以新發展理念創新沼氣科技在生態循環農業的支撐引領作用

吳 進, 黃忱忱, 寧睿婷, 冉 毅

(農業部沼氣科學研究所， 成都 610041)

以新發展理念創新沼氣科技在生態循環農業的支撐引領作用

吳 進, 黃忱忱, 寧睿婷, 冉 毅

(農業部沼氣科學研究所， 成都 610041)

黨中央提出的“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念，是建設生態文明的重要組成部分，同時也是建設我國農業現代化的基本內涵，發展生態循環農業，是新常態下踐行新發展理念走可持續發展道路的重要舉措。以沼氣技術為紐帶的“豬—沼—果(菜、糧)”等生態種養模式，從根本上改變了傳統的糞便利用方式和過量施用農藥化肥的農業生產方式，是保護生態環境，發揮生態優勢的有效手段，在我國低碳經濟、節能減排和建設生態循環農業中具有不可替代的作用。目前中國農業發展已從過去主要依靠增加資源要素投入轉入主要依靠科技進步的新時期，農村沼氣也正處于轉型升級發展新階段，文章從沼氣為紐帶的生態循環農業技術實踐與應用模式現狀出發，對農村沼氣科技在生態循環農業中多層次支撐作用進行分析，深入分析沼氣技術在生態循環農業的作用，探討當前農村沼氣科技支撐對生態循環農業的影響因素和存在的問題，提出沼氣科技支撐引領發展生態循環農業的政策建議。

新發展理念； 生態循環農業； 沼氣科技； 支撐引領； 思路建議

為貫徹落實黨中央提出的新發展理念，文章從沼氣為紐帶的生態循環農業技術實踐與應用模式現狀出發，對農村沼氣科技在生態循環農業中多層次支撐作用進行分析，探討當前農村沼氣轉型升級對生態循環農業的影響因素，提出沼氣科技支撐引領發展生態循環農業的政策建議。

1 科技引領生態循環農業發展的基本內涵及其必然性

1.1 新發展理念的科學內涵

十八屆五中全會確立了“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，堅持以人民為中心，以協調和綠色作為科學發展的標志，開放、共享成為落腳點，在生態方面體現為人與自然和諧相處，人民共享天藍、地綠、水凈的美好家園[1]。以新發展理念推動生態循環農業發展，是對辯證法的運用，共享發展作為全面深化改革過程中的啟始點和歸宿點[2]，目的是使人民群眾共享改革紅利，是建設生態文明的重要組成部分，同時也是建設我國農業現代化的基本內涵[3]。當前中國農業科技進步貢獻率超過56%，中國農業發展已從過去主要依靠增加資源要素投入轉入主要依靠科技進步的新時期，但是農業科技對經濟增長的貢獻率低于發達國家水平。以新發展理念引領現代農業發展，就是要大力推動綠色生態循環農業發展，可提高節約和高效利用資源、大環境治理力度和筑牢生態安全屏障，能有效促進農業現代化走有質量、有效益、可持續生態文明發展道路[4]。因此，新發展理念則是指導發展行動的思想觀念，是發展思路、發展方向、發展著力點的集中體現。要深刻領會新發展理念的科學內涵，才能正確把新發展理念貫徹到實際工作中去。中國正處于從傳統農業向現代農業過度的階段，加快轉變發展方式，大力發展循環經濟是生態型轉變的必由之路[5]。正確認識新發展理念科學內涵，才能把創新發展居于發展新理念的首要和引領地位，對指導新常態下生態循環農業發展具有重要的實踐意義。

1.2 發展生態循環農業是踐行新發展理念的重要舉措

發展生態循環農業，是按照生態學原理和生態經濟規律，因地制宜地設計、組裝、調整和管理農業生產和農村經濟的系統[6]?！吧鷳B農業”1970年由美國土壤學家Albrecthe W提出后，是以不犧牲農業資源和生態環境為代價而合理利用農業資源，現代農業與傳統農業的有機結合，協調發展與環境、資源利用與保護之間的矛盾，形成生態與經濟上良性循環，實現人類、生態、經濟與社會和諧的發展方式。在能源缺口壓力和資源環境約束背景下，生態農業得以在全球傳播發展，我國生態循環農業的發展歷程可分為兩段，1970年～2014年，1980年在銀川召開了全國農業生態經濟學術討論會上，第一次使用了“生態農業”這一術語，并開始試點發展生態農業，1993年發展生態農業被寫入《中國21世紀議程》。2006年中央一號文件《中共中央國務院關于推進社會主義新農村建設的若干意見》把生態農業上升到可持續發展的“循環農業”，這期間還有學者把生態農業稱為“有機農業”。2015年以后，《全國農業可持續發展規劃(2015-2030年)》的出臺，標明以可持續發展為目標的現代生態農業是我國大力提倡發展的農業方式，2016年中央1號文件關于建設農業可持續發展試驗示范區的要求及建設方案，國務院關于印發全國農業現代化規劃(2016-2020年)的發布，它緊緊圍繞“一控兩減三基本”的原則，以創新引領發展現代農業，促進農業提質增效和生態循環農業發展，是農業供給側改革的部署，發展現代農業方向標[7]，全面提升現代農業建設水平，新常態下踐行新發展理念走可持續發展道路的重要舉措。

2 以沼氣為紐帶的生態循環農業技術實踐與應用

2.1 沼氣技術在生態循環農業的作用

2.1.1 節能減排

農村戶用沼氣1個10 m3左右的沼氣池，年均產沼氣385 m3，相當于替代605公斤標準煤，可解決3～5口之家一年80%的生活燃料。一個年存欄1萬頭生豬養殖場沼氣工程，年可處理鮮糞7200噸左右，生產沼氣約55萬m3，給居民供氣相當于每年可替代850噸標準煤，年產沼肥2萬噸，每年減排二氧化碳1600噸以上，減少化學需氧量950噸以上[8]。有學者以2000-2010 年中國農村沼氣和薪柴消費統計數據測算，用沼氣替代薪柴的減排效益，相當于平均每年保護了106.67萬 hm2的森林，每年可產生近 53.34×107kg的碳匯[9]。農業部的統計數據表明，目前全國沼氣年生產能力為160多億m3，約為全國天然氣消費量的13%,可減排二氧化碳5000多萬噸，每年生產有機沼肥近4億噸，可減少20%以上的化肥和農藥施用量，改良土壤8000萬畝，在保護生態環境和節能減排上，具有良好的生態、環境和經濟效益。

2.1.2 治理農村環境污染

我國近年來每年產生的農作物稻稈7億噸，蔬菜廢棄物1億噸，畜禽糞便約為17.3億噸[10]，資源性農業廢棄物大多被丟棄或僅當作燃料，經濟價值很低，不僅造成了資源的浪費，而且還帶來了環境的污染。農村沼氣技術帶動“一池三改”，控制了人、畜、禽病原菌的交叉傳染，有效解決畜禽糞便、生活污水等對地表水、地下水和空氣的污染，凈化了農村生態環境。沼氣技術將秸稈、畜禽糞便等農業廢棄物無害化處理、資源化或能源化循環利用，實現廢棄物排放的最小化，促進了資源節約和廢棄物減排，是治理農業面源污染的有效途徑[11]。

2.1.3 “沼肥”綜合利用

“沼肥”的綜合利用是發展生態循環農業重要組成部分，據測定，沼液中含有豐富的氮、磷、鉀、鈉、鈣等營養元素。沼渣中除含上述成分外，還含有有機質、腐植酸等。主要表現為一是肥效作用，以沼肥作為農作物的肥源，比直接施用人糞尿和化肥產量有明顯的提高，其增長幅度分別為:糧食作物5%～8%，經濟作物8%～16%，蔬菜增產幅度高達20%以上[12]。沼肥作物利用率比堆漚肥提高10%～20%，其中全氮、全磷、全鉀的含量分別提高40%～60%，40%～50%，80%～90%。二是改良土壤，pH值及養分含量的影響。結果表明: 施用沼肥使土壤密度下降9.7%、銨態氮增加60.5%，速效磷增加85%，速效鉀增加225%，有機質增加30%。田間試驗結果，施用沼肥組作物增產15.6%, 并且產品品質也有提高, VC含量提高18.6%、硝酸鹽含量降低30.3%。因此沼肥能夠有效改善土壤的營養結構，明顯提高土壤的有機質含量[13]。沼液處理使表層土壤有機質增加達3.0 kg·hm-2，全氮含量提高65%，土壤pH值下降0.4個單位，土壤銅、鋅、鉛、鎘含量符合《小麥產地環境技術條件》NY/T 851-2004的要求[14]。三是提高農產品品質，施用沼肥可明顯提高產量、改善品質, 并降低農殘及硝酸鹽的含量[15]。

2.2 沼氣技術在生態循環農業中的應用現狀

沼氣技術在生態循環農業上的應用20世紀70年代初，其目的是為了解決農村能源供需矛盾，通過沼氣工程處里人畜糞便、生活污水、農業廢棄物等，將生態到系統內部廢棄物、能源、沼渣、沼液還田利用的農業生產經營模式，體現了3R的原則即“減量化、再利用、再循環”原則，以農村戶用沼氣池引申發展的“豬-沼-果”是我國沼氣技術在發展生態循環農業最早的應用模式，早在2002年被農業部列為生態農業發展中最為典型的模式[16]。隨著沼氣技術的利用和影響擴大，逐漸得到國家的重視和關注，從“七五”開始持續對沼氣領域進行科技攻關，將畜牧業發展與種植業發展鏈接起來，在沼氣發酵的原理和應用技術逐步成熟，解決了發酵原料單一、建設材料、秸稈發酵技術等關鍵技術，先后頒布的《農村家用沼氣發酵工藝操作規程》、《戶用沼氣池標準圖集》、《沼氣工程技術規范》等40多項有關沼氣的國家和行業標準，取得了顯著的成果，并建設了多處示范工程，為發展提供堅實的科技支撐[17]。目前在我國形成了南方“豬-沼-果”、北方“四位一體”、西北“五配套”等以沼氣為紐帶的生態農業模式和技術，促進了能量高效轉化和物質高效循環，并對其取得的經濟效益、生態效益和社會效益進行深入分析和示范推廣效益評價，成為經濟上可行的畜禽污染防治技術和發展循環農業的經濟基本模式[18]，對推動我國生態循環農業起到了積極的作用。例如“生豬養殖-沼氣工程-固廢處理-沼液利用”循環農業模式，通過廢棄物資源化循環利用后購買能值比率由100%降低至 83.66%，環境負載率降低 15%，可持續發展指數提高15.17%，經濟凈收益提高 18.96%[19]。

2.3 沼氣技術在發展生態循環農業中的地位

農村沼氣建設在發展生態循環農業上，可促進農業發展轉方式，農民增收，奔小康[20]。農村沼氣具有無可比擬的生態優勢，作為一種清潔能源，是我國節能減排工作的重要組成部分，同時沼氣產業是連接循環農業各個環節的紐帶，可將畜禽糞便、生活垃圾等廢棄物變廢為寶、高效轉化為清潔能源和有機肥料，有效地降低農藥、化肥等農業投入品的施用量，減少農業面源污染，提高耕地的有機質含量，實現廢棄物資源循環利用，具有良好的經濟和環境綜合效益，在新農村建設城鎮化進程中占有重要的地位[21]。生態發展優勢可促進農業、工業、服務業的產業生態化，打造綠色增長極[22]，將農村沼氣生態能源生態優勢轉化為發展優勢，將自然、文化與經濟區位等優質資源轉化為發展低碳經濟優勢。以創新引領沼氣科技發展，將沼氣科技生態優勢轉化為發展優勢的動力，可促進區域產業競爭和發展，推動實現社會全面小康、共同富裕和公平發展。以沼氣技術為紐帶的“豬-沼-果(菜、糧)”等生態種養模式，把養殖業所產生的廢棄物轉換成可再生能源沼氣和有機肥料，實現“資源化、減量化、無害化、生態化”利用，減輕農業廢棄物對環境的壓力，延長農業產業鏈，成為連接循環農業各個環節的紐帶[23]。是農業產業體系循環起來的節點產業，從根本上改變了傳統的糞便利用方式和過量施用農藥化肥的農業生產方式，是保護生態環境，轉化生態優勢的有效手段，在我國低碳經濟、節能減排和建設生態循環農業中具有不可替代的作用[24]。

3 發展生態循環農業對沼氣科技升級的需求

科技創新是增強發展動力的重要因素，是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐。實施創新驅動發展戰略，是建設創新型國家，全面建成小康社會的必然要求[25]。近年來，隨著我國城鎮化建設不斷加快，農業生產方式、農村人居環境和用能發生了巨大的變化，畜禽養殖日益趨向規?；?、集約化方向發展，農村沼氣在生態循環農業中的應用技術水平不高，還存在裝備研發落后、沼氣的高值利用率低、秸稈發酵技術、沼渣液綜合利用效率低等技術問題，成為影響生態循環農業發展的障礙。對此，發展生態循環農業對沼氣科技提出新的要求，加強引領性、原創性研究，提高沼氣技術在生態循環農業中的支撐引領作用。

3.1 加大基礎研究投入力度

沼氣技術的基礎是厭氧微生物的代謝活動。目前集中厭氧消化系統(CAD)等新技術研究進展遲緩，本領域存在的轉化率低、中間代謝產物積累、甲烷代謝速率低是生物質厭氧消化的技術瓶頸，影響工程的產氣率，從而遏制了工程效率。以生活垃圾和秸稈為主要發酵原料的干發酵技術研究和開發尚未成熟，在發酵助劑和微生物產品的研究方面也滯后，商品化開發程度低。加強基礎研究，解決沼氣發酵基礎問題，突破厭氧消化技術瓶頸，提供理論基礎和技術支撐，有助于提升原始創新能力。

3.2 沼氣工程裝備技術，產業化程度、標準化程度不高

沼氣工程是系統工程，是多學科應用交叉的技術，這一產業的發展依賴于生物、環保、建筑、能源、化工、機械等學科高新技術的應用和創新，但是在沼氣工程裝備技術等方面存在制造水平低、沼氣工程凈化、利用技術開發以及自動化控制程度低、產品配套性差、工程質量難以保證等問題。雖然我國已經制定了農業部行業《沼氣工程技術規范NY/T1220.1-5- 2006》等工程標準，但是行業標準化的工作還遠遠不夠，行業準入制度還沒有完全建立，沼氣工程建設質量問題時有發生。強化應用研究，重視科技成果轉化和引進，可有效促進技術創新、加強成果轉化，培育和提高自主創新能力。

3.3 一些共性關鍵技術瓶頸有待突破

我國生物質資源能源化利用現狀及共性關鍵技術瓶頸，例如連續式干發酵技術、多元物料沼氣發酵技術、沼氣提純壓縮罐裝新技術與設備等問題，對農村沼氣產業化發展有較大的影響。針對沼氣建設中科技需求和關鍵共性問題，重點解決戶用沼氣原料結殼和出料困難，培育高效接種菌劑和發酵菌劑，提高小型沼氣工程產氣率，解決秸稈沼氣生物降解和產氣穩定性差的問題，提高大中型沼氣工程自動化水平，提高沼渣沼液綜合利用率，提高沼氣發電設備效率，開發低成本沼氣提純壓縮罐裝技術，推動規?；託夤こ贪l展。沼氣的技術進步可提高產業的能源效率，研究和突破沼氣產業關鍵技術，提高沼氣科技水平和成果轉化率，可促進產業技術進步和核心競爭力提高，推動一批高新技術產業發展，為農村沼氣快速健康發展提供科技支撐。

4 思考和建議

4.1 完善扶持政策，健全實施機制

以新發展理念統領發展思路，發揮政府主導作用，從加快我國城鎮化進程、維護國家能源安全、推動生態循環農業可持續發展的戰略高度，制定和完善相應的法規及扶持政策，突出沼氣技術在生態循環農業產業鏈中的紐帶作用，重視農村沼氣建設的科技創新，把農村沼氣納入國家發展規劃體系中，在現代農業產業技術體系中予以支持。

4.2 增加沼氣技術在發展生態循環農業中的科技含量

以新發展理念提升沼氣科技在發展生態循環農業中的支撐引領作用，針對行業發展技術需求與創新方向，頂層設計農村沼氣轉型升級在發展生態循環農業的科技作用，依靠創新驅動，以現代生物工程技術為手段，破解農業廢棄物資源化和能源化利用關鍵瓶頸問題和重大技術難題，開發和高效利用農業生物質資源新技術、新方法和新體系。

4.3 加強科研投入的穩定性和長期性

以農村沼氣轉型升級為發展契機，增強沼氣科技在發展生態循環農業中地位，建議保持科技研究經費投入的穩定性和長期性，提升科研機構科研條件和研發能力，夯實科研人才隊伍，多出成果，促進成果快速轉化應用。

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Supporting and Leading Role of New Biogas Technology in Eco-agriculture Under New Development Idea /

WU Jin， HUANG Chen-chen， NING Rui-ting， RAN Yi /

(Biogas Institute of Ministry of Agriculture, Chengdu 610041,China)

The new developing idea of “innovation, coordination, green, openness, and sharing” proposed by the central committee of Communist Party of China is an important part of building ecological civilization. It is also the basic content and an important measure in building modern agriculture. Biogas technology, as a link of "pig-biogas-fruit-vegetables, fundamentally changed the traditional way of manure utilization and excessive use of chemical fertilizers. In this paper, multi-level supporting rolesof biogas technology in ecological circular agriculture were analyzed in depth based on the practice of biogas link and the present application modes in eco-agriculture. Influence factors and problems of biogas technology in supporting eco-agriculture were discussed. Suggestions on supporting policy for biogas technology were put forward.

new development outlook；ecological circular agriculture；biogas technology；supportive role；thinking suggestions

2016-10-30

項目來源： 2015年成都市科技計劃軟科學項目(2015-RK00-00089-ZF)； 2016年四川循環經濟中心項目(XHJJ-1613)

吳 進(1965-)，男，貴州凱里人，副研究員，研究方向為農村可再生能源和循環經濟政策研究，E-mail: wujin@caas.cn

冉 毅，E-mail:ranyi@caas.cn

S216.4

B

1000-1166(2016)06-0121-04