王月梅,张金林,司宗信

摘要:甘肃省由于生态环境脆弱,燃料紧缺,由此造成了一些地区开荒垦种、铲草皮、刨草根,砍伐林木、焚烧秸秆,使自然植被稀少,生态环境恶化,水土流失加剧。针对该地区生态状况,分析介绍了发展农村能源生态模式的作用,资源循环利用效果及已经取得的成就。
关键词:农村能源;生态模式;资源循环利用效果
中图分类号:S21017 　　　文献标识码:A 　　　文章编号:100120629 (2006) 0620078204

　  在资源紧缺、生态环境脆弱的甘肃省,发展农村沼气,建立新的农村生态能源模式,是一种物流循环增值,资源利用率提高,废弃物产生减少的低熵技术,是实现经济、生态和社会效益三结合的可持续发展农业的有效手段^{[1 ]} 。

1 　甘肃省农村能源概况

    长期以来甘肃省干旱少雨、生态环境脆弱,能源紧缺,给农民生活带来了极大困难。据调查,1998 年全省农村生活人均耗能为380 kg 标准煤,比全国平均水平低170 kg。根据甘肃省气候特点和实际生活用能需求,每人每年至少需要455 kg 标准煤。以此推算,全省农村生活用能每年平均短缺2 个月,而在干旱半干旱的贫困地区,生活燃料短缺4 个月左右。在农村生活用能中,生物能源占消费总量的67 % ,其中畜粪、落叶、草皮的消费占消费总量的18 %。因此,当地群众为解决燃料不足,一是减少冬季取暖时间;二是上山砍伐林木,铲草皮、刨草根,以及煨烧畜粪来弥补^{[2 ]} 。以平凉市的静宁、庄浪2 县为例,年均铲草皮面积占“三荒地”面积的74 % ,约有13 %的农户要常年收拾柴火,每年约有90 万t 秸秆被焚烧。燃料紧缺导致生态环境恶化,平凉市水土流失面积约9 85916 km2 ,年泥沙流失量约7471 万t ,年损失氮、磷、钾肥约108133 万t ^{[3 ]} 。形成“广种薄收,粮不够,山大草稀牲畜瘦”,越垦越穷、越穷越垦的恶性循环。天水市的秦安、甘谷2 县垦殖指数达到80 %。全省森林覆盖率只有4133 % ,植被覆盖度只有816 %^{[4 ]} 。与40 年前相比,牧区草层高度下降了50 % ,植被覆盖由85 %下降到48 % ,产草量下降幅度达2012 %。全省1 333 万多hm2天然草场,有90 %不同程度退化,并以每年10 万hm2 的速度递增。如肃南裕固族自治县退化的草场面积达到了71121 万hm² , 占可利用草场的50 % ,产草量下降30 %～60 %,严重退化区域达到70 %以上^{[5 ]} 。由于植被稀少,水土流失加剧,土地荒漠化面积增加,自然灾害日益频繁^{[6 ]} 。为了改变贫穷落后面貌,从20 世纪90 年代开始,甘肃省政府相继出台了一系列有关保护生态环境的政策和措施,如封山育林、围栏放牧、退耕还林和各种能源的开发利用,使以上问题得到有效缓解^{[7 ]} ,但农村能源紧缺问题依然突出。目前全省有农村人口2 055173 万人,而薪材消耗占农村能源使用量的20 %,人均薪材消耗量为172 kg 标准煤,仍是西北地区薪材消耗量最高地区之一。

2 　解决农村能源短缺的途径

    2.1 发展农村能源生态模式　农村能源生态模式也称“四位一体”工程,是近年来广大农业科技人员和农民朋友反复实践而创造出来的一种“三高”农业生产模式,即“高产、高质和高效”的农业生产模式^{[8 ]} 。它是按照生态学、生物学、经济学、系统工程学原理,以土地资源为基础,以太阳能为动力,以沼气工程为纽带,种养业结合的生态家园模式。

    2. 2 能源生态模式在农业生产中的作用

    2.2.1 联结作用　“三沼”生态能源模式及配套技术通过生物转换,在农户庭院或田园全封闭状态下,将沼气池、猪(禽) 舍、厕所、日光温室连接在一起,组成“四位一体”综合利用体系。它是在同一地块上,实现产气、积肥同步,种植、养殖并举,建立一个生物种群较多,食物链结构健全,能流、物流、经济流良性循环的能源生态工程^{[9 ]} 。沼气建设在解决农村生产与生活能源的同时,拉动了养殖业,调整了产业结构,实现农户家园的集约经营,促进了农业增效和农民增收。

    2.2.2 节支作用　在农村建1 座8 m³ 的“四位一体”沼气池,年产沼气300 m³  以上。1 m3 沼气的热值相当于313 kg 原煤。8～10 m³  沼气池常年运行,可满足1 家4 口人日常炊事用能和照明需要。每年节草1 800 kg 或煤炭2 t 左右,相当于0123 hm² 薪炭林的年生长量或20 hm² 干旱草地的年地表生物量。可节约燃料开支800～1 000 元,节约电费60 元。年产沼肥16m³ ,含氮3219 kg ,含磷1712 kg ,折合标准氮肥157 kg ,磷肥110 kg^{[10 ]} 。可供1 33314～200011 m² 果园或菜地用肥,节省化肥约一半,减少开支200 元。据靖远县大芦乡的调查,建有沼气的农户,年化肥、农药使用量比非沼气户少1/ 4 ,粮食产量提高1/ 4 左右,人均收入提高25 %～30 %。尤其是“四位一体”生态模式农户,户均年增收节支3 000 元以上。而在牧区建1 个8 m³  沼气池,可节省饲草近2 000 kg ,供8～10 只羊全年饲料需要,相当于1617～2010hm² 天然草地载畜量。

    2.2.3 净化作用　据3 点试验,人畜粪便进入沼气池后,通过厌氧发酵,能杀灭粪水中的病原微生物。如血吸虫病卵在沼气池内7～10 d 可被杀灭;钩虫卵20～30 d 杀灭率达97.5 %;蛔虫卵30～40 d可被杀灭;痢疾杆菌、大肠杆菌需要30 h 即可被杀死。用沼液喷施作物, 对蚜虫的杀死率为90.3 %;对红、黄蜘蛛杀死率可达到95.2 %^{[ 11 ]} 。这对改善农村生活环境,改善农民生活质量具有重要的作用。

    2.3 资源循环高效利用

    2.3.1 沼肥具有显著增产效果　为了进一步摸索和探讨沼渣、沼液综合利用及其效果,近年来甘肃省礼县宽川、靖远大芦和定西北二十里铺3乡,在苹果、黄瓜、玉米、小麦4 种作物上施用沼肥,均有显著的增产效果。以黄瓜的沼肥试验为例,共设4 个处理:1) 基施沼渣2 000 kg ;2) 基施沼渣2000 kg、喷施沼液1 000 kg ; 3) 基施沼渣2 000 kg、尿素10 kg ; 4) 基施沼渣2 000 kg、尿素10 kg、喷施沼液1000 kg ;对照为基施猪粪2000 kg。12 个点的试验结果表明,各处理分别比对照平均增产24.1 %、27.3 %、29.2 %、30.4 %。另据试验,基施沼肥2 000 kg + 尿素10 kg + 沼液喷施的黄瓜,其株高、叶面积、单株结果数、单果重比基施猪粪2 000 kg + 尿素10 kg分别增加0.6～3.4 cm、8.6～20.2 cm² 、0.1～0.3 个、2.6～4.1 g。

    在其他作物上的增产效果:玉米基施沼渣比对照增产18.3 %～22.7 %;小麦基施沼渣比对照增产9.7 %～14.6 %;苹果喷施沼液比对照增产
10.8 %。施用沼渣作基肥的效果优于猪粪;沼液喷施效果优于磷酸二氢钾型的配方肥。

    2.3.2 能改善农产品品质　施用沼肥减少了化肥、农药施用量,使蔬菜、果品受化肥和农药的污染程度大大降低。产品达到安全、优质、无污染,提高了质量和档次,增强了市场竞争力。

    2.3.3 提高土壤肥力　施用沼渣22 500～30 000kg/ hm² ,连续使用3 年后土壤有机质含量提高1.6 %,团粒结构形成,微生物活动增强,土壤结构得到改善,肥力水平显著提高,作物产量稳步增加。2005 年8 - 9 月先后在靖远县大芦乡、定西县北二十里铺乡和礼县宽川乡对沼渣和沼液主要养分进行了调查(表1 、表2) ,发现沼渣和沼液中全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾等主要养分含量相当可观。

3 　经济、社会效益显著

    截至2005 年10 月底,全省已有13 市53 县区597 个行政村,共建“四位一体”模式户1213 万个。年产沼气3 69010 万m³  ,年户均节约的薪材,折合薪材林约013 hm² ,可使3117 万hm² 左右的山林植被免遭破坏,同时也减少了秸秆和林草的焚烧。相当于保护林地2 万hm² 或干旱草地8119 万hm² ,促进了畜牧业的发展, 解决了49.2 万农村人口的日常生活用能。年产沼渣3.69 亿kg ,沼液11.1 亿kg ,提供优质沼肥196.8万m³  ,受益耕地4.67 万hm² ,生态环境得到了改善。向市场提供优质无公害蔬菜1.8 亿kg ,出栏生猪61.5 万头,农民增加纯收入9.84 亿元。经济、社会和生态效益非常显著。

4 　结语

    目前甘肃省农村能源生态模式初步建立。沼气池逐步向液态发酵方向发展,原料以人畜粪便自动进料,自动出料,减轻劳动强度,建池质量符合国家标准和行业要求,使用寿命可达15～20年,使用安全性和可靠性大大提高。沼气的应用领域突破了传统的燃料范畴,实现了家居温暖清
洁化、庭院经济高效化、农业生产无害化目标。农村能源生态模式以其突出的经济效益、社会效益和生态效益,深受广大农牧民的欢迎,其发展前景将会更加广阔。

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Effects and examples of development of energy source and ecological patterns in countrysides of Gansu province , China
WAN G Yue2mei1 ,ZHAN GJ in2lin2 ,SI Zong2xin3
(11Agricult ural Science and Technology Extension and Service Center of Chengguan Dist rict of
Lanzhou City ,Lanzhou 730000 ,China ; 21College of Pastoral Agricult ural Science and Technology ,Lanzhou University ,Lanzhou 720020 ,China ; 31 Soil and Fertilizer Science and Technology Center of Gansu Province ,Lanzhou 720020 ,China)
Abstract :The lack of enough f uel in Gansu Province resulted in opening up grasscovered lands , shoveling greensward , digging grass roots , falling forests and burning straws in some region of the province1 This deteriorates the natural vegetation , environment sand water and soil resources1 In this paper , in allusion to the environment condition of the province , the effects of Development of Energy Source and Ecological Pat terns in Count rysides , the effects of resource circle utilization and the achievement s in this field were analyzed and int roduced.
Key words :energy source in countrysides ; ecological patterns ; effect s of resource circle utilization