作肥料使用，而且也是優(yōu)質(zhì)的餌料。沼液和沼渣的使用可以殺菌和抑制有害病菌，防治病蟲害，減少農(nóng)藥的使用量60％以上，從整體上降低污染，同時具有增加土壤肥力，改良環(huán)境，防止土壤板結(jié)的作用。

　　在規(guī)模養(yǎng)殖場中，生物質(zhì)能源——沼氣工程不僅僅是解決畜禽糞便污染的工程。而且是連接林業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的紐帶工程，通過沼氣工程的建設(shè)，建立以養(yǎng)殖業(yè)為中心的，集林業(yè)、養(yǎng)魚、加工業(yè)為一體的生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，達到系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)和能量的等級利用和循環(huán)。

　　2效益分析

　　江西省在發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時為了保護良好的生態(tài)環(huán)境，江西省委省政府提出了“山上辦綠色銀行，山下建優(yōu)質(zhì)糧倉”的戰(zhàn)略方針。

　　以“豬-沼-果”為主要模式的生態(tài)林業(yè)，在江西具有廣闊的發(fā)展前景。2006年江西省畜牧業(yè)產(chǎn)值591億元，家畜養(yǎng)殖產(chǎn)值391億元，畜牧業(yè)為全省農(nóng)民人均增收16元。但伴隨生態(tài)農(nóng)林發(fā)展模式的擴大，尤其是規(guī)模養(yǎng)殖的發(fā)展，其造成的環(huán)境污染問題不容忽視。

　　為了研究開展沼氣工程帶來的生態(tài)和經(jīng)濟效益，假設(shè)從2005年以后不再進行新的沼氣工程建設(shè)，與目前的方案進行對比，測算污染量和沼氣量。（k為沼氣工程建設(shè)調(diào)控參數(shù)，k＝1表示建設(shè)沼氣工程，k＝0表示不建設(shè)沼氣工程）見表1。

　　2.1沼氣工程的生態(tài)效益分析

　　沼氣工程帶來的生態(tài)效益主要體現(xiàn)在：通過沼氣工程建設(shè)直接減少生豬養(yǎng)殖系統(tǒng)給環(huán)境造成的污 染；沼氣工程為種植業(yè)提供優(yōu)質(zhì)有機肥——沼肥，進而改良土壤，避免過量施用化肥帶來的土壤污染；沼氣工程可以為生產(chǎn)和生活提供清潔能源——沼氣，減少了對山地薪柴的需求和對煤炭的需求，進而減少人們在生產(chǎn)和生活過程中使用其他能源帶來的對環(huán)境的污染。

　?。?）沼氣工程減少水污染作用分析。通過系統(tǒng)模型的仿真（VENSIM5.0版本），遞推方案和對照方案相比，至2010年遞推方案向環(huán)境排放的污染物在數(shù)量上減少了41.33萬t，包括氨氮5.26萬t，化學(xué)需氧量36.07萬t。假設(shè)污染物中的50％將流入江河湖水域，依據(jù)中華人民共和國相關(guān)用水水質(zhì)標準，用于農(nóng)田灌溉的水質(zhì)對化學(xué)需氧量含量的允許上限為300mg/l，據(jù)此可以得到通過沼氣工程的建設(shè)減少污染水體的數(shù)量，依據(jù)相關(guān)標準還可以計算出其他標準的污染水的數(shù)量。

　　假設(shè)50％的化學(xué)含氧量流入水域，以化學(xué)需氧量CODcr為指標的沼氣工程減少水體污染的分析結(jié)果見表2。

　　從表2數(shù)據(jù)可見，通過沼氣工程的建設(shè)，僅以CODcr為例，如果以水稻灌溉用水衡量，至2010年可以累計減少污染9017.5萬t用水，以生活雜用水衡量，可以累計減少污染36070萬t用水。因此，沼氣工程的建設(shè)對于減少水污染具有重大意義。

　?。?）沼氣工程減少大氣污染作用分析。通過仿真計算，開展沼氣工程建設(shè)，遞推方案與對照方案相比，至2010年可以生產(chǎn)的沼氣數(shù)量對照見表3。

　　由仿真計算結(jié)果，至2010年開展沼氣工程建設(shè)可以累計多生產(chǎn)沼氣10204萬m3。從實際調(diào)查得知，目前沼氣的用途主要是提供生產(chǎn)和生活用能，假設(shè)其中的90％作為能源使用，則開展沼氣工程至2010年累計多生產(chǎn)的沼氣可提供的能量（用ZQNL表示）為

　　2.2沼氣工程的經(jīng)濟效益分析

　　開展沼氣工程產(chǎn)生的經(jīng)濟效益包括沼氣工程帶來的養(yǎng)殖業(yè)增效和種植業(yè)增效?，F(xiàn)以前文中沼氣產(chǎn)量為準，選擇生豬出欄數(shù)（t），水果產(chǎn)量（t）和稻谷產(chǎn)量（t）作為研究變量，進行模型的定量分析。

　　仿真計算結(jié)果，從2005~2010年累計增產(chǎn)水果175.33萬t、稻谷587t。

　　同時，沼氣工程對于養(yǎng)殖業(yè)本身具有促進作用。利用模型仿真，得到不同方案下生豬養(yǎng)殖的產(chǎn)量模擬相應(yīng)的數(shù)據(jù)，見表4和表5：

　　3循環(huán)經(jīng)濟模式的推廣

　　在轉(zhuǎn)變畜牧業(yè)生產(chǎn)方式中，各地延伸“豬－沼－果”生態(tài)農(nóng)業(yè)種養(yǎng)模式，把豬拓展到牛、禽，果拓展到蔬菜，花卉、糧食、珍珠、魚類等，鴨珠共養(yǎng)、稻鴨共棲等生態(tài)養(yǎng)殖模式在全省得到大面積推廣。全省初步形成了贛南、贛東以牧沼果、贛中以牧沼菜、牧沼糧為主，贛北以牧沼魚為主的格局。2006年，全省建設(shè)大中型畜禽養(yǎng)殖沼氣工程354處，與沼氣果業(yè)結(jié)合的畜禽養(yǎng)殖戶達31.5萬戶。

　　圍繞推進畜禽養(yǎng)殖小區(qū)和規(guī)?；B(yǎng)殖場建設(shè)，江西省政府安排了1000萬元專項資金用于畜禽養(yǎng)殖小區(qū)沼氣工程建設(shè)。一年來，全省畜禽養(yǎng)殖小區(qū)新增138個，有43個5000頭以上的大型養(yǎng)豬場相繼建成投產(chǎn)，全省規(guī)模養(yǎng)豬比重達到53%，規(guī)模養(yǎng)畜比重達到54％，規(guī)模飼養(yǎng)已經(jīng)成為畜牧業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)。