基于能值分析的奶牛产业园区循环发展模式评价（一）

以沼气工程为纽带的循环农业模式是降低农业产业园区废弃物污染、提高资源利用率的有效方式。该研究构建了适合园区规模的循环农业模式能值评价指标体系，以河北省某典型奶牛产业园区为案例，将园区现行的利用全混式厌氧反应技术（Continuous Stirred Tank Reactor，CSTR）的湿法单相厌氧消化沼气工程，与湿法两相耦合厌氧消化、干法序批式厌氧消化、干法连续式厌氧消化3种不同沼气工程模式进行对比，运用能值理论及计算方法对以沼气工程为纽带的农业产业园循环模式进行了评价，选择最适宜园区发展的沼气工程模式。结果表明，该园区能值投入率为17.57，能值产出率为0.41，环境负载率0.33，可持续发展指数1.23，以CSTR湿法单相厌氧消化沼气工程为纽带的循环农业模式整体效益优于其他3种模式。研究对其他园区的循环农业模式评价和以沼气工程为纽带的循环农业发展具有借鉴意义。

0引言

近年来，随着中国奶业振兴和全国奶牛养殖规模不断扩大，2018年奶牛存栏量已达1 037.7万头，现代化、标准化和规模化的园区式牧场逐渐成为主流。奶牛养殖供给优质乳品、满足人们营养需求和促进经济发展的同时，也产生了大量的养殖粪污，对环境造成了较大的压力。如何资源化利用养殖粪污、减少环境污染已成为国内外研究热点。

循环农业作为一种倡导最大限度提升资源的利用效率、多种途径循环可再生资源的农业可持续发展模式倍受关注。将循环农业理念运用在奶牛养殖废弃物处理上也颇有成效，以沼气工程为纽带的种养结合循环模式是其中的典型模式之一，通过沼气工程处理养殖粪污，沼渣沼液还田利用，可将养殖业和种植业有机结合在一起，形成物质、能量循环利用的产业链，在减轻环境污染的同时，实现农业生态系统资源循环利用。现行的沼气工程主要包括利用安装搅拌装置使发酵原料和微生物完全混合这全一混式厌氧反应技术（Continuous StirredTank Reactor，CSTR）的湿法单相厌氧消化、通过2个串联装置使酸化和甲烷化分别进行的湿法两相耦合厌氧消化、利用车库式反应器的干法序批式厌氧消化、利用立式-横推流式反应器的干法连续式厌氧消化共4种模式。对于以沼气工程为纽带的种养结合循环模式，现有研究主要关注沼气工程发酵效率提升、三沼（沼气、沼渣、沼液）综合利用等方面，而从循环系统整体出发对模式资源利用程度和发展水平等进行效果评价的研究仍鲜有报道。近年来，国内学者已建立了一些评价体系，其中涉及到的评估方法众多，如综合指数评价、经济效益评价、专家打分法等，但由于具体模式的内容和方法差异较大，评价指标选取较为多元，这类方法通常主观性较强，操作困难，可比性不强。

能值分析理论和方法是由美国著名生态学家H.T.Odum于20世纪80年代创立的，这一方法是从系统能量流动的角度出发，引用太阳能值作为统一的单位，将系统中计量单位不同、不便于互相转化的各种物质、能量进行比较和分析，进而对系统中的自然资源消耗、人类参与程度等进行定量分析。目前已广泛应用于自然生态系统、农业生态系统以及区域生态系统发展可持续性的分析、评价与比较中。本研究以中国河北省具有典型代表性的某产业园区为案例，以“奶牛养殖—沼气工程”循环农业模式为研究对象，将湿法单相厌氧消化，湿法两相耦合厌氧消化、干法序批式厌氧消化、干法连续式厌氧消化这4种常见的沼气工程效果进行对比，对沼气工程为纽带的种养结合循环农业模式效果进行评估。本研究运用能值分析方法构建了评价指标体系，对园区内循环农业系统进行了深入分析，通过计算自然、人力等各种资源需求，综合考虑该园区的可持续发展性和生态经济效益，最终选择出最适宜园区发展的沼气工程模式，并提出下一步发展建议。基于本研究的数据基础及所构建的能值评价指标体系，其他同类型的产业园区也可进行类比分析，对产业园区中种植业与养殖业规模配比、沼气工程处理能力等重点参数进行评估，有针对性地获取相关发展建议，由此为以沼气工程为纽带的种养结合循环农业模式的推广提供科学依据。

声明：参考《农业工程学报》 2020年9月第36卷第17期，如涉及版权问题，请联系删除。

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