以沼气为纽带的种养结合循环农业系统能值分析(2)
根据公式计算出系统投入和产出的太阳能值,其结果所示。分析可知,模式Ⅰ能值总投入为9.29×1018sej,均为购买能值投入。模式Ⅱ能值总投入为1.26×1019sej,比模式Ⅰ增加13.39%,其中可更新资源投入为8.23×1015sej,系统反馈能值投入为2.04×1018sej,占总投入的16.31%,表明通过废弃物循环利用可减少来自外界能值投入量。模式Ⅰ产出能值为6.53×1019sej,其中1.49×1018sej为废弃物能值,模式Ⅱ总产出能值为7.24×1019sej,其中反馈回系统的为2.31×1018sej,均为系统的废弃物,输入到市场的能值为7.04×1019sej,比模式Ⅰ提高10.34%。
2.3能值指标分析
根据公式计算出系统的能值指标,结果如表5所示。资源减量化方面,与模式Ⅰ相比,模式Ⅱ对自然资源的利用程度提高,利用率从0升至0.10%,购买能值比例由100%降低至83.66%,其中有16.24%的投入来自系统内部,表明模式Ⅱ经过资源循环利用后对外界资源消耗减少,依赖程度降低,实现资源减量化目的。环境安全性方面,模式Ⅰ未采取措施处理废弃物,因此所产生的废弃物对环境的压力无穷大,而模式Ⅱ将废弃物完全资源化利用,废弃物对环境的压力为0。模式Ⅱ的环境负荷率为0.51,比模式Ⅰ降低了15.00%,可持续发展指数为13.25,比模式Ⅰ提高15.71%,可见模式Ⅱ经过资源循环利用后,环境压力降低,可持续度度提高。模式Ⅱ的净能值产出率为6.70,比模式Ⅰ略低2.47%,表明系统循环链延长后,生成效率略略降低。以上分析表明增加循环利用环节后,模式Ⅱ在资源循环利用和环境安全性能优于模式Ⅰ,但系统生产效率略降低,这与实际生产中种植业的生产效率低于养殖业相吻合。
2.4经济效益分析
根据公式计算模式Ⅰ和模式Ⅱ的经济效益,结果见表6。从现金价值分析,模式Ⅱ产投比比模式Ⅰ高2.92%,净收益也比模式Ⅰ高18.96%,表明模式Ⅱ的现金经济效益超过模式Ⅰ。从能值货币价值分析,模式Ⅱ的产投比比模式Ⅰ略低2.47%,这可能是由于种植业产出低值能产品,而养殖业产出高值能产品,两者组合形成的循环复合生态系统的净能值产出率可能反而低于单纯的生猪养殖,但净收益为1.21×107美元,比模式Ⅰ高9.01%。以上分析表明,模式Ⅱ增加沼气工程、固废处理和沼液利用环节后,总体经济效益超过模式Ⅰ,经济效益提高。
3、结论和讨论
本研究以单纯生猪养殖为参照,分析“生猪养殖—沼气工程—固废处理—沼液利用”循环农业模式资源减量率、环境安全性、可持续发展度及经济效益,结果表明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%,来自外界的资源投入减少,达到系统资源减量化目标;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%,实现了生态效益、经济效益和社会效益的统一。
本研究中循环农业模式的生产效率略降低。由于沼液肥未完全在系统内消耗,大部分以原材料形式进入下一个季度的生产,因此笔者以为这可能是导致循环农业模式总生产效率降低的因素之一。其次,从能值投入分析可知,本研究中循环农业模式化肥投入在不可更新资源投入中占很大比重,导致投入成本增加,若减少化肥投入,系统的生产效率将提高。研究区循环农业模式年产有机肥22万t,但仅有6.36%投入到系统内,其他流入市场,沼液肥也并未在系统内完全消耗,因此可在现有结构基础上进一步优化,如提高沼液肥的使用量,减少化肥的投入甚至不用,增加系统反馈能值比率,使其达到种植业承载的最大值,既可以减轻系统的环境压力,提高可持续发展度,也有利于系统内有机食品或绿色食品的生产。
[参考文献]
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