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　　摘要：将沼气工程与种植业相结合，构建以沼气为纽带的种养结合的循环农业模式是当前处理猪场粪水的循环农业新模式。该文针对循环农业模式缺乏科学评价体系，以单纯的生猪养殖为参照，运用能值理论对福清星源畜牧场循环农业模式进行评价，结果表明模式Ⅱ整体效益优于模式Ⅰ，环境负载率比模式Ⅰ降低了15.00%，可持续发展指数提高15.71%，经济效益比模式Ⅰ提高18.96%，生产效益略低于模式Ⅰ。模式Ⅱ实现“资源减量化、物质再循环和再利用”，并提高生态效益、经济效益，该文为种养结合循环农业模式推广提供科学依据。

　　关键词：农业，系统，沼气，种植，循环农业，能值分析，资源化利用

　　0、引言.

　　近几年，养猪业的迅猛发展带来了巨大经济效益和社会效益，同时也产生了大量畜禽粪便废弃物，随之引发了严重的环境污染问题，如何减少废弃物排放及合理有效利用受到越来越多的关注。循环农业模式以其对资源高效利用和环境友好而倍受重视，它以“减量化（reduce）、再利用（reuse）、再循环（recycle）”为3R原则，倡导资源减量化和循环利用。以沼气为纽带种养结合农业循环模式是当前处理猪场粪水的有效模式之一，其运用生物质能多层循环综合利用，有效地处理沼液，实现污水生态达标排放，该模式前期研究主要关注沼气工程的工艺设计、污水排放指标、沼液的肥料效果等，从系统整体出发对该模式的可持续研究目前鲜有报道。

　　能值分析方法是以自然价值为基础，将系统中各种生态流和经济流转换为能值，对自然环境生产与人类经济活动进行统一评价，定量分析系统结构、功能与生态经济效益的一种常用方法之一。目前已广泛应用于自然生态系统、农业生态系统、工业生产系统、城市生态系统以及区域生态系统发展可持续性的分析、评价与比较。为了科学评估以沼气为纽带种养结合循环农业模式的可持续性和综合生态经济效益，本文运用能值分析方法分析农业循环模式的能值流，并综合评价其生态和经济效益，以期为这种循环模式的推广提供科学依据。

　　1、研究区概况及方法

　　1.1研究区概况

　　研究区位于福清市海口镇星源农牧开发有限公司，距福清市区13km，N25°42'，E119°27'，系统总占地面积30.15hm2，其中种植面积22.78hm2。研究区域年太阳辐射4297.4MJ/km2，年平均气温19.6℃，年平均降雨量1697.4mm，当地径流年平均值200mm。研究区系统以生猪养殖（年养殖生猪24579头）为平台，养殖场废弃物干湿分离，猪粪渣用来栽培食用菌和生产有机肥，污水经沼气工程厌氧发酵消纳，污水厌氧发酵后的沼气用于产热和发电，沼渣、沼液用来浇灌牧草、甘蓝、玉米等，形成物质多极循环利用、废弃物资源化循环利用的循环复合生态系统。本研究以“生猪养殖—沼气工程—固废处理—沼液利用”循环农业模式为研究对象，记为模式Ⅱ，以单纯的生猪养殖为参照，记为模式Ⅰ，应用能值分析方法对2种模式进行分析比较。

　　1.2研究方法

　　1.2.1资料收集与数据处理方法

　　通过实地调查和资料收集的方式获得2008年研究区完整年度生产记录数据及当地气象部门的气象数据，根据以下公式计算太阳能值。EM=OD×UEV（1）式中，EM为太阳能值，sej；OD为原始数据；UEV为能值转换率。

　　1.2.2能值指标分析

　　根据循环农业“减量化、再循环、再利用”的3R原则，本文从资源减量化和环境安全性2个方面构建能值指标，指标细分为：1）资源减量化指标：自然资源能值自给率、购买能值比率、系统能值自给率、废弃物资源利用率；2）环境安全性指标：环境负荷率、可持续性指数、废弃物与可更新能值比。

　　自然资源能值自给率EIR=(EmR＋EmN)/EmU评价自然资源的支持能力购买能值比率(EmF+EmT)/EmU评价对外界资源的依赖程度系统能值自给率EmF''/EmU评价系统资源减量率资源减量化废弃物资源利用率EmW/(EmF+EmT)废弃物资源化利用率环境负荷率ELR=(EmF+EmN+EmW)/(EmR+EmT)评价环境承受的压力环境安全性可持续性指数EYR/ELR评价农业生产的可持续性废弃物与可更新能值比EmW/EmR废弃物对环境的压力生产效率净能值产出率EYR=(EmO-EmW)/(EmF+EmT)评价系统的生产效率注：EmR为可更新资源，sej；EmN为不可更新资源，sej；EmT为可更新有机能，sej；EmF为不可更新工业能，sej；EmF''为系统投入反馈能值，sej；EmU为总投入，sej；EmO为总输出能值，sej；EmW为产出废弃物，sej；EIR为自然资源能值自给率；ELR为环境负荷率；EYR为净能值产出率。

　　1.2.3经济效益分析

　　分别从系统的现金价值和能值货币价值计算系统产投比、年经济净收益，评估模式Ⅱ和模式Ⅰ的经济效益，具体计算公式如下

　　产投比=（总产出－废弃物）/系统外的投入净效益=总产出－废弃物－系统外的投入

　　2、结果与分析

　　2.1模式Ⅱ系统能值流分析外界输入系统的能值包括自然资源及购买能值，反馈能值为系统自产并在系统内部循环利用，输出系统的能值为总产出能值扣除反馈能值。研究区系统由生猪养殖、沼气工程、沼液利用和固废处理4个部分组成具体循环如下：生猪养殖每年产废弃物干湿分离后产猪粪渣、污水（尿液和冲栏水）1.79×1017和1.31×1018sej，污水进入沼气工程环节，经厌氧发酵后年产沼液和沼渣分别为6.34×1017和7.65×1017sej（由实际生产确定），其中29.18%（1.85×1017sej）的沼液反馈到种植业，70.82%作为下季度的再生产原料留在系统内，27.40%猪粪渣反馈到食用菌栽培系统，72.60%猪粪渣和所有的菌渣、沼渣反馈到有机肥系统，仅有0.91%（8.72×1015sej）有机肥反馈到种植业系统，其他流入市场。

　　1、沼液利用（A为甘蓝种植；B为牧草种植；C为玉米种植；D为火龙果种植）；2、生猪养殖；3、沼气工程；4、固废处理系统（E为有机肥生产；G为食用菌生产）；R为可更新自然资源能；N为不可更新自然资源能；R’为可更新有机能；F为不可更新工业辅助能；Y为产出。

　　2.22种模式的能值投入产出分析