雷錦霞,韓偉宏
(山西省農科院農業(yè)資源與經(jīng)濟研究所,太原 030006)
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·農業(yè)區(qū)劃·
山西沼氣模式鏈區(qū)域適宜性分析*
雷錦霞,韓偉宏
(山西省農科院農業(yè)資源與經(jīng)濟研究所,太原030006)
沼氣模式鏈反映了產業(yè)之間的物流、能流循環(huán)關系,是推進循環(huán)農業(yè)發(fā)展的重要研究內容。研究首先對山西沼氣模式鏈的現(xiàn)狀進行剖析,其次,針對存在問題結合山西不同區(qū)域的資源、生態(tài)、經(jīng)濟特征,提出采用“區(qū)域資源條件+區(qū)域生態(tài)環(huán)境因素+區(qū)域農業(yè)主導功能”指標體系對沼氣模式鏈進行適宜性評價。該方法引入“區(qū)域農業(yè)主導功能”的指標,能更好地體現(xiàn)循環(huán)農業(yè)的資源、環(huán)境、經(jīng)濟相融合的發(fā)展目標。區(qū)域資源條件選擇溫度、太陽輻射總量、年秸稈產量、年畜禽糞尿排泄量等指標; 區(qū)域生態(tài)環(huán)境因素選擇盆地、丘陵、山地等反映地貌特征的指標; 區(qū)域農業(yè)主導功能則選擇農產品供給功能、就業(yè)與生活保障功能、生態(tài)調節(jié)功能、文化傳承與休閑功能等指標。通過分析,將山西省劃分為晉南盆地丘陵循環(huán)農業(yè)區(qū)、晉東南及晉中丘陵盆地循環(huán)農業(yè)區(qū)、晉北大同忻定盆地循環(huán)農業(yè)區(qū)、晉西北風沙治理循環(huán)農業(yè)區(qū)、晉西黃土丘陵水土保持循環(huán)農業(yè)區(qū)、太行中條山生態(tài)保護循環(huán)農業(yè)區(qū)六大循環(huán)農業(yè)區(qū)。最后,闡述了各區(qū)的農業(yè)生產特征和所選取模式,確定實施政策扶持、技術創(chuàng)新、多元籌資的保障措施。
循環(huán)農業(yè)模式鏈區(qū)域適宜性山西
沼氣模式鏈即以沼氣為紐帶的循環(huán)農業(yè)模式鏈,是農業(yè)廢棄物通過交換、循環(huán)利用、要素耦合和產業(yè)聯(lián)接等方式形成的一種結構。它解決了農業(yè)種植與農產品加工業(yè)、服務業(yè)、農產品消費領域之間的物流、能流循環(huán)問題,是循環(huán)農業(yè)的一種重要模式[1]。

圖1 山西沼氣工程循環(huán)鏈分區(qū)指標體系
近年來,山西以沼氣為紐帶循環(huán)農業(yè)模式鏈已初步建成,這些模式對解決山西農業(yè)發(fā)展中的資源利用率低、資源浪費嚴重、資源潛力未充分發(fā)揮等問題發(fā)揮了巨大作用。其模式鏈主要包括:“三位一體”、“四位一體”、“一池三改”、“五個一”工程、種植+果業(yè)+養(yǎng)殖—沼氣+壓塊(生物質爐)、大型養(yǎng)殖場或養(yǎng)殖小區(qū)—農畜產品加工—沼氣工程—發(fā)電+有機肥加工—有機果菜種植+食用菌(農業(yè)循環(huán)園區(qū)建設模式)、畜禽養(yǎng)殖—沼氣—有機肥料—綠色果菜、庭院種養(yǎng)+沼氣工程綜合利用模式等。由于山西區(qū)域間資源、生態(tài)、經(jīng)濟發(fā)展差異較大,存在著沼氣模式采用盲目、應用效果欠佳等問題。因此,開展以沼氣為中心循環(huán)農業(yè)模式鏈區(qū)域適宜性研究,因地制宜選擇模式鏈,能更有效推動山西省循環(huán)農業(yè)發(fā)展。
文章采用定量與定性分析相結合的方法,建立“區(qū)域資源條件+區(qū)域生態(tài)環(huán)境因素+區(qū)域農業(yè)主導功能”的分區(qū)指標體系,對全省涉農縣的沼氣工程模式進行分區(qū)選擇。
表1山西省分地區(qū)太陽能資源分布情況

地 區(qū)年日照時數(shù)(h)太陽輻射(MJ/(m2·a))晉北地區(qū)2800以上5648.4~6108.64忻定盆地2670~29455648.4~5857.6呂梁地區(qū)2700~28005564.72~5857.6太原地區(qū)2675.85439.2~5648.4晉中地區(qū)2600~27005439.2~5648.4晉東南地區(qū)2500左右5439.2左右臨汾地區(qū)≤25005230~5313.68運城地區(qū)≤2400≤5020.8
2.1區(qū)域資源因素評價
2.1.1氣候資源
(1)熱量資源。沼氣發(fā)酵除要求一定的酸堿度、密閉嫌氣條件外,池內發(fā)酵液溫度對產氣速度和產氣效率的影響也很大[2],沼氣的發(fā)酵溫度為8~60℃,文章選擇池溫10℃為沼氣生產的下限溫度。經(jīng)調研,池溫在10℃以上、時長最長的區(qū)域為:運城、臨汾地區(qū),其次為太原、晉中、忻定盆地、晉東南盆地、呂梁平川區(qū),這些區(qū)域所屬縣(區(qū))具有發(fā)展沼氣的最適宜溫度條件,晉北地區(qū)池溫10℃以上時長較短,屬沼氣工程的次適宜區(qū)。
(2)太陽能資源。太陽能資源是發(fā)展沼氣的重要條件,利用太陽能可提高沼氣池的發(fā)酵溫度,因此,太陽能資源是影響沼氣池產氣量和沼氣池利用時間的另一主要因子[3]。據(jù)《山西氣象志》,各地區(qū)太陽能資源分布情況如表1。
表1顯示,年太陽輻射總量最豐富的地區(qū)為晉北地區(qū)、忻定盆地,較豐富的地區(qū)為呂梁地區(qū),一般地區(qū)為太原、晉中、晉東南地區(qū),較少地區(qū)為臨汾、運城地區(qū)。
(3)生物質資源。生物質資源是沼氣工程的原料來源,農村主要包括人畜糞便及部分農作物秸稈,其作用提供沼氣工程所需的富氮原料和富碳原料[4]。計算標準參照《農業(yè)技術經(jīng)濟手冊》和2013年《山西省統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)推算而來。農作物秸稈資源估算依據(jù):小麥主副產品產量之比為1: 1.1; 玉米為1: 1.2; 豆類為1: 1.6; 薯類為1: 0.5[5]。估算結果如表2。
表22012年山西省各市主要農作物的生物質產量

地市小麥稈(萬t)玉米秸稈(萬t)豆類(萬t)薯類(萬t)生物質總量(萬t)太原市0.51148832.8538101.2783121.08300435.73大同市0.00000090.5409025.2555816.217044102.01陽泉市0.06764031.3377460.2932350.68644832.39長治市5.711254170.7785232.5810215.188950184.26晉城市29.86296268.22106213.1115152.401773113.60朔州市0.046694104.4516806.0471047.681764118.23晉中市10.068728178.0448235.7503202.999151196.86運城市169.612300169.0737245.3871235.388128349.46忻州市0.095635151.38316310.96429915.443549177.89臨汾市108.037600132.9882725.3734244.543760250.94呂梁市3.28111294.25294011.86191110.129663119.53合計327.2954121223.92664667.90384661.7632321680.89
表2顯示,秸稈資源豐富地區(qū)為運城市、臨汾市; 較豐富地區(qū)為晉中市、長治市、忻州市; 一般地區(qū)為晉城市、朔州市、呂梁市、大同市; 貧乏地區(qū)為陽泉市、太原市。
畜禽糞便資源量估算標準參照《農業(yè)技術經(jīng)濟手冊》,估算結果如表3。

表3 2012年山西省各市年畜禽糞尿排泄量 萬t

圖2 2012年山西各市農林牧漁業(yè)從業(yè)人員比重
表3所示,畜糞尿資源豐富地區(qū)為朔州市、忻州市; 較豐富地區(qū)大同市、呂梁市、晉中市; 一般地區(qū)為臨汾市、運城市、長治市; 貧乏地區(qū)為晉城市、太原市、陽泉市。
(4)農村從業(yè)人員比重。參考《山西統(tǒng)計年鑒2013》, 2012年山西11市農林牧漁業(yè)從業(yè)人員占鄉(xiāng)村從業(yè)人員比重如圖2。
圖2顯示,運城市、朔州市農村從業(yè)人員比重最大,其次為忻州、大同市、臨汾、晉中、長治市、呂梁市; 比重最小為太原、陽泉市。
2.1.2區(qū)域資源條件綜合評價計算模型
(1)
式中,T綜合評價值;di各指標評價值;Wi指標權重;n總指標數(shù)。
11市各類資源按以下標準打分:豐富為4分、較豐富3分、一般2分,貧乏為1分; 借助專家咨詢法,設定指標權重:熱量資源0.4,太陽能資源0.2,畜禽糞資源0.2,秸稈資源0.15,勞動力資源0.05,區(qū)域資源綜合評價結果如表4。
表4山西省各市沼氣模式區(qū)域資源綜合評價

地市氣候資源生物質資源勞動力資源綜合評價值排序熱量資源太陽能資源秸稈資源畜禽糞資源臨汾市424233.151運城市414243.002晉中市333322.953呂梁市332322.804忻州市233432.804長治市323222.555朔州市142442.506晉城市322222.407大同市142332.258陽泉市331112.209太原市331112.209
表5山西省循環(huán)農業(yè)區(qū)分區(qū)指標

區(qū)域名稱資源評價值生態(tài)因素農業(yè)主導功能晉南盆地丘陵循環(huán)農業(yè)區(qū)3.00~3.15盆地、丘陵農產品供給、文化傳承晉西黃土丘陵水土保持循環(huán)農業(yè)區(qū)2.80~3.15丘陵生態(tài)調節(jié)晉東南及晉中丘陵盆地循環(huán)農業(yè)區(qū)2.40~2.95丘陵、盆地農產品供給、就業(yè)與生活、文化傳承晉西北風沙治理循環(huán)農業(yè)區(qū)2.40~2.80丘陵、山地生態(tài)調節(jié)、文化傳承晉北大同忻定盆地循環(huán)農業(yè)區(qū)2.25~2.80盆地農產品供給、就業(yè)與生活、文化傳承太行中條山生態(tài)保護循環(huán)農業(yè)區(qū)2.25~3.00山地生態(tài)調節(jié)

圖3 山西省循環(huán)農業(yè)分區(qū)布局
經(jīng)計算,沼氣工程區(qū)域資源較好的地區(qū)為臨汾市、運城市,資源條件較差的地區(qū)為大同市、太原市、陽泉市。
2.2區(qū)域生態(tài)環(huán)境因素與農業(yè)主導功能因素評價
山西省區(qū)域生態(tài)環(huán)境因素選取盆地、丘陵、山地為指標進行分析; 農業(yè)主導功能依據(jù)《山西省農業(yè)功能區(qū)劃研究》的分區(qū)結果,考慮縣域的農產品供給功能、就業(yè)與生活保障功能、生態(tài)調節(jié)功能、文化傳承與休閑功能等。通過分析,將全省涉農115個縣(區(qū))分為六大循環(huán)農業(yè)區(qū),并進行沼氣模式的配置[6]。其分區(qū)圖如圖3。
3.1晉南盆地丘陵循環(huán)農業(yè)區(qū)
包括臨猗、聞喜、永濟、芮城、萬榮、稷山、新絳、絳縣、洪洞、襄汾、曲沃、翼城、浮山、河津、侯馬、霍州、鹽湖、堯都等共18個縣(區(qū)),土地面積占全省的10.53%,鄉(xiāng)村人口占全省24.13%。
平川區(qū)模式:該區(qū)屬暖溫帶氣候區(qū),區(qū)內農業(yè)生產條件優(yōu)越,農業(yè)自然資源豐富,特別是熱量資源為全省的高值區(qū),生長期長,能滿足一年兩熟和棉花生產條件[7],具有城郊農業(yè)生產的特點。結合該區(qū)域沼氣實施的優(yōu)越資源條件,選擇反映城郊特征的循環(huán)農業(yè)生產模式,加強大中型沼氣工程、秸稈氣化集中供氣工程、高效低排放戶用生物質爐試點等工程的建設。重點選擇“大型養(yǎng)殖場或養(yǎng)殖小區(qū)—農畜產品加工—沼氣工程—發(fā)電+有機肥加工—有機蔬菜種植+食用菌”、“種+果+養(yǎng)殖—沼氣+壓塊(生物質爐)”、“農業(yè)廢棄物+沼氣工程—高值綜合利用”等。
丘陵區(qū)模式:利用當?shù)亓止Y源豐富、農戶庭院經(jīng)濟發(fā)展較好的優(yōu)勢,發(fā)展以農戶為單元的“庭院立體種養(yǎng)+沼氣工程綜合利用”工程,推行果糧畜沼共生互惠高效循環(huán)模式,如“豬—沼—菜”、“豬—沼—果”等“三位一體”、“五個一工程”等能源生態(tài)模式[9]。
3.2晉東南及晉中丘陵盆地循環(huán)農業(yè)區(qū)
包括長治縣、屯留、長子、襄汾、沁縣、澤州、高平、壽陽、榆次、太谷、祁縣、平遙、文水、汾陽、尖草坪、杏花嶺、萬柏林、迎澤、晉源、小店、古交、陽曲、長治郊區(qū)、晉城城區(qū)、潞城、介休、靈石、榆社、交城、孝義、清徐31縣(區(qū)),土地面積占全省的18.08%,鄉(xiāng)村人口占全省的26.01%。
南部晉東南盆地屬于暖溫帶半濕潤氣候區(qū),是全省降水資源最為豐富的地區(qū),為不穩(wěn)定兩年三熟制區(qū),處于我國中部玉米帶,也處于世界三大玉米黃金生產帶[7]。該區(qū)蔬菜生產頗具優(yōu)勢,亦是全省豬肉主產區(qū)之一。選擇模式應以“種養(yǎng)結合+沼氣循環(huán)鏈”為主的相關模式,如“農畜產品—加工業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”、“畜禽養(yǎng)殖—沼氣—有機肥料—果菜、農作物秸稈—養(yǎng)殖—沼氣工程—綜合利用”等。
晉中丘陵盆地處于省會太原市和晉中城鎮(zhèn)帶的周邊地區(qū),農業(yè)發(fā)展的市場條件和社會經(jīng)濟條件相對優(yōu)越,歷來為山西省主要農產品商品生產基地之一。該區(qū)域農業(yè)功能定位是大力發(fā)展都市農業(yè)、設施農業(yè)、觀光農業(yè),其產品以服務城市市場為目標[8]。該區(qū)模式應保證實現(xiàn)農產品供給功能的同時,兼顧農業(yè)就業(yè)與生活保障功能。如“可食用廢棄物—養(yǎng)殖—加工業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”、“設施農業(yè)—工業(yè)—旅游業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”、“農作物秸稈—養(yǎng)殖—沼氣工程——高值綜合利用”、“農畜產品—加工業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”、“大型養(yǎng)殖場或養(yǎng)殖小區(qū)—農畜產品加工—沼氣工程—發(fā)電+有機肥加工—有機蔬菜種植+食用菌”、“畜禽養(yǎng)殖—沼氣—有機肥料—果菜”等。
3.3晉北大同忻定盆地循環(huán)農業(yè)區(qū)
包括大同縣、渾源、陽高、天鎮(zhèn)、朔城、山陰、應縣、忻府、定襄、原平、新榮、懷仁、代縣、大同南郊14縣區(qū),土地面積占全省的19.01%,鄉(xiāng)村人口占全省14.26%。
大同盆地位于山西北部,熱量資源相對不足,為該省一年一熟制耕作區(qū)。以種植中晚熟或中早熟玉米為主,少量種植春小麥、谷子、雜豆類等其它雜糧。南部忻定盆地,農業(yè)生產條件、熱量條件好于大同盆地,屬于不穩(wěn)定兩年三熟制區(qū)[7]。兩區(qū)均是全省玉米的重要產區(qū),區(qū)域內的畜牧業(yè)發(fā)展較好,以奶牛、肉牛、肉羊飼養(yǎng)為主導的農牧結合型生態(tài)農業(yè)建設成效顯著。中部山陰、應縣、朔城、大同等縣區(qū),已成為全省最重要的牛奶生產基地,忻府區(qū)和定襄縣又屬于“有奶牛的農業(yè)”區(qū)[7]。圍繞農牧產品生產及加工,發(fā)展種養(yǎng)相關循環(huán)鏈。選擇“種養(yǎng)結合+沼氣循環(huán)鏈”、“農畜產品—加工業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”、“可食用廢棄物—養(yǎng)殖—加工業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”、“大型養(yǎng)殖場或養(yǎng)殖小區(qū)—農畜產品加工—沼氣工程—發(fā)電+有機肥加工—有機蔬菜種植”、“畜禽養(yǎng)殖—沼氣—有機肥料—果菜”、沼氣工程的高值綜合利用等。
3.4晉西北風沙治理循環(huán)農業(yè)區(qū)
包括左云、平魯、偏關、保德、神池、五寨、岢嵐、右玉、河曲9縣[7]。土地面積占全省的8.68%,鄉(xiāng)村人口占全省3.92%。
該區(qū)的特點是風大、沙多、低溫,屬于沙化發(fā)展地帶或潛在危險地帶,作物生長季節(jié)短,水土流失嚴重,土壤瘠薄,是全省著名的農業(yè)低產區(qū)。因此,該區(qū)的農業(yè)功能定位以生態(tài)保護為主,摒棄廣種薄收陋習,加強基本農田建設與水源建設、節(jié)水灌溉設施建設,增加高產穩(wěn)產農田,該區(qū)是華北地區(qū)光能、風能資源高值區(qū),應大力開發(fā)利用太陽能、風能資源。模式選擇為林牧復合經(jīng)營模式、農畜產品生產與加工相結合的技術模式等。由于該區(qū)年低溫時間長,沼氣運營的成本高,不建議發(fā)展簡易沼氣工程及相關聯(lián)的技術模式。
3.5晉西黃土丘陵水土保持循環(huán)農業(yè)區(qū)
包括興縣、石樓、交口、汾西、隰縣、永和、大寧、吉縣、蒲縣、寧武、靜樂、嵐縣、方山、婁煩、離石、中陽、柳林、臨縣、鄉(xiāng)寧19縣。土地面積占全省的18.78%,鄉(xiāng)村人口占全省12.19%。
該區(qū)屬于我國強度土壤侵蝕區(qū),侵蝕面積居全國第二,因此,該區(qū)農業(yè)功能以建設、恢復、維護植被為主,水保工程措施與生物措施相結合,提高森林植被覆蓋率,維護和改善當?shù)丶包S河下游生態(tài)環(huán)境。選擇模式既要發(fā)揮區(qū)域沼氣建設中富氮、富碳原料的資源優(yōu)勢,又要體現(xiàn)防止水土流失的生態(tài)調節(jié)功能。重點選擇農村庭院立體種養(yǎng)+沼氣綜合利用工程,如“四位一體”、“三位一體”等。同時,充分利用當?shù)氐乃9こ蹋x擇“種+果+養(yǎng)殖—沼氣+壓塊(生物質爐)”。
3.6太行中條山生態(tài)保護循環(huán)農業(yè)區(qū)
包括和順、左權、武鄉(xiāng)、平順、壺關、黎城、陽城、沁水、垣曲、夏縣、平陸、廣靈、靈丘、繁峙、五臺、沁源、安澤、古縣、盂縣、平定、陽泉郊區(qū)、陵川、昔陽23縣。土地面積占全省的24.92%,鄉(xiāng)村人口占全省19.49%。
該區(qū)是國家和山西省重點生態(tài)工程——太行山綠化工程實施的重點區(qū)域,適合于玉米、谷子和馬鈴薯、蕎麥、莜麥等雜糧種植。區(qū)域的功能定位是以華北地區(qū)生態(tài)屏障和水源保障建設為主線,同時將生態(tài)建設與林果業(yè)相結合,因地制宜建設特色干鮮果品生產基地。考慮區(qū)域光熱資源相對豐富,玉米、林果業(yè)發(fā)展較好,具有發(fā)展沼氣的較好資源條件,同時也為了實現(xiàn)區(qū)域的生態(tài)調節(jié)功能。選擇“農作物秸稈—養(yǎng)殖—沼氣工程—綜合利用”、“以蔬菜、果樹為主的庭院立體種養(yǎng)+沼氣循環(huán)鏈”、“可食用廢棄物—養(yǎng)殖—加工業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”、“設施農業(yè)—工業(yè)—旅游業(yè)+沼氣循環(huán)鏈”等。
首先,要制定相應的政策保障體系與扶持措施。盡快制定與完善循環(huán)農業(yè)的法律法規(guī)體系,依法推行清潔生產,加大監(jiān)督管理的力度。另外,完善農業(yè)服務配套體系,并將其落實到位[9]。
其次,在實踐應用方面,與國家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略相銜接,結合區(qū)域資源優(yōu)勢、社會經(jīng)濟基礎等多種因素[10],鼓勵將項目建設與循環(huán)模式鏈相結合,創(chuàng)造區(qū)域資源、經(jīng)濟、環(huán)境相融合的良好環(huán)境,推動區(qū)域循環(huán)農業(yè)的發(fā)展。
再次,技術上加大農業(yè)清潔生產、綠色生產和農業(yè)資源多級轉化等層面的技術整合與集成方面的研究,建立相對完善的循環(huán)農業(yè)發(fā)展的技術創(chuàng)新體系。在融資方面,對循環(huán)模式鏈項目采取政府投資、財政貼息、優(yōu)惠貸款等途徑,同時,引導民間資金的投入,多渠道多形式籌集資金[11]。
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ANALYSIS OF THE REGIONAL SUITABILITY OF CIRCULAR AGRICULTURE MODEL IN SHANXI*
Lei Jinxia, Han Weihong
(Agriculture Resource and Economy Institute,Shanxi Academy of Agriculture Science,Taiyuan 030006)
Biogas model chain reflected the circular relationship of logistics and energy flow, which is important for promoting circular agriculture development. In this study, biogas model chain of Shanxi province was firstly analyzed. Secondly, aiming at the existing problems, and combining with the resource, ecology and economic characteristics of Shanxi Province, the index system of ′biogas regional suitability + regional ecological environmental elements + dominant functional orientation of regional agriculture′ was adopted to evaluate the suitability of the biogas model chain. This approach introduced the indicator of′dominant functional orientation of regional agriculture′which reflected the development goals of resources, environment, economic integration of circular agriculture. For regional resource conditions, the temperature, amount of solar radiation, the annual production of straw, animal manure excretion were selected as indicators. For regional ecological factors, basin, hills, mountains and others were selected as indicators that reflected the geomorphic features. For regional agricultural dominant function, agricultural supply functions, employment and livelihood security, ecological regulation functions, cultural heritage and recreational functions and others were selected as indicators. This paper divided Shanxi province into six circular agricultural regions: South Shanxi province basin hills circular agricultural region, Southeast Shanxi province and Middle Shanxi province hilly basin circular agricultural region, basin circular agricultural region of Datong city and Xinding city in North Shanxi, sand control circular agricultural region of Northwest Shanxi province, soil and water conservation of loess hilly region circular agricultural region of West Shanxi province, and ecological protective circular agricultural region of Zhongtiao Moutain in Taihang area. Finally, it elaborated the production characteristics and models selected for each region, and determined the implementation of policy support, technological innovation, pluralistic financing safeguards.
circular agriculture; model chain; regional suitability; Shanxi province
10.7621/cjarrp.1005-9121.20160618
2015-06-01
雷錦霞(1965—),女,山西省孝義人,副研究員、主任。研究方向:農業(yè)經(jīng)濟。Email: 956646261@qq.com
山西省留學人員管理委員會辦公室科研資助項目“山西省農業(yè)資源高效循環(huán)利用技術研究”(2008-116)
S216.4
A
1005-9121[2016]06-0115-06
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