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关键词:循环农业;技术水平;综合评价;湖南省
evaluation and analyses of the technology level of recyclable
agriculture in hunan province
deng xu-xia, liu chun-yang
(college of economy, hunan agricultural university, changsha 410128, china)
abstract: the technological development is an essential prerequisite for the development of recyclable agriculture. according to the “3r” principles, the evaluation index system and measurement model for evaluating the technological development of hunan’s recyclable agriculture were established. the result showed that hunan’s recylable agricultural technology was at the end of the preliminary stage, and would step into the prime development time. the hindrances to the development were mainly belonging to low level of technological and social development. agricultural research should be further enhanced. reduction technology, recycling technology, technology for resource utilization, and systematic technology should be popularized in future. moreover, social development as a huge backup and driving force for recylable agricultural development should be emphasized.
key words: recylable agriculture; technological level; comprehensive evaluation; hunan province
循环农业实质上是循环经济在农业领域的实践应用。而循环农业技术的进步对循环农业的发展发挥着至为关键的作用,因而如何科学合理地构建循环农业技术水平评价指标体系,无疑是循环农业技术体系研究的重要内容。对循环农业技术水平评价指标体系的指标和方法进行认真地研究,有利于对国家或地区的循环农业技术的发展水平进行科学、合理和有效地评判,从而对促进循环农业技术的进步,加速循环农业的发展进程,都具有重要的理论和现实意义。
1 循环农业技术水平评价指标体系的基本构架
循环农业是追求低投入、低能耗、高效能、高产出的经济。它是一个集经济、技术和社会于一体的复杂的系统工程,必须兼顾经济、社会和环境的共赢。因此,循环农业的技术目标是“一高两低”,即资源利用高效率、物能投低消耗、污染物输出低排放[1]。因此,循环农业技术水平评价指标体系的设计,应遵循科学性与实用性、系统性与层次性、动态性与稳定性、可测性和可比性、完备性与简明性、评价指标与系统目标一致性等原则。依据循环农业发展“3r”原则,即减量化原则(reduce)、再利用原则(reuse)、再循环原则(recycle),结合湖南省的实际情况,从循环农业技术体系目标出发来设计循环农业技术水平评价指标体系。循环农业技术水平评价涉及到经济、技术和社会3个方面的内容。其中,经济方面包括经济发展和经济结构;技术方面包括减量化技术、再利用技术、资源化技术、系统化技术;社会方面包括社会发展、社会稳定、社会公平。三者自成体系,又相互作用。以此为基础,设计了湖南省循环农业技术水平评价指标。其中,具体指标的选取要遵循两个原则:一是指标选取要能充分体现上一级指标的含义和要求;二是要考虑指标数据必须具备可获得性。
2 循环农业技术水平评价指标的界定
发展循环农业可以更为有效地利用资源、保护环境,能降低资源和环境成本,以获得良好的经济效益、环境效益和社会效益。然而发展循环农业需要技术支撑,而循环农业的发展程度直接反映出循环农业技术支撑能力的强弱。因此,从经济、技术、社会
3个方面设置了相应的指标(表1)。
2.1 经济指标
2.1.1 经济水平指标 ①农村居民人均年纯收入,指农村居民当年从各个来源得到的总收入相应地扣除所发生的费用后的收入总和,是衡量农民从事各项生产活动的最终成果标志,也是直接影响农业持续生产投入的重要因素,反映的是农村居民的平均收入水平。②农业总产值占gdp比重,即农业总产值与gdp之比。③粮食单产,即粮食总产量与耕地面积之比,指在粮食作物实际占用的耕地面积上,平均每公顷耕地全年生产的粮食数量。④城镇化率,是一个国家或地区经济发展的重要标志,也是衡量一个国家或地区社会组织程度和管理水平的重要标志。城镇化率=(市人口+镇人口)/全部人口。 2.1.2 经济结构指标 ①农业科技贡献率,是反映农业科技转化成现实生产力的水平,也是能反映农业经济结构的重要指标。农业科技贡献率=应用农业科技的产值/农业总产值。②农业产业结构调整幅度指数,就是指农村非农产业的产值占农、林、牧、渔总产值的比重。该指标反映的是传统农业向现代农业过渡的水平,也是循环农业发展、产业结构升级的重要组成部分。农村非农产业的产值等于国内总产值减去农、林、牧、渔总产值。
2.2 技术指标
2.2.1 减量化技术指标 ①农业用水强度,指农业生产用水量与农作物播种面积的比值。②农业土地产出率,即农业产值与耕地面积之比。③农村用电量强度,即农村用电量与农、林、牧、渔总产值之比。④农用柴油使用强度,即农用柴油使用量与农林牧渔总产值之比。⑤农膜使用强度,即农用地膜覆盖栽培面积与总播种面积之比。⑥化肥施用强度,就是指农用化肥施用量与农作物播种面积之比。⑦农药施用水平,即农药使用量与农作物播种面积之比。⑧单位耕种面积拥有农业机械总动力,即农业机械总动力数与农作物总播种面积之比。
2.2.2 再利用技术指标 ①农副产品加工率,即已加工的农副产品总值/农副产品总产值。②耕地复种指数,是指一年内农作物的总播种面积与耕地面积之比,用百分数来表示,是反映耕地利用程度的重要指标。
2.2.3 资源化技术指标 ①畜禽粪便综合利用率,即畜禽粪便利用量与畜禽粪便总生产量之比。②农用薄膜回收率,指回收的农用薄膜占农用薄膜总量的比例。③农作物秸秆综合利用率,即秸秆利用量与秸秆总生产量之比。④沼气覆盖率,即沼气使用户数/总户数。
2.2.4 系统化技术指标 ①信息化综合指数,体现农民对信息化产品的消费能力和信息获取能力,由信息化、电话和计算机普及率3个指标加权而成。②农业规模化经营比重,指规模以上农业产业化经营龙头企业增加值占农业增加值的比重。③农业生产经营管理水平,这是一个定性的指标,其资料通过现行统计渠道无法取得,需要采取专家打分的方式取得。
2.3 社会指标
2.3.1 社会发展指标 ①农业劳动力人均受教育年限,反映农业劳动力的基本文化素质和农业劳动力接受“两型农业”生产技术的能力,以及生态环境意识和可持续发展的观念。该指标值越大越有利于“两型农业”的推进。②农村饮用安全水人数比重,是指农村饮用安全水人数占农村总人口的比重。③森林覆盖率,即森林面积与土地总面积之比。森林覆盖率是反映森林资源与生态平衡状况的关键指标。对于森林在保持水土、净化大气、调节气候、维持大自然的生态平衡等方面都发挥着重要作用。
2.3.2 社会稳定指标 ①农业就业比例,反映农村劳动力中从事农业相关工作的比重。该指标表现了农民就业与收入来源渠道的多样化状况,也间接反映农业发展的经营规模。这是一个负向指标,农业劳动力就业越多,对农业资源的压力越大[2]。②农村居民恩格尔系数,表示食物支出占个人收入的比例,用以衡量农村居民生活水平状况与农村经济发展水平的重要指标。
2.3.3 社会公平指标 ①农村社会公平度,即农村人均纯收入与城镇居民人均纯收入的比值。②农业政策支持力度,农业政策的支持力度越大,说明政府对循环农业技术的投入越大、越重视。
3 权数的确定
本研究从易操作性角度考虑,指标权重的确定采用的是同级指标比较法,就是将同级指标进行比较,根据每个指标对于上级指标的相对重要性大小来进行权数分配。循环农业技术水平综合评价指标体系为100%,其中,经济指标占20%,社会指标占30%,技术指标占50%。对二级指标、三级指
也是根据同样的原则进行权数分配(表1)。
4 期望值的确定
建立指标体系的关键与难点在于期望值的确定。期望值直接反映循环农业技术水平所要达到的目标,目标过高或过低都不合适,目标太高会导致农民的积极性受到挫伤,目标太低又无法达到激励的效果。在期望值的确定过程中,本研究主要参考了两型农业、生态农业、现代农业、可持续发展农业等评价指标体系中相关指标的期望值和中国农业发达地区以及欧美、日、韩等发达国家相关指标的当前水平,结合湖南省循环农业技术发展水平的实际情况确定其期望值(表2),从而构出起湖南省循环农业技术水平综合评价指标体系。
5 计算模型
5.1 测算方法
本研究将采用综合评价指标法进行测算。
5.1.1 指标实现度的计算 在实现度(s)的计算时,分正向指标和反向指标两种情况[3]。
正向指标实现度:pij=xij/xij′
反向指标实现度:pij=1-xij′/xij
其中,xij为现值,xij′为目标值。此外,实现度超过100%时,都按100%计算。为了防止某项指标完成出色,遮蔽其他指标完成的不足,从而更加强调整体水平。
5.1.2 综合指数(总实现度)的计算 运用综合评价法对循环农业技术的发展水平进行评价。综合评价指数(z)为各指标得分之和,各单项指标得分(fi,j,m) 等于各项指标实现度(si,j,m)与指标绝对权重(ni,j,m)之积。即,
z=σfi,j,m,fi,j,m=si,j,m×ni,j,m×100%
5.2 制约度的计算
循环农业技术发展评价是对循环农业技术发展水平现状之考察,在综合评价的基础上,找出循环农业技术发展的障碍因素,有的放矢地对湖南省循环农业技术发展进程中的行为与政策进行相应调整,从而有效地提升循环农业效率与效益。
本研究采用因子贡献度、指标偏离度和制约度3个指标来诊断循环农业技术发展的主要制约因素。制约度分别表示单项指标与分类指标对循环农业技术发展水平的影响值,该指标是循环农业技术发展障碍诊断的目标和结果。计算公式为: 三级指标制约度:nj=vj×tj/σ(vj×tj)×100%
二级指标制约度:mj=vj×qj/σ(vj×qj)×100%
一级指标制约度:bi=σmij
其中,qj为因子贡献度(即二级指标的绝对权重),tj也为因子贡献度(即三级指标的绝对权重),均代表单项因素对总目标的影响程度,即单因素对总目标的权重;vj为指标偏离度,指标偏离度表示单项指标与循环农业技术发展目标之间的差距,定义为单项指标实现度与100%之差,计算公式:
tj=xj×rj×wj
qj=rj×wj
vj=1-pij
其中,rj为第i项一级指标的权重,wj为二级指标中第i项分类指标所属的第j个单项指标的相对权重;xj为三级指标中第i项分类指标所属的第j个单项指标的相对权重;pij为单项指标的实现度。
5.3 阶段划分
将循环农业技术的发展阶段划分为起步阶段、初级阶段、发展阶段与实现阶段。循环农业技术的起步阶段40≤z<60;循环农业技术的初级阶段60≤z<80;循环农业技术的发展阶段80≤z<100;循环农业技术实现阶段z=100。
6 结果与分析
6.1 测算结果
用以上循环农业技术发展评价指标体系来量化评价湖南省循环农业技术发展的进程,2011年的测算结果为57分。测算结果表明,2011年湖南省循环农业技术的发展处于起步阶段末期,很快就能进入循环农业技术的初级阶段。
6.2 结果与分析
本研究意在测度湖南省循环农业技术发展的综合水平,做出评价并找出循环农业技术发展短板与障碍因素,因此,将着重三级指标实现的比较分析。对三级指标实现度、偏离度等进行测算、比较,结果如图1所示。
参考上述阶段划分标准以及数据的三级指标实现的总体分布情况,本研究以指标实现度小于25%作为低于整体发展进度,以大于80%作为高于整体发展进度,因此,三级指标中实现度超过整体进程的有5个,从高到低分别是畜禽粪便综合利用率、森林覆盖率、粮食单产、农业生产经营管理水平和城镇化率;实现度低于整体进程的指标也有5个,从低到高分别是化肥施用强度、农村居民恩格尔系数、农村用电量强度、农膜施用强度与农副产品加工率。
6.3 诊断
对一级指标的制约度进行了比较(图2),可以看出,制约度由高到低依
次是技术指标、社会指标和经济指标。说明湖南省循环农业技术的发展在技术支持这一块还有待加强,但在经济、财政支持上表现良好。这也在某种程度上表明湖南省对于循环农业技术进步的重视程度与投入力度较大。
比较二级指标的制约度(图3)可以看出,制约度最大的是减量化技术、再利用技术、社会稳定和社会公平,表明目前湖南减量化技术与再利用技术水平还不高,严重制约和影响着循环农业技术的进步;另外社会稳定与社会公平对循环农业技术的发展也起到举足轻重的作用。对循环农业技术的发展制约度最小的是每公顷农业的经济水平和经济结构,这与近些年来湖南省经济发展速度和质量以及对循环农业技术发展的高度重视是分不开的。
比较三级指标的制约度(图4)可以看出,制约度最大的是农副产品加工率、农村社会公平度、农村居民恩格尔系数与农业就业比例,表明目前湖南在农副产品加工利用这方面还比较弱,农产品再利用技术水平还不高。另外在社会公平、农民生活水平与农业就业状况等方面都不够理想,制约了湖南省循环农业技术的发展;对循环农业技术的发展制约度最小的是粮食单产、农药使用水平、畜禽粪便综合利用率、农用薄膜回收率和森林覆盖率,这与湖南省近年来大力发展循环农业技术是分不开的。
7 结论与建议
本研究围绕经济、技术与社会3个层次目标,建立了循环农业技术发展评价指标体系,测算得出湖南省循环农业技术的发展尚处于起步阶段。通过对指标制约度的计算,当前湖南省循环农业技术发展的制约因素主要是技术水平低,其次是社会发展水平较低。
根据以上评价结果,针对湖南省循环农业技术的主要制约因素,今后应进一步加大力度研发与推广减量化技术、再利用技术、资源化技术和系统化技术;并且要加强社会发展的进程,加强社会大环境对循环农业技术进步的支撑与推动作用。
参考文献:
[1] 潘晓峰,张永峰,那 伟,等.松辽平原农牧结合循环农业技术发展研究[j].吉林农业科学,2010,35(6):54-57.
1清洁化生产技术
1.1有机农业生产技术
有机农业于20世纪20年代首先在法国和瑞士提出,是一种劳动密集型的农业,需要较多的劳动力,同时有机农业的发展有助于提高农民的就业率。另外,有机农业的发展可以更多地向社会提供纯天然无污染的有机食品,满足人们的需要。当前的有机农业采用了注重生态的系统方法,包括长期规划、详细跟踪记录以及对设备和辅助设施的大笔投资等。
有机农业生产关键技术体系主要是通过改良土壤环境、开发包括生物农药、控释肥在内的有机肥及生物可降解膜等建立起来的。在管理体系方面,有机农业是在借鉴国外有机农业相关管理经验的基础上,结合当地的实际情况,对适合当地的有机农业管理模式进行探索。在服务体系方面,有机农业主要是对适合当地的有机农产品服务和销售体系进行探索。
1.2生态农业生产技术
现代农业发展的趋势和新特色是生态农业,其概念最早于1970年由美国科学家提出,其特点主要为:适应性、高效性、综合性和可持续性。生态农业的概念主要有以下几种:一是在大农业发展的基础上,对生产进行稳定,与此同时,综合对农林牧副渔的发展进行促进;二是对人工生态系统不断地进行改造,以实现充分、合理地对资源进行利用,用最少的经济投入获得优质高产;三是生态农产品应是一种新型农业产品,其突出特点是无公害、高产出、低投入、高效益、无污染。
现代农业涉及到的主要技术包括:不使用基因改良、辐射等技术;严禁施用化肥和杀虫剂,合理施用充分腐熟的有机肥;实行作物轮作制;饲养业的原料必须选择生态农产品,不可对家畜进行荷尔蒙的注射,以保证家畜不受污染和损害等。
1.3农作物秸秆处理技术
1.3.1秸秆还田技术。秸秆还田技术是近些年进行推广并逐渐发展成熟起来的清洁化农业生产技术,是现代农业生产发展的必然趋势,也是农业可持续发展的一项重要技术措施。随着农村经济的快速发展和农民生活水平的不断提高,作物秸秆已不再担当农村主要燃料的角色。因此,将秸秆进行还田处理,可以提高土壤肥力,提高农产品品质,保障作物稳产增产。但秸秆还田技术性较强,如果不能正确掌握秸秆还田技术,秸秆还田后不仅不能增产,反而会引起作物减产。
通过秸秆还田,可以有效增加土壤有机质含量,改良土壤结构,培肥地力,改善土壤团粒结构,增强土壤通透能力;同时,还可改善农田环境,抑制杂草和病虫害的发生。据研究,连续3年进行秸秆还田处理后,土壤有机质含量增加0.05%~0.09%,速效磷含量增加0.5~3.0 mg/kg,速效钾含量增加5~10 mg/kg,土壤容重下降0.01~0.08 g/cm3,作物平均增产幅度可达15.7%。坚持常年秸秆还田,不但对当季作物有显著增产作用,而且后效十分显著,对下茬作物有持续增产的作用。秸秆还田还有减少秸秆焚烧、减少环境污染、减轻劳动强度、加快收种进度等多方面的生态效益和社会效益。秸秆还田的主要技术包括秸秆直接还田、秸秆间接还田、秸秆生化腐熟快速还田等多种技术措施,可根据当地农业生产实际采取最佳技术措施。
1.3.2秸秆饲料加工技术。秸秆饲料的加工调制方法一般可分为物理处理、化学处理和生物处理3种。具体地说,物理加工处理方法包括粉碎软化、压块制粒、热喷处理、挤压膨化等;化学加工处理方法包括碱化处理、氧化剂处理、氨化处理、复合化学处理;生物加工处理方法包括青贮技术、微贮技术等。
1.3.3秸秆能源化技术。秸秆能源化利用技术主要包括秸秆沼气(生物气化)、秸秆固化成型燃料、秸秆热解气化、直燃发电和秸秆干馏等方式。
1.3.4秸秆的工业应用。作物秸秆工业用途广泛,综合利用作物秸秆,经济效益较好,不仅能够大量地转化废弃的秸秆,还可将潜在的环境污染进行消除。中国目前利用秸秆作为材料工业原料大致可分为以下4种模式:秸秆碎料板、秸秆中密度纤维板、秸秆轻质墙体内衬材料、秸秆包装垫枕。秸秆的工业应用主要的途径有生产可降解的包装材料、用作建筑装饰材料、生产工业原料、用作食用菌的培养基、秸秆用于编织业等。可以肯定,农作物秸秆将成为中国以及世界上最大的森林资源替代原料。
2设施农业技术
设施农业是指具有一定设施,在局部范围改善或创造环境气象因素,为动植物生长发育提供良好的环境条件,而进行高效农业生产的方式。设施农业技术主要包括以下几种技术。
2.1温室智能监控技术
随着日光温室的迅速增多,人们对其性能要求逐渐提高,特别是为了提高生产效率,对大棚的自动化程度要求也越来越高,因此组建相应的温室智能化监控系统已成为一种必要。温室智能监控技术可以为植物提供一个理想的生长环境,并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。智能温室监控系统具有人机交互界面,全汉字动态液晶屏显示,能够实时显示环境的基本参数,可以实现控制参数的录入及信息采集、运行情况的监控,从而实现复杂的流程控制,还可脱离计算机监控软件单独运行。
2.2无土栽培技术
无土栽培是一门新兴的技术,其是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的,采用营养液进行灌溉的方法进行栽培。由于无土栽培可人工创造良好的根际环境,以取代土壤环境,有效地防止土壤连作产生的病害及土壤盐分积累所造成的生理障碍,充分满足作物对水分、矿质营养、气体等环境条件的需要,栽培用的基本材料又可以循环利用,因此具有省肥、省水、省工、高产优质等特点。无土栽培中营养液成分易于控制,而且可以随时调节,在光照、温度适宜而没有土壤的地方,如海滩、沙漠、荒岛等地,只要有一定量的淡水供应便可进行。
2.3温室滴灌技术
日光温室滴灌是一种新型的节水灌溉技术,其节水效果明显,据估算,温室采用滴灌每次只需水105~150 m3/hm2,而沟灌每次需水300 m3/hm2,每季作物可节水1 800 m3/hm2。同时,滴灌设施在防止蔬菜病害发生、节省肥料和增产方面也具有较大优势,表现在以下4个方面:一是膜下滴灌降低了日光温室中的空气湿度,可有效地防止蔬菜病害的发生;二是化肥随水直接输送到作物的根部,可实现精准施肥,提高肥料的利用率;三是可提高地温2~3 ℃,使产品提前10 d左右上市,有利于经济效益的提高;四是滴灌无需人工护渠,省工、省地、省力,容易被菜农接受。
2.4CO2气肥技术
CO2气肥技术是一项农业新技术,其是随着设施栽培技术而发展起来的。CO2是光合作用的原料,如果把CO2浓度从大气的浓度(300 mg/kg左右)提高到1 000 mg/kg,植物的光合效率可提高1倍以上;而如果把CO2浓度降低到50 mg/kg,光合作用因缺乏原料而停止。CO2浓度在100~2 000 mg/kg,作物产量随CO2浓度的增加而有所提高。CO2气肥类型有多种,目前在生产上普遍采用的是化学反应法、微生物发酵法、燃烧法3种。化学反应法具有成本低、产气时间和产气量容易控制等特点,微生物发酵法则不需要产气设备,具有省工、省力、安全等优点。
3 立体栽培技术
立体栽培就是采取合理的间混套作技术和多熟种植技术。无土栽培因其基质轻,营养液供给系统易实现自动化而最适宜进行立体栽培。近年来,应用无土栽培技术进行立体栽培形式主要有袋式、吊槽式、三层槽式、立柱式4种。墙体栽培是利用特定的栽培设备附着在建筑物的墙体表,不仅不会影响墙体的坚固度,而且对墙体还能起到一定的保护作用。实现植株的立体种植,它有效地利用了空间,节约了土地,实现了单位面积上的更大产出。墙体栽培的植株采光性较普通平面栽培更好,因此其太阳光能的利用效率更高。
4农业标准化技术
农业标准化是工业化理念下的新农业,具有明显的统一性和全程性的特点,涵盖农业生产全过程,被形容为“从农田到餐桌”的标准化管理。可以说,农业标准化是现代农业的标志。
河南、山东等农业大省改变传统的农业生产模式,用工业的理念来发展农业,是促进农业增效、农民增收的必由之路。像工业的名牌产品一样,按标准化组织生产的农产品同样能带来巨大的经济效益。推广农业标准化建设是政府对今后农业标准化工作的新要求,展望今后的农业标准化工作,发展形势十分有利,农业标准化是现代农业发展的必然要求,随着全社会农业标准化意识的提高和农业标准化工作的深入开展,农业标准化必将在发展农村经济和全面建设小康社会中发挥更大的作用。
5结语
总之,农业循环经济是按照生态学原理和经济学原理,运用现代科学技术成果和现代管理手段,以及传统农业的有效经验建立起来的,能获得较高的产量[3]。循环农业有多种技术和措施,其中包括生物技术,比如植树、种草、增施绿肥等;循环农业发展还必须依靠工程技术,比如土地整理、完善农业基础设施等[4-6]。循环农业还有很大的发展空间,目前对于该方面的研究正逐渐的深入。根据当地的环境特点,对已有的生态循环农业进行具体的研究,探索出能够带来最大效益的分配模式,将成为今后循环农业研究的发展方向。
6 参考文献
[1] 高旺盛,贾敬敦.中国循环农业研究进展(第1辑):坚持走中国特色的循环农业科技创新之路[M].北京:中国农业大学出版社,2010:3-7.
[2] 王洋,李东波,齐晓宁.现代农业与生态农业的特征分析[J].农业系统科学与综合研究,2006,22(2):157-160.
[3] 赵金龙,何玲,王军.谈循环农业的模式及其评价方法[J].安徽农业科学,2007,35(6):1766-1767.
[4] 张秀明,姜志德.生态农业与循环农业的比较[J].农机化研究,2009,31(6):231-233.
一、猪―沼―果循环农业示范建设的工艺流程要点
1.猪―沼―果循环农业示范建设工程的工艺流程是:先在地下设计修筑沼气池,再修建地上厕所和太阳能采暖大棚猪舍,人畜粪便通过进料管道自动流入沼池内进行厌氧发酵,产生的可燃气体用作农户的炊事、取暖、照明能源,产生的沼渣、沼液用于农作物和果树的有机肥料,沼液用于果树生产的叶面喷肥和饲养畜禽的饲料添加剂,做到猪圈、厕所、沼气池互助联通组合建设,达到人畜粪便能自流入池,发酵加压、自动物流循环利用,形成以沼气为纽带的庭院生态经济模式,促进了高效养殖和绿色种植业的建设,推动农村经济实现可持续发展战略。
2.沼气池工程设计是生态农业建设的主体工作,建好沼气池是生态农业的主要工程,只有将工程建好,合乎标准才能发挥其最大的效益,当地采用推广的是“三位一体”新型标准化水压式旋流布料圆筒形沼气池,这种池型具有受力合理,构造简单,取材容易,施工方便,成本较低,产气量大,适应性强,非常适合广大农村当前的技术水平、经济条件和资源状况。
二、圆筒形旋流布料沼气池建造技术要点
1.圆筒形沼气池的主体工程为地下圆筒形池身,地上其配套建筑有发酵间,进料口和圆形或方形水压间、出料口三部分组成。沼池容量可根据需要,一般家庭适用8~10平方米,选择适宜之处在地面下挖深2.3米,直径3.2米沼坑,坑挖好后,采用3∶7的灰土拌匀铺平到地底夯实,厚度20~25厘米,再在上覆盖厚10~15厘米150号的混凝土水泥抹面,做好池底准备整体浇筑工作。在施工中要有专职沼气施工员在场指导,严格按着设计图进行规范标准施工。
2. 建池材料标准。现浇筑混凝土采用150号,混凝土预制盖板采用150号,盖板的面积根据进料池和出料口的大小制作,厚度7~8厘米。普通粘土砖采用75号以上,碎石采用强度不低于300号,砌筑砂浆水泥采用75号,进出料口采用200号混凝土预制,亦可采用成品管道,导气管采用铜管,直径为1~2厘米平板式活动盖及其它盖板均采用150号钢筋混凝土预制。沼气池体浇筑可套用事先预制好的8~10米的木制模或钢板模进行施工,池壁池顶整体厚度平均浇筑12~15厘米。凝固后要精心养护3~5天,就可进入池内,小心拆卸模板,并注意安全。
3.密封层施工。沼池建好后,严格按着施工工艺操作规程进行密封操作,达到不漏水不漏气的标准。根据沼池的材料构筑情况进行密封,一般进行底层抹灰用水灰比为0.4的1∶3水泥砂浆抹刷5毫米厚,初凝前反复压实2~3遍,才能确保质量。其次做好池内壁表面处理,涂刷纯水泥浆2~3遍,进行面层密封抹灰按1∶2.5水泥砂浆,厚5毫米,压实抹平、表面光滑、不翻砂、无裂纹。再用2~3公斤的沼气池专用密封剂加水适量搅拌成溶剂浆液,把全池交替涂刷3~6遍。要求涂刷均匀,不脱落、不起壳,保证池体内壁平整光滑。
4.主要设计标准参数。
(1)池内正常工作气压小于等于800毫米水柱;
(2)池内最大气压限值小于等于1200毫米水柱;
(3)最大投料量限值在沼气池容的90%;
(4)水压间有效容积在日产气量的50%;
(5)池盖覆土最薄处厚度大于等于250毫米;
(6)地基允许承载力大于等于5吨/平方米;
(7)标准沼池正常使用寿命20年以上。
5.安全措施。沼池设计中采用浅池体和活动盖,限压孔和在出进料口加盖板来保安全。在使用沼气和维修沼气池时,严格按照有关安全规章制度操作,防火、防爆和防止进入沼池维修时窒息事故的发生。
三、标准沼气池装料产气技术要点
1.标准沼气池建好后与厕所、猪圈组合连接开始发酵产气运行时,装料产气是关键。在第一次装料时需要2平方米牛粪或马粪加猪粪1~2平方米,将牛马粪与猪粪混合,浇灌5~10担人粪尿,堆放发酵5~7天后使用,将沼池灌水达到池容量的1/2处停止。然后放养一定量的沼气菌,菌体繁衍3~7天后将发酵准备好的粪料加水搅拌成稀稠状从进料口加入沼池产气待用。沼池产气后,用1~2厘米粗的塑料管连接导气管和接通安装好的灯具、炉具,拉开开关就可点火开炉使用。以后沼池通过圈厕的人畜粪便发酵物质的不断加入沼池内就会开始自动循环运行。
2.10平方米沼气池产气功能指标。沼气是有机质厌氧条件下,经微生物分解产生的一种可燃混合气体,其主要成份甲烷气体占55%~70%、二氧化碳占25%~40%,其它还有少量氮气、氢气和一氧化碳等杂气。沼液的酸碱度pH一般控制在7.2~6.8之间,温度一般控制在10~65℃之间。年均产可燃气体600余方,可满足六口之家生活用能及照明需要。
四、大棚猪舍建设技术及沼液养猪技术要点
1.大棚猪舍建造采用沼气池与太阳能塑料大棚采暖猪舍优化组合模式,这种沼气池与太阳能采暖猪舍组装技术,能发挥多功能互补的优势。其沼气池地下部分按照设计图建成后,沼气池地上部分根据地理位置,选择冬春采光角度最好的方位,设计建造太阳能塑料大棚采暖猪舍必须与厕所、沼池合理配套,达到组合恰当,发挥出最佳效果。
2.圈池组合配套后,经常清理打扫猪圈粪便,将其送入沼池,使猪圈保持干净卫生的环境,为育肥生猪快速生长提供良好的条件。在冬春寒冷季节,要及时给搭建好的猪舍塑料大棚加盖保温草帘,早晚要盖好,为猪和沼气池提供适宜生长和发酵的温度,以便促进猪的快速生长和提高沼气池的产气能量,保证农户一日三餐的做饭用能。
3.沼液喂猪育肥技术要点:沼液中含有各种对猪生长的有利物质,可称为多元营养液,是一种优质的新型饲料添加剂。课题组采用长白、大白、杜洛克、汉普夏、皮特兰等优种瘦肉型猪的三元杂交种,在接着普通饲养要求喂养的同时,试验用沼液喂养,总结出了沼液喂猪的技巧和方法,被广大沼气综合养猪户普遍接受采用,并取得了良好的经济效果。
4.取液方法:用普通定做好的取液桶,先撇去沼气池出料口上层的渣子浮沫,伸入沼池中部提取中层沼液于桶中,提出池面,除去桶中浮沫,用窗纱过滤掉杂物,放置氧化30~40分钟后待用。
5.喂液量:将当天取出的“中层沼液”根据猪的重量而分头适喂。一般20~30公斤以下的仔猪每次喂食沼液0.25公斤,25~50公斤的生猪每次添加沼液0.5公斤;50~75公斤的生猪每次添加沼液0.75~1公斤,75公斤以上的大猪每次食量在1.5公斤左右。
6.喂液方法:饲喂方法直接影响生猪对沼液中养分的吸收利用。
(1)把适量沼液均匀地拌加在饲料中喂食。
(2)用沼液浸渍饲料以浸透为度。
(3)待猪进食完后,把适量的沼液倒入槽中给猪“清口”。
(4)在喂养时,依据不同种类猪的个性来采取不同的饲喂方法,才可取得好的效果。
7.用沼液喂猪应注意以下几点:
(1)严格控制沼液喂养量,本着由少到多的原则进行,切忌随意加量,以免引起厌食和抑制生长等负作用。
(2)掌握正确的沼液提取方法,只有提取中层沼液才含有多种养分,并做到随取随用,当日提取当日饲用;夏令时节要停放半小时后使用,氧化沼液降低氨气浓度,才可喂食。
(3)密封不严格的沼气池不能取液喂猪;新建或刚换料的沼气池,必须在投料1个月后,正常产气后才能取液喂猪。
(4)沼液喂猪会使猪贪睡少动、食欲增加,猪毛逐渐稀少发亮,生长速度加快。20~40公斤的小猪日增重0.25~0.4公斤,50公斤以上的猪,日增重可达0.4~0.65公斤。(未完待续)
经过对古胜村自然、经济和社会基本情况的调查分析,对古胜村的本底及资源条件有了一个基本的判断,再比较对农业生产和农村经济发展影响较大的几个指标,即人均纯收入、人均耕地、户均劳动力、人口受教育程度等,表明2008年古胜村的各项本底值绝大部分低于当年的全国平均水平(表2),加之地处自然条件相对恶劣的岩溶山区,古胜村属于低本底山村,农业生产发展的基础较为薄弱。同时,在上述本底调查的基础上进一步开展本底评价,尽量遵循生态学原理和经济学原理,以系统论的方法,从生态与经济的持续性、组分与资源的协调性、系统结构与功能的合理性等方面,对古胜村农业生态系统进行了本底及资源条件的综合评价,从而明确了古胜村农业生产发展的优势和制约瓶颈。
2古胜村本底评价及农业技术开发的基本思路
2.1本底及资源条件评价①亚热带季风气候,降水充沛,雨热同季,有一定的立体小气候条件,但冬春易干旱。②岩溶地貌,生态脆弱,水土流失,生产生活用水困难,坡陡土薄。③农业废弃物多,用途单一,生产技术落后,农村环境条件差。④基础设施建设投入不足,难以为古胜村经济社会发展提供有力的支撑。⑤人均收入水平低,较为缺乏资金和技术力量。⑥大部分村民市场和商品意识滞后,农民的组织化程度较低,小农经济占主体,产业化进程缓慢。⑦集体经济基础薄弱,难以形成具有拉动效应的支柱性产业。⑧青壮劳力外出打工或就地转移比重大。⑨一定的区位、政策和技术优势。⑩有一批“能吏”和“能人”。他们思想较为解放、对新生事物的接纳能力较强,眼界开阔,敢想敢为。
2.2发展优势/制约瓶颈①适宜发展林果业为主体的山地农业。②不宜发展对自然扰动剧烈的农耕生产活动。③具有技术开发上的“后发优势”。④生活保障不充分,生产及经营活动不便。⑤自我积累、自我发展和经济扩大再生产能力弱。⑥小农意识导致的目光短浅“,等、靠、要”思想严重。⑦对社会主义新农村的全面深入建设有极大制约。⑧土地撂荒或粗放经营。⑨有利于发展与城市对接的市场农业、观光农业。⑩有利于发展农村“能人经济”。
2.3技术开发策略①发展农业的多种经营,最终以1~2业为主形成规模和产业。②调整农业产业结构,建立以生态农业技术为核心的农业技术体系,减少常规农作物规模和农耕强度,增加林草覆盖,提高单位土地面积产量。大力发展小水窖和蓄水池,截留降水。③引进、集成和开发相应的农业技术和资源化技术。④引资、集资、融资改善。⑤拓展增收项目和技术,提高农民素质和农业技术水平。⑥支持、引导发展农民经济合作组织,开展以现代农业经营理念和知识为重点的教育培训。⑦强人治村、能人富村,争取支持和帮扶,通过建立财政转移支付制度等多种形式,努力增强村级集体经济的“造血”功能;落实责任、强化考核。⑧土地流转,发展技术密集型产业。⑨融入城市的“菜篮子工程”和“休闲圈”。⑩发展能人的“农户经济”,辐射带动全村。
2.4技术开发途径与目标①山上保山下,山下促山上,林-牧-农相互促进和协调发展,适度发展旱地节水农业和设施农业。②在山上增加经果林和牧草种植面积,在农地大力推进间作套种,提高复种指数,生产优质有机肥,发展特种养殖,实现增收与生态共赢的目的。③发展农业循环经济,集成生态农业技术,整治农村环境。④开发适宜农户小规模经营的农业技术。⑤针对市场需求发展高附加值农产品,积极开展农民技术培训。⑥标准化生产、规模化经营、产业化发展(近期以“能人”经济发展为突破口,引导全村经济发展)。⑦推进农业产业化,结对帮扶,异地发展“物业经济”等。⑧设施农业技术、循环农业技术、农业产业园区技术。⑨绿色食品生产技术、观光农业管理技术。⑩“短、平、快”的高效益农业生产技术。
3古胜村农业生产技术开发的基本对策
针对上述本底判析结果,进一步确定了古胜村农业技术开发的基本对策和发展目标,表明古胜村农业和农村经济的发展必须依托生态农业为核心的农业科技开发。并在此基础上形成了古胜村生态农业技术设计的思路。
3.1以开发能够促进农户生态经济发展的技术为主在古胜村现阶段,农业的主体大多数是农民,组织形式多为家庭、农户模式,主体分散,缺乏规模经济支撑。所以要想发展农业生产,推进农村经济,就要从这些微观主体着手,构建个体农户的农业技术体系和农户经济模式。
3.2发展和扩大现有经果林面积目前,通过实施退耕还林工程,古胜村大部分退耕地已经种植了大量的生态防护林,对遏制当地生态恶化和石漠化起到了良好的作用。但从打造古胜村产业支柱、促进生产和农民生活水平提高的角度,结合古胜村的资源特点,必须扩大经果林面积,优化经果品种结构,大力发展林果经济,最终实现经济林果的产业化经营。因此在发展生态农业时,要在加强现有经果林管理的基础上,积极引进在当地适生的新品种,扩大经济林果面积。
3.3扶持农户养殖经济的发展畜牧业是农业生态系统中的重要一环,是丰富系统养分循环、增加系统产出的重要组分,也是提高农户经济收入的重要支柱。就古胜村而言,应大力发展草食畜牧业。为此,一要种草,以草促畜;二要强化农户自我发展养殖的能力即培育农户基本的养殖技术、饲料的贮藏和加工能力、种禽种畜的孵化繁殖条件等,三是延长畜牧业内部的食物链和营养级,如“养畜粪便养蚯蚓(蝇蛆)养禽……”。
3.4大力发展生态农业经济一是在农户经济基础上的生态农业,二是选准生态农业中的能量流动和物质转换枢纽,三是体现循环农业的“3R”原则,即减量化原则、再利用原则和再循环原则。具体而言,古胜村户均1.5口沼气池,利用沼气生产和综合利用为切入口无疑是发展循环农业经济的优先选择,目前也有良好的物质基础。但仅以沼气为主来发展循环农业尚未能充分发挥古胜村的自然和经济资源禀赋。古胜村发展的定位之一是经果林专业村(基地),加上大量的生态林,每年古胜村都将产生大量的枯枝落叶和修剪下来的枝条,而这些是难以进入沼气循环的。同时,用畜禽粪便和作物秸秆直接入池生产沼气,仍未能充分发挥这些农业有机废弃物的生产潜力,循环农业的循环链仍显单一。因而在“沼气枢纽的基础上,再发展一个以转换作物秸秆和果木枝条为核心的新枢纽。结合古胜村实际和市场需求调研,选择的新枢纽就是“食用菌栽培”,并藉此开创古胜村“能人经济”的新局面,进而为带动全村经济发展和提高古胜村集体经济水平奠定良好的物质基础。
4小结
农业技术推广开发单位可以通过有偿转让或者是技术入股的方法把产业化的生产技术转让给可按单位或者是产业的龙头企业创办以农业技术为核心竞争力的龙头企业,然后再以龙头带动基地,以基地带动农户的模式把农业技术科研成果以及农业科技生产技术推广到广大农村中去,这就是农业技术推广模式中的农业技术产业化推广模式。农业技术产业化推广模式特点有以下几点,首先是农业技术专业可以以技术入股参与到公司的利益共同体当中。第二就是公司可以用签订合同的方式有偿为农户提供种植养殖技术保障和销售保障,有效降低农户的农业经营风险,调动农户积极性。第三是实现了农户、专家和公司之间的共赢,实现了农民致富、科技推广以及企业发展的良性循环。
2.农业技术推广的农业展会推广模式
农业展会推广模式是以政府作为主体,通过政府给予的相应的经济和法律支持,利用政府的权力和威信,把区域内优秀的农业技术成果进行整合和集中展示,形成完整的综合技术资源,从而吸引技术使用者进行交流咨询、学习参观、合作购买、最终达到农业技术的推广和传播的目的。这种展会推广模式的主要形式是一些农业技术博览会、养殖技术博览会等。农业展会推广模式的特点是集中优秀农业科技成果形成资源优势,制造出一个农业技术综合要素大市场,集中进行农产品技术、产权、项目和产品的全方位交易,有力地推动了农业技术研究实验成果的产业化发展。
3.农业技术专家大院推广模式
这种模式的推广主体主要是农业大学,农业大学以供给农业技术、推广农业技术服务的方式,提高自身的社会地位和学术地位,以赢得社会各界以及政府的支持和认同,从而获得一定的经济效益。专家大院农业技术推广模式的特点是让农户直接和大学杰出,充分发挥大学的信息服务、科技培训、技术师范以及科技创新优势,让农业技术的最新成果能够直接运用到农业生产中,让农户和农民能最快地掌握到前沿的农业科技,很好地缩短了农业成果的转化流程,与此同时,农业技术在正式投入生产实践中的问题也能及时反映给农业科研技术人员,很好地促进了农业科技和农业生产的有机结合。