物质流循环农业研究

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1引言

循环经济是一种以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，按照生态系统物质循环和能量流动方式运行的经济模式［1］。目前，作为农业大国，我国农业发展面临资源与环境的双重压力。近年来，我国农业的发展在很大程度上依赖资源开发和投入的增加，各类化学物品广泛用于农业，造成的环境污染问题、生物多样性减少甚至消失的问题、土壤板结造成的自然肥力退化问题和地下水资源污染问题愈发严重［2］。因此，发展循环农业是我国农业发展的必然选择。循环农业，是在农业系统中运用循环经济理论、生态学相关原理及规律，促进资源得到高效流动和循环多次利用，以实现节能减排与增收的目的，促进现代农业可持续发展的一种新型农业发展模式［3］。循环农业将可持续发展与循环经济理论结合运用到农业中，通过农业系统内部结构的优化，资源的循环利用，废弃物的资源化利用等多方面的循环，最大程度地提高资源的利用率。瑞典、德国等西欧国家利用气候土壤优势，发展绿色生态能源循环农业模式;日本基于贫乏的土地资源以及较高的人口密度劣势，选择发展环保性可持续循环农业［4］。然而，目前我国循环农业的研究局限于偏重技术的资源循环利用的分析，资源的利用效率、废弃物的产生以及再利用等都缺少大量有价值的数据。而物质流成本会计(materialflowcostaccounting，即MFCA)可以把物质流动过程数据化，将其运用到循环农业当中，可以使资源可视化，最终实现资源利用率的最大化。MFCA是一种从实物和金额两个方面来说明物料流动在某个环节产生何种程度的排放、以及浪费的物料金额情况等的成本会计方法。利用MFCA进行资源损失的核算，其主要功效就是使资源损失可视化［5］。传统会计核算无法准确计算物质在流动过程中各个环节的投入、产出及损失。MFCA既可对农业生产活动中各能量中心的输入和输出资源进行量化并确定资源损失，进而估算生产活动对外部环境的影响，也能为农业生产中由废弃物产生的沼气的生产、利用，管理的改善，资源的充分利用提供有效依据。

2“猪—沼—粮”循环系统物质流分析

生态循环农业要求把经济活动组成一个“资源—产品—废弃资源再生利用—循环利用”的反馈式流程［6］，需对其废弃物实行综合利用，将物质流分析运用到废弃物的资源化利用当中，可以有效实现资源再生的目的。将猪场和粮食之间通过沼气的加工利用联系起来，形成“猪—沼—粮”循环系统，这一模式将传统的单一养殖与废弃物的利用有机结合，实现在该循环系统内物质、能量的高效转换，能够有效地改善农业资源紧缺的现状，解决燃料问题，同时可以保护林草资源，减少水土流失，改善农业生态环境。例如东台市国兴猪场较好地采用了种养结合的模式，利用“猪—沼—渔”这一循环系统，提高了产量和效益，促进了农业可持续发展［7］。假设某猪场采用种养结合的模式，主要投入仔猪及秸秆等物质，以肥猪作为主要产品并投入市场，在该过程中持续出现各类废弃物，通过对可循环物质的应用分析，将其运用到整个循环系统中，以减少生产过程中不必要的损失，发展循环经济，实现废弃物资源化利用，其主要流程见图1。猪场在筹备前期建猪舍，购买设备、猪、饲料、饵料、秸秆等生产原料。在将仔猪全部用于养殖业生产过程的同时，投入人工、饲料等资源，整个过程中将持续发生水费、电费、折旧费用等。根据物质流分析相关理论，在猪养殖期满时会产生正产品和负产品。其中正产品主要是指肥猪，可以经过市场销售给消费者，这一方面也是猪场的主要收入来源。但是在整个生产阶段，会不断地产生各类的负产品，主要包括猪粪便、病死猪等废弃物。废弃物分为可循环部分以及不可循环部分，对于不可循环部分，是养殖场的资源损失，一般会被直接投放到资源环境系统中，进行统一的处理;而可循环部分可以通过一定的技术手段加工形成其他有用产品，如果不加利用，将会增加猪场的资源损失，也会对环境资源产生不良影响。病死猪和猪粪污组成负产品的主要成分。对于病死猪，我国有规定对其进行无害化处理。具体方法主要有深埋和焚烧。目前不少养猪企业开始尝试堆肥处理和生物降解的方法。对于猪粪污，在处理这一部分废弃物的时候，加入秸秆，经过堆肥、厌氧发酵等专业化处理，可以得到沼气、沼液和沼渣。沼液沼渣有机肥具有壮茎茂叶、促根壮苗、增产抗病、提高品质的特点，沼液沼渣有机肥含有丰富的养分，特别含有多种水溶性养分，是一种速效性的优质肥料。因为沼肥中的一部分养分和有机质已转变为腐殖酸类物质，所以它又是一种速效和长效兼备的优质有机肥料。经过秸秆的气化以及沼气的发酵，可以实现对农户的供气采暖，将沼气进行发电，可以用于工业、生活、农业等诸多方面。对于分离出来的沼渣和沼液经过一定的技术处理，一方面可以用来制作饲料和饵料重新投入猪场，以供仔猪养殖过程所需，实现“猪—沼”之间物质的循环利用;另一方面还可以生成固肥、氮肥，将其重新投入种植业，生产出更多的粮食，作为饲料、饵料供给仔猪生长所需，至此，完成“猪—沼—粮”之间物质的完整循环流动。

3MFCA在“猪—沼—粮”生态循环农业中的应用

生态循环农业以延伸产业链和资源节约为主要特征，而MFCA能从价值角度将产生的废弃物可视化，通过对每个物量中心的各项成本费用进行分析，为生态循环农业的发展路径提供可靠数据，并根据该数据提供发展和改进建议，达到节约资源的目的。3．1数据来源。笔者主要通过调研广东省四会黄田鸿嘉养殖场的“猪—沼—粮”循环农业生产模式，探讨MFCA在生态循环农业中的应用。该场以养殖生猪为主，同时辅以粮食种植，有相应堆肥技术设备对养殖过程中产生的粪便进行处理。其中，各成本费用的数据均来源于广东省四会黄田鸿嘉养殖场2016年1—10月份利润表。笔者对其生产过程中废弃物总体发生情况进行收集整理，以能量(×109J/kg)、数量(kg)为单位，并依照中国农业信息网、农业大数据进行审核并汇总。3．2确定物量中心。根据“猪—沼—粮”生产模型的物质流入、流出情况，可将其划分为三个物量中心，即投入物质、猪、粮物量中心。“猪—沼—粮”输入的主要物质为仔猪、饲料、肥料、农药等，同时消耗饮用水、电力、农机等能投能源。输出的主要产品为生猪、粮食(小麦、玉米)、沼气等产品，产生的废弃物为粪便、粪污、病死猪等，其中粪便由沼气生产厂回收，经过加工后可制造出沼气循环使用。对产生的各种废弃物，均按最最后形成的物质计算。在界定正负两类产品时，在MFCA中，明确提出了正产品和负产品两个概念。在“猪—沼—粮”循环农业模型中，正产品是指生产过程中可供出售的猪、粮等农产品，负产品是指生产过程中无法生产成正产品所造成的资源损耗和浪费，其中就包括沼气、无法处理的粪污等废弃物。受物理中“质量守恒定律”的原理启发，在MFCA中引入了增量平衡概念，公式为:∑投入物质=∑物质损耗(固废、废气、废水)+∑输出物质。而在本文中，前期投入物质为:仔猪、玉米、豆粕、麸皮、预混料、小麦种子、玉米种子等;损耗的物质为:饮用水、肥料、能投等;输出物质为:生猪、粮、沼气、无法处理的粪污等。对于MFCA在“猪—沼—粮”生产模型中的核算范围有如下分类:物质成本、组织成本、废弃物处置成本。物质成本即指在生产过程中投入所有物质(或资源)的总成本，即前期投入物质所需的成本;组织成本即指直接人工、制造费用、相关管理费用等，在本文中主要为各环节所需的人工费用;废弃物处置成本即指对于产生的废弃物等的运输费、处理费用等，单独作为负制品进行核算，与正制品进行区别。在物量中心设定方面，MFCA的核算以投入物质后组成的各物量中心来计算全过程中的资源损耗成本［8］，见图2。图2物质流成本会计核算基本原理输入物质的物量中心中，物质成本由仔猪、玉米、豆粕、麸皮、预混料等组成，由于是初始的投入物质，因此不设置组织成本和废弃物处置成本账户。猪的物量中心中，物质成本由肥猪、玉米、豆粕、麸皮、预混料、饮用水的费用组成，组织成本由人工、电力、灌溉能投组成，废弃物处置成本由相应处置生猪养殖过程中产生的粪便等废弃物的处置费用组成。粮的物量中心中，物质成本由小麦种子、玉米种子、化肥、农药的费用组成，组织成本由人工费用、灌溉能投组成，废弃物处置成本由相应处置粮食种植过程中产生的秸秆等废弃物的处置费用组成。3．3各物量中心成本计算及分配方法。1)物量中心1(投入物质)。物质成本=仔猪+玉米+预混料(豆粕、麸皮)+小麦种子+玉米种子+(化肥、农药)=86885．8+87320．0+48167．2+1496．2+1436．4+9222．0=234527．6元2)物量中心2(猪)。物质成本=肥猪+玉米+预混料+饮用水=6376981．5+87320．0+48167．2+1323．0=6513791．7元;组织成本=人工+电力=536832．0+160000．0=696832．0元;废弃物处置成本=处理粪污的所需费用=635．0元。3)物量中心3(粮)。物质成本=小麦+玉米+(化肥、农药)=16210．0+5586．0+3472．0=25268．0元;组织成本=人工+灌溉能投=20610．0+472．0=21082．0元;废弃物处置成本=处理秸秆所需费用=252元。4)输出。正制品:物质成本=猪+粮(小麦、玉米)=6376981．5+16210．0+5586．0=6398777．5元。负制品:物质成本=沼气+处理各物量中心所产生废弃物的成本=1451．2+635．0+252．0=2338．2元;废弃物处置成本=182元。见图3。

4“猪—沼—粮”循环农业优化策略

“猪—沼—粮”循环系统是一个以养殖仔猪为主，配合以利用秸秆还田种植业以及沼气处理的环境友好式农业生产模式，投入有机能、机械化程度、能量循环程度、自我稳定性和自我维持能力等多方面均有较高水平。通过案例核算发现，基于MFCA分析，废弃物损失主要产生在猪粪污处理及利用的物量中心。这方面的损失将会成为各部门改善优化过程中要关注的重点，对此，“生产”需要与“技术”紧密连接，通过技术改造、更换设备、加强管理或增加废弃物的回收设备及技术等措施，完善废弃物利用状况。农业废弃物中尤其沼气的应用是重点，案例调研及核算分析发现该系统的沼气工程的科技利用不足，致使整个模式的产投比不高。以之前设立的各物量中心为例，在物量中心2猪饲喂过程中产生的粪便之类的废弃物可运用微生物强化堆肥技术生产出肥料，并相应运用到农作物的栽培中或可经进一步加工形成精制化肥卖入市场;在物量中心3农作物栽培过程中产生的农业秸秆可运用纤维素乙醇生产技术产生清洁能源———乙醇燃料，可将产生的乙醇卖出获得相应利润，也可运用到日常的农机设备上，以减少日常的燃料开支，同时也符合MFCA中环境友好的概念。如果能实行生产技术改进，依据同期市场上精制化肥的平均价格1．9元/kg，乙醇燃料的市场平均价格为7元/kg，在两个物量中心原料成本、组织成本和投入系统成本中成本下降程度将分别达到9．8%和11．6%。这对于目前处于微利、甚至亏损的养猪业而言具有重要意义。同时基于MFCA分析的结果，应从生产工艺、生产过程、生产完工等阶段在循环农业中突出废弃物相应的成本以及处理所需费用，并分析总结出原因和改进方案。首先设置物量中心，明确生产过程的正产品、负产品(废弃物等);其次明确负产品的种类、产生率、产生原因和成本费用，同时明确对于正产品的产量有重大影响的负产品并对其进行可视化，对于该类负产品重点分析，制作生产工艺改良方案，并做生产目标的相应调整;最后对改良方案的可行性进行分析，在生产管理中出现的问题及时发现和更正，保证实施结果达到预期效果，并进一步以该改良方案投入到正式生产中。

5结束语

“猪—沼—粮”循环农业将传统的单一养殖与废弃物的利用相结合，尽可能地实现能量的多级利用，旨在达到高产、优质以及高效的目的，它以生猪养殖为主，利用沼气工程，实现物质在猪场、沼气、粮食三方面循环流动的可持续发展的新型农业，使猪场中产生的粪污，以及经发酵处理生成的沼气、沼渣和沼液得到进一步加工利用，重新参与到农业生产过程中，有效实现了物质的多级利用，最大程度地减少损耗。MFCA以物质流动过程为基础，核算分析整个生产过程中物质资源的投入、产出以及废弃物的相关信息，实现资源的数据可视化。笔者将MFCA应用到以“猪—沼—粮”系统为例的循环农业中，进行成本流转核算，确认循环农业中的物料平衡，以期能够挖掘循环农业废弃物资源化利用的成本节省而产生的直接效益和对环境产生的间接效益，以此作为减少原材料损失、提高资源利用率的数据依据，为循环农业发展路径提供可行的优化策略，以期循环农业在MFCA分析视角下更好地实现“经济与环境”的双赢以及资源利用率的最大化。

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作者:童杨颖 杨璐璐 阮雨菲 单位:湖南农业大学