吴 进, 黄忱忱, 宁睿婷, 冉 毅

(农业部沼气科学研究所， 成都 610041)

以新发展理念创新沼气科技在生态循环农业的支撑引领作用

吴 进, 黄忱忱, 宁睿婷, 冉 毅

(农业部沼气科学研究所， 成都 610041)

党中央提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念，是建设生态文明的重要组成部分，同时也是建设我国农业现代化的基本内涵，发展生态循环农业，是新常态下践行新发展理念走可持续发展道路的重要举措。以沼气技术为纽带的“猪—沼—果(菜、粮)”等生态种养模式，从根本上改变了传统的粪便利用方式和过量施用农药化肥的农业生产方式，是保护生态环境，发挥生态优势的有效手段，在我国低碳经济、节能减排和建设生态循环农业中具有不可替代的作用。目前中国农业发展已从过去主要依靠增加资源要素投入转入主要依靠科技进步的新时期，农村沼气也正处于转型升级发展新阶段，文章从沼气为纽带的生态循环农业技术实践与应用模式现状出发，对农村沼气科技在生态循环农业中多层次支撑作用进行分析，深入分析沼气技术在生态循环农业的作用，探讨当前农村沼气科技支撑对生态循环农业的影响因素和存在的问题，提出沼气科技支撑引领发展生态循环农业的政策建议。

新发展理念； 生态循环农业； 沼气科技； 支撑引领； 思路建议

为贯彻落实党中央提出的新发展理念，文章从沼气为纽带的生态循环农业技术实践与应用模式现状出发，对农村沼气科技在生态循环农业中多层次支撑作用进行分析，探讨当前农村沼气转型升级对生态循环农业的影响因素，提出沼气科技支撑引领发展生态循环农业的政策建议。

1 科技引领生态循环农业发展的基本内涵及其必然性

1.1 新发展理念的科学内涵

十八届五中全会确立了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，坚持以人民为中心，以协调和绿色作为科学发展的标志，开放、共享成为落脚点，在生态方面体现为人与自然和谐相处，人民共享天蓝、地绿、水净的美好家园[1]。以新发展理念推动生态循环农业发展，是对辩证法的运用，共享发展作为全面深化改革过程中的启始点和归宿点[2]，目的是使人民群众共享改革红利，是建设生态文明的重要组成部分，同时也是建设我国农业现代化的基本内涵[3]。当前中国农业科技进步贡献率超过56%，中国农业发展已从过去主要依靠增加资源要素投入转入主要依靠科技进步的新时期，但是农业科技对经济增长的贡献率低于发达国家水平。以新发展理念引领现代农业发展，就是要大力推动绿色生态循环农业发展，可提高节约和高效利用资源、大环境治理力度和筑牢生态安全屏障，能有效促进农业现代化走有质量、有效益、可持续生态文明发展道路[4]。因此，新发展理念则是指导发展行动的思想观念，是发展思路、发展方向、发展着力点的集中体现。要深刻领会新发展理念的科学内涵，才能正确把新发展理念贯彻到实际工作中去。中国正处于从传统农业向现代农业过度的阶段，加快转变发展方式，大力发展循环经济是生态型转变的必由之路[5]。正确认识新发展理念科学内涵，才能把创新发展居于发展新理念的首要和引领地位，对指导新常态下生态循环农业发展具有重要的实践意义。

1.2 发展生态循环农业是践行新发展理念的重要举措

发展生态循环农业，是按照生态学原理和生态经济规律，因地制宜地设计、组装、调整和管理农业生产和农村经济的系统[6]。“生态农业”1970年由美国土壤学家Albrecthe W提出后，是以不牺牲农业资源和生态环境为代价而合理利用农业资源，现代农业与传统农业的有机结合，协调发展与环境、资源利用与保护之间的矛盾，形成生态与经济上良性循环，实现人类、生态、经济与社会和谐的发展方式。在能源缺口压力和资源环境约束背景下，生态农业得以在全球传播发展，我国生态循环农业的发展历程可分为两段，1970年～2014年，1980年在银川召开了全国农业生态经济学术讨论会上，第一次使用了“生态农业”这一术语，并开始试点发展生态农业，1993年发展生态农业被写入《中国21世纪议程》。2006年中央一号文件《中共中央国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见》把生态农业上升到可持续发展的“循环农业”，这期间还有学者把生态农业称为“有机农业”。2015年以后，《全国农业可持续发展规划(2015-2030年)》的出台，标明以可持续发展为目标的现代生态农业是我国大力提倡发展的农业方式，2016年中央1号文件关于建设农业可持续发展试验示范区的要求及建设方案，国务院关于印发全国农业现代化规划(2016-2020年)的发布，它紧紧围绕“一控两减三基本”的原则，以创新引领发展现代农业，促进农业提质增效和生态循环农业发展，是农业供给侧改革的部署，发展现代农业方向标[7]，全面提升现代农业建设水平，新常态下践行新发展理念走可持续发展道路的重要举措。

2 以沼气为纽带的生态循环农业技术实践与应用

2.1 沼气技术在生态循环农业的作用

2.1.1 节能减排

农村户用沼气1个10 m3左右的沼气池，年均产沼气385 m3，相当于替代605公斤标准煤，可解决3～5口之家一年80%的生活燃料。一个年存栏1万头生猪养殖场沼气工程，年可处理鲜粪7200吨左右，生产沼气约55万m3，给居民供气相当于每年可替代850吨标准煤，年产沼肥2万吨，每年减排二氧化碳1600吨以上，减少化学需氧量950吨以上[8]。有学者以2000-2010 年中国农村沼气和薪柴消费统计数据测算，用沼气替代薪柴的减排效益，相当于平均每年保护了106.67万 hm2的森林，每年可产生近 53.34×107kg的碳汇[9]。农业部的统计数据表明，目前全国沼气年生产能力为160多亿m3，约为全国天然气消费量的13%,可减排二氧化碳5000多万吨，每年生产有机沼肥近4亿吨，可减少20%以上的化肥和农药施用量，改良土壤8000万亩，在保护生态环境和节能减排上，具有良好的生态、环境和经济效益。

2.1.2 治理农村环境污染

我国近年来每年产生的农作物稻秆7亿吨，蔬菜废弃物1亿吨，畜禽粪便约为17.3亿吨[10]，资源性农业废弃物大多被丢弃或仅当作燃料，经济价值很低，不仅造成了资源的浪费，而且还带来了环境的污染。农村沼气技术带动“一池三改”，控制了人、畜、禽病原菌的交叉传染，有效解决畜禽粪便、生活污水等对地表水、地下水和空气的污染，净化了农村生态环境。沼气技术将秸秆、畜禽粪便等农业废弃物无害化处理、资源化或能源化循环利用，实现废弃物排放的最小化，促进了资源节约和废弃物减排，是治理农业面源污染的有效途径[11]。

2.1.3 “沼肥”综合利用

“沼肥”的综合利用是发展生态循环农业重要组成部分，据测定，沼液中含有丰富的氮、磷、钾、钠、钙等营养元素。沼渣中除含上述成分外，还含有有机质、腐植酸等。主要表现为一是肥效作用，以沼肥作为农作物的肥源，比直接施用人粪尿和化肥产量有明显的提高，其增长幅度分别为:粮食作物5%～8%，经济作物8%～16%，蔬菜增产幅度高达20%以上[12]。沼肥作物利用率比堆沤肥提高10%～20%，其中全氮、全磷、全钾的含量分别提高40%～60%，40%～50%，80%～90%。二是改良土壤，pH值及养分含量的影响。结果表明: 施用沼肥使土壤密度下降9.7%、铵态氮增加60.5%，速效磷增加85%，速效钾增加225%，有机质增加30%。田间试验结果，施用沼肥组作物增产15.6%, 并且产品品质也有提高, VC含量提高18.6%、硝酸盐含量降低30.3%。因此沼肥能够有效改善土壤的营养结构，明显提高土壤的有机质含量[13]。沼液处理使表层土壤有机质增加达3.0 kg·hm-2，全氮含量提高65%，土壤pH值下降0.4个单位，土壤铜、锌、铅、镉含量符合《小麦产地环境技术条件》NY/T 851-2004的要求[14]。三是提高农产品品质，施用沼肥可明显提高产量、改善品质, 并降低农残及硝酸盐的含量[15]。

2.2 沼气技术在生态循环农业中的应用现状

沼气技术在生态循环农业上的应用20世纪70年代初，其目的是为了解决农村能源供需矛盾，通过沼气工程处里人畜粪便、生活污水、农业废弃物等，将生态到系统内部废弃物、能源、沼渣、沼液还田利用的农业生产经营模式，体现了3R的原则即“减量化、再利用、再循环”原则，以农村户用沼气池引申发展的“猪-沼-果”是我国沼气技术在发展生态循环农业最早的应用模式，早在2002年被农业部列为生态农业发展中最为典型的模式[16]。随着沼气技术的利用和影响扩大，逐渐得到国家的重视和关注，从“七五”开始持续对沼气领域进行科技攻关，将畜牧业发展与种植业发展链接起来，在沼气发酵的原理和应用技术逐步成熟，解决了发酵原料单一、建设材料、秸秆发酵技术等关键技术，先后颁布的《农村家用沼气发酵工艺操作规程》、《户用沼气池标准图集》、《沼气工程技术规范》等40多项有关沼气的国家和行业标准，取得了显著的成果，并建设了多处示范工程，为发展提供坚实的科技支撑[17]。目前在我国形成了南方“猪-沼-果”、北方“四位一体”、西北“五配套”等以沼气为纽带的生态农业模式和技术，促进了能量高效转化和物质高效循环，并对其取得的经济效益、生态效益和社会效益进行深入分析和示范推广效益评价，成为经济上可行的畜禽污染防治技术和发展循环农业的经济基本模式[18]，对推动我国生态循环农业起到了积极的作用。例如“生猪养殖-沼气工程-固废处理-沼液利用”循环农业模式，通过废弃物资源化循环利用后购买能值比率由100%降低至 83.66%，环境负载率降低 15%，可持续发展指数提高15.17%，经济净收益提高 18.96%[19]。

2.3 沼气技术在发展生态循环农业中的地位

农村沼气建设在发展生态循环农业上，可促进农业发展转方式，农民增收，奔小康[20]。农村沼气具有无可比拟的生态优势，作为一种清洁能源，是我国节能减排工作的重要组成部分，同时沼气产业是连接循环农业各个环节的纽带，可将畜禽粪便、生活垃圾等废弃物变废为宝、高效转化为清洁能源和有机肥料，有效地降低农药、化肥等农业投入品的施用量，减少农业面源污染，提高耕地的有机质含量，实现废弃物资源循环利用，具有良好的经济和环境综合效益，在新农村建设城镇化进程中占有重要的地位[21]。生态发展优势可促进农业、工业、服务业的产业生态化，打造绿色增长极[22]，将农村沼气生态能源生态优势转化为发展优势，将自然、文化与经济区位等优质资源转化为发展低碳经济优势。以创新引领沼气科技发展，将沼气科技生态优势转化为发展优势的动力，可促进区域产业竞争和发展，推动实现社会全面小康、共同富裕和公平发展。以沼气技术为纽带的“猪-沼-果(菜、粮)”等生态种养模式，把养殖业所产生的废弃物转换成可再生能源沼气和有机肥料，实现“资源化、减量化、无害化、生态化”利用，减轻农业废弃物对环境的压力，延长农业产业链，成为连接循环农业各个环节的纽带[23]。是农业产业体系循环起来的节点产业，从根本上改变了传统的粪便利用方式和过量施用农药化肥的农业生产方式，是保护生态环境，转化生态优势的有效手段，在我国低碳经济、节能减排和建设生态循环农业中具有不可替代的作用[24]。

3 发展生态循环农业对沼气科技升级的需求

科技创新是增强发展动力的重要因素，是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。实施创新驱动发展战略，是建设创新型国家，全面建成小康社会的必然要求[25]。近年来，随着我国城镇化建设不断加快，农业生产方式、农村人居环境和用能发生了巨大的变化，畜禽养殖日益趋向规模化、集约化方向发展，农村沼气在生态循环农业中的应用技术水平不高，还存在装备研发落后、沼气的高值利用率低、秸秆发酵技术、沼渣液综合利用效率低等技术问题，成为影响生态循环农业发展的障碍。对此，发展生态循环农业对沼气科技提出新的要求，加强引领性、原创性研究，提高沼气技术在生态循环农业中的支撑引领作用。

3.1 加大基础研究投入力度

沼气技术的基础是厌氧微生物的代谢活动。目前集中厌氧消化系统(CAD)等新技术研究进展迟缓，本领域存在的转化率低、中间代谢产物积累、甲烷代谢速率低是生物质厌氧消化的技术瓶颈，影响工程的产气率，从而遏制了工程效率。以生活垃圾和秸秆为主要发酵原料的干发酵技术研究和开发尚未成熟，在发酵助剂和微生物产品的研究方面也滞后，商品化开发程度低。加强基础研究，解决沼气发酵基础问题，突破厌氧消化技术瓶颈，提供理论基础和技术支撑，有助于提升原始创新能力。

3.2 沼气工程装备技术，产业化程度、标准化程度不高

沼气工程是系统工程，是多学科应用交叉的技术，这一产业的发展依赖于生物、环保、建筑、能源、化工、机械等学科高新技术的应用和创新，但是在沼气工程装备技术等方面存在制造水平低、沼气工程净化、利用技术开发以及自动化控制程度低、产品配套性差、工程质量难以保证等问题。虽然我国已经制定了农业部行业《沼气工程技术规范NY/T1220.1-5- 2006》等工程标准，但是行业标准化的工作还远远不够，行业准入制度还没有完全建立，沼气工程建设质量问题时有发生。强化应用研究，重视科技成果转化和引进，可有效促进技术创新、加强成果转化，培育和提高自主创新能力。

3.3 一些共性关键技术瓶颈有待突破

我国生物质资源能源化利用现状及共性关键技术瓶颈，例如连续式干发酵技术、多元物料沼气发酵技术、沼气提纯压缩罐装新技术与设备等问题，对农村沼气产业化发展有较大的影响。针对沼气建设中科技需求和关键共性问题，重点解决户用沼气原料结壳和出料困难，培育高效接种菌剂和发酵菌剂，提高小型沼气工程产气率，解决秸秆沼气生物降解和产气稳定性差的问题，提高大中型沼气工程自动化水平，提高沼渣沼液综合利用率，提高沼气发电设备效率，开发低成本沼气提纯压缩罐装技术，推动规模化沼气工程发展。沼气的技术进步可提高产业的能源效率，研究和突破沼气产业关键技术，提高沼气科技水平和成果转化率，可促进产业技术进步和核心竞争力提高，推动一批高新技术产业发展，为农村沼气快速健康发展提供科技支撑。

4 思考和建议

4.1 完善扶持政策，健全实施机制

以新发展理念统领发展思路，发挥政府主导作用，从加快我国城镇化进程、维护国家能源安全、推动生态循环农业可持续发展的战略高度，制定和完善相应的法规及扶持政策，突出沼气技术在生态循环农业产业链中的纽带作用，重视农村沼气建设的科技创新，把农村沼气纳入国家发展规划体系中，在现代农业产业技术体系中予以支持。

4.2 增加沼气技术在发展生态循环农业中的科技含量

以新发展理念提升沼气科技在发展生态循环农业中的支撑引领作用，针对行业发展技术需求与创新方向，顶层设计农村沼气转型升级在发展生态循环农业的科技作用，依靠创新驱动，以现代生物工程技术为手段，破解农业废弃物资源化和能源化利用关键瓶颈问题和重大技术难题，开发和高效利用农业生物质资源新技术、新方法和新体系。

4.3 加强科研投入的稳定性和长期性

以农村沼气转型升级为发展契机，增强沼气科技在发展生态循环农业中地位，建议保持科技研究经费投入的稳定性和长期性，提升科研机构科研条件和研发能力，夯实科研人才队伍，多出成果，促进成果快速转化应用。

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Supporting and Leading Role of New Biogas Technology in Eco-agriculture Under New Development Idea /

WU Jin， HUANG Chen-chen， NING Rui-ting， RAN Yi /

(Biogas Institute of Ministry of Agriculture, Chengdu 610041,China)

The new developing idea of “innovation, coordination, green, openness, and sharing” proposed by the central committee of Communist Party of China is an important part of building ecological civilization. It is also the basic content and an important measure in building modern agriculture. Biogas technology, as a link of "pig-biogas-fruit-vegetables, fundamentally changed the traditional way of manure utilization and excessive use of chemical fertilizers. In this paper, multi-level supporting rolesof biogas technology in ecological circular agriculture were analyzed in depth based on the practice of biogas link and the present application modes in eco-agriculture. Influence factors and problems of biogas technology in supporting eco-agriculture were discussed. Suggestions on supporting policy for biogas technology were put forward.

new development outlook；ecological circular agriculture；biogas technology；supportive role；thinking suggestions

2016-10-30

项目来源： 2015年成都市科技计划软科学项目(2015-RK00-00089-ZF)； 2016年四川循环经济中心项目(XHJJ-1613)

吴 进(1965-)，男，贵州凯里人，副研究员，研究方向为农村可再生能源和循环经济政策研究，E-mail: wujin@caas.cn

冉 毅，E-mail:ranyi@caas.cn

S216.4

B

1000-1166(2016)06-0121-04