秸秆循环利用模式、物流能流分析及功能评价

【摘要】：当前,种养废弃物循环利用是现代农业与低碳经济领域的研究热点,秸秆循环利用能实现低耗能、低排放和高效率的目标,建立“高产优质、低投高效、节能减排”的秸秆循环利用模式及其运行保障体系,有利于促进循环农业生态系统的构建,是我国发展现代农业的重要组成部分。本文以生态经济理论为指导,将规范分析与实证研究相结合、自然科学与社会科学研究方法相融合,通过随机抽样调查和田间定位试验,以技术经济方法分析四川秸秆循环利用的模式、比例及效益,摸清秸秆循环利用的物质循环与能量流动特征,构建适宜的评价体系开展秸秆循环利用模式的服务功能评价和生命周期评价。本文也是一种探索,以期为种养废弃物高效循环利用及其农业生境过程控制的研究提供一种新的视角,为构建四川乃至西南地区现代循环农业发展战略提供参考。论文研究的主要结论如下： (1)提出了“小尺度循环农业模式、中等尺度循环农业模式和大尺度循环农业模式”这一分类体系,剖析了三种循环模式的特征及原理。 (2)四川“稻-麦”轮作区秸秆肥料化利用方式的比例最大,饲料化和原料化次之,沼气化利用比例最小。秸秆肥料化以秸秆直接还田模式为主,其中覆盖还田占主体,且单位面积秸秆利用量最大。秸秆原料化利用(主要指“秸秆-培养原料-食用菌”模式)的经济效益最高,其余方式的效益都较均衡。 (3)秸秆直接还田和菌废料还田模式下,有助于提高了农田作物籽粒养分吸收并向籽粒转移,提高了农田生态系统的养分利用率和养分再循环水平,且菌废料还田模式下,农田土壤系统氮素有盈余,养分利用转化率较高。 (4)菌废料还田模式下农田生态系统有机能值占系统总能值比例较高,化肥能值投入较少,系统净能值产出率高,能值投入率和环境负载率较低,环境压力小,可持续发展性能较强,发展潜力较大,特别是FR2菌废料还田模式是最适合的可持续循环模式。 (5)不同秸秆利用模式下农田生态系统的非市场服务价值明显高于市场价值,秸秆直接还田和菌废料还田模式的农田生态系统服务总价值均高于常规耕作模式,且具有较大的环境净化能力和土壤质量提升功能,尤其是菌废料还田模式消纳废弃物的价值远大于其农产品生产价值。 (6)三种典型秸秆利用模式的农作系统是造成潜在气候变暖、环境酸化、富营养化和土壤毒性的主要环节,其中秸秆废弃或焚烧、超量使用氮肥是导致潜在环境酸化和富营养化的主要原因,农药、化肥的过量使用是造成潜在土壤毒素的关键因素。相比常规耕作模式,秸秆直接还田利用模式和“水稻-(秸秆)-食用菌-(菌废料)-小麦”秸秆循环利用模式有利于节能减排,缓解全球气候变暖,降低环境影响潜力。 (7)提出了“加强法规政策体系和评价考核指标体系建设；合理规划、优化循环农业产业结构与布局；推进秸秆等种养业废弃物循环利用技术研发、集成创新与示范,努力提高技术成果转化；创新市场化运作机制,加快秸秆产业化开发利用；提高基层科技推广人员和农民科学文化素质”六个方面的政策建议。 【关键词】：秸秆循环利用 模式分析 物质循环 能量流动 功能评价 四川省
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：F323.22;F224
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 导言12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究的目的13-14
• 1.3 研究进展综述14-17
• 1.3.1 关于秸秆循环利用模式研究14
• 1.3.2 关于物质循环与能量流动研究14-15
• 1.3.3 关于农业生态系统功能评价研究15-17
• 1.4 研究内容与框架17-18
• 1.5 研究方法18-19
• 1.6 创新与不足19-20
• 1.6.1 论文的创新之处19
• 1.6.2 论文的不足之处19-20
• 第二章 秸秆循环利用研究的基础理论20-41
• 2.1 生态经济理论20-28
• 2.1.1 系统理论与热力学定律21-22
• 2.1.2 生态系统理论与物流能流理论22-28
• 2.1.3 耗散结构与协同理论28
• 2.2 循环农业理论28-40
• 2.2.1 循环农业的内涵29-31
• 2.2.2 循环农业的主要特征31-32
• 2.2.3 循环农业的原则与技术体系32-35
• 2.2.4 循环农业模式分析35-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 秸秆循环利用模式分析41-60
• 3.1 秸秆循环利用的可行性与必要性分析41-45
• 3.2 中国秸秆循环利用模式分析45-49
• 3.2.1 秸秆肥料化46
• 3.2.2 秸秆饲料化46-47
• 3.2.3 秸秆能源化47-48
• 3.2.4 秸秆原料化48-49
• 3.3 四川省秸秆循环利用模式分析49-59
• 3.3.1 研究区基本概况49-52
• 3.3.2 四川典型样区秸秆循环利用调查分析52-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 秸秆循环利用模式的物流分析60-69
• 4.1 物流(物质循环)分析的方法60-62
• 4.1.1 物质流分析60
• 4.1.2 养分循环分析60-62
• 4.2 秸秆循环利用模式的物流特征62-68
• 4.2.1 研究系统界定62
• 4.2.2 数据来源与方法62-64
• 4.2.3 养分循环特征分析64-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 秸秆循环利用模式的能流分析69-85
• 5.1 能流分析方法69-71
• 5.2 秸秆循环利用模式的能流特征71-84
• 5.2.1 研究系统界定71
• 5.2.2 数据来源与方法71-80
• 5.2.3 不同模式下农田生态系统能值分析80-84
• 5.3 本章小结84-85
• 第六章 秸秆循环利用模式的服务功能评价85-93
• 6.1 服务功能评价的方法85-86
• 6.2 服务功能评价的内容及指标86-87
• 6.3 秸秆循环利用模式的服务功能评价87-92
• 6.3.1 研究系统界定87-88
• 6.3.2 服务功能评价分析88-92
• 6.4 本章小结92-93
• 第七章 秸秆循环利用模式的生命周期评价93-103
• 7.1 生命周期评价的内涵93
• 7.2 生命周期评价的方法体系93-96
• 7.3 秸秆循环利用模式的生命周期评价96-102
• 7.3.1 研究对象及范围的界定96-97
• 7.3.2 清单分析及参数选择97
• 7.3.3 影响评价97-100
• 7.3.4 评价结果分析100-102
• 7.4 本章小结102-103
• 第八章 秸秆循环利用的保障体系研究103-113
• 8.1 秸秆循环利用的组成要素与与条件分析103-106
• 8.2 中国秸秆利用中存在的问题分析106-108
• 8.2.1 秸秆资源总量及利用情况统计不清106-107
• 8.2.2 秸秆资源化利用意识淡薄,重视程度不够107
• 8.2.3 秸秆资源化利用技术落后,支持体系不健全107-108
• 8.2.4 秸秆资源化利用方式单一,利用效率低108
• 8.3 秸秆循环利用的保障体系 #97.108-112
• 8.3.1 突出技术创新,构建科学的技术支撑体系108-109
• 8.3.2 依靠机制创新,提供制度与政策保障109-112
• 8.3.3 创新市场化运作机制,加快秸秆产业化开发利用112
• 8.3.4 增强农民意识和责任,发挥实施主体作用112
• 8.4 本章小结112-113
• 第九章 研究结论与政策建议113-117
• 9.1 主要研究结论113-114
• 9.2 政策建议114-115
• 9.3 展望115-117
• 参考文献117-125
• 附表125-130
• 致谢130-131
• 攻读博士学位期间主要科研成果131

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