老撾發展農村戶用沼氣政策與產能潛力分析

周 琨， 張英楠， 賴成晞， 任曉斌， 吳進

(1.四川農業大學 管理學院， 成都 611130； 2.農業農村部沼氣科學研究所， 成都 610041)

老撾人民民主共和國(全文簡稱老撾)，是以農業為主導經濟的國家，隨著國民經濟的發展，畜牧業有了較快的進步，是農業經濟的重要組成成分，也是影響居民生活、農民增收、農村建設的關鍵因素[1]。老撾大多數養殖戶都是散養式養殖，再加之近些年畜禽業發展迅猛，導致糞污排放量較大，而畜禽糞污中除了含有有機質外，還含有很多病原菌、寄生卵蟲及重金屬，處理不當則會造成傳染病傳播率大大提高[2]。同時，老撾大部分養殖農戶畜禽廢棄物的處理方式比較粗放，沒有有效利用畜禽糞污，而是直接排入河流[3]，從而對當地環境造成了一定的危害，并嚴重影響著周圍居民的生活。

面對畜禽養殖帶來的污染壓力，老撾政府積極向其他國家借鑒畜禽環境污染治理的經驗，其中沼氣技術不僅可以替代部分生活用能，減少對森林的砍伐，還可有效殺滅畜禽糞便里的病蟲卵，生產安全的有機肥料，并減少溫室氣體排放，具有治理環境污染和提供清潔能源的功能[4]。因此，老撾政府通過加強及改善環境立法，將新能源技術的開發視為提高農村生活水平的重要手段，并在農村地區大力推廣沼氣的使用[5]。據相關文獻記載，老撾早在20世紀80年代就已將沼氣技術引入國內，此后30多年的時間里，老撾相關部門積極與其他國家及國際組織合作開展了一系列沼氣池建設項目，舉辦培訓班，并取得了一定的效果[5]。沼氣技術為老撾治理畜禽污染，開發新能源利用，開展生態循環農業發揮了的積極作用。本文通過梳理老撾環境政策，利用2006年～2015年統計資料和文獻數據，對老撾畜禽養殖廢棄物現狀進行分析，并結合國內外相關研究，確定了老撾畜禽糞便資源的估算參數和計算方法，以期為老撾發展農村沼氣制定政策提供參考依據。

1 老撾畜禽養殖業現狀與沼氣技術的利用

1.1 老撾畜禽養殖業現狀

老撾位于亞洲東南部中南半島的北側，是東南亞地區的一個內陸國[1]。根據中國外交部國家概況一欄中所記錄，老撾的國土面積為23.68萬平方公里，至2018年，老撾全國人口達到700萬人，每平方公里不足29人[6]。老撾產業結構較為簡單，農業從業人口數量約占全國總人口的90%，全國耕地面積近190萬公頃，糧食作物與經濟作物種植面積廣，禽畜養殖業發達，農業生產在國民經濟發展中占據著非常重要的地位[7]。老撾畜禽養殖方式較為傳統，大多數都為農戶散養，其中約38%的老撾農戶養殖黃牛，一半的農戶至少擁有一頭水牛，用來為農業生產提供動力；生豬養殖也是老撾一個重要的畜牧產業，但出于不同地形的農戶養殖生豬數量差異較大，山地地形中約61%農戶養豬，而處于平原地區這一比例僅為28%[8]。至2011年，老撾養豬戶平均每戶養殖3.2頭，具備相當規模的養殖戶較少，只有5%的農戶養殖十頭以上(包含十頭)，超過60%的養殖戶只養殖一到兩頭[8]。在用途方面，由于當地居民生活生產的需要，水牛主要用于耕田，家禽、生豬等主要用于食用和市場交易[9]。根據老撾農業部網站所記錄數據顯示[10]，2006年～2015年，除了水牛的存欄數有略微的下降外，其他畜禽存欄量都在增加。其中，山羊、綿羊的存欄數從2006年的21.66萬頭增加到2015年的53.29萬頭；黃牛數量由2006年的130.02萬頭增加到2015年的182.78萬頭，增長近1.4倍；生豬和家禽飼養數量增加最多，分別由2006年的188.62萬頭和2042.73萬羽增加到2015年的325.82萬頭和3442.23萬羽，增長比約為1.73倍和1.68倍。通過老撾畜禽養殖近十年的數據我們可以預知，未來老撾畜禽養殖業的高速發展還將持續一段時間。老撾2006年～2015年主要牲畜飼養數量見表1、圖1和圖2。

圖2 老撾2006年～2015年主要家禽數量圖

表1 老撾2006年～2015年主要牲畜數量 (萬頭/萬羽)

圖1 老撾2006年～2015年主要牲畜數量圖

1.2 老撾沼氣技術利用

沼氣技術是將畜禽糞便中的有機物，在甲烷產氣菌厭氧作用下，轉化為甲烷和二氧化碳，生產沼氣的技術[11]。沼氣技術可以有效地將畜牧業、種植業等結合起來，通過合理利用農業資源，使農業生產達到高效、低耗的目的，是一項較為可靠的、可持續循環利用的農業技術。沼氣化利用產生的沼氣也可用作替代能源，因為沼液、沼渣可以作為有機肥施用到農田[12]，既可減少化學化肥的使用，減輕生態環境壓力，增加土壤肥力；又可以降低農業生產成本，促進農戶增收。老撾在農村沼氣建設方面是以農村戶用沼氣池為主，主要有五種類型:采用德國與中國合作的固定圓頂型沼氣池、采用中國技術的玻璃纖維沼氣池、氣缸柱型磚混沼氣池、老撾國內的Sunlabob公司所設計的沼氣池以及老撾與荷蘭合作的基于GGC模型基礎上的沼氣池[5]。在沼氣技術學習交流方面，老撾也在不斷向鄰國學習沼氣技術相關知識：2017年7月在老撾首都萬象，中國商務部在中老合作委員會和中國駐老撾大使館經濟商務參贊處協助下，開辦了“沼氣推廣技術海外培訓班”[13]；2018年10月，老撾沼氣推廣技術海外培訓班正式開班，“中-老”在兩個月的時間內交流了沼氣管理與運營概況、沼氣建池新材料與新技術、沼氣輸配及安全利用等相關技術[14]。可以說，通過不斷地自主研發和交流學習，老撾國內沼氣技術有了很大的改善與進步，為農村戶用沼氣池的建設與發展奠定了基礎。老撾從2007年開始發展沼氣，2009年達到600 戶[15]，但是有限的資金、滯后的技術力量和薄弱的政策支持，大量的畜禽養殖與農作物廢棄物作為豐富的生物質能源資源尚未得到充分利用，制約了農村沼氣的開發應用。

2 老撾環境政策

老撾是發展中國家，經濟的飛速發展也伴隨著資源的超載使用、土壤退化、環境污染等問題[3]。就畜牧養殖方面，雖然老撾畜牧業的快速發展為老撾經濟帶來了強大的動力，但其畜禽養殖主要是農戶散養，規模化養殖極少，污染物處理比較分散，未經處理的畜禽糞便直接排入河流[16]，造成嚴重的地表水污染，影響地下水的水質。據相關資料顯示，老撾畜牧業每天產生的污水約為12107 m3，占全國污水排放總量的38.46%，每天有近605 m3排入到河流中，其中排入到塔鑾湖的污水量就達到131 m3，占污水排入總量的60.37%[3]。

農村沼氣技術是緩解環境與能源危機，促進經濟社會可持續發展、確保糧食安全的有效途徑。為提高環境質量，老撾政府陸續出臺了一些相關法律政策。如：1999年，老撾政府頒布實行《生態環境保護法》，該法令不僅確立了環境評價制度，鼓勵公民教育、培訓和樹立環境意識，而且對垃圾的回收和處理都進行了具體的規定；可以說該法為老撾的生態環境治理提供了較為全面、系統的操作指南，為老撾生態環境保護工作提供了有利保障[3]。之后，由于老撾經濟發展所帶來的環境持續惡化，其政府對環境污染問題更加重視，從而對國內生態環境和資源狀況做出了整體評估。2000年，老撾STEA機構根據《老撾人民民主共和國環境保護法》發布了《環境評價條例》，使其環境影響評價制度更加具體化；2002年頒布《老撾環境影響評價條例》，具體論述了生態環境保護的相關措施；2010年，老撾對《環境評價條例》進行了修訂，并進一步完善了公眾參與制度[17]。此外，在2010年和2012年，從老撾政府分別頒布的《自然資源與環境部在中央、省、縣的角色與職能》和《國家環境標準法令》上來看，老撾政府開始意識到由上而下地進行生態環境保護，其國內中央政府和地方部門擔任的角色、職能結構發生了很大變化[3]。除了國內政府立法外，老撾也積極參與國際環境保護組織合作中[18],其中包括：如1985年在維也納簽訂《維也納保護臭氧層公約》、1992年在巴西里約熱內盧簽署《生物多樣性公約》、1995年柏林《氣候變化框架公約》、1995年于泰國清萊簽訂《湄公河流域可持續發展合作協定》等。在國際組織的幫助下，老撾由內及外不斷地完善環境保護法律，為國家社會經濟發展、人民安居樂業提供了有力支持，詳見表2。

表2 近年老撾環境政策[3,16-19]

從中可以看出，老撾政府制定了治理環境污染，促進種植與畜牧業發展，減少溫室氣體排放，減少貧困，提高人民生活水平等發展目標。希望通過開發生物質能源，保護森林資源，減輕化石燃料進口的負擔，提供清潔的生活用能與生物肥料，促進社會經濟可持續發展，為發展農村沼氣創造了良好的發展契機。

3 老撾戶用沼氣生產潛力

本文擬根據老撾養殖散養方式，合理選擇老撾畜禽養殖周期、廢棄物排放系數和沼氣生產潛力，按照農村戶用沼氣發展階段目標，重點估算老撾畜禽業主要飼養品種豬、水牛、肉牛、羊、家禽等種類糞便排放量、沼氣產能潛力以及資源化利用后可轉化的標準煤炭量，以期為老撾畜禽養殖廢棄物資源化利用及農村戶用沼氣制定政策提供參考依據。

3.1 研究方法

對畜禽廢棄物能源化利用潛力的評估，通常采用標準煤折算法和沼氣折算法[20-22]，即根據不同畜禽種類的排泄廢棄物能值轉換系數和產氣量將畜禽排泄廢棄物資源轉換為標準煤量和沼氣量，通過相關參數估算生物質所含能量，由此來衡量其能源化，即沼氣產能潛力的大小。本研究通過比較和篩選畜禽排泄系數，并選擇2006年～2015年老撾畜禽養殖數量，對老撾主要的畜禽類別糞便產生總量進行估算，然后通過畜禽糞便產生沼氣的轉換系數來計算2006年～2015老撾沼氣產能潛力。

3.2 畜禽糞便排泄物計算

畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，是其他形態生物質(主要是糧食、農作物秸稈和牧草等)的轉化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與草的混合物[23]。本文在參考其他學者相關研究計算方法的基礎上[20-23]，經綜合考慮按照式1來計算老撾畜禽糞便排放量。

XFi=Pi×Li×Ti

(1)

式中：XFi為i種類畜禽年糞便排放量，kg；Pi為i種類畜禽排泄系數，kg·d-1；Li為i種類畜禽飼養量；Ti為i種類畜禽飼養期，d。

不同種類畜禽飼養期有較大差異，如豬：豬平均飼養期一般為199 d[23]。牛：按用途分類，主要有用作役畜的水牛和黃牛，一般當年不出欄， 365 d作為飼養期[23]。羊：羊的飼養期一般長于一年，因此采用365 d作為其飼養期[24]。家禽：蛋禽與肉禽在生長期飼養期上均有較大差異[25]，肉雞的飼養期一般為55 d[26]，因此在計算家禽糞便排泄量時，兩者需要分開計算，鴨和鵝的飼養期一般為210 d[27]。由于統計資料中沒有記錄雞、鴨和鵝的飼養量，綜合考慮老撾農戶養殖現狀多為散養、放養形式，筆者將家禽按照210 d飼養期進行計算。

畜禽糞便的日排泄量受畜禽品種、飼料組成成分、喂養方式、氣候環境等多種因數的影響，本文通過比較國內國際公開發表的文章[11,12,20-23,26]，確定了各種畜禽鮮糞便的排泄系數，見表3。

表3 各種畜禽糞便排泄系數及飼養期

3.3 沼氣產能潛力的計算

本文在參考其他學者相關研究計算方法的基礎上[20-23]，經綜合考慮按照式2來計算老撾畜禽糞便沼氣產能潛力。

Gi=XFi×Di×Bi×Hi

(2)

式中：Gi為i種類畜禽糞便沼氣產量，m3；XFi為i種類畜禽年糞便排放量，kg；Di為i種類畜禽糞便干物質含量，%；Bi為i種類畜禽糞便產氣率，m3·kg-1；Hi為i種類畜禽糞便回收系數。

影響畜禽糞便生產沼氣的因素有很多，包括厭氧環境、適宜的溫度、pH值、攪拌等，不同畜禽糞便的產氣率不同；本文參考國內外文獻進行比較分析[11,22]，按豬糞：0.2 m3·kg-1，牛糞：0.3 m3·kg-1，羊糞：0.3 m3·kg-1，家禽糞：0.3 m3·kg-1產氣率計算。為了便于統計分析，本文將豬、牛糞便資源量的干物質(TS)比重均確定為20%[28]，家禽為80%，羊為75%。

畜禽糞便的回收利用受養殖結構、養殖規模及養殖條件等因素的影響，本文根據老撾當前養殖方式多為散養、放養養殖，養殖條件較為簡陋、養殖規模較小等現狀，以及參考其他學者的研究基礎上[11][29][30]，筆者將畜禽糞便回收系數統一為0.6(詳見表4)。

表4 不同種類畜禽糞便沼氣參量系數及回收系數

3.4 結果與分析

根據沼氣折算法計算老撾畜禽養殖廢棄物(糞便)在2006年～2015年可產沼氣量及可轉化標準煤產量，詳見表5、表6和圖3。

表5 2006～2015年老撾畜禽排泄廢棄物可產沼氣量 (107 m3)

圖3 2006年～2015年老撾畜禽排泄廢棄物可產沼氣數量圖

表6 2006年～2015年老撾畜禽養殖廢棄物總計可產沼氣量及轉化為標準煤量

由計算結果得知，老撾如果能夠有效利用畜禽糞便，使其完全實現能源化，轉化為沼氣，則僅2015年就可生產約117.96×107m3沼氣。如果依據1 m3沼氣規定為相當于0.7 kg標準煤去計算，則2006年～2015年畜禽糞便資源化利用相當于731.11×104t標準煤。

這十年期間，老撾畜禽糞便沼氣化利用沼氣產能潛力約從90.31×107m3(2006年)穩步上升至117.96×107m3(2015年)，總計能夠生產沼氣約1044.46×107m3。其中，牛養殖是老撾養殖業的主導的產業，其糞便可轉化的能量最大，水牛和肉牛排泄物能夠產生沼氣量最多。2006年老撾牛養殖排泄物能夠轉換約76.45×107m3沼氣，2015年則上升至約為93.05×107m3沼氣，十年期間共計生產沼氣約852.99×107m3，占沼氣總生產量的81.67%，如果轉化為標準煤炭量，則為597.09×104t標準煤。但是，老撾畜禽養殖中水牛沼氣產能潛力則是有下降趨勢，如圖3所示，水牛沼氣產能潛力自2006年持續增長，至2011年達到最高值43.52×107m3；隨后則持續下降，至2015年降至42.37×107m3。其次是家禽養殖，家禽糞便可回收利用干物質較多，因此轉化沼氣量也很大，經計算2005年到2015年期間老撾家禽養殖排泄物能夠生產沼氣量為79.20×107m3，占沼氣總生產量的7.58%。最后則是生豬和羊養殖，其中，生豬類排泄物能夠產生沼氣量為67.49×107m3，占沼氣總生產量的6.46%；羊類排泄物可轉化沼氣量最少，約為44.78×107m3，占沼氣總生產量的4.29%，兩者合計能夠轉化為標準煤78.58×104t。

4 結論

本文通過計算得知，老撾畜禽養殖中牛類糞便排泄物可產生大量的能源物質。僅2015年，老撾牛類排泄物沼氣化利用潛能就能達到93.05×107m3，占該年畜禽廢棄物可轉化沼氣產能的78.88%，因此牛類排泄物發展沼氣的潛力更為巨大，更適合能源化。另外，家禽、生豬、羊養殖沼氣化產能潛力發展較為平緩，如圖3所示，雖然羊、豬、家禽類排泄物可轉化為沼氣的產能潛力比牛類要小很多，但這十年間也都在持續的增長，未來也有較大的沼氣產能潛力。若將畜禽養殖廢棄物完全利用轉化為可用生物質能源沼氣，則將大大增加老撾農村戶用沼氣的便利性及經濟性，從而實現資源的有效利用，以及對生態環境的保護作用。

老撾畜禽養殖廢棄物實現沼氣化能源利用，一是政府要編制農村沼氣中長期發展規劃，對農村沼氣建設進行長期支持；二是制定適合國情的農村沼氣建設、施工和安全標準，加快行業發展的模塊化與標準化進程；三是加大沼氣價值的宣傳力度、提高施工人員和管理人員的技術水平，推廣提升沼氣技術的影響力；四是推進畜禽規模化養殖與沼氣建設聯動發展，助力畜禽廢棄物的能源化利用。