基于能值的福建落后山區農村沼氣運營研究
——以福建省屏南縣為例

福建師范大學地理科學學院　徐凌星　林惠花

基于能值的福建落后山區農村沼氣運營研究
——以福建省屏南縣為例

福建師范大學地理科學學院徐凌星林惠花

該文以福建省屏南縣為例，利用能值分析法評價不同沼氣運營模式的綜合效益和可持續性。結果表明：（1）集中供氣模式的生態效益、生產效率、經濟發展程度優于戶用沼氣模式，而戶用沼氣模式對環境資源的利用優于集中供氣模式，對環境產生的負荷較小；（2）基于不同生計模式的戶用沼氣運營存在差異，種植-養豬型農戶運營的沼氣系統生態效益和生產效率最佳，半工半耕型農戶運營的沼氣系統經濟發展程度較高，市場型農戶運營的沼氣系統發展更具可持續性。

屏南縣農村沼氣效益評價能值分析

我國沼氣工程建設起始于20世紀60年代末，先后形成了以獲取沼氣能源為目的的戶用沼氣工程、圍繞畜禽規模養殖展開的大中型沼氣工程。目前，我國沼氣運營模式逐漸由上述“能源—環保型”轉向“能源—生態型”，沼氣主產業開始進一步分化成原料、沼氣、肥料、設備供應等多個支鏈產業，產業鏈的穩定與可持續發展成為時代的要求［1］。

屏南縣農村沼氣作為福建省落后山區沼氣發展的代表，主要發展有農戶直接燃燒沼氣、利用沼液沼渣進行施肥的戶用沼氣模式，以及以沼氣為紐帶的結合農業循環模式處理豬場糞污，所產沼氣供農戶使用的集中供氣模式。在當前落后山區急需擺脫以犧牲環境為代價發展經濟的背景下，衡量當前屏南農村沼氣系統的綜合效益與可持續性，對于發展和推廣福建落后山區的沼氣運營模式具有重要意義。將美國著名生態學家H.T.Odum創立的能值理論用于論證該運營模式是否達到綜合效益最大，可以有效解決研究系統可持續性和效率對接的難題［2-3］。

目前，對農戶家庭生計模式的研究已應用于探討農村勞動力轉移、農村政策調整等問題［4-5］，本文借此思路對研究區的沼氣運營模式進一步加以區分，因地制宜、因戶制宜地研究農村沼氣的運營發展情況。

1　研究區對象簡介

屏南縣位于福建省東北部，地處北緯26°44′～27°10′、東經118°41′～119°13′，轄4鎮7鄉153個行政村，總面積1485km2，人口18.89萬，其中耕地面積1.33萬hm2，農業人口約占總人口的75%。全縣平均海拔830m，地形以中山為主［6］。

1.1集中供氣沼氣工程

屏南縣集中供氣沼氣工程從2008年發展至今，已經形成了“生豬養殖—固廢處理—沼氣工程—沼液利用—集中供氣”的循環農業模式。本文取樣的工程1、2皆為縣內的沼氣示范性工程。工程1所產沼氣主要供應給周邊農戶及公司食堂，沼液用于澆灌果樹、蔬菜。工程2所產沼氣供應給周邊農戶、為豬供地暖及公司食堂，沼液用于澆灌竹林、無患子林。

1.2里坋溪村戶用沼氣工程

里坋溪村位于屏南縣屏城鄉，是屏南縣典型的戶用沼氣推廣村。戶用沼氣大致表現出沼氣-種植“二位一體”或養殖—沼氣—種植“三位一體”的運營模式。依據農戶家庭主要經濟創收渠道，將沼氣戶劃分為市場型、半工半耕型及種養型。市場型農戶的經濟創收渠道主要為種植經濟作物，半工半耕型農戶以務工、種植渠道獲取生計，種養型農戶主要發展種植業及庭院養殖，因沼氣發酵系統受養殖類別影響較大，又將種養型進一步劃分為養殖禽類農戶及養殖畜類農戶（分別記為種養型1、2）。

2　沼氣工程效益的能值分析

本文將研究系統的邊界確定為2013年度沼氣生產的起點到發酵產物綜合利用的終端。能值計算參照Odum、藍盛芳等的方法［2-3］，根據收集的數據和相應的能值轉換率［3-7］，將不同量度單位轉換為統一的太陽能值，整理編制能值分析表（見表1）。其中研究區完整年度生產、氣象數據來源于《2014年屏南縣統計年鑒》、屏南縣氣象局地面觀測資料，各種農業生產資料及能量折算系數參考農業經濟技術手冊［8］及駱世明［9］的研究結果，相關沼氣、沼肥產量計算參考張全國、湯云川等的研究結果［10-11］。

基于現金價值和能值貨幣價值計算的系統產投比、年經濟凈收益，可以在一定程度上評析屏南縣沼氣生態系統的經濟效益［12］，見表2。為進一步評析該循環系統的可持續性，本文參考席運官等人［7，13］關于農業循環的可持續性能值評估，計算結果見表3。

表1　各類沼氣運營系統能值投入、產出表

表2　各類沼氣運營系統經濟效益分析

表3　各類沼氣運營系統能值指標對比

3　沼氣工程效益結果分析

3.1能值投入

由表1可知，規模化的集中供氣型能值投入大，是戶用沼氣型的82～125倍。各類沼氣系統中，投入能值最大的是可更新有機能，能值占沼氣系統總投入能值的81%以上，戶用型可更新能值由沼氣池初始投料、種子、豬仔等構成；集中供氣型主要為勞工、管理以及飼料費。工程1、2的不可更新工業輔助能值所占比例較多，分別為16.37%、10.85%，主要為沼氣工程建設費，貢獻率分別為66%、65%；化肥、農藥費對戶用沼氣型工業輔助能貢獻最大，以種養型2、市場型為典型，比例分別為8.40%和5.89%。另外，各類沼氣系統存在的反饋能值可相應減少系統對外部投入的依賴，但比例僅在0.8%～3.8%之間。

3.2能值產出

據表2，工程1、2的凈能值貨幣價值比凈市場價值分別高出1.39E+08元、1.28E+08元，能值貨幣價值產投比是市場價值產投比的10倍左右，可見工程1、2的綜合效益遠高于經濟效益。從產出效益的構成來看，工程1、2的三沼利用比重為1%～2%，沼氣系統的綜合效益不佳。定性來看，工程1、2實施免費集中供氣，存在沼液外流、沼渣棄用的現象；工程1消納沼液的果園、菜地規模不大，消納量有限，工程2消納沼液的竹林、無患子林所得未進入市場，無直接的經濟效益。

戶用沼氣型表現出較高市場價值產投比，較低能值貨幣價值產投比的特點，凈能值貨幣價值為負，生態效益虧損。定性來看，發酵、種植、養殖系統聯系薄弱，一方面，沼液的肥料替代效益不佳，因作物施肥是非連續性的，沼液的產生是連續性的，沼肥肥效不如化肥，沼液外排現象普遍存在；另一方面，除種養型2外，其他類沼氣系統僅靠人糞尿產氣，沼氣的能源替代效益不佳。

3.3能值指標特征

據表3，可以評估各類沼氣系統的綜合效益及可持續程度。其中，能值投資率用于評價經濟發展、環境負載程度。工程1的能值投資率明顯高于其他沼氣系統，說明該系統經濟發展程度較高，對環境依賴性較低。工程1較于工程2，建池時間晚，沼氣工程不穩定，所需相關外購資源大。從能值自給率上看，戶用沼氣型普遍高于集中供氣型，如市場型是工程1的15.93倍，說明戶用沼氣型對環境資源的利用較高，這與農戶種植業的發展程度相關。

工程1、2的凈能值產出率相當，是戶用沼氣型的24倍左右，可見集中供氣型的生產效率和產出程度明顯優于戶用沼氣型。

戶用沼氣系統較集中供氣沼氣系統有環境負荷小的優勢。工程2的環境負載率最高，表明該系統對環境的壓力較大。戶用沼氣型產生的環境壓力不高，說明其發展水平較低，可進一步加大能值投入，提高生產力水平。

戶用沼氣型與集中供氣型在能值反饋率上25～38倍的差距表明前者的自我組織程度優于后者。

此外，各類沼氣系統的可更新率普遍達到90%以上，表現出很好的可再生性。從可持續發展指數觀察，各類沼氣系統維持在5～10，表現出一定的可持續度，能流循環情況良好，其中市場型與工程1的可持續發展指數較高，說明該系統持續發展性能較優。

4　討論

4.1集中供氣與戶用沼氣模式對比

目前屏南縣發展了基于養殖場的“生豬養殖—固廢處理—沼氣工程—沼液利用”集中供氣運營模式和基于農戶的“種植—養殖”兩位一體的戶用沼氣運營模式。從能值分析結果來看，兩種模式都產生了一定的反饋能值、可持續發展能力和可再生性，但表現出的綜合效益存在下述差異：

一是集中供氣型模式的生態經濟效益顯著，優于戶用沼氣型。集中供氣型的凈能值貨幣價值比凈市場價值高，戶用沼氣型的凈能值貨幣價值為負值，遠不及凈市場價值。

二是集中供氣型模式與戶用沼氣型模式相比，能值投資率高，環境負載率高，能值自給率低，能值反饋率低。這表明集中供氣模式的經濟發展程度、對環境的負荷高于戶用沼氣模式，對環境資源的利用、系統的自我組織程度低于戶用沼氣模式。

三是集中供氣型模式的凈能值產出率為戶用沼氣型的約24倍，說明集中供氣型的生產效率和產出程度優于戶用沼氣型。

4.2不同生計模式下的戶用沼氣運營模式對比

對比各戶用沼氣型的能值指標，可分析不同生計模式下的農戶家庭發展戶用沼氣的優劣，具體結論如下：

（1）種植—養豬（種養型2）模式下的戶用沼氣型凈能值產出率和能值—貨幣價值產投比最高，說明該生計下的戶用沼氣型的生產效率和綜合效益優于其他生計模式。

（2）半工半耕型模式下的戶用沼氣型能值投資率最高，能值自給率最低，說明該系統經濟具有程度較發達、對環境資源依賴較低的特點。

（3）從可持續性角度分析，市場型農戶的戶用沼氣型表現出最佳的可持續程度與系統自我組織程度，而種植—養雞（種養型1）的戶用沼氣型可持續性最弱。

［1］中國沼氣學會.2010年中國沼氣工程行業發展現狀和趨勢報告［R］.2011.

［2］ODUMHT.EnvironmentalAccounting：EmergyandEnvironmental DecisionMaking［M］.NewYork：JohnWileyandSons，1996：1-370.

［3］藍盛芳，欽佩，陸宏芳.生態經濟系統能值分析［M］.北京：化學工業出版社，2002.

［4］萬冰，龍開義.農村家庭生計模式變遷與農村勞動力轉移——新疆瑪納斯縣涼州戶鎮新渠村調查分析［J］.城鄉統籌與農村改革，2013，23（2）：20-26.

［5］但文紅，彭思濤.農村生計模式變遷與石漠化治理政策調整研究——以紫云縣為例［A］//中山區土地資像開發利用與人地協調發展研究［C］.2010，451-456.

［6］寧德市統計局.2014寧德市統計年鑒［M］.北京：中國統計出版社，2014.

［7］韓芳，林聰.畜禽養殖場沼氣工程技術模式能值評價［J］.中國沼氣，2014，32（1）：70-74.

［8］中國技術經濟研究會.農業技術經濟手冊［M］.北京：中國農業出版社，1983.

［9］駱世明.農業生態學［M］.北京：中國農業出版社，2003.

［10］張全國.沼氣技術及其應用［M］.北京：化學工業出版社，2005.

［11］湯云川，張衛峰，馬林，等.戶用沼氣產氣量估算及能源經濟效益［J］.農業工程學報，2010，26（3）：281-288.

［12］陳豫，楊改河，馮永忠，等.沼氣生態農業模式綜合評價［J］.農業工程學報，2010，26（2）：274-279.

［13］席運官，欽佩.稻鴨共作有機農業模式的能值評估［J］.應用生態學報，2006，17（2）：237-242.