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2果树循环经济生态栽培体系的构建
2.1果树生产现状中存在的主要问题
在现有农村经济格局中,存在着农村经济增长方式的局限性—小规模的种植结构、可耕种土地的流失、低水平的物质回报、不完善的生产要素市场以及发展资金的短缺等社会问题。迫使果树经营者们,在有限的土地上追求高产栽培技术——高产品种、人工密植、过量施用化肥、不科学的使用农药等人工栽培技术,片面追求产量和收入最大化,而不去顾及环境和生态的问题。这一高产技术体系带来的物质定向输出(果实商品化后脱离生产地,进入消费市场,形成矿物质及水分的不可逆输出)成为系统物质循环的主要矛盾。同时,导致大面积的果园受到灌溉水源、土壤、化肥(尤其是劣质化肥)、农药、园内腐烂的果实和病残枝以及工厂的废气等等因素所造成的极为严重的立体污染。一边是果园土壤有效态矿物质和有机质的下降为代价,维持暂时失衡性生产的生态恶性循环,一边又是以牺牲果实中物质种类的多样性,诸如有机质、蛋白质、维生素、芳香物质等的平衡性为代价。果实风味劣变,水果品质下降,生理病害加剧,树体抗衰老、抗病害能力下降等生理现象都是不可避免的,大面积的病害暴发(苹果腐烂病、苹果轮纹病、柑橘黄龙病等)已严重扼制产业的发展。据农业部统计,中国农药年用量达到80万~l00万t,其中使用在农作物、果树、蔬菜等方面的化学有毒农药约占95%以上。果品农药残留现象严重,危及消费者的健康以及果品的单价,商品性变劣,经济效益逐年走低,果园单产与品质在国际上缺乏竞争力等。生态果业正是针对这些问题而出现的一种新的果树产业经营方式,它符合人们既想追求果树产业可持续发展,又要追求持久效益的思路。由此,一种新的果树栽培体系——果树循环经济生态栽培体系正在逐步形成。
2.2果树循环经济生态栽培体系的构建
果树循环经济生态栽培体系的构建,着重点在于生态栽培与循环体系的建立与链接。围绕“整体、协调、循环、再生”的核心理念,资源优化配置与生态环境建设两者并重,在特定的生态区域内,通过生物种群的合理配置,使有限的资源得到合理利用,以提高人工生态系统的整体效益。果树循环经济生态栽培体系结构包括物种结构、时空结构、养分结构与模式结构,同时将果树生态产业链延伸至加工、废物回收利用等各个环节。是复合农业产业内部的一个物能互换的循环层次,各个组成部分相互联系、相互作用所构成的生产综合体,在互惠互利的循环中,将废弃物排放最小化,实现“减量化—再利用—资源化”的循环原则。果树循环经济不仅是一种农业经济发展的新理念,在生产实践上更是一种发展模式或技术规范。目前,中国果树循环经济建设正逐步发展,各地域、各种植业主们正在因地制宜地运用循环经济的理念,积极探寻有益的发展模式。果树循环经济生态栽培体系的模式结构:1)果树种植—全园牧草套种—畜牧养殖—废弃物利用(畜粪、秸秆、病残果、枝)沼气—沼肥还田—果树种植。2)果树种植—鲜果商品(深加工产品)—消费市场—废弃物回收—加工处理(肥料、农用产品)—果树种植。3)果树种植—低质产品—深加工产品(产品附加值)—废弃物回收—加工处理(肥料、农用产品)—果树种植。
3果树循环经济生态栽培体系的模式分析
3.1生态栽培循环体系的构成要素
果树生态栽培循环系统的构成要素主要包括:果树品种、土壤、气象因子、灌溉水、植被、畜牧养殖、加工技术和人。加工技术是链接果树生态栽培与循环体系的关键接口,是实现废弃物资源再利用的重要环节。土壤是果树种植的第一要素,气象因子是必备条件,品种结构是果树生产效益的保障;适地适栽,适树适栽,使自然资源得到合理配置,为果品的优质、高效提供良好的生态条件,是该系统突出强调的内容。况且中国是多山的国家,山地面积约占国土面积的69%。丘陵山地果园普遍为顺坡开垦种植,在高温、多雨的自然条件下,土壤中已基本不存在较易分解的原生矿物质,且长期以来的栽培方式强调清耕除草,使原有生态条件更加恶化。尤其是幼龄果园,缺乏植被覆盖,的园面及梯壁在雨季直接受到雨水的冲刷,成为远看绿悠悠、近看水土流的状况。
3.2生态栽培循环系统模式的分析
1)果树种植—全园牧草套种—草食畜牧养殖—废弃物利用(畜粪、秸杆、病残果、枝)沼气—沼渣肥还园—果树种植。该循环模式以果业为龙头,以优质牧草为纽带,在果园套种南非马唐维护梯埂,百喜草护坡,在园面套种圆叶决明、平托花生、白三叶等;利用果园空间,发展养殖业,以牧草饲养猪、兔、鸡、鹅等草食性动物。牧畜粪便、多余的草料,或可作有机肥或可用作生产沼气的原料利用,利用后的沼渣肥再还田改土。果树的枯枝、落叶亦可作为沼气的原料,使果园内的地面保持清洁,减少虫卵和有害菌源。沼气的开发利用所产生的热能,为农民生活提供了生存资源,降低了生活及果园投资的成本。因此,以牧草全园覆盖方式建立山地生态果园,以经济绿肥养土,以土养树的套种模式,减少化肥、农药的施用。不仅使贫瘠、有机质含量较低山地果园得以改良,又使果树增产、品质提高;在有限的空间内使农民的收入成倍增长,避免了单纯追求产量所带来的恶性循环。该循环模式可根据果农的需求灵活应用,亦可将牧草代料栽培食用菌,菌基还田改土;亦可将牧草投入基塘养鱼,塘泥还田改土等。2)果树种植—鲜果商品—消费市场—废弃物回收—加工处理—肥料、农用产品(果树种植)。3)果树种植—低质产品—加工产品(产品附加值)—废弃物回收—加工处理—肥料、农用产品(果树种植)。该循环模式是以果树产业为龙头,以市场为纽带,将商品鲜果直接投放市场,等级差的果品经深加工后投放市场,提高产品的附加值。同时通过加工技术将果园中生产的低质产品、在市场流通中的废弃果品回收利用,加工成肥料等农用产品回返果园。该循环模式通过延伸产业链条,将加工工程技术、废弃物资源利用纳入果树产业的循环系统,既保证了上市果品的质量,又提高了果园效益,带动整个种养业的快速发展,使上一级的果业生态循环模式得以整合、提升。在上一个循环模式中,减量化所提倡的清洁生产循环体系已经建立,在延伸果树产业链的同时,“再利用,再资源”的循环理念也在果树产业中形成了自己封闭式的循环链。特别是废弃物资源的循环利用,将新兴的生物质产业作为一个重要的子系统引入到整个果业生产系统的循环路径当中,解决了农产品加工过程产生的废水、废气、废渣的综合利用途径。在整个循环路径的物流中没有了废物的概念,只有资源的概念,各环节实现了资源的充分利用,并将污染负效益转变为经济正效益。其中辽宁省沈阳市苏家屯区循环农业生态园是这种模式的典型代表。
4生态栽培循环系统模式的效益分析
生态栽培与循环体系是果树循环经济体系中相互联系、相互作用、互惠互利的生产综合体,是人工干预自然,追求效益的模式效应。它的直接效益包含经济效益和生态效益两个方面。
万里常青公司在湖北搞的烂泥经济试验,一年前还是无人问津的烂泥地,一年后就成了一座一眼望不到边的绿色海洋!4000亩高峰竹柳种苗现已在这些烂泥地扎根生长。据统计,每亩湖地里的树木每年都能产生效益15600多元,六年以后这片湖地将为社会直接创造财富2个亿以上。每一个到过这里的人,面对这样的场景都忍不住地感叹,万里常青公司为林业界创造了一个奇迹!
一、高峰竹柳与木塑聚合材料
目前,万里常青公司正在进行第三代木塑分子聚合材料生产试验,这是一项造福人类社会的最新技术成果。第三代木塑分子聚合材料是利用聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC等与木粉,经分子层次聚合生成,采用挤出、模压、注射成型等常规塑料加工工艺,生产出各种板材、型材和产品。这种新型板材不吸水、不变型、不褪色、不老化、不腐蚀、不霉烂、不虫蛀,节能环保效果好。
生产木塑分子聚合材料的主要成份是木粉,该木粉则是由“高峰竹柳”造林中幼林抚育大树修剪产生的枝条或竹柳大树成材加工剩余的枝叉加工而成,也可以高密度种植高峰竹柳,以小径材制成所需的木粉材料供聚合之用。为此开辟了一条竹柳木材加工新途径。
和普通木材相比,木塑分子聚合材料还具有以下优点:首先,生产木塑分子聚合材料可以节约资源、保护环境,做到废物利用。因为木塑分子聚合材料全部使用竹柳小径材、树木枝条、加工剩余物、废弃物,节约竹柳成材和优质木材,将竹柳木材的木素、半纤维素、纤维素都聚合进了新材料中。使用和损坏后的木塑聚合材料,可以全部再生利用,是一个全回收、全循环、全利用、全环保的项目。
其次,生产木塑分子聚合材料具有低投入、低消耗、高产出、高回报的优势。木塑分子聚合材料用0.6吨竹柳木粉和0.4吨废旧塑料,就可以生产出一吨产品,目前国际市价格最高达28000元/吨。一个年产10万吨木塑材料的企业,可利用竹柳6万吨,利用废旧塑料4万吨,相当于从垃圾中捡回25万立方米木材、相当于节省水泥、钢材分别为40万吨、替代塑料和铝材分别是8万吨,这是木塑产业发展对循环经济的贡献。
再次,生产木塑分子聚合材料能促进产业结构调整,加快社会经济发展。木塑分子聚合材料改变了商品林的生产方式,由长时间周期性生产向短期林业种植业转变,可实现竹柳当年种植当年受益。有利于调动农民的种植积极性,开展竹柳规模种植。把林业、木材加工业、废旧塑料回收业也聚合到了一起,形成了一个污染治理、环境保护、资源节约的社会系统工程。
最后,木塑分子聚合材料用途广泛,现已被应用于包装运输领域中、车辆船舶领域中、建筑材料领域、室内装潢领域、军事领域等,它将在众多领域和范围内取代木材、钢材、水泥、塑料等常规材料。
二、高峰竹柳与生物质能源
当前,世界经济的快速发展引发了世界范围内的能源危机,大力发展可再生能源、逐步替代化石能源是克服能源危机的主要出路。据预测,到2020年,在全球可再生能源中生物质能的比重接近60%,而生物质颗粒燃料则占生物质能利用的60%。
所谓生物质能源也就是利用生物体,通过光合作用把吸收的太阳能转化为常规燃料能源。有机物中所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能,是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。
柳树是林业能源林的主要树种,“高峰竹柳”则是多基因组合杂交的柳树新品种,具有速生、高产、抗逆等优点。作为能源树种每亩可密植1万株,每亩每年生物产量鲜重可达8至10吨,是普通柳树的十倍。在国外柳树生物质转化为能源的主要途径是发电,柳树生物质具有较高的燃烧值,发达国家用柳树生物质发电已经有20 年以上的历史。将柳树粉碎后制作成生物质能源颗粒和煤炭混合发电,可以大大提高热效率,降低污染50%以上。
生物质颗粒燃料是最具大规模产业化开发前景的新型生物质能源,用途主要包括三个方面:一是取暖和生活用能,生物质燃料利用率高,便于贮存,无污染。二是生物质工业锅炉,用生物质能替代燃煤,解决环境污染。三是发电,可作为火力发电的燃料。据统计,2008年全球生物质颗粒燃料销售量达1.8亿吨,市场规模超过500亿欧元。在全球经济放缓的背景下,生物质颗粒燃料产业以年均18%的速度高速成长,已经成为全球新能源市场中的“香饽饽”。
竹柳是生产生物质颗粒燃料最好的原料。生物质颗粒需求之大,竹柳作为原料种植前景更为广阔。
生物质颗粒燃料发展在我国处于起步阶段,但透过国外的发展我们可以看到,“高峰竹柳”将在生物质能源中发挥重要作用。高峰老人发起的1000万亩竹柳大造林,将可年产生物质颗粒3.25亿吨,相当于年发电量9000亿KWH以上。
三、高峰竹柳是最好的纸浆来源
随着现代经济的快速发展,我国已成为世界上仅次于美国的第二大纸品消费国,各类纸和纸制品消费量占世界消费总量的14%;同时我国又是森林资源匮乏的国家。在各大纸浆生产国中,中国的净进口量最大,但仍有很大的市场缺口,大量造纸原料需要进口。
要解决纸浆用材需要日益增长与森林资源匮乏日显突出的矛盾,缓解国际进口纸浆价格暴涨的压力。建立纸浆原料林基地,逐步减少对国外进口资源的依赖,显得非常迫切。营造速生丰产纸浆林“高峰竹柳”是最好的树种之一。
中国制浆造纸研究院进行了“竹柳材性纤维质量及制浆性能的研究”,检测分析结果表明:高峰竹柳材质色浅且密度适中,木粉自然白度比杨树高,竹柳木材的纤维质量较好纤维长宽适中且柔软。符合制浆工业对木材要求。根据竹柳木材密度和材质白度分析,该原料适宜做高得率化学机械浆。竹柳可以作为纸浆材合理地种植并开发利用。
中国作为发展中国家,对纸张、架材、板材等木材的需求与日俱增,特别是当前很多工业企业都呈现出掠夺式的发展,因此大力开展高峰竹柳造林是对我国的能源资源的有效补充和储备,是改善生态缓解能源紧张的务实之举!
中国高峰竹柳产业集团有限公司
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随着世界林业的发展,非公有制林业的公共品或准公共品性质越来越强,其生产功能趋于下降,游憩等服务功能趋于上升[3]。因而,非公有制林业具有很强的经济功能和社会文化功能。我国宪法第十一条规定:“在法律规定范围内的个体经济、私营经济等非公有制经济,是社会主义市场经济的重要组成部分。国家保护个体经济、私营经济等非公有制经济的合法的权利和利益。国家鼓励、支持和引导非公有制经济的发展,并对非公有制经济依法实行监督和管理。”因而,非公有制林业已成为我国生态文明建设的重要力量。建设生态文明是非公有制林业发展的重要动力生态文明建设必须以良好的生态环境为基础,以发达的生态产业为支撑,以繁荣的生态文化为载体[4]。生态文明建设为我国非公有制林业发展带来了新的机遇和挑战;建设生态文明是非公有制林业发展的重要动力。建设生态文明必须根据我国国情,不断解放和发展生态生产力;建设生态文明,林业肩负着生产生态产品和发展生态文化的历史使命,而非公有制林业则是发展生态文化的先锋。非公有制林业通过努力创造丰富的生态文化成果,不断构建多样的生态文化体系,不断传播人与自然和谐相处的生态价值观,不断推动生态文明建设[5]。因而,建设生态文明已成为促进非公有制林业发展的重要动力和力量源泉。非公有制林业通过积极转变经济增长方式,不断培育新的经济增长点,努力发展可再生、可降解、绿色无污染的林产品和生物质能源,促进经济社会可持续发展;同时,积极完善生态文化设施,发展门类齐全的各种生态文化,潜移默化之中进行生态文明观、道德观和价值观的教育,促进生态文明建设。
非公有制林业对生态文明建设的重要意义
[中图分类号] X705 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-201-1
每年越来越多的工业固体废弃物滞留,不仅造成了对环境的巨大破坏,也浪费了日益稀缺的资源。比如冶炼的废渣、工业粉尘、交通机械等工业废弃材料等等都是绿色环境的杀手。党的十会议提出建设五位一体的中国特色社会主义,即将政治建设、经济建设、文化建设、社会建设和生态文明建设集于一体。可以看出我国对建设可持续发展的生态文明的重视。在此宏观背景下,对工业固体废弃物资源化的研究显得尤为重要。由于我国工业污染比较严重,而工业固体废弃物的处理技术不全面、难以控制。在这种情况下,如果能将工业固体废弃物转化成可再利用的资源将大大提高对环境资源的利用程度。
1固体废物常用处理技术
工业固体废物资源化在技术运用上已日趋成熟,虽然较之发达国家还有一定差距,但是,随着近年来国家对工业污染控制的重视和我国科学技术的快速发展,工业固体废物的综合利用水平已得到很大提升,工业化固体废弃物处理方式可以采取以下几种。
1.1焚烧技术
焚烧技术是对固体废物的高温分解和深度氧化的处理过程。特点是处理量大、减容性好、无害化彻底,且有热能回收作用。一套完整的焚烧系统包括废弃物进料系统、燃烧系统、除灰系统、尾气净化系统。由于固体废物含可燃物较多,可通过焚烧技术有效利用其所产生的热能,并运用到工业生产的其他领域。但焚烧技术也存在弊端,其过程易产生二氧化碳、二氧化硫等副产物,容易造成二次污染。我国的焚烧技术设备开发才刚刚起步,大型垃圾焚烧厂还需引进国外设备。但是近年来,我国已研制出小型焚烧系统设备,但其自动化程度不高,热能回收技术落后,还不能达到工业应用的要求。
1.2填埋处置技术
填埋是处理固体废物最基本的方法,其技术成熟、工艺简单、费用低,规模大等优点。但是如果无害化处置不当,将会造成地表层的污染,并进一步污染地下水,因此,填埋技术也容易造成更严重的污染。我国的填埋技术主要运用在城市生活垃圾处理上,工业固体废物由于污染危害很大,对其填埋处置还不多。
1.3堆肥技术
堆肥技术是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物,人为地将促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物过程。堆肥技术可以实现废物处理的稳定化和无害化,使固体废物中的相关元素自然融入循环系统中,转化成有用的物质和能量。
我国从“八五”时期就开始着手开展污泥工业化堆肥技术研究,“九五”期间机械科学研究总院环保所、北京环科院等单位完成了唐山、秦皇岛和北京密云3项污水处理厂污泥堆肥示范工程,但目前保持正常运行的仅有唐山西郊污水处理厂污泥堆肥项目。国内虽然陆续建设了北京大兴、太原、烟台、洛阳等市政污泥堆肥工程,以及天津石化、山东晨鸣纸业等工业污泥堆肥项目,但目前正常运行的总数加起来不足20座,处置规模10~300t/d不等,但运行项目存在技术水平参差不齐、处理标准各异、产出物料用途不明确等问题,以及重金属、臭气排放等制约因素,严重影响了污泥堆肥产业的发展
2工业化固体控制策略分析
2.1相关法制的建立
首先,在立法机制上,政府应该以可持续发展的理念作为制定工业固体废物法律规范的指导思想,重点突出工业经济的循环发展,节约资源和固体废物的再生利用,旨在通过法律来规范企业和民众的行为,引导社会自觉地加强对固体废物资源化的利用。其次,在立法程序上,应发挥政府的宏观调控作用,集中企业和群众对工业污染治理惩罚的意见,建立科学有效的法律机制。同时规范法律诉讼程序,将对工业企业污染惩罚透明化。再次,在具体制度上,应该建立工业企业生产责任延伸制度,明确工业固体废物企业生产者的责任和义务。将污染治理的成本纳入企业生产成本中,加大对工业企业污染的惩罚力度。最后,在宣传指导上,应加强对企业和民众环保意识的教育,使他们系统地学习相关法律法规,从法制的高度上认识工业固体废物的污染和利用,约束社会对环境污染和破坏的行为。
2.2实现技术创新提高利用率
根据《大宗工业固体废物综合利用十二五规划》,到2015年,大宗工业固体废物综合利用量达到16亿吨,综合利用率达到50%,年产值5,000亿元。同时研发一批具有自主知识产权的原创技术,推广一批先进适用技术;培育一批具有较高技术装备水平和市场竞争力的大宗工业固体废物综合利用专业化企业[9]。
我国工业固体废物在技术研发上应该采取国家专项技术项目支持的模式,实现工业固体废弃物资源化规模化和专业化。根据《大宗工业固体废物综合利用十二五规划》,我国在十二五期间,在工业固体废物技术上将实现巨大突破。
2.3建立工业固体废物综合利用的信息平台
市场经济是通过市场信息的及时分享和传递来实现快速便捷的交换。因此,在工业固体废物循环利用这个问题上,可以建立全国统一的信息平台,实现数据和信息的共享。在这个信息平台上,及时国家工业固体废物各方面情况,如工业污染情况、污染治理情况、国家环保政策、技术运用创新等等。为工业企业提供一个了解我国工业污染,特别是固体废物污染的窗口。所以,有效的信息平台将有利于技术的推广、信息的传递,加快我国工业固体废物资源化进程。
2.4推进工业固体废物资源化的社会进程
在国家政策的导向下,我国民众的环保意识也逐渐增强,能够在日常行为中约束自己,且对环境污染达到了社会监督的效果。但是,对于废物的资源化意识却相当薄弱。虽然近年来国家一直在提倡可持续发展和循环经济,但是这种理念还没深入人心,大部分民众对资源循环利用认识还不够,对于环境污染也停留在怎样预防和治理上,还没有形成“变废为宝”的认识。所以,在工业固体废物资源化进程上,应在全社会提倡这种先进的绿色环保理念,使全社会行动起来节约资源,循环利用,动用群众的力量发展循环经济。
参考文献
[1]刘鹏.公众参与环境影响评价制度法律问题研究[D].东北林业大学.2009.
高峰竹柳(是原美国竹柳的更新替代林木品种),是由北京高峰竹柳研究院的林业界的专家学者经过长达三年的科技攻关,在保留原美国竹柳各种优良特性的基础上成功推出新一代速生竹柳品牌,现已申报国家专利和商标品牌。
高峰速生竹柳具有生长快、抗逆性强、材质优良、可高密度种植等诸多优点,从其诞生始起就一直受到林业专家及科研机构的高度关注,是一种亟待开发的优良超速生新能源树种,同时也受到想要快速致富的众人们追捧。
湖北江夏区河脑镇的有一个4000亩的湖滩地,以前是一座一眼望不到边的烂泥地,因为不能生长庄稼,所以一直以来都闲置在那里无人问津。后来被阜阳万里常青苗木公司用较低的价格拿下了这些荒地,然后全部种上了速生竹柳成材林,现在这些树木已全部成活,过去一个一望无际的滩涂地现已全部变成了一眼看不到边的绿色海洋。据统计,每亩湖地里的树木每年都能产生效益15600多元,六年以后这片湖地将为社会直接创造财富2个亿以上。每一个到过这里的人,面对这样的场景都忍不住地感叹,万里常青公司为林业界创造了一个奇迹!他们提出这样设想:在烂泥地里栽种1000亩速生竹柳,六年后将为社会创造财富1个亿,这在林业界应当算是一个奇迹!
为了做大做强高峰竹柳这一品牌,万里常青公司在北京注册了北京南昆高峰竹柳研究院。2011年2月20日,万里常青公司又与湖北武穴企业家王总签署了开发湖北江心洲,联合造林业4万亩的协议;2011年3月3日,与中国数农集团签下联合培育1000亩速生竹柳种苗,造林100万亩的战略合作协议。
为把高峰竹柳做成一个产业链,万里常青公司日前又联合湖北的知名企业家张昌梅女士投资1000万元,在当地租了4000亩湖作为育苗基地,用育出的种苗在荒废地上种植大面积成材林,然后用成材林生产板材、生物能源颗粒和纸桨,走循环生产和林业产业化之路。目前,万里常青公司正在进行第三代木塑分子聚合材料生产试验,这是一项造福人类社会的最新技术成果。第三代木塑分子聚合材料是利用聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC等与木粉,经分子层次聚合生成,采用挤出、模压、注射成型等常规塑料加工工艺,生产出各种板材、型材和产品。这种新型板材不吸水、不变型、不褪色、不老化、不腐蚀、不霉烂、不虫蛀,节能环保效果好。
生产木塑分子聚合材料的主要成份是木粉,该木粉则是由“高峰竹柳”造林中幼林抚育大树修剪产生的枝条或竹柳大树成材加工剩余的枝叉加工而成,也可以高密度种植高峰竹柳,以小径材制成所需的木粉材料供聚合之用。为此开辟了一条竹柳木材加工新途径。木塑分子聚合材料其特点和优势表现在:
首先,生产木塑分子聚合材料可以节约资源、保护环境,做到废物利用。因为木塑分子聚合材料全部使用竹柳小径材、树木枝条、加工剩余物、废弃物,节约竹柳成材和优质木材,将竹柳木材的木素、半纤维素、纤维素都聚合进了新材料中。使用和损坏后的木塑聚合材料,可以全部再生利用,是一个全回收、全循环、全利用、全环保的项目。
其次,生产木塑分子聚合材料具有低投入、低消耗、高产出、高回报的优势。木塑分子聚合材料用0.6吨竹柳木粉和0.4吨废旧塑料,就可以生产出一吨产品,目前国际市价格最高达28000元/吨。一个年产 10 万吨木塑材料的企业,可利用竹柳 6万 吨,利用废旧塑料 4万 吨,相当于从垃圾中捡回25 万立方米木材、相当于节省水泥、钢材分别为40 万吨、替代塑料和铝材分别是8万吨,这是木塑产业发展对循环经济的贡献。
再次,生产木塑分子聚合材料能促进产业结构调整,加快社会经济发展。木塑分子聚合材料改变了商品林的生产方式,由长时间周期性生产向短期林业种植业转变,可实现竹柳当年种植当年受益。有利于调动农民的种植积极性,开展竹柳规模种植。把林业、木材加工业、废旧塑料回收业也聚合到了一起,形成了一个污染治理、环境保护、资源节约的社会系统工程。
最后,木塑分子聚合材料用途广泛,现已被应用于包装运输领域中、车辆船舶领域中、建筑材料领域、室内装潢领域、军事领域等,它将在众多领域和范围内取代木材、钢材、水泥、塑料等常规材料,因此,第三代木塑聚合材料必将形成一个庞大的具有高附加值的新兴产业。必将引发一场世界性基础材料领域的革命。节能与减排成了全世界都在关注的一件大事,如能把高峰竹柳这个品牌做成一个产业链,就可以带动更多人们投入到植树造林这一行动中来,让大量的荒山、荒地、浅滩千百倍地增值,改善环境,创造财富。
中国作为发展中国家,对纸张、架材、板材等木材的需求与日俱增,因此,繁育栽培速生竹柳具有很好的经济前景。而且实验证明速生竹柳还是个“吸毒解毒”的治污能手,因此种植竹柳可以达到生态效益与经济效益的双赢。在此我们衷心祝愿高峰竹柳在为我国的现代化建设中做出更大贡献!
中图分类号:S750
文献标识码:A 文章编号:1005-569X(2009)04-0007-03
1 生态林业产业发展模式
森林的“生态”与“产业”两大功能与人类的生存和社会发展息息相关。森林的生态功能为人类创造了生存环境,森林的产业功能为人类提供了丰富的、难以替代的林产品。生态林业产业即生态产业化与产业生态化,实现生态与产业和谐发展。
完善的生态林业产业其内涵在于森林资源的永续利用和持续发展,在于依生态规律优化的森林生态结构和经营目标,在于生态环境优化、系统良性循环的林业生产体系[1]。其发展模式,主要包括以下三个层次:在确保生态环境优良前提下,大力发展林产品加工业;在循环经济的理论指导下,大力发展森林资源综合利用型产业群;在节约型社会发展思路下,大力发展资源节约型、高效利用型产业。
2 实施生态林业产业发展的意义
目前,我国正在实施的林业六大工程,除速生丰产林用材林工程兼有产业属性外,其余五大工程都是生态工程。这些工程的实施都有一定的时间期限,生态建设所需要的大量资金完全寄希望于各项财政公益性支出及国际组织的资助是不现实的。从现在起就必须考虑林区工人及退耕还林地林农的生计问题,培育林业产业。生态建设的长期性与资金供给的短期矛盾性的解决,需要林业产业的发展[2]。
另一方面,我国生态建设正处在“治理与破坏相持的关键阶段”,由于“相持阶段”的脆弱性、反复性,要按照已经明确的目标和任务,深入扎实地抓好落实,最关键的就是要在保护生态环境前提下,重视林业产业的开发,增加林区工人和林农的收入,这样才能巩固生态建设的成果,不至于出现“反弹”,使林业步入“良性循环”的 健康、快速发展轨道。
3 具有湖湘特色的生态林业产业发展优势
湖南是林业大省,林业发展在湖南整个国民经济建设中占有十分重要的战略地位,其林业产业发展具有得天独厚的优势[3]。
3.1 优越的自然地理条件
湖南位于长江中游,面积21.18万 km2。其中山地面积占全省面积的51.25%,丘陵盆地占29.3%,平原占13.1%,水面占6.4%,大致构成“七山一水二田土”的格局。年平均降雨量1400 mm,平均温度16℃~18℃,属中亚热带季风湿润气候,自然地理条件适宜林业发展。
3.2 丰富的森林资源
2004年度湖南全省林地面积1002.9万 hm2,森林覆盖率高达54.32%,是国家林业局确定的重点商品林基地,人工林木材资源丰富,活立木总蓄积量为3.386亿 m3,其中杉木、马尾松面积及蓄积量均居全国第一位。现有杉木264.3万 hm2,总蓄积量高达1.4亿 m3,马尾松总蓄积量1.07亿 m3,占活立木总蓄积量的31.37%。竹林面积为75.4万 hm2,面积居全国第二位,总立竹株数16.7亿株[4]。
湖南是全国油茶、油桐、柑橘、茶叶、生漆、白蜡、木本药材的主要产区。现有油茶面积133万 hm2,面积和产量居全国第一位;柑橘面积和产量分别居全国第二位和第三位;油桐则是全国4个重点省区之一。攸县、慈利、常宁分别被国家林业局授予“油茶之乡”、“杜仲之乡”、“金银花之乡”称号。
3.3 良好的区域经济环境
在促进中部地区崛起,形成“东中西互动、优势互补、相互促进、共同发展的新格局”战略部署中,湖南占有重要的地位,“泛珠三角”区域合作圈的建立,也给湖南的发展带来了新的机遇和希望。湖南要实施好“中部崛起”战略及“泛珠三角”合作,离不开林业的崛起。而林业的崛起,并不是简单的森林蓄积量和森林覆盖率的增加,而是要构建完备的森林生态体系和发达的林业产业体系。湖南林产工业应抓住自身比较优势,发挥整体互补性优势,积极融入到大经济圈中,推动区域的产业结构调整,营造区域经济中的多赢局面。
3.4 雄厚的人才、技术优势
湖南人力资源丰富,2003年全省仅从事木材加工的人数就达到50万人,在广东、浙江等沿海城市从事木材加工、家具制造业的数量也很大。随着珠三角等地劳动密集型产业逐渐向湖南等内陆省份梯级转移,湖南加快了工业化、城镇化、农业产业化步伐,促进了劳务回流。在外从事林产工业的湘籍民工中既有技术熟练的操作工人,也有经验丰富的林工企业管理人员,他们更乐于在家乡创业,这为湖南发展生态林业提供了丰富的人力资源。
4 发展湖湘特色生态林产工业的具体内容
近年来,全省为将湖南从森林资源大省转变为林业强省做了不懈的努力,湖南省人民政府办公厅湘办发[2004]46号文件提出:“突出发展人造板、竹木制浆造纸、木竹家具地板、林产化工、森林食品(含油类)、林药加工等六大支柱产业”,这为湖南林业产业的发展指明了方向[5]。
4.1 发展以人工林木材、竹材为主的人造板及家具制造业
湖南是人工林资源大省,而人造板及家具产业发展相对滞后,年生产能力及产值均与林业大省地位不相匹配。仅有少数木、竹人造板企业规模较大,如湘阴福湘木业、怀化瑞邦、郴州创兴、湘潭恒盾、湖南金裕竹业等企业发展较快。湖南应大力发展以林区“三剩物”、“次小薪材”和人工林等资源为原料的人造板工业,重点抓好现有企业的技术改造和产品结构调整,着重开发有市场前景的中、高密度纤维板、结构刨花板、新型竹材人造板等产品,努力培育家具制造业,鼓励国内外家具制造企业来湘兴建家具工业园,打造家具品牌,延长人造板加工产业链。逐步淘汰资源综合利用率低、环境标准低的小型人造板企业,做到优材优用、劣材不浪费。实现“资源―产品―废物”转向“资源―产品―废物―再生资源―产品”循环发展[6]。湖南益阳实施的“两南”(南抗杨、楠竹)特色林业发展模式已经取得了良好经济效益及生态效益。
4.2 发展以大型造纸企业为主体的林纸一体化产业
重点培育以泰格林纸集团为龙头的木、竹制浆造纸企业,以资产为纽带,通过优化资源配置,实现跨所有制、跨地区、跨行业的联合,组建规范化林纸结合的企业组织形式,促进湖南造纸企业进行集群化发展。形成在湘西南以松、桤木为主的,湘南以速生桉树为主的速生丰产工业原料基地和以中密度纤维板、木浆造纸及利用现有杉木生产细木工板的产业集群;在湘北及洞庭湖地区发展以杨木、楠竹为主的速生丰产工业原料基地和以木、竹制浆造纸、中密度纤维板、胶合板为主的产业集群。
4.3 发展以林副产品化学利用为主的林化产业
湖南的林化产品历史悠久,涌现出了许多知名林化企业。株洲松本林化有限公司的氢化松香、无色松香技术水平国内领先,张家界贸源化工有限公司的单宁酸、末食子酸也有很强的市场竞争力。加大对高新技术产品开发和生产工艺改造力度,开发新的林化产品,实现产品的精、深加工,由单一产品向系列产品、多元产品转变[7]。例如,有“蜡中之王”美称的虫白蜡,学名Ericerus pela (Chavannes)就是沿自法国汉学家沙畹于1848年用“白蜡”的湖南音最早命名的,具有许多蜂蜡、矿蜡无法相比的优点,在食品、医药上也有特殊用途。湖南芷江被称为“中国白蜡之乡”,在虫白蜡的开发与利用上大有所为。
4.4 发展以林特产品为主的森林绿色食品(含油类)加工业
目前湖南的油茶、柑橘、茶叶、木本药材年产量在全国占有较大比例,油茶面积和产量均占到全国的40%,年产油茶9万吨,资源优势明显。但加工利用率不高,加工质量低等问题已成为制约其发展的瓶颈。因此,要应用高新技术以促进油茶、竹笋、食用菌等林特产品的深度加工,大力开拓国内外两个市场,打响绿色食品品牌。
4.5 发展以植物深加工为主的中医药产业
湖南中药材资源丰富,种植总面积达12万hm2以上,种类2300余种,药材总产量超过17000多吨,现有42个专业药材生产基地和两个国家级的中药材大市场。从植物中提取有效成分的天然有机化学产品作为医药中间体,已经成为化工、医药行业的热点。发展以杜仲、黄柏、厚朴等湖南优势资源为原料的中医药产业,具有良好的市场前景及经济效益。
5 结 语
实施生态林产工业发展战略是对我国新时期林业建设与发展规律的正确认识,是经济社会从增长型进入和谐发展的历史必然。本文以实现生态与产业和谐发展为主线,结合湖南的实际,探讨了发展具有湖湘特色生态林产工业发展的新思路。
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The Development of Ecological Forestry Industry in Hunan Province
Liu Wenwen1,Hu Wei2
关键词:秸秆生物质;包装材料;资源丰富
1 引言
当今世界公认的第四大能源是农林生物质,它仅次于煤炭、石油和天然气。农林生物质廉价而宝贵、对环境友好,是绿色可再生的资源。全球每年农林生物质资源十分丰富,品种多样、地域分散、产量巨大、收储季节性强。我国每年仅农作物秸秆产量8.5亿吨,包括粮食作物和经济作物秸秆,其中以小麦秸秆、稻草为代表的粮食作物秸秆占总量的70%左右。可用于工业能源原料的能源林和灌木林有3亿多吨。因此,可以说我国农林生物质资源极其丰富。随着学科交叉和领域融合,当今科技水平快速发展,社会对科学发展的环境可持续性的认识越来越多。目前,我国林业化工、机械工程等学科对生物质基材料的研究内容主要集中于高效转化生物质纤维,使“纤维组分分离、分级定向转化过程”,制备新材料。现在生物质纤维材料加工研究技术包括两种,物理改性和化学改性。物理改性是让生物质纤维化学成分不变,通过一些机械力学、传热学、加高压等方法改变生物质纤维的结构和表面性能;化学改性常用方法有酸碱法、有机溶剂法、界面偶合法、接枝共聚和脂化法等。化学改性是让生物质纤维改变化学成分的同时结构和表面性能也发生改变,改性后的新材料表现出不同的性能。改性生物质基包装材料既是一个多学科交叉并融合的研究新领域,又是一个新兴的生态产业链群体,比如从秸秆的收集组分分离(或不分离)微生物发酵(或重组)能源(或可降解产品),实现秸秆的高效合理、生态环保的综合利用。
2 国内外研究现状及发展动态分析
在过去,人类将秸秆收割后用作农田肥料、燃料、建房、家畜饲料、手工制品和工具等。现在国外,许多发达国家在生物质能源利用方面已经制定了一些大型的开发研究项目,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、丹麦秸秆发电厂、美国的能源农场和巴西的乙醇能源计划等。这些研究项目中因存在污染环境、易产生有害物质和难于综合利用等问题,发达国家也已经逐步转向用纤维素酶水解方法的研究[1]。丹麦是世界上首先使用秸秆发电的国家。阿维多发电厂建于上世纪90年代,每年燃烧15万吨秸秆,可满足几十万用户的供热和用电需求,被誉为全球效率最高、最环保的热电联供电厂之一。发电原料和煤、油、天然气相比,秸秆发电成本低、污染少,是最划算的燃料;另外,秸秆燃烧后的草木灰还可以作为农田肥料。日本是一个相对资源紧缺的国家,每年的秸秆几乎被全部利用,其中主要是还田、粗饲料、混合燃料等。混合燃料沼气发酵真正对纤维素原料转化沼气的研究还很不够,日本正在积极挖掘秸秆的燃料转化潜力,日本地球环境产业技术研究机构与本田技术研究所已成功从秸秆所含纤维素中提取出了乙醇燃料。欧洲和美国在生物制气化发电的研究与开发方面处于领先水平,但因为生物质燃气净化的研究长期以来一直没有突破,所以这一技术难以应用和推广。
国内在生物质可再生能源的能源化技术方面,我国针对秸秆先后开展了沼气发酵和秸秆气化。在沼气发酵中,秸秆转化率很低,而且严重影响产气率。在秸秆发酵乙醇研究方面,主要沿用木材处理或淀粉发酵乙醇的技术路线,昂贵的“完全”酸水解或酶水解难以实现完全利用秸秆中木质素、半纤维素和高结晶度纤维素的理想,难以适应工业化的要求。
秸秆生物质基新材料在包装行业也成为偏爱和研究的热点。林业部林产工业规划设计院、南京林业大学、东北林业大学也陆续开展了以竹材、麦秸、稻草、玉米秆等为主要原料研究人造板工艺技术。中国林科院木材工业研究所进行了复合材料“非木质纤维人造板”工艺与材料性能研究,并成功开发出了稻壳板、麦秸板、棉秆和麻秆板、稻草板等新材料。在生物质材料产品方面,秸秆作为工业原料主要用于工业造纸,其它的应用主要有:西北农林科技大学开展模压制品的研究[3],如一次性快餐盒、托盘、家具构件和建筑构件等;南京林业大学将秸秆压缩成型制作复合秸秆板材,建筑墙体材料,复合秸秆包装材料等;西南师范大学也进行了可降解餐盒的研究,但由于植物纤维成分各异、含水量不等和化学特性不同,在研发技术和配方上存在较大差别,很多技术参数只能在实验中摸索,因此也就影响了餐具制品的性能稳定。目前符合国家食品包装安全材料标准的生物质基包装材料还不多,尤其是产品的耐水耐油性、耐酸碱性、良好的机械力学性等。东华大学以秸秆纤维为基体进行了木质陶瓷材料的研究[4],以秸秆纤维为原料制成高密度秸秆纤维非织造布;然后采用气流成网法进行材料陶瓷化,工艺操作简单,新材料性能可以和以木材为原料加工的中密度纤维板性能媲美。
3 应用前景
植物秸杆类包装容器,原材料来源极其丰富,不仅可以完全降解,而且可以增加农民的收入、缓解资源短缺,有利于保护环境,同时具有经济效益、社会效益和环境效益。
3.1 经济效益
建立一个以年产5000万只托盘的生产线规模计算,年创产值1250万元,正常生产年产品总成本为900万元,年纯利润可达270万元,投资利润率为24%。以产品使用秸秆颗粒45g(以托盘计),该生产规模的加工厂,每年消耗秸秆2250吨,若秸秆以300元/吨的价格收购,每年可以直接为农民带来67.5万元的收入。从包装容器的市场需求量来看,对于一个数百万的城市,每天的需求量就达10万只以上,需要目前的成型设备18台,预计在未来5年内成型设备的销售量将达到240台,仅设备制造可以创产值6720万元。
3.2 社会效益
该技术研究成功,可以拓宽更多的应用领域,如农业生产用育苗钵盘、木炭盆景、复合板材、电子产品包装缓冲衬垫、建筑材料的隔热保温板等,为农民致富提供良好的产业化技术,促进农村循环经济的发展。
3.3 环境效益
减少对环境的污染。秸秆的使用避免了就地焚烧造成的环境污染,另一方面全降解一次性包装容器的使用,直接减少了由于使用发泡材料(EPS)带来的白色污染,环境效益显著。
因此,无论从可持续发展、还是环境保护、可利用资源等问题来分析,秸秆生物质基包装材料的研制成功,代表了目前和更长远时间内一次性全降解包装容器的发展方向。生物质基包装材料的市场前景非常广阔,各种食品及农产品包装的多样化需求,也为新材料的研究成果提供广泛的应用空间,激发了秸秆生物质基包装材料的新研究领域。
参考文献
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中图分类号:S181 文献标识码:A
推进农业健康发展是当今世界性潮流,也是建设社会主义新型团场的重要内容和基本要求。依靠科技进步,有效缓解土地资源和农业用水严重不足的状况,加强生态环境协调发展,进一步改善农业生产的环保条件,切实推进农业经济的可持续发展。如何保护好及改善现有的生态环境,为屯垦戍边新型团场提供雄厚的基础,实现农业经济健康可持续发展是目前面临的重要问题。
1 团场农业生态环境现状
塔里木垦区三十一团,位于巴音郭楞蒙古自治州尉犁县境内,地处塔里木盆地东北边缘,西南面临世界第2大流动沙漠——塔克拉玛干沙漠,东北临库鲁克塔格沙漠,是塔里木河与孔雀河下游的两河冲积平原,是新疆主要的农业生产区,也是我国典型的干旱荒漠生态区。
1.1 林地面积
位于塔里木河流域的三十一团现有土地面积38000hm2,耕地面积4200hm2,林地面积1400hm2,果园面积1733hm2,水域面积5867hm2,其他非生产用地667hm2,其余为未开垦荒地或野生及次生林保护区。
1.2 气候条件
塔里木盆地的三十一团属典型的内陆型气候,干旱少雨,蒸发强烈,气候干燥,多风沙浮尘,日照长,温差大,热量丰富,冬夏长,春秋短,夏季炎热,冬季干冷。主要灾害性的天气为风沙、冰雹、干旱等。
1.3 水资源状况
三十一团位于卡拉灌区,引水水源是塔里木河和孔雀河及卡拉水库,年供水量1.2亿m3,多年来由两河共同供水。塔里木河据恰拉水文站41a资料分析,2007年以来,年径流呈下降趋势。
根据1981年零零九二五部队勘探调查分析,团场区域土壤土质多为沙壤、轻壤土、沙土和粘土。土壤有机质含量均在1%以下,土壤pH值在8~8.7之间,总盐量为0.1%~1% , 土壤经熟化后易脱盐,通气透水性好,近几年由于两河断流频繁,地下水位在3m以下,天然林及农作物种植缺水严重。
2 保护团场农业生态环境的必要性
2.1 植被覆盖率急剧下降
三十一团地处塔里木盆地的东北边缘位于巴州尉犁县境内。南至塔克拉马干沙漠东北边缘,北临库鲁克塔格沙漠南缘,两沙漠交汇点最近处不足2km。塔里木河的下游近30km河道贯穿其中。由于解放以来几次大的农田开垦活动,使得植被覆盖率急剧下降,生态环境日趋恶化。每年由于沙漠侵蚀农田的危害性日益加剧,自然环境沙化现象使得团场大面积农田被迫撂荒,加之日益频繁的沙尘暴的发生,已严重制约了团场经济的发展。保护生态环境、减少环境因素的负面影响对改善现有的农业种植结构,提高现有耕地的单位效益,增加团场的经济总量和职工收入,具有重要的现实意义。
2.2 沙漠化侵袭严重
团场南部的塔克拉玛干沙漠及东南部的库鲁克沙漠极端干旱,纯属沙漠景观。塔里木河从2沙漠之间流经,注入若羌县境内的台特玛湖,近10a来,孔雀河干枯断流,塔里木河下游断流频繁,2沙漠之间已有百余处汇合,大有合拢之势,绿色走廊濒于消失,等待挽救。
2.3 风灾沙害严重
由于两河来水剧减,使生态环境受到严重的破坏,生态环境趋于恶化。气候恶劣,干旱少雨,风灾沙害严重,全年降水稀少;蒸发强烈,蒸发量是降雨量70倍左右。由于团场紧邻塔拉玛干沙漠,每年春夏的大风、风沙和浮尘对农业生产和人民生活造成十分严重的危害。
2.4 林业资源衰退严重
2河下游,土地盐渍化严重,荒漠林、草植被长期缺水,出现大面积死亡;林草野生植被面积大幅度减少,沙漠面积扩大。恶劣的自然环境,让团场干部职工深刻地意识到,没有林业发展,就没有农业的丰收,要生存发展,要履行屯垦戍边的历史使命,就必须牢固树立生态立团理念,把生态戍边作为屯垦戍边的基础,坚持不懈地加强生态环境建设,为团场经济社会持续、快速、协调发展提供有力保障。
3 保护团场农业生态环境的措施
3.1 提高认识、加强领导
生态资源与环境是农业生产的自然基础,环境保护和生态建设是发展农业循环经济基本前提。只有提高认识,加大对生态建设的保护力度,使团场全民普及生态环境保护知识及树立农业可持续发展意识,加大投入人力、物力扩大建设生态区,把保护资源和环境治理并举,为经济建设创造一个良好的环境条件。
3.2 加强生态保护力度
3.2.1 加强公益林管护
建立各项生态资源管护制度,签定公益林管护责任书,保证公益林管护4个到位,即做到管护措施到位、管护人员到位、管护经费到位、管护责任到位。保护人们的生存环境和野生资源免受破坏,恢复发展公益林的长期生态效益,严厉打击各类破坏绿色植被的违法行为。
积极发挥林业站的各项职能作用
加强林业站对管辖区域的监督、管理,制定林业生产阶段目标管责任制,依法治林,严禁乱砍乱伐林木,严禁破坏自然植被、野生资源。加快对人工防护林的建设,做到耕地林网化、道路绿荫化、城镇花园化的环境格局。
3.3 实施农业可持续发展战略
实施农业可持续发展战略,逐步实现环境、经济、人口、资源的协调发展。要保护现有的森林资源,在原有基础植树种草,改善生态环境,严禁毁林开荒,依靠科技进步,提高植树种草的成活率;要保护好现有的防风林带,禁止乱砍乱伐;要扩大生态保护区范围,在各自然保护区,划出一定面积作为缓冲过渡区,确保保护区的安全。
3.4 发展生态经济林产业
加大生态经济林的建设,合理调整和改善现有的农业种植结构,以林养林,加强管理。生态经济林既能起到防风固沙的作用,对团场农田起到防护作用,也提高团场现有耕地的单位效益,增加团场的经济总量和职工收入,具有重要的现实意义。
3.5 科学的开展植树造林
在靠近农田较近的荒地,选择生长旺盛、根系发达、抗风、抗旱、抗碱的植物种植,改善农田环境,对棉花种植起到保护作用。生态林种植的树种主要以耐盐碱、抗干旱、生长快的乔灌品种为主载品种,主要以胡杨、沙枣、红柳等容易成活的品种,形成乔灌相结合的种植模式。既能保证防风基干林的形成,又能达到保护农田、改善环境的效果。
3.6 有效实施节水灌溉造林
节水滴灌造林,具有节水、节能、省工、省地、提高林木成活率和生长速度的独特优点,可避免人为沙化、增加植被覆盖率、改善生态环境,是防沙治沙、控制土地沙化的新途径,是一项集防沙、治沙、开发沙地资源、扩大绿洲、变资源优势为经济优势于一体的技术。
3.7 加强森林有害生物病虫鼠害防治
中图分类号:X713 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)02-0299-04
畜牧养殖业已经成为三峡库区农业和农村经济的支柱产业和农民增收的重要来源。随着“百万工程”的实施及城乡统筹和现代农业的发展,重庆市的畜牧养殖业出现了强劲发展的势头,适度规模化养殖发展较快,近两年来涌现出了一大批规模化养殖场,已明显呈现区域化特征。随着养猪场规模的不断扩大、数量的不断增加,养殖场污水已无法被土地消化,粪污产生的大量臭气释放到空气中,未加处理而被排放的污水对自然水体造成了大面积的污染,使其BOD5、CODCr指标严重超标[1]。规模化养殖场的粪污使三峡库区区域生态环境严重恶化。为此,通过对三峡库区规模化养殖场粪污利用现状的调研,提出了适合三峡库区社会、经济、资源环境状况的规模化养殖场粪污资源化利用技术模式,以期解决畜禽养殖规模化发展带来的环境污染问题,从而有效缓解三峡库区区域生态环境的恶化,实现社会、经济、生态环境的协调可持续发展。
1 规模化养殖场粪污处理基本模式
目前,规模化养殖场粪污处理的基本方法主要有好氧处理、厌氧处理、自然处理、混合处理4种。
1.1 好氧处理法
采用好氧技术对粪尿及废水进行生物处理研究最多的是SBR(Sequencing batch reactor)工艺,即序批式活性污泥法。SBR是基于传统Fill-Draw系统改进并发展起来的一种间歇式活性污泥工艺[2]。它把污水处理构筑物从空间系列转化为时间系列,在同一构筑物内进行进水、曝气、沉淀、排水、闲置等。20世纪70年代起,美国Notra Dame大学的Irvine等[3]在实验室内对SBR法的基本运行特性作了研究,在美国环保署的支持下,于1980年把印地安纳州南部的Culver城市污水处理厂改建成SBR系统。日本在粪便处理技术方面,自1975年起已开始采用活性污泥法同时除去粪便中的BOD5和氮的技术,这种方法被称为粪便处理的超标准脱氮法[4]。我国自1985年建成首座处理肉类加工污水的SBR系统后,又陆续在城市污水、鱼品、肉类加工污水处理中应用,20世纪90年代开始用于畜禽养殖场污水处理。活性污泥法也能去除某些金属Ca、Mg、Hg等[5],采用固定的活性污泥能使BOD5去除率达95%~97%[6]。
我国学者对SBR用于畜禽养殖场粪污处理研究较多,如邓良伟等[7]用水解-SBR-活性炭吸附,NH3-N去除率达97%以上;赵岩[8]用SBR技术处理高浓度养猪污水,其CODCr去除率为92.47%,BOD5去除率为96.69%。在实际应用中,单独使用SBR工艺并不多,多是采用SBR与其他方式结合处理,如于金莲等[9]通过实验室模拟试验,探讨混凝-脱氨-好氧生化处理养猪污水工艺,用石灰乳混凝沉淀,处理后出水浓度CODCr为340~380 mg/L,NH3-N为28~60 mg/L;成文等[10]采用接触氧化-水解(酸化)-两段接触氧化-混凝工艺处理高浓度养猪场污水,在最佳条件下,CODCr去除率大于97%,BOD5去除率大于98%,氨氮去除率大于96%;范建伟等[11]用活性污泥膜分离技术处理畜禽污水,用膜取代了传统二沉池,具有出水稳定、活性污泥浓度高、抗冲击负荷能力强、剩余污泥少、装置结构紧凑、占地少等特点。出水浓度CODCr
1.2 厌氧处理法
20世纪50年代出现了厌氧接触法(Anaerobic contact process)工艺,60年代末出现的厌氧滤器(Anaerobic filter,AF)是高负荷厌氧反应器的第一个突破,此后在70年代上流式厌氧污泥床UASB(Up-flow anaerobic sludge bed)问世,UBF与UASB的发明推动了以提高污泥浓度和改善废水与污泥混合效果为基础的一系列高负荷厌氧反应器的发展,并逐步应用于禽畜污水处理中。厌氧处理特点是能量需求低,可以产生能源(沼气),污泥量低,对pH、温度等环境因素敏感[12];而且由于处理过程不需要氧,所以不受传氧能力的限制,因而具有较高的有机物负荷潜力,能对一些好氧微生物所不能降解的部分有机物进行降解[13]。
我国最早将畜禽粪污用于厌氧处理是以生产沼气为目的,因而生产后未能达到完全分解污染物的要求,其出水CODCr的浓度仍不符合环保废水排放标准。20世纪90年代以来,随着畜牧业的迅猛发展,畜禽粪污造成的环境污染日渐突出,人们开始将厌氧处理用于处理畜禽粪污环境污染物,而生产沼气只作为附加产物[14]。邓良伟等[15]采用内循环厌氧反应器(lC)处理猪场废水,BOD5去除率为95.8%,SS去除率为78.5%,沼气产气率达1.5~3.0 m3/d。后又通过改善厌氧消化液的可生化性和培养高效脱氮菌种等措施,NH3-N去除率达到了99%,CODCr去除率达95%[16]。纯粹的厌氧处理畜禽污水后,出水一般残留的CODCr值较高,达不到排放标准。实际应用中的厌氧处理实际上还掺杂其他处理单元。如张国治等[17]选用小球藻、颤藻等藻类,采用悬浮藻类法和固定藻类法两种工艺对猪粪厌氧废液进行净化处理。经过15 d室内静态处理,去除NH3-N 93.9%,TP 78.4%,色度51.4%。
1.3 自然处理法
包括稳定塘处理、土地处理和废水养殖。这类方法投资省、工艺简单、动力消耗少,但净化功能受自然条件的制约,如果在有足够土地可利用的条件下,它是一种较为经济的处理方法,特别适宜于小型畜禽养殖场废水处理。自然处理法也可以用于畜禽养殖场废水除臭,如胡佩[18]采用细黄链霉菌5406除去家禽粪臭味。
畜禽养殖污水的快速渗透处理系统虽比另外的陆地处理系统效率低,但最低的去除率也达到50%,也不需要预处理,酸性环境能加速脱氮去磷,发展快速渗透系统的投资和运行费用较低;同时,具有额外的益处,如水和养分的再利用[19]。廖新弟等[20]分别以香根草和风车草为植被,建立人工湿地,净化畜禽场污水,CODcr去除率可达90%以上,BOD5去除率可达80%以上。生态工程陆地处理系统(LTS)作为一种自然的、生态的、交替的或所谓适合的技术,中国自1986年就开始研究和利用,其具有费用低、节约能源、恢复资源、易操作、去除污染物广而有效等优点[21]。湿地处理系统受环境条件影响较大,在寒冷地区需专门设计[22]。水萍科植物用于循环利用养猪污水是可行的处理方式,建立植物过滤带可减少排入地表接纳水体的污染物负荷[23]。
1.4 混合处理法
好氧处理法、厌氧处理法、自然处理法用于处理畜禽养殖场废水各有优缺点,一般不单一应用,近年来畜禽粪污多采用混合处理法[24]。即是根据畜禽养殖场废水的多少和具体情况,设计出由以上3种或以它们为主体并结合其他处理方法进行优化组合,共同处理畜禽养殖场废水。该方式能以较低的处理成本,取得好的效果,如杭州西子养殖场采用了厌氧+好氧结合的处理工艺,经处理后,废水中CODcr约为400 mg/L,BOD5为140 mg/L,基本达到废水排放标准[25];深圳农牧实业公司的污水处理工程,工艺流程为污水-固液分离-调节池-上流式厌氧消化-植物塘-鱼塘-排放,处理的废水也能达到深圳市废水排放标准[26];李秀金等[27]采用ASBR-SBR组合反应器系统,处理高浓度有机污水,其中ASBR作为预处理器(厌氧)主要用于去除有机物,SBR(好氧)用于生物脱氮处理。当然,混合处理方法的形式多种多样,除以上3种方法结合外,还包括一些物理、化学处理方法结合,在实际应用中应视具体情况而定。
当今我国畜禽粪污的污染大体上已经历了认识阶段,开始进入探索和解决阶段。
2 三峡库区规模化养殖场现有的处理模式
目前,三峡库区采取的处理模式主要有3种,即还田处理模式、无动力自然处理模式和机械化处理模式。多数养殖场粪污主要利用干清粪技术,粪便利用堆肥技术处理作为肥料[28],污水净化后排放;也有部分养殖场以沼气应用方式处理,但沼气的利用没有解决好,有的养殖场甚至沼气用不完白白在大气中燃烧掉,经济效益体现不出来,所以推广应用就存在很大问题[29]。我国是能源和水资源紧张的国家之一,如何将粪污处理资源化和能源化,并和有机肥开发相结合,将是三峡库区绿色农业产业发展的重要方面,也是库区生态环境安全的重要保障。
3 规模化养殖场粪污对三峡库区生态环境的影响
三峡库区城市重庆市全市生猪、肉牛、奶牛、山羊、蛋鸡、肉鸡规模化率分别达40.0%、20.4%、66.5%、34.0%、89.0%、87.5%,畜禽养殖综合规模化率达48.2%。随着重庆市集约化养殖业的发展,养殖场产生的大量畜禽粪污对环境的污染越来越被人们所关注。重庆市畜禽养殖产生的粪便总量每年近8 570万t,除少量用于农田施肥和制作成复合肥外,大多数未经处理就被排放到环境中,成为污染次级河流、水源的主要“杀手”,污染了人们赖以生存的空气、水体。养殖场粪污的污染以规模化养猪场最为严重,一个万头猪场每天可排出猪粪10 t、尿液15 t、冲洗水100 t,相当于每天排放了CODCr 1 280 kg、TN 96 kg、TP 40 kg。
4 适宜三峡库区规模化养殖场的处理模式
规模化养殖场粪污的资源化利用是有效缓解三峡库区区域生态环境的恶化,实现社会、经济、生态环境的协调可持续发展的重要途径。从三峡库区社会、经济状况及农民生活习惯和养殖粪污的物料特性出发,提出适合三峡库区规模化养殖场粪污的资源化利用模式,为养殖场的粪污处理利用提供借鉴。
4.1 无公害食用菌环链模式
沼渣营养丰富,所含营养成分与食用菌栽培料所需要营养相近,且杂质少,十分适合食用菌的生长,同时食用菌培养废物可参与厌氧发酵。无公害食用菌环链模式(图1)能真正意义上达到循环农业的目的。
4.2 生态水产养殖模式
水产养殖业是三峡库区的主要产业,沼液是养鱼的好饲料,在沼液养鱼利用淡期可与大田灌溉兼顾,形成灵活的利用模式。生态水产养殖模式见图2。
4.3 低碳林业模式
在低碳经济背景下,林业既是产业建设的载体,又是生态建设的载体。将养殖业和林业结合起来形成循环模式,促进低碳经济的发展。低碳林业模式见图3。
5 小结
随着四期移民搬迁安置的全面完成,三峡库区生态建设与产业发展至关重要。林业、水产养殖业是三峡库区的主要经济产业,食用菌是三峡农民致富的新兴产业,将养殖业与其他产业形成大循环模式,互利互用,既能减轻养殖业对三峡库区环境带来的污染压力,又可以促进无公害、生态、低碳产业的发展,带动三峡库区循环经济的发展。
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1、植被破坏,生态功能下降
从上世纪50年代开始,在“以粮为纲”的思想指导下,开始了“全面砍光”的开荒造田行动,使原始森林遭到破坏,地表大面积裸露。农民形象的说“山顶和尚头,山腰罗汉肚,山下黑水流”。生态系统失去了自我维持和发展的能力,使森林涵养水源、调节气温、防风固沙等生态功能大大降低。
2、耕作方式粗放、生态环境恶化
大量应用粗放的铧式犁深翻耕作,使土壤裸露,细碎、干旱。当大风刮起时,将大量干燥细小的土粒带到空中,便形成了沙尘暴。当天下暴雨时,洪水从裸露的地表冲走了肥沃的土壤,沟壑纵横、耕地贫瘠,水土流失越来越严重。当干旱少雨时,裸露的土壤风蚀严重,耕地沙漠化趋势逐步加快。
粗放型耕作形成了生态环境恶化——干旱等自然灾害增多——农业减产——农民贫困的恶性循环。
3、焚烧作物秸秆,污染天空环境
种植业产生的农作物秸秆,每个农户就有数吨。有的种量大户甚至有几十吨,这些秸秆除少部分用于牲畜饲料外,大部分农民拉回家用于生活燃料,或被当做废弃物丢在田间地头和路旁在秋春之际烧掉了。焚烧秸秆导致了温室效应的增加和环境及大气的污染,在公路和飞机场周边焚烧,产生的浓烟影响车辆和飞机的正常行驶,增加了安全隐患。
4、化肥农药使用不当,污染生活环境
在种植业中,农民只知道化肥具有运输使用方便,肥效高的优点,而不知道长期使用化肥导致土壤板结硬化的后果。二是随着农村劳动力向二、三产业转移,劳力较少,大量应用农药除草和灭虫。而化肥和农药使用过量,甚至使用不当,会使化肥和农药在农作物的秸秆和颗粒中残留,造成对人畜的危害。农药在毒死病虫的同时,还毒死了益虫和益鸟。生态失去了平衡。当出现暴雨时,部分化肥及牲畜粪便随地表径流到受纳水体,使人畜饮用水源受到污染,粪便中的氨气等气体散发到空中,对空气造成了污染。
二、发展低碳环保农业的建议
农业要实现低碳、环保发展,必须把农业、林业与牧业有机的结合起来,把资源合理的开发利用与生态系统的恢复和改善有机的结合起来,向着低碳、绿色、有机、生态农业的方向和循环经济的方向发展。实现经济、社会、生态“三效统一”的目的,建议做好以下几方面工作。
1、增强环保意识
人来赖以生存的自然环境,它既为人类活动提供了空间和载体,又为人类提供了资源和容纳废弃物。长期以来,人们认为自然资源是“取之不尽,用之不竭”的,只管开发利用,不管保护建设,只顾眼前利益,不顾长远利益。因此,我们要加大宣传力度,一是要用生态环境恶化给人类生产,生活带来危害的事实说服教育;二是要用分析预测的方法,生态环境继续恶化,子孙后代无法生存的严重性说服教育。尽快扭转“重生产轻环保:重粮食轻林草;重城镇轻乡村:先污染后治理”的错误思想,增强环保意识,实现人与自然的和谐相处。
2、营造绿色家园
为营造一个山川秀美、鸟语花香的绿色家园,一是要继续抓好计划生育工作,控制人口增长,缓解人地矛盾。二是要继续绿化荒山荒坡,让山顶戴上绿帽子(植树),山腰系上彩带子(水渠、林带),山根铺上绿毯子(种草、种树)三是要在耕地边、道路边、院墙边、水渠边种植树木花卉,努力实现农田林网化,水利化:村庄园林化、清洁化。四是要科学绿化,计划要合理、种树要适宜、管护要规范。巩固植树造林,退耕还林成果,使青山常在,碧水长流。
3、推广保护性耕作
退耕还林还草虽然是治理生态环境的有效措施,但是退耕还林还草只能退掉一些贫瘠的陡坡地,而平地和较为肥沃的缓坡地,是农民赖以生存的口粮田,是退不掉的。这些干旱裸露耕地,这是沙尘暴频发和水土流失的来源地,怎么办?我们只有采取转变生产方式,把落后的粗放型耕作,转变为科学的保护性耕作。
保护性耕作是采用免耕,少耕、深松土壤、秸秆还田等技术,利用作物残茬和秸秆覆盖地表,用根茬固土,秸秆覆土,提高土壤的保土、保肥,保墒能力,达到减少水土流失、防止土壤沙化、保护生态环境、降低生产成本、增加作物产量,实现可持续发展的目的。经过试验推广取得了显著成效。今后应紧紧抓住机遇,要大力推广普及。
4、应用清洁能源
在农村推广沼气、太阳能,风能、光伏等清洁能源,能达到节约资源、治理污染,保护环境的目的。尤其是沼气技术的效果更为明显,主要作用有以下几点。
(1)一座8M3沼气池可年产沼气300 M3左右,基本能满足一个5口人家做饭用能的需要,不仅解决了用秸秆做饭,烟尘污染环境的问题,而且解决了农民生活用能后,减少了对薪柴的砍伐问题,使退耕还林成果能得到巩固和发展。
(2)人畜粪便、农作物秸秆、生活污水等直接流入沼气池作为发酵原料,可改变农村粪便、秸秆和垃圾乱堆放、乱燃烧状况,消灭了蚊蝇的产生和病菌的传播,解决了农村生活环境脏、乱、差的问题。
(3)沼气池产生的沼液和沼渣,富含农作物生长所必须的氮、磷、钾元素、肥效高,无污染,且有杀死病菌的作用,沼液喷施在农作物及果树上灭虫,不仅起到了杀虫的作用,而且还有叶面施肥的作用,没有毒副作用。在种植业中大量使用沼液和沼渣,可减少化肥和农药的使用量,是实现农业生产无害化的有效途径。
中图分类号:TU531.6 文献标识码:A
稻草砖作为新型的绿色墙体材料具有以下特点:可有效节约资源,减少碳排放;轻质、强度大、抗冲击、防火;具一定的隔音性、具有杀菌、防霉、可保湿、无放射性等功效。它可使农业废弃物再循环利用、提高环境质量、有利于百姓的身心健康,且完全具备绿色墙材特征,是今后我国墙体材料主导的发展方向,也是建设节能减排社会的必然需求[1]。
1 普通稻草砖的腐朽问题
草砖房有很多的优点,但也存在一些不足。例如:在承重墙底部、窗台下、门框上下等部位,常见不均匀的沉降裂缝现象。这些都是由雨水喷溅、浸泡和潮湿气体侵入造成的,使墙体底部常出现返潮、渗水等现象,日积月累,形成恶性循环,最终会导致承重墙失效,同时易引起鼠害的发生。
改性稻草砖更加坚固,可以有效的防止稻草砖失效,使用时可靠性高,是一种既能防水,又具有高强度抗拉、抗震、抗腐、抗潮、抗鼠等综合性特征的复合稻草砖。最终可以有效解决墙体底部、窗台下、门框上下等部位的潮湿问题。
2 稻草砖的改性防腐防潮试验
稻草砖是由新鲜稻草先经过自然干燥脱水,再经过打包机工艺压制而成。稻草主要含有纤维素、多糖等生物大分子,同时也含有C、N、O、P、S以及少量微量元素。稻草砖在使用中不可避免受外界雨水、潮气的浸泡,在适当温度下,雨水潮气就会导致真菌等微生物的滋生、繁衍,最终导致稻草秸秆强度降低、粉化、脱皮,最后脱层。既降低了草砖的质量,又缩短了草砖的维护周期。即使经过维修,亦难以使裂缝愈合,伴有雨水的喷溅、侵入、鼠类的侵扰的时常发生,导致稻草房保温性能下降。能够腐蚀稻草的微生物很多,如:细菌、放线菌、真菌等都能分解稻草纤维。这些纤维素分解菌,都能不同度程度地引起稻草中纤维素的霉腐、崩溃。通过实验,在普通稻草砖表面外层浸渍由硫酸铜和工业熟石灰以及表面活性剂OP-10制成的浆液,研制出的改性复合稻草砖可以有效的防止稻草砖失效现象的发生,使用时安全可靠。
2.1 试验材料
2.1.1 材料
利用干草打包机将干燥的稻草秸秆经物理加压成型后,用铁丝紧紧捆扎而成长度为90cm、高度为36cm、厚度为45cm,重量为36kg的前期物块,其承重压力为1956kg/m2,密度112~134kg/m3,含水率小于17%,导热系数≤0.172w/(m·K)。经后期制作样块为6m×6m×6cm,用线绳裹紧,备用。
2.1.2 试验菌株
2.1.3 防腐防潮剂
2.1.4 培养基
试验菌株的接种、扩繁和培养选用改良的PDA培养基配方,马铃薯、葡萄糖培养基,稻草砖样块的崩溃失效试验采用粉碎珍珠岩和锯木屑混合培养基[2]。
2.2 稻草砖样块的灭菌和接种
将同一配方药剂、同一浓度处理的稻草砖样块用多层纱布包裹,外包牛皮纸2层,在高压蒸汽灭菌器(0.1MPa、121℃)中,灭菌30min,自然冷却。在超净工作台上,将样块在平面与培养皿中被菌丝覆盖的稻草接种,放入无菌消毒的2000mL烧杯中,杯口用消毒的聚乙烯膜和牛皮纸各1层包裹,用棉线绳系牢,每个试验处理重复3次。
2.3 样块的崩溃试验
将样块放置于103℃恒温箱中,烘干120min。过夜冷却,称质量,然后置于无菌蒸馏水中,使稻草砖样块吸收一定的水分,再用天平称量,记录,依据不同的浸水时间,控制样块的含水量;再将稻草砖样块装入聚乙烯塑料袋内,袋口用普通棉花做一个呼吸口,用无针头注射器吸取混匀的菌液各5mL,在稻草砖样块表面的几何中心涂布真菌培养液[3]。将接种真菌的稻草砖样块置于在25~30 ℃、相对湿度为90%条件下的培养箱中,每隔2w取样1次,每次处理均取6块。将稻草砖样块表面的菌效刮掉,置于103 ℃恒温箱中,烘干120min。过夜冷却,称质量。
2.4 稻草砖样块崩溃程度的评定方法
2.5 稻草砖样块耐腐性评定原则
3 展望
作为新型绿色环保节能建筑材料改性稻草砖的推广,对传统民居向生态民居转型,消除焚烧秸秆对环境污染,节约农村耕地资源,以及探索农村循环经济的可再生、可持续性发展模式均产生重大的影响。同时利用稻草制成的稻草砖作为新型绿色建筑材料,又是人类回归自然,保护生态环境,节约有效能源,延续人类进入下一个良性生存链的有益探索[4]。
将常规稻草砖用防菌剂处理,从而克服了当雨水侵入时发霉、发腐时稻草砖承压强度降低、稻草砖填充墙体时常出现裂缝、雨水喷溅的难题,即解决了墙体等部位的潮湿问题,又抑制了真菌等微生物滋生问题,使改性稻草砖更加坚固,可以有效的防止稻草砖失效。推广使用新型改性复合稻草砖,可以节约土地资源、煤炭,保护环境,因此,对我国农村经济的发展具有重要的现实意义。
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