以沼氣技術為紐帶的循環農業模式探析

陳明波 汪玉璋

摘要：循環農業作為一種新的農業發展模式，是轉變農業發展方式的重要技術創新。沼氣技術作為處理農業廢棄物、發展循環農業的紐帶，在循環農業中發揮著核心作用。本文介紹了沼氣技術在循環農業中的作用，總結了以沼氣技術為紐帶的循環農業主要模式類型，分析了存在的問題并提出了發展措施，以期為更好的利用沼氣技術發展循環農業提供參考。

關鍵詞：農業廢棄物;沼氣; 循環農業

我國是一個農業大國，隨著農業技術不斷進步，糧食及畜產品產量逐年提高，產出的農作物秸稈、畜禽糞便等農業廢棄物也越來越多，許多農業廢棄物沒有得到很好的利用，不僅浪費了資源，而且污染了環境，影響了農業的可持續發展。按照循環經濟理念與生態學原理發展循環農業，實現農業廢棄物變廢為寶，不僅對促進農業生產與環境保護融合，優化農業生態環境意義重大，而且對改善農村用能結構、提高耕地質量、實現農業可持續發展意義重大。本文總結了以沼氣技術為紐帶的循環農業主要模式類型，分析了存在的問題并提出了發展措施，以期為更好的利用沼氣技術發展循環農業提供參考。

1農業廢棄物利用現狀

農業廢棄物主要包括植物類廢棄物、動物類廢棄物、加工類廢棄物和農村城鎮生活垃圾等4大類，通常農業廢棄物主要指農作物秸稈和畜禽糞便[1]。據統計，全國每年作物秸稈理論資源量約10.4億t，可收集資源量約9億t，利用量約7.2億t，秸稈綜合利用率達80.1%，還有約20%的秸稈未實現綜合利用[2]，既浪費了資源，又污染了農業生態環境。近年來，在中央標準化規模養殖等扶持政策的推動下，我國畜牧業快速發展，養殖規模、數量持續增長，規模化、集約化程度不斷提高，極大豐富了消費市場。與此同時畜禽糞污的產生量也在逐年增加，根據《中國畜牧業年鑒》提供的有關數據，2017年我國每年畜禽糞污排放總量約38億t，真正被還田消納利用的不到60%，有近14%的糞污排入水體和土壤，對生態環境造成了嚴重污染[3]。因此，農業廢棄物污染問題已成為影響農業可持續發展的突出問題。

2沼氣技術在循環農業中的作用

沼氣技術主要是利用厭氧細菌的分解作用，經水解、酸化、乙酸化和產甲烷等階段[4]，將有機物轉化為沼氣和二氧化碳，發酵產物沼液沼渣作為優良的有機肥料用于農業生產。作為處理農業廢棄物的一種有效方法，沼氣技術集環保、能源、資源再利用于一體，在循環農業中發揮著核心紐帶作用。

2.1生產清潔能源，實現農業廢棄物變廢為寶

沼氣厭氧發酵產生的沼氣是一種清潔能源，其主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，純甲烷的發熱量為 34000kJ/m3，沼氣的發熱量約為20800～23600kJ/m3。作為一種可再生能源，沼氣在農村可作為炊事用能，也可用于發電、燒鍋爐等。沼液、沼渣中富含作物生長所必需的氮磷鉀等營養元素，且病菌、蟲卵大部分被殺死，是優質的有機肥料，可用作基肥、追肥、葉面肥和浸種，可以起到改良土壤，節省化肥，提高作物產量、品質和抗病能力的作用[5]，是生產無公害食品、綠色食品、有機食品的重要肥料來源之一。

2.2改善農村人居環境及農業生態環境

長期以來，農村地區隨處可見的簡易廁所及養殖業產生的大量畜禽糞便由于得不到及時處理，是造成農村衛生狀況臟、亂、差的主要根源。沼氣池的建設和綜合利用，給解決這個問題提供了十分有利、有效的途徑。人畜糞便經沼氣池厭氧發酵處理后，殺滅了各種蟲卵病菌，降低了COD含量，極大地改善了農村衛生條件和居住環境。同時利用沼氣這一潔凈能源，減少了農村有害氣體排放，起到了保護大氣環境的作用。另外，沼液、沼渣的合理利用，減少化肥及農藥的使用，降低了農藥及化肥對土壤和農村水環境的污染。

2.3延伸產業鏈條

作為連接循環農業各個環節的紐帶，農業廢棄物經沼氣技術處理后實現了變廢為寶，通過“三沼”綜合利用，延長了農業產業鏈條，形成了“豬—沼―糧、果、茶、菜”等各類農業生產模式。通過以沼氣為紐帶的區域大循環，串聯起了種植、養殖、加工、銷售一體化經營產業鏈，實現了一二三產業融合對接，提高了資源的再利用率，減少農業生產投入，為農業產業結構調整、農民增收、農業生產節本增效提供了有效的途徑。

3以沼氣技術為紐帶的循環農業模式類型

3.1家庭養殖——戶用沼氣——家庭種植模式

該模式又稱庭院模式，以家庭養殖戶為單元，通過建設戶用沼氣池，家庭所產人畜糞便單獨或與農作物秸稈混合后投入沼氣發酵池厭氧發酵，所產沼氣用作農戶生活用能，沼液、沼渣作為有機肥施入農田，農田所產秸稈可再次進入此系統中循環利用，形成循環農業微循環利用模式。具調查，養殖3～5頭豬的家庭，配套建設池容8m3的戶用沼氣池，年產沼氣400m3左右[6]，可基本解決家庭每年10個月以上生活用能，生產的沼液、沼渣能解決0.13～0.2hm2農作物的用肥需求。

3.2小型養殖場——沼氣工程——種植業模式

該模式適合于小規模的養殖場，配套建設小型沼氣工程，養殖場所產糞污投入沼氣發酵池厭氧發酵，所產沼氣用于養殖場生產、生活用能或為附近農戶提供清潔能源，生產的沼渣用于養殖場自有農田或為周邊種植戶提供基肥，生產的沼液用于農田灌溉。

3.3農作物秸稈——沼氣工程——種植業模式

該模式通常以周邊秸稈資源豐富的村委會或農業企業為單元，通過秸稈預處理站對秸稈進行預處理，處理后的秸稈投入沼氣池厭氧發酵，所產沼氣用于農村集中供氣，沼液、沼渣作為有機肥施入農田，提供農作物生長所需養分，所產農作物秸稈再次進入此系統之中，實現營養成分不斷在作物與土壤間循環流動。

3.4大型養殖場——沼氣工程——有機肥——種植業模式

該模式適合規模較大的養殖場，通過建設大型沼氣工程，配套有機肥廠、污水處理設施。養殖場采取干清糞工藝，干糞用于商品化有機肥加工，沖洗水進入沼氣工程進行厭氧發酵處理，工程所產沼氣用于場圈舍保暖、發電或為周邊農戶供氣等，生產的沼渣用于商品化有機肥加工，沼液用于養殖場周邊的規模化種植企業，未用完的沼液異地消納或通過污水處理設施深度處理后達標排放。

3.5區域整體大循環模式

該模式一般以縣域為一個單元，通過合理的生態設計，構建種植、養殖、加工、銷售一體化經營產業鏈，形成一二三產業融合大循環利用模式。該模式以特大型沼氣工程、有機肥廠為紐帶，生產的沼氣發電并入電網或經提純凈化后進入天然氣管網用于工業生產和城鎮居民用氣，生產的沼渣沼液為作為農業生產肥料。

4沼氣技術在循環農業應用中存在的問題

4.1種養失衡，沼液、沼渣難以就近還田利用

在國家政策的支持下，近年來規模化養殖業快速發展，導致種植業規模與養殖規模不相適應，許多養殖場周邊沒有規模化的種植業農場來消納產生的大量沼肥，而分散經營的農戶利用量有限，致使規模養殖場沼肥很難實現農田完全消納。加之部分養殖場規劃不合理，周圍缺乏配套的農田，異地消納成本較高，更加劇了沼肥還田的難度。

4.2沼液、沼渣的安全使用問題

為提高飼料效果，飼料生產廠家常在飼料中添加大量含有銅、鋅、鐵、砷等微量元素的添加劑，同時一些養殖場養殖過程中過量使用抗生素，導致沼液沼渣中時常存在重金屬、抗生素超標問題[7-9]。沼液沼渣中重金屬、抗生素的存在勢必影響沼肥的質量，農田長期大量施用后，會導致土壤耕層中有害物質累積，存在污染農產品和生態環境的潛在風險。

4.3沼氣工程裝備、沼氣提純凈化等配套技術尚需完善

在過去很長一段時間內，我國對沼氣工程的研究重點都圍繞在沼氣發酵技術上，忽略了對沼氣工程裝備技術的研究和開發，目前市場上的沼氣工程裝備自動化程度低，裝備沒有統一的規格，距離形成產業化還有較大差距[10]。另外目前我國沼氣的提純、凈化，沼液沼渣的深度處理、合理使用等技術還需進一步完善[11]。

5對策與措施

5.1堅持生態循環理念，科學規劃種養業

科學的農業規劃布局是發展循環農業的基礎，在整體思路上，應堅持生態循環的理念，遵循因地制宜、農牧結合、種養平衡的原則，以種定養，科學布局和合理規劃養殖業。鼓勵通過土地流轉等方式擴大種植業規模化程度，為沼肥大規模利用提供種植業基礎。

5.2加強沼氣技術薄弱環節研發力度

沼氣技術是發展循環農業的重要紐帶，針對存在的問題，在沼氣工程裝備方面應進一步提高原料預處理、沼氣發酵、氣體凈化、產品利用等環節裝備設計標準化、成套化水平，進一步提高沼氣工程裝備自動化水平，降低運行成本。在“三沼”綜合利用方面進一步加強沼渣沼液中有害物質監測、去除等方面研究，制定沼渣沼液農田施用規范。

5.3實施政策傾斜，加大財政投入

循環農業是轉變農業發展方式的一種技術和模式創新， 短期內可能經濟效益不明顯。為做好推廣工作，政府應給予一定的政策傾斜，通過制訂相應的財稅鼓勵政策、設立循環農業發展基金等形式予以支持;同時加大對循環農業核心環節如農村沼氣、養殖場標準化改造、測土配方施肥等支持力度，促使農業主體自覺采用循環農業模式開展農業生產。

參考文獻

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