北方農牧交錯區生態循環農業發展模式路徑研究
——以河北省承德市種養廢棄物資源化利用模式為例

陳柏旭，王立剛，張夢璇，蓋 浩，周 穎

（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081）

0 引言

中國是農業大國，隨著農業生產的規模化和產業化不斷發展，農業廢棄物的地域性、時間性和結構性過剩現象凸顯。初步統計，國內每年秸稈產量約達到9.0×1011kg[1]，畜禽糞污約產生3.8×1012kg[2]，而秸稈和糞污的綜合利用率和無害化處理率分別不足60%和50%，有相當一部分農業廢棄物被就地掩埋、焚燒，這不僅是生物質能源的巨大損失，還大大加劇了農業面源污染的風險。眾所周知，農業環境的優劣是農產品質量的重要保障，農業廢棄物的不當處理也間接威脅人類的健康安全[3]。為此，通過農業廢棄物資源化利用來促進農業產業生態化轉型，推動綠色農業發展模式是實現農業供給側改革和鄉村振興的重要戰略。同時，《水污染防治行動計劃》、《土壤污染防治行動計劃》和《畜禽規模化養殖污染防治條例》等相關政策法規的相繼出臺，規范了國內種養廢棄物資源化模式的前進方向，為農業生產方式的生態化轉型指明了方向。

種養結合是種植業與養殖業密切結合的生態農業模式，是農業廢棄物資源化利用的關鍵，是將養殖產生的糞污作為種植的肥源，種植業為養殖業提供飼料，并消納養殖業廢棄物[4]，是物質和能量在種植業和養殖業之間進行轉換的循環農業[5]。相對于種養結合下的農業廢棄物利用模式而言，國內現階段多集中于對畜禽養殖糞污廢水處理或種植業秸稈再利用等單一方面的研究，種養結合產業鏈之間的鏈接關系、物質流動特征、生態系統動態規律等方面的研究尚有不足[6-8]。為完善種養結合下的農業廢棄物再利用體系，更加深入研究國內農業廢棄物資源化利用模式，驗證農業廢棄物處理政策在地方的實施效果，筆者對河北省承德市農業模式進行實證分析，探索種養結合下的農業廢棄物內在關系，對其未來的農業發展方向提出建議，旨在推動種養廢棄物處理相關政策體系的優化改良和指導不同地區打造符合自身的廢棄物利用模式。

1 國外種養廢棄物綜合利用模式與經驗

國外對農業廢棄物的資源化利用和配套的循環模式進行了多方面的研究，通過調查農民是否具備環保意識和投身環保事業的行為[9-10]，政府是否采用因時因地制宜的法律保障和財政制度[11]，是否積極開發和引進高科技的廢棄物處理技術和設備等方面，來衡量自身的農業廢棄物回收利用程度[12-15]。縱觀國外在農業廢棄物資源化利用方面的做法和經驗（表1），發現各國在農業廢棄物資源化方面具有共性，對中國打造合理的種養廢棄物資源化利用模式、推動農業生產方式的生態化轉型主要具有3點借鑒意義：（1）將種養廢棄物作為一種可再生資源，重視其開發和利用；（2）從立法和政策2個方面，加大廢棄物資源化利用的保障和支持；（3）從科技創新和產業化發展層面，大力推進廢棄物再利用產業市場化進程。

2 承德市現代農業發展概況

2.1 承德市農業發展概況

2.1.1 農業區位和自然資源條件 承德市地處河北省東北部，背靠蒙遼，南近京津，是京津冀都市圈的主要組成部分之一，是華北、東北和內蒙古三大地區的過渡地帶[16]。承德市境內地形復雜，素有“八山一水一分田”之稱，整體地勢由西北向東南下降。在氣候方面，由于受到地理因素影響，承德市屬溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，年均溫5.9～9.0℃，無霜期在127～155天；年降水量450～850 mm，多集中于七八月，能夠滿足多重農作物雨熱同期的生長需求[17]。

2.1.2 農業產業發展情況 承德市是河北省種植業與畜禽養殖業的重要產區之一，常年糧食作物種植面積2.76×105hm2，占河北省糧食種植面積的23.68%；市內畜禽存欄量超過2420.4萬頭（只）[18]，第一產業占全市生產總值的18%。隨著城市化進程的加快，承德市已成為河北省乃至京津冀地區農副產品主要供給承擔者之一，2018年全年糧食總產量1.4×109kg，占河北省總產量的26.44%[19-20]。2018年河北省農作物秸稈合計4.3×1010kg，承德市秸稈產量在河北省9個城市中處于第8位，占全省農作物秸稈總產量的4.52%（圖1）[21]。與此同時，隨著社會經濟的不斷發展，一二三產業不斷融合[22]，以農業觀光為主的旅游模式逐漸興起，承德市依托現有的資源和游客基礎，在休閑農業與鄉村旅游方面取得了顯著成效。2019年全市共接待中外游客8271.09萬人次，其中休閑農業累計接待游客1017萬人次，占接待總旅客的12.3%；營業收入達到24.8億元，占全市旅游收入的2.4%[23-24]。

表1 發達國家廢棄物資源化利用的做法

2.2 承德市農業存在的主要問題

2.2.1 種養業的空間分布不均導致資源利用率較低 隨著物質需求水平的日益升級，人們對肉、蛋、奶等農副產品的需求量不斷加大，養殖業在農業中的比重迅速提升。以禽類養殖為例，承德市家禽年存欄數從2014年的2935.3萬只增加到2018年的2951.6萬只；種植業的糧食播種面積則從2014年的2.95×105hm2下降到2018年的2.76×105hm2（圖2）。

承德市農業農村廳統計顯示，當前該市的種植業經營組織主體仍是以小農為主，并且將在未來一段時間內長期保持這種狀態。到2019年底，承德市農民人均耕地面積約為0.5 hm2。根據《畜禽糞污土地承載力測算技術指南》與《畜禽養殖業污染物排放標準》中指出的畜禽最佳土地承載力標準和家禽折合豬當量可知，3300 m2只能承載出欄50頭豬當量產生的糞污養分，約等于1500只蛋雞或3000只肉雞。同時，規模化養殖場不能占用耕地，使得絕大多數養殖場分布在偏遠地區，導致了養殖業與種植業空間布局上的進一步分離，養殖場周邊沒有足夠的農田作為消納地，直接限制了畜禽糞污的利用率[25]。

圖1 2018年河北省各城市糧食與主要糧食作物秸稈產量

2.2.2 社會各界對種養廢棄物資源化利用重視不足 近幾年，承德市在種養廢棄物的資源化利用方面雖然取得了一定的成績，但總體治理工作尚未進入系統、全面的軌道，重建設、輕管理的現象也日益嚴重[26]；農業廢棄物是一種錯放的資源，由于部分社會企業和農業生產者，受自身知識水平制約，尚未發現其背后的諸多經濟效益，導致廢棄物的不合理排放，嚴重危害生態環境和人居環境；片面追究經濟效益的掠奪式經營，忽視了良好的生態環境對經濟發展的巨大推動作用，尤其是承德市這類旅游城市，生態景觀優劣直接關系到當地支柱性產業的開發與建設。

2.2.3 農業生產的生態化轉型技術尚不成熟 承德市廢棄物資源化技術在國內起步較晚、技術相對落后。當前承德市農業廢棄物處理以自然堆積發酵回田為主，因配套設施薄弱，缺少標準化管理，導致發酵不徹底、刺激性氣味大、肥料燒苗等現象時有發生[26]，極大地降低了農民對有機肥的信任和施用；同時，種養分離的生產格局沒有根本改變，市場上缺少專業的第三方服務企業提供廢棄物資源化利用的基礎服務，導致糞污需要農戶自行貯存與運輸，提高了種養廢棄物資源化利用成本，降低了生產者的積極性。

3 承德市農業廢棄物資源化利用模式實踐

3.1 承德市推廣種養廢棄物資源化利用的做法

圖2 承德市近五年來家禽年存欄數與糧食播種面積的趨勢變化

承德市生態循環農業項目主要針對當地養雞場糞污，聯系周邊自有農田及輻射合作區，采用種養結合的方式，實現糞污的就近消納，提升土壤肥力，實現“一控兩減三基本”的生態循環目標。帶動周邊產業，通過收購周邊種植、養殖大戶的秸稈和糞污，生產商品有機肥，用于項目周邊種植基地和外銷，實現以種養結合為中心的生態循環圈。通過農業廢棄物的回收利用，建立從種植到養殖全封閉循環產業鏈條，形成覆蓋核心區的循環系統，整體構建生態循環農業體系，推動資源節約型、環境友好型和生態保育型農業發展，實現農業可持續發展、標準化生產和高質量安全。

3.2 農業廢棄物資源化利用的模式特征與流程

該模式整體思路是種養結合為主，廢棄物的資源化利用為輔。在保障糧食生產和農民持續增收的前提下，提升廢棄物的資源化利用率。通過遵循種養供需平衡原則，利用合理的生態種養布局，努力向“一控兩減三基本”目標靠攏，以求推動當地農業發展方向和方式的轉變，并輻射帶動周邊乃至整個河北省的種養模式，打造當代生態農業示范區，為京津冀農業帶的共同發展起到良好帶頭作用。通過對廢棄物再利用產業鏈的拓寬和延長，實現以養殖業和種植業為核心的生態圈有能力消納其產生的農業廢棄物，告別之前傳統的“單一型、直線型”的農業生產模式。運用調整種植結構、推行良種良法和發展高效的廢棄物資源化利用技術，在當地建立“生態種養→資源利用→日常使用”的農業循環鏈，實現當地農業向清潔型、循環型、綜合型轉變。

3.2.1 項目區農業生產整體循環流程圖 目前，承德縣的生態農業項目區共設計了2個“小循環”產業鏈、1個整體“大循環”產業鏈。

承德縣項目區包括7處養殖場以及1處糞污處理中心周邊的1200 hm2生態種植區，其中玉米種植933 hm2、蔬菜種植 133 hm2、果樹種植 133 hm2。養殖業產生的糞污（總計2.91萬豬當量，養殖糞便8.28萬t/年）和收購的玉米秸稈（1.6萬t/年）生產有機肥，并將其加工成商品有機肥出售給周邊種植大戶。玉米籽作為原輔材料用于加工雞飼料供給種雞場。在養殖業和種植業之間形成一個循環系統，如圖3所示。

3.2.2 項目區內部“小循環”結構流程圖 利用現有飼料廠和有機肥加工廠各1處，玉米籽年產16萬t飼料，周邊養殖場糞便6.28萬t、外購糞便2萬t生產有機肥3.99萬t，其中2萬t有機肥適用于1200 hm2的種養結合農田消納基地，飼料全部用于養殖場來年飼養。該項目農田消納地可消納有機肥年產量的50%，養殖場可消納全年的青貯飼料，如圖4所示。

3.2.3 廢棄物能源化、肥料化“小循環”結構流程圖 該循環結合沼氣工程發電，將糞便與污水固液分離后，液體進行厭氧發酵，所產生的沼氣主要用于滿足養殖場和居民區的能源需求。沼氣發酵中產生的沼渣與沼液經過處理后與糞便、秸稈等經過現有肥料加工廠制成有機肥送至種植區域和市場銷售，如圖5所示。

3.3 技術要點

3.3.1 節水節肥節藥 該項目的建成推動了節水農業和秸稈、糞污的還田利用發展。利用科學技術對農業污水進行無害處理，可使污水二次利用，控制農業用水總量，改良農田灌溉模式，實施高效的灌溉技術，實現農業生產的高效節水；廢棄物的還田利用，做到有機與無機相結合以保障土地肥力，優化氮、磷、鉀配比；同時采用測土配方技術進行精準施肥，并通過生物防治、物理防治等綠色防控技術，提高農藥利用率，實現用量零增長。改進大田撒施等落后生產技術，減少化肥和農藥的資源浪費和環境損失。

圖3 承德市承德縣生態農業“大循環”模式圖

圖4 種養結合核心“小循環”結構流程圖

圖5 廢棄物能源化、肥料化“小循環”結構流程圖

3.3.2 畜禽糞便、農業秸稈基本實現有效利用 立足于農牧不分家的布局理念，通過對種植業和養殖業的科學規劃，在當地環境的糞污承載力和污染防治要求的前提下，使兩者的廢棄物生產和消納能力維持相對平衡；采用源頭減排和分類治理的現代化污染防治技術，推廣秸稈還田、厭氧發酵，積極推進秸稈飼料化利用，加快農業廢棄物再利用進程。

3.3.3 開發清潔能源 開展并推動沼氣工程建設，將畜禽糞污和秸稈等廢棄物通過分戶收集、集中處理的方式貯存在沼氣池，并利用厭氧發酵、干濕分離、電熱聯產處理等技術衍生的清潔能源為農戶供暖供氣，滿足農戶的日常能源需求，有效降低傳統散煤在農村地區的能源地位，改善鄉村人居環境。

3.4 效益分析

3.4.1 經濟效益分析 該項目區通過相關財政補貼，吸引農企入駐，借助相關政策平臺和自身技術突破以往傳統單一或簡單相加的農業生產模式，實現農業產業鏈的延伸，利用當地現有的條件，促進農業產業化結構由傳統型向現代型轉變。同時，運用測土配方技術、農業廢棄物資源化利用和高效節水工程等綠色健康生產模式，使農民生產成本下降10%～20%，農產品實現增值10%～15%，也明顯提升了農產品的質量水平，農產品優質率高達90%，增加市場占有率，實現農民收入同比增長10.8%。

3.4.2 生態環境效益分析 生態環境效益主要包括3個方面。（1）環境效益，該項目通過推進廢棄物的資源化利用，推動廢棄物還田，增強耕地的保水能力，提高土壤水分利用率，降低農業生產過程中對化學制品的依賴。建立科學合理的化肥、農藥等施用體系，調整有機肥施用結構，提升施用效率，目前已實現項目區內化肥單位面積施用量減少40%。（2）生態效益，積極發展節水農業，注重農藝節水和節水工程建設并舉，推廣節水良種的同時加快高標準農田水利設施建設，實現農業生產節水30%以上。（3）衛生效果，通過對廢棄物的收集、貯存處理，減少了因過去肆意排放而產生的惡臭，同時也極大地降低了致病細菌的傳染，減少疾病發病率，保證鄉村居住環境和村民的身體健康。

3.4.3 社會效益分析 自項目開展以來，當地社會效益總體呈現上升趨勢。與工業項目相比，第一產業具有更大的容納就業能力，該地充分發揮自身優勢，推動以農業廢棄物資源化利用為核心的上下游產業發展，為項目區內勞動力提供了更多的就業崗位；同時，相關企業的引進帶動了當地的經濟發展水平，電力生產和供應業增加值增長5.6%，為當地的農業生產規模化和農業基礎設施的完善提供了可能；項目區內普及沼氣工程，沼氣設備的建設改善了過去廢棄物亂排放引起的環境問題和疾病問題。沼氣普及能極大滿足農村居民的基本能源需求，使得清潔能源逐步代替農村地區的傳統散煤能源，在2019年92家高新技術產業企業實現能源消耗增長16.3%，其中新能源增長占比高達52.2%。這一變革對改善農村環境和促進當地的可持續發展都具有重要意義。

4 結論

（1）通過推動相關法律法規的完善，承德市種養廢棄物資源化利用模式已初具規模。農業廢棄物資源化利用這一模式利用當地特有的農業資源，整合種植業與養殖業相關資源，實現農業生產的生態化轉變。項目區利用先進的技術和管理手段，積極落實綠色農業技術扶持政策，加強對生態農業的政策支持和資金補助，調動廣大農民農業環境保護意識和運用綠色生產技術的積極性，有效實現農業污染“防”在“治”前，為周邊縣市提供了科學有效的模式依據，為種養廢棄物資源化利用模式在河北省乃至整個華北農業區的推廣奠定基礎。

（2）種植業和養殖業的簡單相加或單一型的廢棄物資源利用，已經不能滿足當前農業廢棄物處理要求。承德市生態項目在保證經濟發展的同時，兼顧生態農業良性循環。堅持走生態循環農業發展方向，推動農業與先進科技有機結合，通過種養廢棄物的飼料化、肥料化和能源化顯著提升農業廢棄物利用率，降低農村日常能源消耗，使當地農業生產從資源消耗型的粗放經營向高質量、高效益的規模集約型轉變，進一步節約當地農業資源。以科技創新手段推進產業融合發展，為承德市循環農業發展注入新動力。

（3）承德市生態項目示范區加快推進一二三產業的有機融合，通過延長產業鏈相互融合發展，增加就業崗位，提升地方經濟水平。同時，利用當地鄉村景觀中所蘊含的鄉村美學、歷史人文等為基礎，打響承德農業品牌來推動地區經濟發展，促進休閑農業和鄉村旅游及其周邊產業（餐飲、住宿）的發展，并以此為契機拉動當地經濟和生態的進一步發展，使承德市成為生態農業產業集成的受益者。

5 研究展望

通過對承德市當前種養廢棄物資源化利用模式進行梳理分析，依據《全國農業可持續發展(2015—2030)》等有關決策部署以及生態農業產業發展目標，提出種養結合的原則和依據，將承德市生態項目區樹立為農業資源廢棄物再利用模式的典型示范，為河北省乃至整個華北農業區農業廢污處理提供參考。但種養廢棄物資源化利用模式研究是一項科學而復雜的研究，今后還可從以下2個方面進行更深層次的探索。

（1）加強生態農業生產方式轉變推動種養廢棄物資源化利用力度。農業廢棄物資源化是防治農業環境污染的重要解決辦法，是推動生態綠色農業的必然要求，更是提升農民收入的社會需求。但地區的農業資源條件、社會協調能力和農民傳統生產意識不同，農業廢棄物資源化的方向和手段也大不相同。因此，需要進一步加快農業生產方式的生態化轉變，實現農業廢棄物資源化向集中化處理型、產業化延伸型和現代化技術型等方面進行模式轉變，比較不同地區下的農業廢物資源化利用的模式差異和規律特點，為制定符合各地情況的廢棄物再利用模式提供實證參考。

（2）廢棄物資源化利用的定量化研究。本研究雖然對承德市農業廢棄物的基本特征、再利用模式和取得的成就做了系統了解，但是針對農業廢棄物各利用模式內部之間的能量循環和物質流動等定量化研究缺少準確的判斷，不能從生態經濟學角度更全面地進行種養廢棄物的優勢研究。因此需要進一步明確農業廢棄物資源化模式的量化研究方法，并根據不同地區的現有狀況對廢棄物資源化利用模式進行實施效果評價，以求更加全面準確地掌握不同地區廢棄物資源化利用模式的優缺點，為國家和地方調整現行的政策戰略部署提供科學依據和技術支持。