趙立欣，孟海波，沈玉君，丁京濤，張 曦

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中國(guó)北方平原地區(qū)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研與發(fā)展分析

趙立欣1,3，孟海波1,2，沈玉君1,2，丁京濤1,2，張 曦1,2

（1. 農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院農(nóng)村能源與環(huán)保研究所，北京 100125；2. 農(nóng)業(yè)部資源循環(huán)利用技術(shù)與模式重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125；3. 農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125）

中國(guó)各地根據(jù)自然條件、產(chǎn)業(yè)類(lèi)型及資源稟賦等形成了不同的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，然而，針對(duì)北方平原地區(qū)（包括東北地區(qū)、西北地區(qū)和黃淮海地區(qū)）的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式尚缺乏系統(tǒng)研究，可復(fù)制可推廣可持續(xù)的典型模式亟待總結(jié)。該文以實(shí)地調(diào)研和文獻(xiàn)資料總結(jié)分析形式，對(duì)北方平原地區(qū)121個(gè)種養(yǎng)大縣的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用系統(tǒng)調(diào)研分析，梳理總結(jié)出中國(guó)北方平原地區(qū)基于農(nóng)業(yè)廢棄物（畜禽糞污、秸稈、尾菜等）資源化利用，形成以沼氣工程、好氧堆肥和秸稈資源化為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。同時(shí)，深入分析現(xiàn)有種養(yǎng)模式存在問(wèn)題，仍需優(yōu)化種養(yǎng)業(yè)格局實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)平衡，構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，因地制宜選擇種養(yǎng)模式，加快關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，以指導(dǎo)北方平原地區(qū)乃至全國(guó)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

堆肥；秸稈；沼氣工程；種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)；北方平原地區(qū)

0 引 言

循環(huán)農(nóng)業(yè)（circular agriculture）是一種農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式，將循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論、可持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈延伸理念、減少?gòu)U棄物的優(yōu)先原則和循環(huán)經(jīng)濟(jì)“3R”原則（即減量化reduce、再使用reuse、再循環(huán)recycle）應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，按照“資源-產(chǎn)品-廢棄物-再利用或再生產(chǎn)”的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)模式，提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量多級(jí)循環(huán)利用，最大程度降低環(huán)境污染和生態(tài)破壞，最大程度提高農(nóng)業(yè)資源利用效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)價(jià)值的增值，實(shí)現(xiàn)生態(tài)良性循環(huán)與農(nóng)村建設(shè)和諧發(fā)展[1-3]。面對(duì)日益嚴(yán)重的生態(tài)、資源和環(huán)境問(wèn)題，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用、農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)的有效手段，也是解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展困境的必然選擇[4]。美國(guó)（精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)）、英國(guó)（永久農(nóng)業(yè)）、德國(guó)（“綠色能源”農(nóng)業(yè)）、以色列（節(jié)水農(nóng)業(yè)）和日本（菱鎮(zhèn)循環(huán)農(nóng)業(yè)）等發(fā)達(dá)國(guó)家大力發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，建立系統(tǒng)的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，獲得了生態(tài)環(huán)境、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益三者之間協(xié)調(diào)、統(tǒng)一發(fā)展[5-6]。自古以來(lái)，中國(guó)就形成了各種類(lèi)型的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，近年來(lái)，隨著化肥農(nóng)藥過(guò)度使用、農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等問(wèn)題日益凸顯，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展遭受了前所未有的挑戰(zhàn)，循環(huán)農(nóng)業(yè)再次成為中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)廢棄物（agricultural residue）是在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被丟棄的有機(jī)類(lèi)物質(zhì)，主要包括：農(nóng)林生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的植物類(lèi)殘余廢棄物；牧、漁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的動(dòng)物類(lèi)殘余廢棄物；農(nóng)業(yè)加工過(guò)程產(chǎn)生的加工類(lèi)殘余廢棄物和農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃圾等[7]，主要來(lái)源于種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。據(jù)估算，全國(guó)每年產(chǎn)生畜禽糞污38億t，綜合利用率不到60%；每年產(chǎn)生秸稈近10.04億t，未利用的約2億t[8]，2013年蔬菜廢棄物總產(chǎn)量高達(dá)2.69億t[9]。從循環(huán)農(nóng)業(yè)的角度看，農(nóng)業(yè)廢棄物是放錯(cuò)地方的資源，也是物質(zhì)和能量的載體，但未被資源化利用的農(nóng)業(yè)廢棄物亂堆亂放、隨意焚燒，嚴(yán)重影響了城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境[10-11]。種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)緊密相連、密不可分，根據(jù)循環(huán)和生態(tài)農(nóng)業(yè)原理，將種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)納入到一體化經(jīng)營(yíng)的產(chǎn)業(yè)體系中，合理配置、綜合優(yōu)化，對(duì)農(nóng)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)之間產(chǎn)業(yè)鏈條進(jìn)行延伸，形成物質(zhì)、能量循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)鏈，既能提高農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用，又解決生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式與區(qū)域自然條件、產(chǎn)業(yè)類(lèi)型及資源稟賦緊密相關(guān)。中國(guó)各地根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)及實(shí)際情況，選擇不同的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用方式，形成了不同類(lèi)型的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式[12]，其基本雛形是南方以沼氣為紐帶的南方“豬-沼-果”典型模式，及北方“四位一體”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。近年來(lái)，隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的不斷壯大和循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷增強(qiáng)，研究者們針對(duì)不同區(qū)域循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究和總結(jié)分析，王濟(jì)等[13]以貴陽(yáng)實(shí)施“多位一體”農(nóng)村生態(tài)能源建設(shè)項(xiàng)目為依托，總結(jié)了一套以沼氣為紐帶，以生物質(zhì)能循環(huán)利用為代表的“多位一體”農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式；王隆[14]基于對(duì)壽光農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中秸稈、畜禽糞便和廢氣廢水再利用研究，提出的以秸稈綜合利用、畜禽糞便利用和沼氣為紐帶的資源利用型農(nóng)業(yè)循環(huán)發(fā)展模式；徐可佳[15]研究分析黑龍江省循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)出黑龍江省“廢物綜合利用”、“養(yǎng)殖-沼-種植”及“種植-生物質(zhì)能源和加工品-沼-種植”相結(jié)合的基本農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。北方平原地區(qū)主要包括東北地區(qū)、西北地區(qū)和黃淮海地區(qū)，包括174個(gè)種養(yǎng)大縣，種養(yǎng)業(yè)規(guī)模大，集約化程度高，在以追求數(shù)量為目的的農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，資源消耗高且利用率低，化肥農(nóng)藥等化學(xué)藥品大量施用，種養(yǎng)分離，面臨嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染、耕地質(zhì)量下降等問(wèn)題[16]，發(fā)展種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)十分必要且迫切。然而，目前針對(duì)北方平原地區(qū)的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式尚缺乏系統(tǒng)研究，可復(fù)制可推廣可持續(xù)的典型模式和機(jī)制亟待總結(jié)。為了更好地完善種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的體系，推廣種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)，本文通過(guò)對(duì)北方121個(gè)種養(yǎng)大縣開(kāi)展系統(tǒng)調(diào)研，剖析北方平原地區(qū)典型的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式及存在問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題研究提出中國(guó)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展方向和建議，從而為中國(guó)北方平原地區(qū)乃至全國(guó)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考和借鑒。

1 調(diào)研方案

本文主要采用實(shí)地調(diào)研與文獻(xiàn)資料查閱相結(jié)合的綜合分析方法。調(diào)研時(shí)間從2013年7月至2016年12月；調(diào)研對(duì)象主要為沼氣工程、有機(jī)肥廠、飼料廠等農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用工程；調(diào)研形式主要采用與企業(yè)和農(nóng)戶座談及調(diào)研問(wèn)卷，共發(fā)放調(diào)研問(wèn)卷121份，回收96份；調(diào)研內(nèi)容主要包括各地種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)、規(guī)模及其匹配度，各經(jīng)營(yíng)主體（龍頭企業(yè)、合作社和種養(yǎng)大戶）對(duì)種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的認(rèn)識(shí)及政府扶持情況，現(xiàn)有種養(yǎng)業(yè)廢棄物資源化利用的方式和配套技術(shù)等。對(duì)座談內(nèi)容及調(diào)研問(wèn)卷進(jìn)行整理分析，結(jié)合文獻(xiàn)資料總結(jié)北方平原地區(qū)主要種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式及存在問(wèn)題。

調(diào)研區(qū)域?yàn)橹袊?guó)北方平原地區(qū)，范圍涵蓋北方121個(gè)種養(yǎng)大縣，其中東北地區(qū)32個(gè)，西北地區(qū)19個(gè)，黃淮海地區(qū)70個(gè)（圖1），該地區(qū)地面遼闊平坦，土壤肥沃，區(qū)域夏季暖熱，冬季寒冷，水熱資源不均，以一年一熟、一年二熟為主。包括北京、天津、河南、河北、山東等省市在內(nèi)的黃淮海地區(qū)，主要采用小麥-玉米輪作的耕作制度，另外，水稻、花生、棉花、大豆等作物也有一定量的種植，是中國(guó)糧食產(chǎn)地中秸稈產(chǎn)量最多的2個(gè)區(qū)域之一，該區(qū)域人增地減、資源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)破壞已成為區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”[17]。西北地區(qū)深居大陸腹地，地廣人稀，包括新疆、青海、甘肅、寧夏、陜西和內(nèi)蒙古6省、自治區(qū)，根據(jù)自然環(huán)境不同分為干旱、半干旱草原及黃河流域3大區(qū)，水資源較少，生態(tài)環(huán)境脆弱，主要種植農(nóng)作物有小麥、棉花、油菜、甜菜、玉米等。東北地區(qū)包括遼寧、吉林和黑龍江三省及內(nèi)蒙古自治區(qū)和河北省的部分地區(qū)，從濕潤(rùn)區(qū)、半濕潤(rùn)區(qū)過(guò)渡到半干旱區(qū)，是中國(guó)最重要的商品糧（小麥、玉米、大豆等）生產(chǎn)基地，畜牧業(yè)生產(chǎn)也占有舉足輕重的地位，但近年來(lái)農(nóng)業(yè)廢棄物不合理處置及大量化學(xué)品的投入，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境不斷惡化。

圖1 北方平原地區(qū)調(diào)查縣分布

2 北方平原地區(qū)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)的基本情況

中國(guó)北方平原地區(qū)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)的主要特點(diǎn)是以畜禽糞污、秸稈、尾菜等農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用為紐帶，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)相結(jié)合，良性循環(huán)發(fā)展，其中，畜禽糞污、尾菜主要是通過(guò)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣沼肥、好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥2條途徑進(jìn)入農(nóng)田，秸稈主要通過(guò)飼料化和基質(zhì)化等途徑實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)循環(huán)。具體來(lái)看，可以分為以規(guī)?；锾烊粴夤こ毯痛笮驼託夤こ虨榧~帶的種養(yǎng)循環(huán)模式、以中小型沼氣工程和戶用沼氣為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)模式、以商品有機(jī)肥生產(chǎn)為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)模式、以堆肥直接還田為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)模式、以秸稈飼料化和秸稈基質(zhì)化為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)模式等（表1）。從調(diào)研情況來(lái)看，一個(gè)種養(yǎng)大縣內(nèi)，一般呈現(xiàn)“一種模式為主，多種模式并存”的格局，中國(guó)北方平原地區(qū)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展日趨成熟，種養(yǎng)循環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)已初步建立并逐漸完善。

表1 各地區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物種養(yǎng)循環(huán)利用方式

3 北方平原地區(qū)典型種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

3.1 以沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

以沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)模式是循環(huán)經(jīng)濟(jì)在農(nóng)業(yè)方面的具體應(yīng)用形式之一，將農(nóng)作物種植、畜禽生產(chǎn)、微生物發(fā)酵和農(nóng)村建設(shè)等以沼氣工程為紐帶合理地結(jié)合起來(lái)，有利于降低農(nóng)業(yè)環(huán)境污染、減少資源消耗。沼氣工程模式是通過(guò)植物生產(chǎn)、動(dòng)物轉(zhuǎn)化、微生物還原實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化循環(huán)利用，具體運(yùn)行模式是種植業(yè)產(chǎn)生的作物秸稈和養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，作為新型優(yōu)質(zhì)燃料用于生產(chǎn)生活，排出的沼渣、沼液含有多種養(yǎng)分和微量元素，可經(jīng)過(guò)好氧發(fā)酵生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥（圖2）。此外，由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái)的以甲烷為主要成分的燃?xì)夥Q為生物天然氣（bio-natural gas），目前主要指通過(guò)沼氣提純得到的生物甲烷氣（bio-methane，甲烷體積分?jǐn)?shù)97%以上），生物天然氣可以直接作為石化天然氣的替代燃料，因此，發(fā)展沼氣已成為增加天然氣供應(yīng)的重要方向。根據(jù)沼氣工程的組織模式，包括以規(guī)?；锾烊粴夤こ毯痛笮驼託夤こ虨榧~帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式、以中小型沼氣工程和戶用沼氣為紐帶的種養(yǎng)小循環(huán)模式2種。

圖2 以沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式流程圖

3.1.1 以規(guī)模化生物天然氣工程和大型沼氣工程為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

該模式以畜禽糞污、農(nóng)作物秸稈、尾菜和農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物等為原料，通過(guò)規(guī)?；锾烊粴夤こ?、規(guī)?；笮驼託夤こ?，物質(zhì)和能量循環(huán)利用，上聯(lián)養(yǎng)殖業(yè)、下聯(lián)種植業(yè)，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，主要工藝流程是“畜禽糞便等廢棄物收集-規(guī)模化生物天然氣/大型沼氣工程-沼肥直接還田/沼肥高值化還田”，主要適用于大型養(yǎng)殖場(chǎng)和糧食主產(chǎn)區(qū)等農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)量大的區(qū)域。隨著中國(guó)對(duì)規(guī)?；锾烊粴夤こ毯痛笮驼託夤こ讨С至Χ鹊牟粩嗉哟?，該種養(yǎng)結(jié)合模式的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

華北和東北地區(qū)是中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)，養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；潭雀遊18]，畜禽糞污、秸稈和尾菜等農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生量大，多采用“規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便-生物天然氣/規(guī)?；託夤こ?沼肥還田/高值利用”模式。如北京某大型養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程（見(jiàn)圖3a）以雞糞為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵，生產(chǎn)的沼氣用于發(fā)電和沼氣池保溫，沼渣沼液通過(guò)訂單農(nóng)業(yè)的模式出售給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民還田使用，形成了熱、電、肥聯(lián)供模式[19]。山東省某沼氣發(fā)電工程（見(jiàn)圖3b）年可處理雞糞18萬(wàn)t、生產(chǎn)沼氣1 095萬(wàn)m3、生產(chǎn)有機(jī)肥25萬(wàn)t，形成了“雞-肥-沼-電-生物肥”的循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，達(dá)到沼氣熱電聯(lián)供、沼渣沼液無(wú)害化利用的目的[20]。2013年，東北地區(qū)典型縣平均年產(chǎn)各類(lèi)農(nóng)作物秸稈合計(jì)163.93萬(wàn)t，按照目前典型縣秸稈綜合利用率71%計(jì)算，剩余秸稈約為48萬(wàn)t。按照處理利用率達(dá)到85%以上，需增加22.95萬(wàn)t處理能力，考慮競(jìng)爭(zhēng)性用途，其中20%用于沼氣發(fā)酵，則可產(chǎn)生1 377萬(wàn)m3沼氣。根據(jù)典型縣2013年畜牧養(yǎng)殖數(shù)據(jù)，初步估算全縣畜禽糞便產(chǎn)生38.37萬(wàn)t，污水153.46萬(wàn)t，目前生豬奶牛糞便處理利用率約60%。按照處理利用率達(dá)到90%以上，需增加11.51萬(wàn)t畜禽糞便和46.04萬(wàn)t廢水處理能力，可產(chǎn)生沼氣1105萬(wàn)m3。

a. 北京某養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程a. Biogas projects of a breeding farm in Beijingb. 山東某沼氣工程b. Biogas projects in Shandong province

西北地區(qū)養(yǎng)殖規(guī)模有限[21]，農(nóng)田消納沼液能力強(qiáng)，多采用“養(yǎng)殖場(chǎng)糞污分散收集-生物天然氣/規(guī)?；託夤こ?沼肥直接還田”模式。如寧夏青銅峽市大型沼氣工程和甘肅某集團(tuán)現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)示范園都形成了“分散養(yǎng)殖-沼氣集中發(fā)酵-發(fā)電-沼肥-種植”的良性循環(huán)系統(tǒng)，畜禽糞污經(jīng)糞污車(chē)收集運(yùn)輸至沼氣工程，生產(chǎn)的沼氣用于農(nóng)戶生產(chǎn)生活，沼渣沼液生產(chǎn)有機(jī)肥施用于蔬菜、經(jīng)果林果等作物種植，有力推進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展[22]。陜西洋縣超過(guò)一半的農(nóng)戶采用“畜-沼-菜”循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，26.4%的農(nóng)戶采用“畜-沼-糧”循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，超過(guò)74%的沼氣農(nóng)戶使用沼肥[23]。

這類(lèi)種養(yǎng)循環(huán)模式的核心是規(guī)?；锾烊粴夤こ毯痛笮驼託夤こ?，但目前，部分地區(qū)尚存在原料收集困難、沼渣沼液利用率低、接口技術(shù)裝備水平不高等問(wèn)題，尤其是沼渣沼液利用途徑比較單一，產(chǎn)品附加值低，有些地方因沼液難以處理，長(zhǎng)期存放帶來(lái)了面源污染[24]。如在北京市大中型沼氣工程中，有近50%的沼氣工程并未進(jìn)行沼渣沼液分離，大部分采用自然沉淀的方式進(jìn)行分離，只有約30%的沼氣工程出售沼液，10%的沼氣工程將沼液用于農(nóng)場(chǎng)或林場(chǎng)生態(tài)園澆灌；大部分沼氣工程將沼液廢棄在儲(chǔ)液塘，或排放到溝渠中曬成干糞[25]。

3.1.2 以中小型沼氣工程和戶用沼氣為紐帶的種養(yǎng)小循環(huán)模式

在農(nóng)戶有散養(yǎng)習(xí)慣及中小型養(yǎng)殖場(chǎng)密布的地區(qū)，適宜發(fā)展戶用沼氣和中小型沼氣工程，產(chǎn)生的沼氣用于農(nóng)戶家庭和養(yǎng)殖場(chǎng)清潔燃?xì)庑枨?，沼渣和沼液可直接還田，尤其可推進(jìn)特色產(chǎn)業(yè)綠色生產(chǎn)模式，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，促進(jìn)種養(yǎng)平衡循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。該模式主要工藝流程是“畜禽糞便收集-中小型沼氣工程/戶用沼氣-沼肥直接還田”。按照應(yīng)用地域尺度，該模式可分為生態(tài)溫室模式、生態(tài)園區(qū)模式和區(qū)域循環(huán)模式。

生態(tài)溫室模式利用物質(zhì)循環(huán)再生原理和生態(tài)學(xué)食物鏈原理，將戶用沼氣池、畜禽舍、農(nóng)作物種植有機(jī)結(jié)合在日光溫室中，三者相互利用、互相依存，最大限度的降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)系統(tǒng)外物質(zhì)的要求，屬于典型的庭院經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)模式（見(jiàn)圖4）。該模式比較典型的有北方“四位一體”模式[26]和中部“生態(tài)溫室”模式[27]。這種模式主要建設(shè)單元包括日光溫室、沼氣池、畜禽舍，還可增加蚯蚓養(yǎng)殖槽、廁所等建設(shè)單元。

1.進(jìn)料口 2.豬圈 3.廁所 4.沼氣池 5.通氣孔 6.出料口 7.日光溫室 8.菜地 9.沼氣燈

生態(tài)園區(qū)模式利用沼氣的紐帶作用，將養(yǎng)殖業(yè)和園區(qū)種植業(yè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)的自我維持能力。比較典型的有北方“中部地區(qū)生態(tài)果園”模式（見(jiàn)圖5）[28]和西北地區(qū)“牧-沼-糧-草-果”五配套模式[29]等。這種模式主要的建設(shè)單元包括果（菜、茶）園、沼氣池、畜禽舍，建設(shè)內(nèi)容易于擴(kuò)展，可充分考慮應(yīng)用區(qū)域的地貌、氣候、水土等特征，增加果園內(nèi)養(yǎng)雞、養(yǎng)林蛙、沼渣種蘑菇、養(yǎng)殖蚯蚓等內(nèi)容，構(gòu)建地域性的特色模式，如隴縣“沼氣池-廁所-畜舍-菜（果、糧）”模式、千陽(yáng)縣“桑-蠶-雙孢蘑菇-畜舍-沼氣池”模式[30]。

1.太陽(yáng)能熱水器 2.廁所 3.太陽(yáng)能地暖圈 4.導(dǎo)氣管 5.沼氣池 6.貯肥池 7.沉沙池 8.水泵 9.水窖 10.滴灌系統(tǒng)

區(qū)域循環(huán)模式在中小規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)或養(yǎng)殖場(chǎng)較多、較分散的區(qū)域，構(gòu)建區(qū)域內(nèi)的“糧經(jīng)飼-畜禽養(yǎng)殖-中型沼氣工程-沼肥直接還田/高值化還田”生態(tài)循環(huán)模式，解決飼料糧（草）生產(chǎn)基地和畜禽糞便消納土地場(chǎng)所缺乏的問(wèn)題，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品。這種模式的主要特點(diǎn)是種植業(yè)由傳統(tǒng)的糧食生產(chǎn)一元結(jié)構(gòu)或糧食、經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)二元結(jié)構(gòu)向糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、飼料飼草作物三元結(jié)構(gòu)發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖主要發(fā)展草食性動(dòng)物，利用畜禽糞便進(jìn)行沼氣發(fā)酵，同時(shí)用產(chǎn)生的沼渣沼液研發(fā)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，用于農(nóng)作物生產(chǎn)。河南省一些地區(qū)構(gòu)建“糧-經(jīng)-飼”三元統(tǒng)籌耕作制度，通過(guò)人工草場(chǎng)與各類(lèi)作物副產(chǎn)品、作物秸稈發(fā)展食草畜禽，完善養(yǎng)殖系統(tǒng)，形成了符合當(dāng)?shù)貙?shí)踐的種養(yǎng)結(jié)合模式[31]。河北正定縣收集秸稈和畜禽糞便，利用戶用沼氣池進(jìn)行厭氧發(fā)酵，生產(chǎn)的沼氣為居民全年供氣，沼渣沼液制成固態(tài)肥和液體生物肥，施用于農(nóng)作物，形成了縣域循環(huán)農(nóng)業(yè)[32]。

以中小型沼氣工程和戶用沼氣為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式對(duì)中國(guó)農(nóng)村生產(chǎn)和生活具有重要作用。目前，該模式存在的主要問(wèn)題是區(qū)域/園區(qū)內(nèi)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模配置不平衡，導(dǎo)致沼渣沼液不能完全被消納，以及沼渣沼液資源化利用技術(shù)裝備不規(guī)范帶來(lái)土壤板結(jié)、燒苗、重金屬殘留等風(fēng)險(xiǎn)，影響種植業(yè)發(fā)展。此外，由于中小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)抗市場(chǎng)沖擊力不足、沼氣工程規(guī)模不合理等原因，大部分沼氣工程存在不同程度的原料來(lái)源不確定性，導(dǎo)致穩(wěn)定運(yùn)行存在隱患[33]，難以發(fā)揮紐帶作用。在制約中小型沼氣工程和戶用沼氣產(chǎn)業(yè)鏈延伸的眾多因素中，社會(huì)化服務(wù)建設(shè)滯后更嚴(yán)重制約了沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，沼氣池利用率不高已經(jīng)成為部分區(qū)域普遍存在的問(wèn)題[34]。

3.2 以好氧堆肥為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

以高溫好氧堆肥為紐帶處理農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物，是中國(guó)北方平原地區(qū)最常見(jiàn)的種養(yǎng)結(jié)合農(nóng)業(yè)循環(huán)模式，有利于解決有機(jī)肥短缺的問(wèn)題。該模式主要將農(nóng)作物秸稈/尾菜、畜禽糞便等按照一定的比例混合，通過(guò)高溫堆肥發(fā)酵處理殺滅廢棄物中含有的寄生蟲(chóng)卵、病原菌、雜草種子等對(duì)農(nóng)作物有害的物質(zhì)，生成腐熟的有機(jī)肥（圖6）。該模式主要包括堆肥直接還田模式和商品化有機(jī)肥還田模式2種。

圖6 以好氧堆肥為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式流程圖

3.2.1 堆肥直接還田模式

該模式主要以畜禽糞便、尾菜等有機(jī)廢棄物為原料，通過(guò)好氧堆肥、自然堆漚后，直接施用于農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的良性循環(huán)。堆肥直接還田是中國(guó)最傳統(tǒng)、最經(jīng)濟(jì)的糞便處理方式，適用于農(nóng)村、有足夠農(nóng)田消納養(yǎng)殖場(chǎng)糞便的地區(qū)。主要工藝流程是“畜禽糞便、尾菜-堆肥/堆漚-直接還田”。

在畜禽養(yǎng)殖基礎(chǔ)條件較好的農(nóng)業(yè)區(qū)，“糧-菜-豬”、“玉米-牛（豬）”等種養(yǎng)模式較為普遍。如豬糞尿在田間建設(shè)的發(fā)酵池中好氧發(fā)酵4～6個(gè)月后作為糧食作物基肥，利用管網(wǎng)，通過(guò)淌、噴灌的形式就近還田，減少化肥施用量[35]。有些地區(qū)還可利用秸稈、鋸末混合生物菌制成發(fā)酵床墊料養(yǎng)豬，換下的墊料作為有機(jī)肥施用于農(nóng)田。在牧草發(fā)達(dá)的農(nóng)牧區(qū)，草畜平衡循環(huán)模式可恢復(fù)草地植被，提高草地生產(chǎn)力，利于草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如黑龍江省雙城市某奶牛場(chǎng)采用“牧草-作物-奶?！蹦Ｊ?，將奶牛糞污經(jīng)干濕分離后，液體上清液經(jīng)氧化塘處理后用于飼料飼草地灌溉，固體糞污用作墊料及飼料飼草地施肥。

該模式的核心技術(shù)是好氧堆肥，但目前在大部分農(nóng)村地區(qū)，堆肥技術(shù)較為落后，微生物強(qiáng)化堆肥技術(shù)（如外源高溫分解菌接種技術(shù)、功能性微生物接種技術(shù)及微生物除臭技術(shù)等）尚未普及，導(dǎo)致堆肥腐熟周期長(zhǎng)、體積和質(zhì)量大、氣味惡臭、養(yǎng)分含量低，病菌傳播、污染大，無(wú)害化程度低，運(yùn)輸和施用很不方便等特點(diǎn)，這些特征制約著上述模式的推廣和施用。此外，畜禽養(yǎng)殖尿液、污水及經(jīng)固液分離后液體部分的資源化利用途徑也是影響上述模式經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的重要因素[36]。

3.2.2 商品化有機(jī)肥還田模式

該模式主要以畜禽糞污、尾菜等農(nóng)業(yè)廢棄物為原料，通過(guò)糞便收集、干燥、好氧發(fā)酵、添加、造粒、包裝等過(guò)程生產(chǎn)商品化有機(jī)肥，也可根據(jù)用戶需求生產(chǎn)專(zhuān)用商品化有機(jī)固體肥料和液體肥料，便于長(zhǎng)距離運(yùn)輸。商品化有機(jī)肥還田模式適用于資金和技術(shù)實(shí)力比較雄厚的大型養(yǎng)殖場(chǎng)或養(yǎng)殖園區(qū)，主要工藝流程是“畜禽糞便、尾菜-好氧發(fā)酵-商品化有機(jī)肥”，如山東某有機(jī)肥廠（圖7a）采用高效復(fù)合微生物菌劑對(duì)尾菜進(jìn)行無(wú)害化處理，日處理尾菜達(dá)100 t，日產(chǎn)生物有機(jī)肥30 t，徹底解決了當(dāng)?shù)匚膊颂幚黼y題，以商品化有機(jī)肥還田有力地促進(jìn)了當(dāng)?shù)匮h(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。河南某食品股份有限公司各養(yǎng)殖場(chǎng)利用振動(dòng)篩網(wǎng)式分離機(jī)（圖8a）及螺旋擠壓式分離機(jī)（圖8b）對(duì)豬糞進(jìn)行兩級(jí)固液分離，將養(yǎng)豬糞污的再利用，固液分離后的豬糞和沼渣定期運(yùn)往有機(jī)肥廠（圖7b），生產(chǎn)商品有機(jī)肥外售，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)豬糞污零排放商品化有機(jī)肥還田模式有益于綠色和有機(jī)食品的發(fā)展，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益[37]。

a. 山東某有機(jī)肥廠a. An organic fertilizer plant in Shandong provinceb. 河南某有機(jī)肥廠b. Organic fertilizer plant in Henan province

圖8 固液分離設(shè)備示意圖

但目前，商品有機(jī)肥生產(chǎn)和使用配套技術(shù)較落后，加之肥源品質(zhì)較差，導(dǎo)致有機(jī)肥產(chǎn)品質(zhì)量不高，且與化肥相比，商品有機(jī)肥價(jià)格無(wú)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，農(nóng)戶在使用商品有機(jī)肥時(shí)，在同等投入條件下，有機(jī)肥所產(chǎn)生的增產(chǎn)效益在短時(shí)期內(nèi)并不明顯，造成農(nóng)戶使用有機(jī)肥積極性不高。此外，由于有機(jī)肥生產(chǎn)行業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻較低，目前國(guó)內(nèi)有機(jī)肥市場(chǎng)較混亂，有些投機(jī)商為降低生產(chǎn)成本，在有機(jī)肥制作中加入大量的碳素含量很高而養(yǎng)分含量不高的肥料，導(dǎo)致有機(jī)肥質(zhì)量參差不齊，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)序，嚴(yán)重阻礙了商品化有機(jī)肥還田模式下種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

3.3 以秸稈資源化為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

中國(guó)北方平原地區(qū)秸稈資源豐富，將秸稈資源利用與其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式結(jié)合起來(lái)，形成以秸稈資源化為紐帶多級(jí)循環(huán)利用的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式（圖9）。秸稈是牛羊粗飼料主要來(lái)源，通過(guò)氨化、青貯、微貯等處理可以提高秸稈的飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)將養(yǎng)殖業(yè)和種植有效結(jié)合起來(lái)，形成以秸稈飼料化為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，此外，以秸稈基質(zhì)化為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式以秸稈作為基料用于食用菌栽培為起點(diǎn)，通過(guò)菇渣的后續(xù)開(kāi)發(fā)利用來(lái)延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的有機(jī)統(tǒng)一。

圖9 以秸稈資源化為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式工藝流程圖

3.3.1 秸稈飼料化利用模式

對(duì)秸稈和部分牧草進(jìn)行飼料化生產(chǎn)，既可以有效利用秸稈和牧草的有效養(yǎng)分，也可以保證冬季飼料的充分供應(yīng)，是飼養(yǎng)草食性動(dòng)物的良好飼料[38]。秸稈飼料化利用模式主要工藝流程是“農(nóng)作物秸稈-青貯（黃貯、氨化）-養(yǎng)殖業(yè)”。如甘肅省張掖市依靠豐富的農(nóng)作物秸稈資源，緊緊圍繞牛羊產(chǎn)業(yè)大縣建設(shè)，利用秸稈青貯、黃貯、氨化、草粉（顆粒）加工等技術(shù)，提高秸稈飼料的轉(zhuǎn)化利用率，增加飼草過(guò)腹增值效益；到2012年，全市秸稈飼料化加工利用率達(dá)46.4%，有力的推動(dòng)了當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展[39]。

秸稈飼料化技術(shù)主要包含秸稈收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與秸稈飼料化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其中收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)分為聯(lián)合收獲與分段收獲工藝，飼料化轉(zhuǎn)化技術(shù)分為青貯、氨化、黃貯等工藝。目前，中國(guó)秸稈飼料加工水平低下，秸稈飼料化只是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的物理處理，只有一些較大規(guī)模的奶牛（肉牛）場(chǎng)使用青貯技術(shù)，大多數(shù)秸稈基本上是未經(jīng)處理而直接飼喂牲畜，且大部分地區(qū)在規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)秸稈飼料設(shè)施上配套還不夠[40]。另外，由于受不同地區(qū)秸稈種類(lèi)與資源密度、秸稈收儲(chǔ)運(yùn)發(fā)展水平和當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多因素制約，不同地區(qū)的不同秸稈所適宜的飼料化集成技術(shù)不同[41]，而目前，中國(guó)尚缺乏對(duì)該方面的技術(shù)研究推廣。

3.3.2 秸稈基質(zhì)化利用模式

秸稈基質(zhì)化利用模式通過(guò)秸稈制備栽培基質(zhì)技術(shù)，將秸稈等有機(jī)廢棄物在通風(fēng)干燥防雨環(huán)境中進(jìn)行有氧高溫堆肥，使其腐殖化與穩(wěn)定化，將堆腐穩(wěn)定的物料破碎后，與泥炭、珍珠巖、蛭石、礦渣等材料合理配比，使其理化指標(biāo)達(dá)到育苗或栽培基質(zhì)所需條件。利用秸稈等有機(jī)固體廢棄物生產(chǎn)栽培基質(zhì)早已成為無(wú)土栽培基質(zhì)的研究熱點(diǎn)[42]，隨之產(chǎn)生了“農(nóng)-菌-牧”等種養(yǎng)模式[43]，將農(nóng)作物秸稈粉碎處理后作為食用菌的營(yíng)養(yǎng)基原料，而副產(chǎn)品菌糠經(jīng)生物處理后作為動(dòng)物的飼料，畜禽副產(chǎn)品及糞污經(jīng)過(guò)堆肥無(wú)公害處理后還田。如吉林舒蘭市和通化縣，利用秸稈研制木耳、銀耳等食用菌和中藥種植基質(zhì)，木耳收獲后繼續(xù)種植平菇，多次利用，最后的基質(zhì)經(jīng)好氧發(fā)酵等無(wú)害化處理后施用于農(nóng)田。秸稈基質(zhì)化利用模式的核心技術(shù)是秸稈栽培基質(zhì)制備技術(shù)，但目前該技術(shù)尚不成熟，生產(chǎn)工藝與流程尚不規(guī)范，基質(zhì)產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，且缺乏統(tǒng)一的科學(xué)操作標(biāo)準(zhǔn)，制約了秸稈基質(zhì)化利用模式的發(fā)展。

4 中國(guó)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展分析

現(xiàn)代規(guī)模化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)割裂了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中種植與養(yǎng)殖業(yè)間的天然有機(jī)聯(lián)系。種植業(yè)依靠大量農(nóng)藥、化肥等化學(xué)物質(zhì)的投入獲得高產(chǎn)，養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的廢物不再被種植業(yè)及時(shí)、有效地消納，種植業(yè)大量化學(xué)物質(zhì)的投入及養(yǎng)殖業(yè)不能及時(shí)消納的廢棄物成為農(nóng)業(yè)面源的主要來(lái)源，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成極大危害。本研究通過(guò)系統(tǒng)調(diào)研總結(jié)中國(guó)北方平原地區(qū)典型的種養(yǎng)循環(huán)模式，結(jié)合中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，深入分析現(xiàn)有的種養(yǎng)循環(huán)模式存在的問(wèn)題，發(fā)展種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)需發(fā)展，仍需在以下幾方面研究提升：

4.1 種養(yǎng)平衡

近年來(lái)，中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)特別是畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量不斷增加，研究表明，有80%以上的規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)周邊沒(méi)有足夠數(shù)量的配套耕地消納畜禽糞便[44]。張緒美等[45]基于中國(guó)31個(gè)省1997－2004年的牛、豬、羊和家禽的養(yǎng)殖量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算不同地區(qū)的畜禽糞便農(nóng)田負(fù)荷量，結(jié)果表明中國(guó)23個(gè)省污染負(fù)荷量對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成威脅。在本研究調(diào)研的121個(gè)種養(yǎng)大縣中，90%以上的縣存在種養(yǎng)不平衡的現(xiàn)象，其中也以畜禽養(yǎng)殖量超出土地承載力為主。大量的畜禽糞便無(wú)法通過(guò)區(qū)域內(nèi)種植業(yè)消納而成為廢棄物，不僅大量浪費(fèi)資源，也造成了日益嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題。此外，目前所構(gòu)建的種養(yǎng)循環(huán)模式大多采用“畜-肥-作”的思路，也就是根據(jù)畜禽養(yǎng)殖量建設(shè)沼氣工程或堆肥工程，然而，這無(wú)法解決沼肥有機(jī)肥的大量生產(chǎn)與農(nóng)作物的季節(jié)性需求之間的矛盾。

中國(guó)急需轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，以種植業(yè)發(fā)展特點(diǎn)及耕地糞便承載力為依據(jù)，從宏觀層面加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖發(fā)展規(guī)劃與種植業(yè)規(guī)劃的協(xié)調(diào)，做好頂層設(shè)計(jì)，優(yōu)化種養(yǎng)業(yè)格局，借鑒國(guó)外“以地定畜”、“以種定養(yǎng)”的模式，合理確定畜禽養(yǎng)殖量，使耕地能夠充分消納畜禽糞便產(chǎn)生量，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境效益。此外，加強(qiáng)畜禽糞便的無(wú)害化處理，依據(jù)各類(lèi)畜禽糞肥特性，合理選擇畜禽糞便資源化利用方式，“以養(yǎng)促種”，確保有機(jī)糞肥的高效利用，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)系統(tǒng)資源高效循環(huán)利用與污染物減量排放。

4.2 種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)評(píng)價(jià)體系

發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)的同時(shí)，也要開(kāi)展關(guān)于種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)評(píng)價(jià)體系的研究，為種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的推廣提供科學(xué)依據(jù)，也是促進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題[46]。不同地區(qū)開(kāi)展不同類(lèi)型的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)實(shí)踐，從宏觀上如何評(píng)價(jià)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和運(yùn)行效果，另外，如何選擇符合種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展原則的技術(shù)模式進(jìn)行示范推廣，都需要一套相對(duì)科學(xué)統(tǒng)一的指標(biāo)體系[47]。

基于評(píng)價(jià)的出發(fā)點(diǎn)不同，不同循環(huán)農(nóng)業(yè)評(píng)價(jià)的內(nèi)容也有所不同，王麗靜等[48]采用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）在邯鄲農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上對(duì)循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)以反映區(qū)域農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況；王小龍[49]基于能值分析（emergy analysis，EME）與生命周期評(píng)價(jià)（life cycle assessment，LCA）方法，在理論改進(jìn)與計(jì)算過(guò)程規(guī)范的基礎(chǔ)上，初步構(gòu)建了適合中國(guó)循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的EME-LCA綜合評(píng)價(jià)框架；王瑞波等[50]應(yīng)用層次分析法和模糊綜合評(píng)判法對(duì)北京市5種板栗產(chǎn)業(yè)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。一套好的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能夠遵從其評(píng)價(jià)對(duì)象的基本原則，且能全面真實(shí)地反映評(píng)價(jià)系統(tǒng)內(nèi)部的資源與物質(zhì)利用情況[51]，體現(xiàn)評(píng)價(jià)對(duì)象的內(nèi)涵和基本特征。種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合在一起，減少化肥、農(nóng)藥等購(gòu)買(mǎi)性資源、物質(zhì)的投入量，減少?gòu)U物和風(fēng)險(xiǎn)污染物的產(chǎn)生與排放量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自然資源和廢棄物資源的最大循環(huán)利用，并最大限度地減輕環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的“雙贏”。因此，應(yīng)根據(jù)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)的基本內(nèi)涵選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（種植業(yè)指標(biāo)、畜牧業(yè)指標(biāo)、農(nóng)業(yè)廢棄物指標(biāo)等），確定指標(biāo)權(quán)重，篩選科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法，進(jìn)而構(gòu)建種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的高效、可持續(xù)利用和廢棄物的最小化與無(wú)害化排放。

4.3 種養(yǎng)循環(huán)模式選擇

農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用工程模式的構(gòu)建和選擇，首要目標(biāo)是農(nóng)業(yè)廢棄物的消納和高效利用，解決環(huán)境污染問(wèn)題，此外，所構(gòu)建的模式要持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行并能獲得一定的經(jīng)濟(jì)利益，以加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程體系建設(shè)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[12]。通過(guò)調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的種養(yǎng)循環(huán)模式選擇多存在隨意性，易出現(xiàn)模式持續(xù)不長(zhǎng)久、產(chǎn)品消納困難、工程難以運(yùn)行等問(wèn)題，因此，應(yīng)充分考慮廢棄物種類(lèi)、土地消納能力、氣候特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求等因素，因地制宜，選擇科學(xué)合理的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

以沼氣為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)模式為例，在水系發(fā)達(dá)、河網(wǎng)密布地區(qū)，沼液消納能力弱，可選擇“糞便、秸稈干法序批式厭氧消化-沼渣制肥和養(yǎng)殖廢水達(dá)標(biāo)排放-肥料還田”的種養(yǎng)循環(huán)模式。在氣候干燥、秸稈產(chǎn)生量大、沼液消納能力強(qiáng)的地區(qū)，可選擇“糞污、玉米秸稈濕法單相厭氧消化-沼渣沼液肥料化-肥料還田”的種養(yǎng)循環(huán)模式。氣候寒冷、秸稈產(chǎn)量大、冬季沼液處理難，可選擇“玉米秸稈、糞便干法連續(xù)式厭氧消化-沼渣制肥-肥料還田”的種養(yǎng)循環(huán)模式。在土壤貧瘠、尾菜產(chǎn)生量大的地區(qū)，可選擇“尾菜、糞污濕法兩相耦合厭氧消化-沼渣沼液肥料化-肥料還田”的種養(yǎng)循環(huán)模式。此外，中國(guó)在種養(yǎng)循環(huán)模式選擇與關(guān)聯(lián)因素之間的關(guān)系方面，尚缺乏系統(tǒng)研究，急需提升。

4.4 種養(yǎng)循環(huán)關(guān)鍵技術(shù)

依據(jù)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)的可靠性、適應(yīng)性及不同區(qū)域的技術(shù)狀況，選擇、研發(fā)不同區(qū)域適宜的技術(shù)模式，是種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的基礎(chǔ)。圍繞種養(yǎng)循環(huán)技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系，基于現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)技術(shù)，加快種養(yǎng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，突破循環(huán)利用核心環(huán)節(jié)與產(chǎn)業(yè)鏈前后端關(guān)鍵技術(shù)、耦合接口技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。比如，突破畜禽養(yǎng)殖適宜規(guī)模、承載力、載畜量與布局及分布等技術(shù)問(wèn)題；突破種養(yǎng)結(jié)合系統(tǒng)廢棄物減量化資源化利用關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，如廢棄物收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、農(nóng)作物秸稈還田技術(shù)、畜禽糞便與秸稈肥料化技術(shù)裝備、沼氣工程提檔升級(jí)、廢棄物基質(zhì)化利用技術(shù)等；突破種養(yǎng)結(jié)合的物料（沼液、有機(jī)肥）輸移、貯存及農(nóng)田適量消納的施用技術(shù)與裝備問(wèn)題；突破不同養(yǎng)殖布局和種養(yǎng)模式的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、種養(yǎng)結(jié)合糞尿還田生物安全性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)系統(tǒng)間物質(zhì)投入產(chǎn)出環(huán)境效益最優(yōu)化、農(nóng)業(yè)廢棄物高效循環(huán)利用和污染物排放的最小化。

5 結(jié) 論

本文以實(shí)地調(diào)研及文獻(xiàn)資料分析總結(jié)形式，對(duì)北方平原地區(qū)（包括東北地區(qū)、西北地區(qū)和黃淮海地區(qū)）121個(gè)種養(yǎng)大縣的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用工程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研分析總結(jié)。該地區(qū)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式主要包括以規(guī)模化生物天然氣工程和大型沼氣工程為紐帶、以中小型沼氣工程和戶用沼氣為紐帶、以商品有機(jī)肥生產(chǎn)為紐帶、以堆肥直接還田為紐帶、以秸稈飼料化和秸稈基質(zhì)化為紐帶等模式。推廣種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)，仍需轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，以種植業(yè)發(fā)展特點(diǎn)及耕地糞便承載力為依據(jù)，優(yōu)化種養(yǎng)業(yè)格局，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)平衡，并依據(jù)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)特點(diǎn)構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，因地制宜選擇合理的種養(yǎng)模式，同時(shí)，加快種養(yǎng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，突破循環(huán)利用核心環(huán)節(jié)與產(chǎn)業(yè)鏈前后端關(guān)鍵技術(shù)、耦合接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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Investigation and development analysis of planting-breeding circulating agriculture ecosystem system in northern plains in China

Zhao Lixin1,3, Meng Haibo1,2, Shen Yujun1,2, Ding Jingtao1,2, Zhang Xi1,2

(1.100125;2.100125,; 3.100125)

Recycle agriculture is an efficient utilization and resource-saving mode of agriculture, and an inevitable choice for modern agriculture to step out of developmental dilemma. It has been the effective way to realize sustainable utilization of agricultural resources and cleaner agricultural production. China has already had a history of circular agriculture, and in recent years, circular agriculture and resource utilization of agricultural residues are getting more and more attentions. Based on regional natural conditions, industry types, resources endowment, and so on, various models of planting-breeding circulating agriculture ecosystems are formed in China. Due to the production strength and high intensive degree of farming and breeding in northern plains (containing northeast, northwest and Huang-Huai-Hai region), planting and breeding produce a large amount of waste, and long-term separation of planting and breeding industry causes the inefficient resources use, which has brought serious regional environmental hazards. Development of the planting-breeding circulating agriculture is very necessary and urgent. There was lack of systematic research on the models of planting-breeding circulating agriculture in northern plains, and the summarization of problems is needed. In this article, the resource utilization engineering for agricultural residues containing biogas engineering, organic fertilizer plant, and feed mill from 121 counties with large-scale planting-breeding industry in northern plains, was systematically investigated and analyzed through investigation and literature analysis. Among the 121 counties, there are 32 in northeast area, 19 in northwest area and 70 in Huang-Huai-Hai region. The research contents mainly include the production and utilization status, and the ways of use for straw, and livestock and poultry manure, other planting and breeding industries, and so on. The results showed that based on the resource utilization for agricultural residues (such as livestock and poultry manure, straw, and vegetable wastes), there are biogas engineering-linked, aerobic composting-linked, and straw resource utilization-linked planting-breeding circulating agriculture ecosystems which have been developed in northern plains in China. In the biogas engineering-linked system, cultivation of crops, production of livestock and poultry, fermentation of microorganisms and construction of rural areas, are rationally combined with biogas projects as a link, and it includes large scale biological gas engineering and biogas engineering-linked, and middle and small size and household biogas-linked circulating agriculture ecosystems. In the aerobic composting-linked agriculture ecosystems, high temperature aerobic composting is a link to deal with agricultural wastes such as crop straw and livestock manure, and some companies use this method to produce commercial organic fertilizer. In the northern plain of China, straw resources are abundant, and the resource utilization of straw is combined with other agricultural production methods to form straw utilization-linked recycling agricultural models, such as feed utilization and utilization of crop straw in soilless culture. Combined with the actual agricultural production in China, the in-depth analysis on the deficiencies and problems of existing planting-breeding circulating agriculture ecosystems was also conducted. The balance of planting and breeding, the mode selection and the key technology should be researched and improved in planting-breeding circulating agriculture ecosystems, to guide the development of planting-breeding circulating agriculture in northern plains and even in China.

composting; straw; biogas engineering; planting-breeding circulating agriculture; northern plain area

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.18.001

S181.4

A

1002-6819(2017)-18-0001-10

2017-06-01

2017-09-01

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃：好氧發(fā)酵過(guò)程重金屬鈍化及高效生物除臭關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研究（2016YFD0800603）

趙立欣，研究員，主要從事種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究工作。Email：zhaolixin5092@163.com。