員學(xué)鋒，姚一晨，宋成軍，劉天池，董 強(qiáng)，田宜水 ※

（1.長(zhǎng)安大學(xué)資源學(xué)院，西安 710054；2.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，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；3.天水國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會(huì)，天水 741030）

0 引 言

循環(huán)農(nóng)業(yè)園建設(shè)是加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要舉措，是新階段綠色發(fā)展理念在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向[1-2]。循環(huán)農(nóng)業(yè)園的資源配置是否合理，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)欠裢晟?，?jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益是否滿足當(dāng)?shù)鼐用竦男枰?，都是循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵部分[3]。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的集聚一方面能使上下游企業(yè)直接聯(lián)系，互相獲取需要的資源，促進(jìn)資源的再利用，另一方面，產(chǎn)業(yè)鏈的重疊或缺失也可能使園區(qū)生態(tài)環(huán)境受損，經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法實(shí)現(xiàn)最大化。循環(huán)經(jīng)濟(jì)基于“減量化”“再利用”“再循環(huán)”的基本原則，其核心目標(biāo)是為了達(dá)到提升效率、降低能耗、減少污染的效果[4]。

物質(zhì)流分析（material flow analysis，MFA）是循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展的重要分析工具，從物質(zhì)投入、內(nèi)部流動(dòng)和物質(zhì)產(chǎn)出 3個(gè)方面，分析物質(zhì)的代謝對(duì)環(huán)境的影響，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、改善調(diào)整以及區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)的評(píng)價(jià)上都有很多的應(yīng)用[5-6]。物質(zhì)流分析方法起源于歐洲，Ayres的研究中首次用到 MFA的方法[7]，隨后十幾年的研究逐步側(cè)重于物質(zhì)元素對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力與破壞[6]，90年代后，學(xué)術(shù)界開(kāi)始應(yīng)用MFA分析經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的自然資源和物質(zhì)流動(dòng)狀況[7]，Wetnick & Ausubel根據(jù)美國(guó)的物質(zhì)流動(dòng)情況，首次提出一套完整的MFA計(jì)算架構(gòu)[8]。21世紀(jì)以來(lái)，歐盟和經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（ Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）先后出版了關(guān)于物質(zhì)流分析的指導(dǎo)文件，對(duì)物質(zhì)流的概念特征和應(yīng)用目標(biāo)等做了詳細(xì)介紹[9-10]。近年來(lái)，國(guó)外物質(zhì)流的研究范圍從國(guó)家到城市、區(qū)域逐步擴(kuò)大[11]，Krausmann等[12]利用MFA方法衡量全球可持續(xù)發(fā)展前提下物質(zhì)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，Shafie等[13]通過(guò)對(duì)馬來(lái)西亞3個(gè)城市新陳代謝的MFA分析，幫助城市進(jìn)行宏觀管理和資源優(yōu)化配置，此外，MFA還可應(yīng)用在材料和工程研究方面，用來(lái)度量生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)流動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響[14-15]。

國(guó)內(nèi)的物質(zhì)流分析起步較晚，早期有宋永昌等在食物代謝、水循環(huán)、氧平衡、能量收支等方面研究了上海等城市生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡[16]；陳效逑等[17-18]首次用物質(zhì)流方法分析了中國(guó)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)資源基礎(chǔ)，提出加強(qiáng)資源與環(huán)境的立法、管理和規(guī)劃，推進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)；徐一劍等[19-20]基于對(duì)貴陽(yáng)、常州經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)流動(dòng)分析，對(duì)區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)行了評(píng)價(jià)和建議；尹科等[21-23]在區(qū)域物質(zhì)流分析方法的基礎(chǔ)上結(jié)合IPAT（同OECD）分析方法，從時(shí)序上對(duì)廣東省經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展程度進(jìn)行了動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)；趙卉卉等[24]將物質(zhì)流分析方法和生態(tài)足跡模型相結(jié)合，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行評(píng)價(jià)。

能流核算研究方法最早由Haberl提出，用于分析進(jìn)入和離開(kāi)國(guó)家經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的能量流動(dòng)[25-26]；2004年又基于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量流研究相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)變化情況，提出物質(zhì)和能量流分析（MEFA）框架，分析系統(tǒng)之間的相互作用[27-28]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)能量流的研究主要應(yīng)用在能量消耗的種類結(jié)構(gòu)等方面[29]，主要通過(guò)分析不同類型的能源消費(fèi)比例產(chǎn)生的碳排放等指標(biāo)，對(duì)區(qū)域的能耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的目的。陳冬冬等[30]在現(xiàn)代種植業(yè)結(jié)構(gòu)演替基礎(chǔ)上，通過(guò)能流分析研究糧食生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)化效率；陳操操等[31-32]應(yīng)用能流圖和能流平衡的方法，基于STIRPAT 模型和偏小二乘模型，評(píng)估能源消費(fèi)碳足跡的影響因素，提出了北京市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化思路；胡嘯等[33]通過(guò)能量流方法分析園區(qū)能量利用方面存在的問(wèn)題和改革路徑。

通過(guò)對(duì)園區(qū)物質(zhì)流、能量流進(jìn)行分析，可以把握產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)行狀況，進(jìn)行資源優(yōu)化配置，使得產(chǎn)業(yè)園區(qū)范圍的廢棄物得到合理利用[34-35]，在保障園區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，促進(jìn)了生態(tài)保護(hù)和資源環(huán)境的永續(xù)利用[36]。目前，物質(zhì)流分析已成為當(dāng)前中國(guó)區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要手段，但大多數(shù)研究都忽略了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)情況，對(duì)于兩者結(jié)合分析相對(duì)較少。

本文以甘肅省天水國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)研，在物質(zhì)流分析的基礎(chǔ)上引入能量流分析，掌握?qǐng)@區(qū)各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的能源消耗情況，對(duì)園區(qū)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益進(jìn)行評(píng)估，將可再利用的生產(chǎn)廢棄物資源化投入新的生產(chǎn)，提升資源利用效率，完善園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈，以促進(jìn)區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)合理發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

1.1 園區(qū)基本情況

天水國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)位于甘肅省天水市麥積區(qū)中灘鎮(zhèn)，前身是天水農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范區(qū)，2010年被科技部批準(zhǔn)晉升為國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)。截至2016年，園區(qū)核心區(qū)面積達(dá)到333 hm2，入園企業(yè)36家，直接就業(yè)人員4 600多人，帶動(dòng)各類從業(yè)人員10萬(wàn)余人，園區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到8.36億元。園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況見(jiàn)表1。

表1 甘肅農(nóng)業(yè)科技園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況Table 1 Brief introduction of Gansu National Agricultural Science and Technology Park

目前，天水國(guó)家農(nóng)業(yè)園區(qū)以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念指導(dǎo)，以特色果蔬種植、生態(tài)禽畜養(yǎng)殖、食用菌種植、航天育種、農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)物流、生態(tài)農(nóng)莊和廢棄物再利用產(chǎn)業(yè)為核心，構(gòu)建了“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、農(nóng)科教一體、種養(yǎng)加循環(huán)、農(nóng)工貿(mào)促進(jìn)”為格局的循環(huán)經(jīng)濟(jì)“天水模式”。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

本文在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流分析方法的基礎(chǔ)上[37]，對(duì)目標(biāo)園區(qū)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)進(jìn)行歸并劃分，調(diào)查企業(yè)的物質(zhì)交換情況，從園區(qū)各產(chǎn)業(yè)物質(zhì)的投入、產(chǎn)出和物質(zhì)交換情況進(jìn)行分析，綜合園區(qū)能量的流動(dòng)情況，構(gòu)建基于物質(zhì)流和能量流的園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上分析園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈存在的缺陷，根據(jù)物質(zhì)流、能量流數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈模擬優(yōu)化，提出調(diào)整方案。

本文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)自天水國(guó)家農(nóng)業(yè)園區(qū)管理委員會(huì)2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，園內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)、消費(fèi)情況和廢棄物排放、利用情況等基于實(shí)地調(diào)查，調(diào)查時(shí)間為2016年。

2 園區(qū)物質(zhì)流和能量流分析

2.1 物質(zhì)流分析

2.1.1 物質(zhì)流賬戶

可將園區(qū)投入的物質(zhì)分為化肥、農(nóng)藥、飼料等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)，加工耗材等工業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)，外界采購(gòu)的種子、禽畜等生物質(zhì)以及園區(qū)生產(chǎn)所需的水和能源物質(zhì)等 5個(gè)方面。2016年園區(qū)物質(zhì)投入總量為33.83萬(wàn)t，水資源投入為28.50萬(wàn)t。在不考慮水資源投入情況下，物質(zhì)投入為5.33萬(wàn)t。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)投入為4.32萬(wàn)t，占物質(zhì)投入總量的81.00%，說(shuō)明園區(qū)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)循環(huán)園區(qū)，目前投入為第一產(chǎn)業(yè)為主；工業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)投入為5 000 t，占物質(zhì)投入總量的 9.37%，園區(qū)的第二產(chǎn)業(yè)相對(duì)較為薄弱；此外，生物質(zhì)和能源物質(zhì)分別占物質(zhì)投入總量的7.59%和2.04%。

園區(qū)物質(zhì)輸出總量為30.22 萬(wàn)t。其中，輸出產(chǎn)品6.45萬(wàn)t，占輸出物質(zhì)總量的21.34%；可利用廢棄物7.08 萬(wàn)t，占輸出物質(zhì)總量的29.78%，這包括1.58 萬(wàn)t未被資源利用的牲畜糞便和5.5萬(wàn)t農(nóng)業(yè)灌溉用地下水；污染物16.69萬(wàn)t，占輸出物質(zhì)總量的70.22%，其中92.89%是工業(yè)廢水，這些廢水中大部分統(tǒng)一收集后再循環(huán)，約8%的部分處理達(dá)標(biāo)后排放，固體污染物和氣體污染物分別占3.15%和3.97%。園區(qū)物質(zhì)流具體見(jiàn)圖1。

在園區(qū)物質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程中，特色果蔬種植產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的1萬(wàn)t果蔬被倉(cāng)儲(chǔ)物流產(chǎn)業(yè)收購(gòu)加工，一小部分禽畜養(yǎng)殖業(yè)出產(chǎn)的肉、蛋、奶產(chǎn)品被園區(qū)內(nèi)生態(tài)農(nóng)莊產(chǎn)業(yè)采購(gòu)消化；食用菌業(yè)年產(chǎn)大量的廢棄物菌渣，其中有1.46萬(wàn)t菌渣被企業(yè)自身用作燃料，還有3 000 t種植業(yè)廢棄的秸稈、1萬(wàn)t禽畜養(yǎng)殖廢棄的糞便被園內(nèi)的資源再利用產(chǎn)業(yè)收購(gòu)，用于生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥。以上說(shuō)明園區(qū)通過(guò)產(chǎn)業(yè)整合，在減少物質(zhì)投入的情況下合理配置資源，主要產(chǎn)業(yè)間均已經(jīng)產(chǎn)生了一系列物質(zhì)交換，已經(jīng)形成了一定的資源循環(huán)利用機(jī)制。

2.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文基于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流分析方法指標(biāo)體系，結(jié)合能量流分析相關(guān)指標(biāo)，在參考其他學(xué)者循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及《園區(qū)循環(huán)化改造實(shí)施方案編制指南》的基礎(chǔ)上，編制了天水國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，具體見(jiàn)表2。

圖1 甘肅農(nóng)業(yè)科技園區(qū)物流圖Fig. 1 Material flow of Gansu National Agricultural Science and Technology Park

表2 園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 2 Evaluation index of circular economy of park

2.1.3 基于園區(qū)物質(zhì)流分析的循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

1）資源產(chǎn)出率有待提高

資源產(chǎn)出率是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo)，2010年日本的資源產(chǎn)出率為3.2萬(wàn)元/t，處于世界領(lǐng)先水平[38]。而天水國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)的資源產(chǎn)出率為0.54萬(wàn)元/t，園區(qū)的能源產(chǎn)出率為2.60萬(wàn)元/t，土地產(chǎn)出率為10.64萬(wàn)元/hm2，水資源產(chǎn)出率為0.12元/m3，均低于發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，處在國(guó)內(nèi)中等水平[39]。園區(qū)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值取水率為8.04 m3/萬(wàn)元，僅為德國(guó)2000年數(shù)據(jù)的26%，有較大的提升空間；單位生產(chǎn)總值能耗為0.38 t/萬(wàn)元，是德國(guó)2001年數(shù)據(jù)的1.5倍以上[40]。園區(qū)的勞動(dòng)生產(chǎn)率為18.17萬(wàn)元/人，接近同年中國(guó)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率9.48萬(wàn)元/人的兩倍。園區(qū)資源產(chǎn)出率不高的主要原因在于目前入園企業(yè)大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性企業(yè)，資源產(chǎn)出率較高的加工業(yè)服務(wù)性企業(yè)則相對(duì)稀缺。

2）資源綜合利用率有進(jìn)一步提升空間

園區(qū)固廢循環(huán)利用率為76.83%，液廢循環(huán)利用率為83.40%。2015年環(huán)保部發(fā)布的《國(guó)家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)標(biāo)準(zhǔn)》中，這2個(gè)指標(biāo)的要求分別是100%和75%以上，可見(jiàn)園區(qū)液體廢棄物的循環(huán)利用已經(jīng)處在較高的水平，但固體廢棄物的再利用水平還比較低，有進(jìn)一步提升的空間[41]。

園區(qū)資源循環(huán)利用率僅為51.75%，主要原因在于園內(nèi)企業(yè)廢棄物再循環(huán)的配套設(shè)備還不夠完善，園內(nèi)資源再利用產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能有限，對(duì)資源的轉(zhuǎn)換率還相對(duì)不足。例如，園區(qū)的禽畜養(yǎng)殖業(yè)有15 775 t牲畜糞便在未經(jīng)加工的情況下直接出售給了周邊的農(nóng)戶，資源利用較為粗放，效率較低。在理想狀態(tài)下，將這些牲畜糞便投入沼氣池進(jìn)行厭氧發(fā)酵，可以產(chǎn)生94.65萬(wàn)m3的沼氣，剩余的沼液、沼渣還能加工成有機(jī)肥還田。

此外，園區(qū)周邊農(nóng)戶穩(wěn)定生產(chǎn)的耕地有2 000 hm2左右，每年產(chǎn)生1萬(wàn)t秸稈，但目前約有8 000 t秸稈并沒(méi)有得到有效利用，有1 000 t秸稈被農(nóng)戶直接焚燒，浪費(fèi)了資源，且嚴(yán)重降低大氣質(zhì)量。

3）園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡

根據(jù)表2獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，2016年園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)度為93.01%，說(shuō)明園區(qū)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展程度較高。但是，園區(qū)內(nèi)企業(yè)規(guī)模并不均勻，園區(qū)企業(yè)的交互性還較低，各產(chǎn)業(yè)之間聯(lián)動(dòng)性較弱；生態(tài)禽畜養(yǎng)殖業(yè)、食用菌養(yǎng)殖業(yè)和特色果蔬種植產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，其余企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)值占比較小，缺乏合理的上下游布局；園內(nèi)企業(yè)之間有一定的互補(bǔ)性，卻沒(méi)有形成足夠的園內(nèi)物質(zhì)流動(dòng)；種植業(yè)所需的肥料等均采購(gòu)于外地，育種研發(fā)企業(yè)向園內(nèi)種植企業(yè)推廣自身產(chǎn)品的積極性和力度也不高。

2.2 能量流分析

2.2.1 園區(qū)能量流賬戶

農(nóng)業(yè)園區(qū)的主要能源來(lái)源有煤炭、成品油、電力、天然氣和生物質(zhì)能等5種。其中，煤炭、石油、電力和天然氣全部來(lái)自外部。其中，電力作為園區(qū)主要能源之一，對(duì)園區(qū)內(nèi)所有產(chǎn)業(yè)都直接供給能量，為企業(yè)各方面的生產(chǎn)生活提供支撐。年消耗電力3 453萬(wàn)kW.h，占園區(qū)總能源消費(fèi)的31.35%；而煤炭消費(fèi)量不高，僅為1 000 t，主要供給養(yǎng)殖業(yè)和有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)，占園區(qū)總能源的6.61%；園區(qū)成品油的消耗比較均衡，供給園內(nèi)各企業(yè)車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)，僅占園區(qū)總能源的2.7%；由于園區(qū)現(xiàn)有的鍋爐設(shè)備等使用煤炭，天然氣僅僅供應(yīng)給生態(tài)農(nóng)莊產(chǎn)業(yè)取暖做飯使用，因此比例較低，約0.54%。此外，為了促進(jìn)資源利用，園區(qū)對(duì)廢棄物資源進(jìn)行回收再利用，園區(qū)內(nèi)部生產(chǎn)的生物質(zhì)能源占總能源的58.83%，其中園區(qū)食用菌種植業(yè)產(chǎn)生廢棄菌渣有7 300 t，投放到食用菌種植業(yè)的鍋爐燃燒使用，占園區(qū)能源消費(fèi)的53.59%；資源再利用產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的沼氣占園區(qū)總能源消費(fèi)量5.24%，通過(guò)管道供給園區(qū)周邊農(nóng)戶做飯取暖使用，具體見(jiàn)圖2。

圖2 園區(qū)能源流動(dòng)情況Fig. 2 Energy flow of park

2.2.2 基于園區(qū)能量流分析的循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

1）能源產(chǎn)出效率較低

園區(qū)的能源投入總量為13 622.27 t，但單位生產(chǎn)總值能耗為0.38 t/萬(wàn)元，各產(chǎn)業(yè)能耗比例也不均勻。食用菌種植業(yè)消費(fèi)的能源占園區(qū)總能耗的79.27%，但產(chǎn)值只占園區(qū)總產(chǎn)值的35.46%，能量產(chǎn)出率遠(yuǎn)低于園區(qū)其他產(chǎn)業(yè)平均水平。食用菌養(yǎng)殖對(duì)溫度的依賴性較高，其工業(yè)化流水線發(fā)展程度也較高，其能源需求量相對(duì)園內(nèi)其他種養(yǎng)類企業(yè)較多，但該產(chǎn)業(yè)使用廢棄菌渣作為燃料，菌渣含水量較高，利用方式為直接燃燒，較為粗放，導(dǎo)致了一部分能量的浪費(fèi)。

2）清潔能源利用比例較低

園區(qū)內(nèi)部沒(méi)有傳統(tǒng)化石能源產(chǎn)出，用能對(duì)外依賴度高。目前園內(nèi)外部能源投入主要是電力資源，由于天水市可再生能源起步較晚，火電比例相對(duì)較高，煤炭消耗量較大，園區(qū)消耗的電力資源實(shí)質(zhì)上不屬于清潔能源。園區(qū)的煤炭消耗量為922.5 t，成品油消耗量為367.8 t，是園區(qū)主要的污染源。菌渣消耗量為7 300 t，即使企業(yè)對(duì)排氣設(shè)備進(jìn)行了一定的無(wú)害化處理，但是其未經(jīng)成型加工處理的散裝物料直接燃燒，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵污染，破壞園區(qū)及其周邊環(huán)境，屬于國(guó)家產(chǎn)業(yè)淘汰方向[42]。

2.3 園區(qū)產(chǎn)業(yè)調(diào)整思路與可行性分析

2.3.1 基于園區(qū)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的調(diào)整思路

1）調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高資源產(chǎn)率

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，園內(nèi)主體產(chǎn)業(yè)以種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等第一產(chǎn)業(yè)為主，其產(chǎn)值占園區(qū)總產(chǎn)值的78.45%。第一產(chǎn)業(yè)投入的資源較多，但附加值較低。園內(nèi)附加值較高的二三產(chǎn)業(yè)較少，現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)主要是對(duì)牛奶進(jìn)行消毒灌裝對(duì)收購(gòu)的果蔬進(jìn)行簡(jiǎn)單包裝出售的簡(jiǎn)單加工業(yè)，沒(méi)有通過(guò)精深加工賦予原材料更高的產(chǎn)值。

通過(guò)對(duì)園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，合理布局上下游產(chǎn)業(yè)，可以改善園區(qū)內(nèi)部的循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，提高資源產(chǎn)出率。園內(nèi)現(xiàn)有的冷庫(kù)儲(chǔ)存容量?jī)H為1萬(wàn)t，不能滿足園區(qū)2.5萬(wàn)t蘋(píng)果產(chǎn)量的實(shí)際需求，建議促進(jìn)園內(nèi)現(xiàn)有的倉(cāng)儲(chǔ)物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展，建設(shè)冷庫(kù)儲(chǔ)存基地，與周邊農(nóng)戶和合作社以適當(dāng)?shù)膬r(jià)格統(tǒng)一收購(gòu)果蔬，同時(shí)引進(jìn)果汁加工業(yè)，將市場(chǎng)短期難以消化的果蔬壓榨處理再銷(xiāo)售；育種業(yè)作為園區(qū)主要產(chǎn)業(yè)之一，與其他產(chǎn)業(yè)的耦合關(guān)系相對(duì)較少，應(yīng)以園內(nèi)實(shí)際需求為導(dǎo)向，與園內(nèi)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)充分合作互補(bǔ)，增加產(chǎn)業(yè)的層次性。此外，園區(qū)應(yīng)對(duì)園內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)一規(guī)劃，依托城市居民對(duì)鄉(xiāng)村風(fēng)光的精神與物質(zhì)需求，并充分調(diào)動(dòng)周邊農(nóng)戶的積極性，發(fā)展現(xiàn)代觀光農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村旅游。

2）調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，推廣光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)

天水市年均日照2 100 h，日照百分率在46%～50%左右，具有良好的光伏發(fā)電生產(chǎn)潛力[42]，可通過(guò)向園區(qū)周邊農(nóng)戶推廣家庭式光伏系統(tǒng)，將光伏發(fā)電并入電網(wǎng)供給園區(qū)生產(chǎn)，一方面可避免化石能源污染環(huán)境，另一方面還可有效促進(jìn)周邊農(nóng)民收入增加[43]。根據(jù)園區(qū)能流圖，園區(qū)目前的電力需求為4 243.8 t/a，而一戶光伏發(fā)電一年約生產(chǎn)0.61 t電能，假使維持園區(qū)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，需要近7 000戶農(nóng)戶安裝光伏設(shè)備，而園區(qū)周邊農(nóng)戶數(shù)量達(dá)十萬(wàn)人以上，需求數(shù)量遠(yuǎn)小于可供給的范圍。光伏產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)外已有多年發(fā)展，目前太陽(yáng)能光伏技術(shù)已經(jīng)成熟，成本也已得到有效控制，具備推廣光伏發(fā)電的條件。

3）增加循環(huán)園區(qū)補(bǔ)鏈，提高廢棄物循環(huán)利用率。目前，園區(qū)周邊的8 000 t秸稈資源沒(méi)有得到有效利用，形成了一定的資源浪費(fèi)。園區(qū)內(nèi)禽畜養(yǎng)殖業(yè)有1萬(wàn)t牲畜糞便被制作成沼氣和有機(jī)肥，但由于整體產(chǎn)能受限，尚有1.57萬(wàn)t牲畜糞便未得到有效利用；園區(qū)食用菌種殖發(fā)展目前相對(duì)較好，已經(jīng)形成了固定的產(chǎn)業(yè)鏈條，但目前菌渣燃燒處理并沒(méi)有發(fā)揮出資源最大化利用效率。將禽畜糞便和菌渣通過(guò)堆肥技術(shù)，可以擴(kuò)大現(xiàn)有的廢棄物再利用業(yè)產(chǎn)能，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，不僅能減少這些廢棄物對(duì)園區(qū)環(huán)境的壓力，還能產(chǎn)生大量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。購(gòu)置有機(jī)肥的鄉(xiāng)村也能減少長(zhǎng)期使用化肥對(duì)土壤通風(fēng)、保水和培肥的功能的損傷，保育鄉(xiāng)村地力。

另一方面，園區(qū)目前的能源消費(fèi)中，相對(duì)清潔的天然氣所占比例僅為0.54%，根據(jù)園區(qū)各產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)的具體情況看，對(duì)煤炭、石油等高污染化石能源依賴較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)較少，園內(nèi)的煤炭、成品油消耗可以被電力、生物天然氣和生物質(zhì)成型燃料所替代。園內(nèi)畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、生活垃圾、工業(yè)有機(jī)廢棄物等可作為原料，經(jīng)厭氧發(fā)酵和凈化提純等技術(shù)措施，得到綠色低碳、清潔環(huán)保的可再生燃?xì)?；多余的菌渣、秸稈資源經(jīng)過(guò)一系列工藝制成成型環(huán)保燃料，不但具有較高的熱值和極低的污染，還具有廣泛的適應(yīng)性。園區(qū)應(yīng)在現(xiàn)有廢棄物再利用產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，引進(jìn)生物天然氣工程和生物質(zhì)燃料加工配套設(shè)施。

2.3.2 園區(qū)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)整方案

根據(jù)以上調(diào)整思路對(duì)園區(qū)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行改造，用虛線表示新增物質(zhì)流動(dòng)方向，調(diào)整后的產(chǎn)業(yè)耦合情況見(jiàn)圖3。園區(qū)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間存在一定的互補(bǔ)性，但資源的交換依然局限于產(chǎn)業(yè)間單向的廢棄物輸送，沒(méi)有建立資源反饋機(jī)制，且部分廢棄物資源沒(méi)有得到有效利用。產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)整后，引進(jìn)了食品加工業(yè)補(bǔ)充園區(qū)第二產(chǎn)業(yè)，增加了園區(qū)產(chǎn)出價(jià)值。園內(nèi)產(chǎn)業(yè)的互聯(lián)互動(dòng)也顯著增加，航天育種業(yè)與廢棄物再利用產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)種子種苗和有機(jī)肥產(chǎn)品投放到園內(nèi)種植業(yè)；種植業(yè)生產(chǎn)牧草為牲畜養(yǎng)殖業(yè)提供飼料，廢棄物秸稈投放給食用菌養(yǎng)殖業(yè)作為培養(yǎng)基原材料，果蔬產(chǎn)品被食品加工業(yè)采購(gòu)；而廢棄物再利用產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的能源再反向供給其他產(chǎn)業(yè)。

2.3.3 產(chǎn)業(yè)調(diào)整的可行性分析

針對(duì)園區(qū)發(fā)展存在的問(wèn)題和預(yù)改善思路，在擴(kuò)大倉(cāng)儲(chǔ)物流和廢棄物利用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能和增加果汁生產(chǎn)線的情況下，產(chǎn)能以最大化估計(jì)，對(duì)園區(qū)調(diào)整后的產(chǎn)業(yè)情況進(jìn)行模擬分析，調(diào)整后的園區(qū)產(chǎn)業(yè)能耗狀況估計(jì)見(jiàn)表3。

表3 調(diào)整后的園區(qū)產(chǎn)業(yè)能耗狀況估計(jì)Table 3 Resource consumption estimation after adjustment in park t

產(chǎn)業(yè)調(diào)整后，園區(qū)1.58萬(wàn)t牲畜糞便和1.46萬(wàn)t廢棄菌渣被投入資源再利用產(chǎn)業(yè)，假定在理想狀態(tài)下，這一部分廢棄物被充分利用，園區(qū)有機(jī)肥產(chǎn)量可以擴(kuò)增至3萬(wàn)t以上，是現(xiàn)有8 000 t的3倍以上，可增加資源再利用產(chǎn)業(yè)1 300萬(wàn)元的產(chǎn)值，新增利潤(rùn)可達(dá)200萬(wàn)以上。同時(shí)園區(qū)內(nèi)可生產(chǎn)沼氣共650萬(wàn)m3，折合4 641 t，由于調(diào)整后用天然氣代替原有的汽車(chē)成品油消耗，因此天然氣的需求量為485.1 t，而園區(qū)依然需要4 194 t的生物質(zhì)成品燃料才能保證生產(chǎn)，通過(guò)資源再利用產(chǎn)業(yè)對(duì)園區(qū)周邊的1萬(wàn)t秸稈進(jìn)行加工，保守估計(jì)可以生產(chǎn)5 000 t以上的成型燃料，可以滿足園區(qū)實(shí)際需求。

園區(qū)內(nèi)對(duì)能源需求量最大的是菌類種植業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)整后其能源消費(fèi)依然占園區(qū)總能源的76.65%，為節(jié)約沼氣管道鋪設(shè)成本，將全部沼氣投入到食用菌種植業(yè)。對(duì)園區(qū)產(chǎn)業(yè)調(diào)整后的循環(huán)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 產(chǎn)業(yè)調(diào)整后園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化情況Table 4 Changes of economic indexes after industry adjustment

圖3 調(diào)整后的園區(qū)產(chǎn)業(yè)耦合情況Fig. 3 Industry coupling after adjustment

調(diào)整后園區(qū)的能源消耗總量?jī)H提升了3%，但化石能源消耗量降低了59.02%，所占比例從9.85%降至3.97%；能源產(chǎn)出率上升了 19%，且清潔能源比例由原先的59.57%上升到了61.8%，整體能源結(jié)構(gòu)得到了大幅度的優(yōu)化。同時(shí)，園內(nèi)增加了利潤(rùn)率較高的食品加工行業(yè)，原有的育種業(yè)推廣了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，得到了穩(wěn)定的市場(chǎng)回報(bào)和產(chǎn)品推廣，而種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)得到了相對(duì)穩(wěn)定的交易環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)雙贏，有機(jī)肥生產(chǎn)的產(chǎn)量翻 3倍多，農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)物流業(yè)可以更加大膽地提高儲(chǔ)存量，以占據(jù)更多的市場(chǎng)。無(wú)論從物質(zhì)投入、產(chǎn)出和能源消耗的角度，調(diào)整后的模式使得園區(qū)所有產(chǎn)業(yè)將資源利用效率發(fā)揮到較高水平，增進(jìn)了廢棄物資源化的效率，減少了外界資源的投入，增加了園區(qū)自給性，不僅園區(qū)經(jīng)濟(jì)得到了發(fā)展，還有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

2.4.4 建議

1）積極發(fā)展可再生能源。園區(qū)應(yīng)該對(duì)企業(yè)給予一定的引導(dǎo)，促成企業(yè)間資源的流轉(zhuǎn)，同時(shí)加大環(huán)保監(jiān)督力度，對(duì)違規(guī)亂排廢氣、廢水的企業(yè)依照相關(guān)規(guī)定嚴(yán)肅處理。此外，也要與地方政府溝通配合，加強(qiáng)新能源領(lǐng)域的布局，大力推廣光伏發(fā)電、生物質(zhì)能源等清潔能源。

2）從供給側(cè)調(diào)整，用市場(chǎng)需求決定經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向。農(nóng)業(yè)園區(qū)作為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方式，可以有效地促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也能使各種資源得到優(yōu)化調(diào)配，在盡可能減少資源損耗的前提下生產(chǎn)更高的價(jià)值。但隨著當(dāng)前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，從宏觀上對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，政府一方面以市場(chǎng)化刺激經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一方面也加強(qiáng)了調(diào)控，限制了過(guò)剩的產(chǎn)能。園區(qū)實(shí)地調(diào)研情況證實(shí)了過(guò)多的行政手段和忽視市場(chǎng)化的干預(yù)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響，例如在全面推進(jìn)精準(zhǔn)扶貧的政策引領(lǐng)下，地方政府有時(shí)忽視了客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律，盲目推廣個(gè)體戶養(yǎng)殖和小范圍養(yǎng)殖，在這種措施驅(qū)動(dòng)下，市場(chǎng)上出現(xiàn)了大量的家禽家畜，使得禽畜肉蛋的價(jià)格產(chǎn)生了較大的波動(dòng)，實(shí)質(zhì)上影響了經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。目前各區(qū)域農(nóng)業(yè)園區(qū)的規(guī)劃運(yùn)行應(yīng)在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的指導(dǎo)下，謹(jǐn)慎擴(kuò)大生產(chǎn)線，避免在市場(chǎng)過(guò)度飽和的情況下盲目生產(chǎn)，制造泡沫經(jīng)濟(jì)；同時(shí)更要注意生產(chǎn)產(chǎn)品應(yīng)以實(shí)際需求為主導(dǎo)，避免過(guò)多的行政干預(yù)。

3）依托產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加強(qiáng)園區(qū)科技創(chuàng)新力度，做好示范和推廣?？萍紕?chuàng)新是產(chǎn)業(yè)的核心力量，園區(qū)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)科技的支撐。目前，園區(qū)在科技政策研究、科技成果轉(zhuǎn)化、人才引進(jìn)和培養(yǎng)方面明顯滯后，與科研院所的聯(lián)系較為松散，開(kāi)展交流合作較少，成果轉(zhuǎn)化的能力較低。園區(qū)應(yīng)深入擴(kuò)大與中科院、西北農(nóng)林科技大學(xué)、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)等科研院所的合作交流，依靠自身獨(dú)有的資源提供科研平臺(tái)，并借助科研力量進(jìn)行新產(chǎn)品、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。此外，園區(qū)應(yīng)爭(zhēng)取政府支持，積極推廣以“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、農(nóng)科教一體、種養(yǎng)加循環(huán)、農(nóng)工貿(mào)促進(jìn)”為新型體系和“企業(yè)小循環(huán)、園區(qū)大循環(huán)”為基本格局的循環(huán)經(jīng)濟(jì)“天水模式”。

3 結(jié)論與討論

作為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要手段，物質(zhì)流分析方法通過(guò)對(duì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)投入、產(chǎn)出進(jìn)行量化分析，明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展中物質(zhì)流動(dòng)情況和利用方式，分析物質(zhì)流動(dòng)過(guò)程中的資源浪費(fèi)情況，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源利用方式進(jìn)行評(píng)估優(yōu)化。再通過(guò)能量流分析綜合考慮系統(tǒng)中各資源利用過(guò)程的能量流動(dòng)情況，調(diào)整系統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，減少高污染能源對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，同時(shí)使經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)資源實(shí)現(xiàn)最大化的利用效率。

通過(guò)對(duì)天水國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)的物質(zhì)流和能量流分析，當(dāng)前園區(qū)內(nèi)企業(yè)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，企業(yè)發(fā)展程度不均，循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，附加值較高的加工業(yè)服務(wù)業(yè)企業(yè)相對(duì)稀缺，園區(qū)資源產(chǎn)出率為0.54萬(wàn)元/t，能源產(chǎn)出率為2.60萬(wàn)元/t，整體資源利用效率不高，但園區(qū)的產(chǎn)業(yè)集聚性也使得園區(qū)土地產(chǎn)出率和勞動(dòng)生產(chǎn)率相對(duì)較高，分別為10.64萬(wàn)元/hm2和18.17萬(wàn)元/人；園區(qū)的清潔能源利用比例為59.57%，相對(duì)較低，秸稈、菌渣等資源利用方式較為粗放。基于以上情況，可對(duì)園區(qū)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，加大倉(cāng)儲(chǔ)物流和廢棄物再利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模和布局，引進(jìn)果汁加工、生物質(zhì)成型燃料加工產(chǎn)業(yè)，同時(shí)推動(dòng)園區(qū)周邊光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。調(diào)整后的模式不但消化了園區(qū)原有的廢棄物，還使園區(qū)資源、能源利用效率得到了顯著的提高。園區(qū)的資源產(chǎn)出率和能源產(chǎn)出率均提高 20%以上；對(duì)廢棄物資源的充分利用使得園區(qū)的固廢循環(huán)利用率從76.83%提升到85.14%，液廢循環(huán)利用率從 83.40%提升到 84.79%；清潔能源比例提升到62.71%。這一方法對(duì)國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)業(yè)園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、規(guī)劃和評(píng)價(jià)有一定的借鑒意義。

天水國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)將企業(yè)小循環(huán)和園區(qū)大循環(huán)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、農(nóng)科教一體、種養(yǎng)加循環(huán)、農(nóng)工貿(mào)促進(jìn)”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。未來(lái)的現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃中，應(yīng)當(dāng)充分借鑒“天水模式”的發(fā)展利弊。首先合理布局園區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源配置，提升產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的小循環(huán)；同時(shí)做大做強(qiáng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，積極拓展相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)，提升各產(chǎn)業(yè)之間的耦合程度和產(chǎn)業(yè)附加值，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。構(gòu)建資源循環(huán)利用、產(chǎn)業(yè)共生發(fā)展的現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)園區(qū)。

由于國(guó)內(nèi)相關(guān)研究較少，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)資料獲取存在一定的難度，因此對(duì)園區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行橫向比較具有一定的難度。此外，基于物質(zhì)流、能量流分析方法對(duì)園區(qū)內(nèi)部資源的流動(dòng)情況把握程度較低，忽略了園區(qū)的貨幣流、人口流、信息流等生態(tài)系統(tǒng)中其他要素。因此在下一步的研究中，可以采用能值分析的方法，將生態(tài)系統(tǒng)中不同種類的能量轉(zhuǎn)化成同一標(biāo)準(zhǔn)的太陽(yáng)能值，從而定量分析園區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況。