循环农业理论和沼气技术的文献综述.doc

循环农业理论和沼气技术的文献综述1 国外研究现状马克思最早从理论渊源上分析了生产过程中废弃物循环利用。随后美国经济学家K.Boulding（1966）在其著作宇宙飞船经济观中首次提出“以能循环利用各种资源的循环模式经济替代过去的单程式经济”的观点，这被认为是循环经济的理论萌芽4。丹尼斯米都斯教授（1972）在罗马俱乐部发表的著名报告增长的极限，系统地考察经济增长与人口、自然资源、生态环境和科学技术进步之间的关系，向全世界发出了100年后经济增长将会因资源短缺和环境污染而停滞的警告5。1990年英国环境经济学家皮尔斯和特纳在其自然资源和环境经济学一书中首次从严谨的学术角度规范了循环经济概念，并阐述了其工作原理，他们基于经济活动是在一个资源和承载力有限的全球自然系统中进行的这一判断，根据物质平衡原理，利用工业代谢分析工具，第一次提出了循环经济的模型6。循环农业的思想萌芽直接受可持续发展思想和循环经济理论的影响，Greyson（2007）认为“循环经济”是一个涉及经济增长、可持续性和零污染的长期的目标 7。二十世纪以来，为了克服常规农业发展所带来的环境问题，很多国家采取了多种农业生产方式来替代常规的农业，例如“有机农业”、“生态农业”等，李哲敏（2007）指出这些农业生产方式都是以农业可持续发展为基本的指导思想，依据各地的经济发展水平以及“整体、协调、循环、再生”的原则，全面规划，合理组织农业生产，实现了农业的高产、优质、高效和持续发展，达到了经济、生态两个系统的良性循环和“三个效益”的统一 8。尽管概念各不相同，但是在这些农业方式中，都贯穿了可持续发展的思想，在生产实践中，都采用了循环经济的基本理论和原则，都是实现农业可持续发展的途径和模式。因此，这些农业方式都可以被看作是“循环农业”。在国外，虽然并没有“循环农业”这个提法，但是在农业生产实践中已经应用了循环经济的基本原理。沼气是意大利物理学家A沃尔塔1776年在沼泽地发现的，1916年俄国微生物学家奥梅梁斯基分离出了第一株甲烷菌，中国在1980年首次分离甲烷八叠球菌成功 9。德国对生物质能源或再生能源利用的研究十分重视，其中以推行以沼气建设为重点的循环农业利用的研究和实践也取得了进展，高速率厌氧消化工艺的产生，使得单位池容积产气量提高，滞留时间缩短 10。二十世纪九十年代以来，德国在间歇式干发沼气发酵技术的研究上取得了新的进展，联邦可再生能源联合会在大力推广沼气能源的开发利用的同时，号召农民不要光把庄稼用于生产的粮食，还可以用于生产的能源。因为有大量的政府补贴资金，不少德国的农民都乐意把庄稼用于生产建设沼气，目前德国农村中农户共拥有900个沼气设备，该国沼气协会对其沼气池推对广普及起了非常重要的作用 11。据估计，在英国利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷，可替代英国25的煤气消耗量，通过非化石燃料义务项目的实施，英国政府的能源政策鼓励可再生能源发电量达到1500MW12 。印度是继中国之后的户用沼气数量最多的国家。印度的沼气推广始于二十世纪五十年代，农村沼气技术的研究和开发始于二十世纪六十年代，七十年代第二次大规模推广，到八十年代已经有将近百万个户用沼气装置投入了使用，甘地乡村工业委员会是印度沼气技术研开发主要机构，截止2005年底，印度已经建成九十多万口户用沼气池，并且以每年约三十万口的建池速度增加印度的户用沼气装置，主要用以生产农村能源，生产沼气以牛粪为主要的原料，产生的沼渣沼液也可用作有机的农肥13。美国一牧场兴建了一座主体是一个甲烷发酵装置的工厂，把牧场的有机废物变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料，这座工厂每天可处理1650吨的有机废物，每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷，足够1万户家庭使用，目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程，从世界范围看，利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段14。2 国内研究现状在中国，诸大建（1998）最先系统地介绍了循环经济的相关理论，指出循环经济是把经济活动组织成一种反馈式流程，即自然资源产品和利用再生资源，所有的资源都能在这个流程下不断进行的循环，最终得到最合理的利用，从而使经济活动对自然资源（环境）的影响，控制在尽可能小的程度，因此，他将将循环经济描述为“一种善待地球的经济发展模式”15。2004年以后，国内学术界比较普遍的认同循环经济是指“经济行为过程中资源的高效利用和废弃物的循环利用”。吴天马（2002）最早提及“农业循环经济”的概念，认为农业发展的循环经济就是把循环经济的基本原理应用于农业，找到实施可持续发展农业的根本途径、实现形式、技术措施16。刘慧娥、徐军宏、王兆华（2005）认为农业循环经济是依据科学发展观的要求，重新构建农业经济系统，通过涉农产业的清洁生产，实现了现代农业生态环境的净化，从根本上解决了具有“增长”特性农业经济系统与具有“稳定”特性的农业生态系统之间的矛盾，促使农业中的生态环境与经济增长均实现可持续发展17。陈德敏、王文献（2002）在国内首先提出“循环农业”一词，认为在建设生态农业的同时，应该推进农业清洁生产，开展农业废弃物的综合开发利用，但是并没有给出一个明确的定义，只是提出我国农业在生态农业的基础上应该向循环农业方向发展18。周震峰等（2004）强调循环农业既具有生态农业的典型特征，同时又吸收了国外可持续农业的思想精华，其本质表现为一种低收入、高循环、高效率、高科技、产业化的新型农业发展模式19。王青云（2004）指出循环农业是一种针对人口、资源、环境相互协调发展的全新的理念策略和农业经济增长新方式，它是将可持续发展思想、循环经济理论与产业链延伸理念运用到农业中，并通过农业科学技术上的创新和组织方式上的变革，优化农业系统内部的结构，延长产业链条，最大程度的利用农业生物质资源，利用生产中的每一个物质环节，倡导清洁生产和节约消费，严格控制外部有害物质的投入和农业废弃物的产生，最大程度的减轻环境污染和生态破坏，同时实现农业生态各个环节的价值增值和生活环境优美，使农业生产和生活真正纳入到农业生态系统循环中，实现生态的良性循环与农村建设的和谐发展20。中关村国际环保产业促进中心（2007）提出“循环农业是针对资源、人口、环境互相协调发展的农业经济增长的新方式，其核心内容是运用可持续发展的思想、循环经济的理论和产业链延伸的理念，通过农业技术的创新与组织方式的变革，调整并优化农业生态系统内部结构以及产业机构，延长产业链条，提高其农业系统物质能量多级循环的利用，最大限度的利用农业生物质能资源，利用生产中的每一个物质环节，倡导节约消费和清洁生产，严格控制外部有害物质投入和农业废弃物产生，最大限度的减轻生态破坏和环境污染，同时实现了农业生产各个环节的价值增值和生活环境的美化，使农业生产与生活真正纳入到农业生态系统循环中，实现经济、生态和社会效益的统一”。唐思航（2009）指出循环农业是一种“自然资源农产品农业废弃物再生资源”的运行模式，具有一般循环经济的“4R”特点,即减量化(reduce)、再利用(reuse)、再循环(recycle)、再思考(rethink)的行为原则，并指出目前中国已经初步形成了循环农业的技术体系，各地根据当地资源环境特点创造出了北方“四位一体”、南方“猪沼果”生态模式等10大类具有代表性的模式适应当地自然生态条件和社会经济发展水平的循环农业建设模式21。我国是研究开发人工制取沼气最早的国家之一，沼气在我国的应用已经有一个多世纪的历史，可以分为四个时期，即二十世纪三十年代、五十年代、七十年代和八十年代以后的时期。我国真正意义上开展沼气研究和推广是在二十世纪二十年代末由罗国瑞在广东省潮梅地区建成了第一个沼气池，研制出我国第一个较完备且具有实用价值的瓦斯库，随之成立了中华国瑞瓦斯总行,以推广沼气技术9；第二次沼气推广的发起人是姜子刚，当时全国大多数省市都办上了沼气，但是由于操之过急，忽视建池质量和缺乏正确管理等多个原因，当时所建的十万沼气池大多都废弃了；第三次全国大规模的推广沼气，最初由于农村生活燃料的严重缺乏而掀起发展沼气的热潮，但这样搞运动式的推广所修建的沼气池平均寿命只有35年，前三次规模化的沼气推广，使人们对沼气技术的认识大都停留在利用其解决燃料短缺的层面上，建设沼气池的出发点也是为了获取燃料，点灯做饭，也就说人们只看到了沼气的能源价值22。人们对沼气技术更深层次的认识和更广泛的应用是从二十世纪八十年代开始的，1980年中国成立了沼气协会，使沼气建设事业走上依靠科学技术，保证建池质量，重视经济效益，建管并重，稳步发展的道路，使沼气建设事业逐步形成以能源建设、环境保护和生态农业为目标的发展方向9。随着以可持续发展为内容的科学发展观的树立及全球石油、天然气等常规能源日益的紧张，加之沼气技术日趋成熟和国家的大力扶持，我国沼气建设进入一个新的发展时期，沼气建设呈现快速发展额态势，农村户用沼气池在数量上和质量上不断的提高。尽管以沼气为纽带的农业循环经济的提出不过是近几年的事情，但一些地方的实践已经走在了理论研究的前面，涌现出了诸如上海崇明前卫村、北京的蟹岛绿色生态度假村以及辽宁省“四位一体”日光大棚生态农业示范区等先进典型。吴志冲(2004)多次考察、总结了我国沿海地区发展生态循环农业的成功范例上海崇明前卫村模式，进一步考察了上海市农业循环经济的发展背景与目标，提出了土地循环利用、农业废弃物综合利用、城乡工业及生活垃圾循环利用，以及生态产业园等四种基本发展模式23。朱珍华(2005)以北京蟹岛绿色生态度假村为例，系统总结了基于生态链的休闲农业发展模式24。刘学敏等（2006）认为现阶段应以农业产业内部循环为基础，发展生态农业、有机农业，开发绿色无公害农产品，以绿色生态农业带动新型生态工业、搭建环保型第三产业的循环经济模式25。李轶、吕绪凤等(2009)以中国北方综合能源示范基地内的“四位一体”农村能源生态模式为研究对象，认为以沼气为纽带的农业综合生态工程,实质上是以农业为基础的循环经济，是农业现代化新路线的体现26。内蒙古农村生态能源站（2004）资料显示，内蒙古自治区沼气建设始于二十世纪八十年代，并在不断总计过去经验教训的基础上，结合“全国农村能源综合建设县”、“生态家园富民工程”等项目，积极引进沼气建设方面的新技术、新模式，结合实际，因地制宜，实验、示范、推广了以沼气建设为纽带的“三位一体”、“四位一体”等能源生态模式3。张自和（2004）认为内蒙古自治区在长期不当的农耕生产方式和持续超载放牧的影响下，草原过度利用，产草量下降，裸土面积不断扩大，成为沙地和沙尘源，因而要大力发展“以农牧交错区草地资源的可持续利用为目标的草畜加产业一体化循环农业模式与草地施肥、生