物質流循環農業研究
時間:2022-01-25 09:15:08
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1引言
循環經濟是一種以“減量化、再利用、資源化”為原則,以低消耗、低排放、高效率為基本特征,按照生態系統物質循環和能量流動方式運行的經濟模式[1]。目前,作為農業大國,我國農業發展面臨資源與環境的雙重壓力。近年來,我國農業的發展在很大程度上依賴資源開發和投入的增加,各類化學物品廣泛用于農業,造成的環境污染問題、生物多樣性減少甚至消失的問題、土壤板結造成的自然肥力退化問題和地下水資源污染問題愈發嚴重[2]。因此,發展循環農業是我國農業發展的必然選擇。循環農業,是在農業系統中運用循環經濟理論、生態學相關原理及規律,促進資源得到高效流動和循環多次利用,以實現節能減排與增收的目的,促進現代農業可持續發展的一種新型農業發展模式[3]。循環農業將可持續發展與循環經濟理論結合運用到農業中,通過農業系統內部結構的優化,資源的循環利用,廢棄物的資源化利用等多方面的循環,最大程度地提高資源的利用率。瑞典、德國等西歐國家利用氣候土壤優勢,發展綠色生態能源循環農業模式;日本基于貧乏的土地資源以及較高的人口密度劣勢,選擇發展環保性可持續循環農業[4]。然而,目前我國循環農業的研究局限于偏重技術的資源循環利用的分析,資源的利用效率、廢棄物的產生以及再利用等都缺少大量有價值的數據。而物質流成本會計(materialflowcostaccounting,即MFCA)可以把物質流動過程數據化,將其運用到循環農業當中,可以使資源可視化,最終實現資源利用率的最大化。MFCA是一種從實物和金額兩個方面來說明物料流動在某個環節產生何種程度的排放、以及浪費的物料金額情況等的成本會計方法。利用MFCA進行資源損失的核算,其主要功效就是使資源損失可視化[5]。傳統會計核算無法準確計算物質在流動過程中各個環節的投入、產出及損失。MFCA既可對農業生產活動中各能量中心的輸入和輸出資源進行量化并確定資源損失,進而估算生產活動對外部環境的影響,也能為農業生產中由廢棄物產生的沼氣的生產、利用,管理的改善,資源的充分利用提供有效依據。
2“豬—沼—糧”循環系統物質流分析
生態循環農業要求把經濟活動組成一個“資源—產品—廢棄資源再生利用—循環利用”的反饋式流程[6],需對其廢棄物實行綜合利用,將物質流分析運用到廢棄物的資源化利用當中,可以有效實現資源再生的目的。將豬場和糧食之間通過沼氣的加工利用聯系起來,形成“豬—沼—糧”循環系統,這一模式將傳統的單一養殖與廢棄物的利用有機結合,實現在該循環系統內物質、能量的高效轉換,能夠有效地改善農業資源緊缺的現狀,解決燃料問題,同時可以保護林草資源,減少水土流失,改善農業生態環境。例如東臺市國興豬場較好地采用了種養結合的模式,利用“豬—沼—漁”這一循環系統,提高了產量和效益,促進了農業可持續發展[7]。假設某豬場采用種養結合的模式,主要投入仔豬及秸稈等物質,以肥豬作為主要產品并投入市場,在該過程中持續出現各類廢棄物,通過對可循環物質的應用分析,將其運用到整個循環系統中,以減少生產過程中不必要的損失,發展循環經濟,實現廢棄物資源化利用,其主要流程見圖1。豬場在籌備前期建豬舍,購買設備、豬、飼料、餌料、秸稈等生產原料。在將仔豬全部用于養殖業生產過程的同時,投入人工、飼料等資源,整個過程中將持續發生水費、電費、折舊費用等。根據物質流分析相關理論,在豬養殖期滿時會產生正產品和負產品。其中正產品主要是指肥豬,可以經過市場銷售給消費者,這一方面也是豬場的主要收入來源。但是在整個生產階段,會不斷地產生各類的負產品,主要包括豬糞便、病死豬等廢棄物。廢棄物分為可循環部分以及不可循環部分,對于不可循環部分,是養殖場的資源損失,一般會被直接投放到資源環境系統中,進行統一的處理;而可循環部分可以通過一定的技術手段加工形成其他有用產品,如果不加利用,將會增加豬場的資源損失,也會對環境資源產生不良影響。病死豬和豬糞污組成負產品的主要成分。對于病死豬,我國有規定對其進行無害化處理。具體方法主要有深埋和焚燒。目前不少養豬企業開始嘗試堆肥處理和生物降解的方法。對于豬糞污,在處理這一部分廢棄物的時候,加入秸稈,經過堆肥、厭氧發酵等專業化處理,可以得到沼氣、沼液和沼渣。沼液沼渣有機肥具有壯莖茂葉、促根壯苗、增產抗病、提高品質的特點,沼液沼渣有機肥含有豐富的養分,特別含有多種水溶性養分,是一種速效性的優質肥料。因為沼肥中的一部分養分和有機質已轉變為腐殖酸類物質,所以它又是一種速效和長效兼備的優質有機肥料。經過秸稈的氣化以及沼氣的發酵,可以實現對農戶的供氣采暖,將沼氣進行發電,可以用于工業、生活、農業等諸多方面。對于分離出來的沼渣和沼液經過一定的技術處理,一方面可以用來制作飼料和餌料重新投入豬場,以供仔豬養殖過程所需,實現“豬—沼”之間物質的循環利用;另一方面還可以生成固肥、氮肥,將其重新投入種植業,生產出更多的糧食,作為飼料、餌料供給仔豬生長所需,至此,完成“豬—沼—糧”之間物質的完整循環流動。
3MFCA在“豬—沼—糧”生態循環農業中的應用
生態循環農業以延伸產業鏈和資源節約為主要特征,而MFCA能從價值角度將產生的廢棄物可視化,通過對每個物量中心的各項成本費用進行分析,為生態循環農業的發展路徑提供可靠數據,并根據該數據提供發展和改進建議,達到節約資源的目的。3.1數據來源。筆者主要通過調研廣東省四會黃田鴻嘉養殖場的“豬—沼—糧”循環農業生產模式,探討MFCA在生態循環農業中的應用。該場以養殖生豬為主,同時輔以糧食種植,有相應堆肥技術設備對養殖過程中產生的糞便進行處理。其中,各成本費用的數據均來源于廣東省四會黃田鴻嘉養殖場2016年1—10月份利潤表。筆者對其生產過程中廢棄物總體發生情況進行收集整理,以能量(×109J/kg)、數量(kg)為單位,并依照中國農業信息網、農業大數據進行審核并匯總。3.2確定物量中心。根據“豬—沼—糧”生產模型的物質流入、流出情況,可將其劃分為三個物量中心,即投入物質、豬、糧物量中心。“豬—沼—糧”輸入的主要物質為仔豬、飼料、肥料、農藥等,同時消耗飲用水、電力、農機等能投能源。輸出的主要產品為生豬、糧食(小麥、玉米)、沼氣等產品,產生的廢棄物為糞便、糞污、病死豬等,其中糞便由沼氣生產廠回收,經過加工后可制造出沼氣循環使用。對產生的各種廢棄物,均按最最后形成的物質計算。在界定正負兩類產品時,在MFCA中,明確提出了正產品和負產品兩個概念。在“豬—沼—糧”循環農業模型中,正產品是指生產過程中可供出售的豬、糧等農產品,負產品是指生產過程中無法生產成正產品所造成的資源損耗和浪費,其中就包括沼氣、無法處理的糞污等廢棄物。受物理中“質量守恒定律”的原理啟發,在MFCA中引入了增量平衡概念,公式為:∑投入物質=∑物質損耗(固廢、廢氣、廢水)+∑輸出物質。而在本文中,前期投入物質為:仔豬、玉米、豆粕、麩皮、預混料、小麥種子、玉米種子等;損耗的物質為:飲用水、肥料、能投等;輸出物質為:生豬、糧、沼氣、無法處理的糞污等。對于MFCA在“豬—沼—糧”生產模型中的核算范圍有如下分類:物質成本、組織成本、廢棄物處置成本。物質成本即指在生產過程中投入所有物質(或資源)的總成本,即前期投入物質所需的成本;組織成本即指直接人工、制造費用、相關管理費用等,在本文中主要為各環節所需的人工費用;廢棄物處置成本即指對于產生的廢棄物等的運輸費、處理費用等,單獨作為負制品進行核算,與正制品進行區別。在物量中心設定方面,MFCA的核算以投入物質后組成的各物量中心來計算全過程中的資源損耗成本[8],見圖2。圖2物質流成本會計核算基本原理輸入物質的物量中心中,物質成本由仔豬、玉米、豆粕、麩皮、預混料等組成,由于是初始的投入物質,因此不設置組織成本和廢棄物處置成本賬戶。豬的物量中心中,物質成本由肥豬、玉米、豆粕、麩皮、預混料、飲用水的費用組成,組織成本由人工、電力、灌溉能投組成,廢棄物處置成本由相應處置生豬養殖過程中產生的糞便等廢棄物的處置費用組成。糧的物量中心中,物質成本由小麥種子、玉米種子、化肥、農藥的費用組成,組織成本由人工費用、灌溉能投組成,廢棄物處置成本由相應處置糧食種植過程中產生的秸稈等廢棄物的處置費用組成。3.3各物量中心成本計算及分配方法。1)物量中心1(投入物質)。物質成本=仔豬+玉米+預混料(豆粕、麩皮)+小麥種子+玉米種子+(化肥、農藥)=86885.8+87320.0+48167.2+1496.2+1436.4+9222.0=234527.6元2)物量中心2(豬)。物質成本=肥豬+玉米+預混料+飲用水=6376981.5+87320.0+48167.2+1323.0=6513791.7元;組織成本=人工+電力=536832.0+160000.0=696832.0元;廢棄物處置成本=處理糞污的所需費用=635.0元。3)物量中心3(糧)。物質成本=小麥+玉米+(化肥、農藥)=16210.0+5586.0+3472.0=25268.0元;組織成本=人工+灌溉能投=20610.0+472.0=21082.0元;廢棄物處置成本=處理秸稈所需費用=252元。4)輸出。正制品:物質成本=豬+糧(小麥、玉米)=6376981.5+16210.0+5586.0=6398777.5元。負制品:物質成本=沼氣+處理各物量中心所產生廢棄物的成本=1451.2+635.0+252.0=2338.2元;廢棄物處置成本=182元。見圖3。
4“豬—沼—糧”循環農業優化策略
“豬—沼—糧”循環系統是一個以養殖仔豬為主,配合以利用秸稈還田種植業以及沼氣處理的環境友好式農業生產模式,投入有機能、機械化程度、能量循環程度、自我穩定性和自我維持能力等多方面均有較高水平。通過案例核算發現,基于MFCA分析,廢棄物損失主要產生在豬糞污處理及利用的物量中心。這方面的損失將會成為各部門改善優化過程中要關注的重點,對此,“生產”需要與“技術”緊密連接,通過技術改造、更換設備、加強管理或增加廢棄物的回收設備及技術等措施,完善廢棄物利用狀況。農業廢棄物中尤其沼氣的應用是重點,案例調研及核算分析發現該系統的沼氣工程的科技利用不足,致使整個模式的產投比不高。以之前設立的各物量中心為例,在物量中心2豬飼喂過程中產生的糞便之類的廢棄物可運用微生物強化堆肥技術生產出肥料,并相應運用到農作物的栽培中或可經進一步加工形成精制化肥賣入市場;在物量中心3農作物栽培過程中產生的農業秸稈可運用纖維素乙醇生產技術產生清潔能源———乙醇燃料,可將產生的乙醇賣出獲得相應利潤,也可運用到日常的農機設備上,以減少日常的燃料開支,同時也符合MFCA中環境友好的概念。如果能實行生產技術改進,依據同期市場上精制化肥的平均價格1.9元/kg,乙醇燃料的市場平均價格為7元/kg,在兩個物量中心原料成本、組織成本和投入系統成本中成本下降程度將分別達到9.8%和11.6%。這對于目前處于微利、甚至虧損的養豬業而言具有重要意義。同時基于MFCA分析的結果,應從生產工藝、生產過程、生產完工等階段在循環農業中突出廢棄物相應的成本以及處理所需費用,并分析總結出原因和改進方案。首先設置物量中心,明確生產過程的正產品、負產品(廢棄物等);其次明確負產品的種類、產生率、產生原因和成本費用,同時明確對于正產品的產量有重大影響的負產品并對其進行可視化,對于該類負產品重點分析,制作生產工藝改良方案,并做生產目標的相應調整;最后對改良方案的可行性進行分析,在生產管理中出現的問題及時發現和更正,保證實施結果達到預期效果,并進一步以該改良方案投入到正式生產中。
5結束語
“豬—沼—糧”循環農業將傳統的單一養殖與廢棄物的利用相結合,盡可能地實現能量的多級利用,旨在達到高產、優質以及高效的目的,它以生豬養殖為主,利用沼氣工程,實現物質在豬場、沼氣、糧食三方面循環流動的可持續發展的新型農業,使豬場中產生的糞污,以及經發酵處理生成的沼氣、沼渣和沼液得到進一步加工利用,重新參與到農業生產過程中,有效實現了物質的多級利用,最大程度地減少損耗。MFCA以物質流動過程為基礎,核算分析整個生產過程中物質資源的投入、產出以及廢棄物的相關信息,實現資源的數據可視化。筆者將MFCA應用到以“豬—沼—糧”系統為例的循環農業中,進行成本流轉核算,確認循環農業中的物料平衡,以期能夠挖掘循環農業廢棄物資源化利用的成本節省而產生的直接效益和對環境產生的間接效益,以此作為減少原材料損失、提高資源利用率的數據依據,為循環農業發展路徑提供可行的優化策略,以期循環農業在MFCA分析視角下更好地實現“經濟與環境”的雙贏以及資源利用率的最大化。
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作者:童楊穎 楊璐璐 阮雨菲 單位:湖南農業大學
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