畜牧生产现状及经济分析论文

【摘要】农产品质量安全是我国农业经济发展的基本内容与目标，关系社会大众的生命安全和身體健康，与农民的增产增收拥有的紧密地联系，并在新时代背景下逐渐成为我国各级党委、政府及大众所关心的焦点问题。今天小编为大家精心挑选了关于《畜牧生产现状及经济分析论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

畜牧生产现状及经济分析论文 篇1：

低碳沼气工程建设的生态经济效益核算研究

摘要

在全球气候变暖和快速城市化的背景下，农村地区是能源集约消耗的薄弱区域，其经济、社会、生态的可持续发展一直受到制约。沼气工程作为一种清洁用能方式，在优化用能结构、减少环境污染、节约自然资源、增加农民收入和促进农村经济转型等方面具有较大优势。本文选择广西恭城瑶族自治县这一沼气工程建设全国示范县为案例，针对户用8m3沼气池，对施工建设、运营维护和消费利用全生命周期过程中的碳足迹、减排效益、经济收益和生态价值方面进行核算和评价。结果表明在沼气池的建设与正常使用年限内，该县农户通过替代燃煤、柴薪和秸秆等共可减排CO2约1.24×106t。从户用沼气池建设及生产过程的投入产出价值的来看，仅通过节约炊事燃料和沼液沼渣的回收利用就能为每户节约19 877元，为全县带来1.26亿余元的总收益。因此，沼气工程在该地区的建设普及是发展农村低碳经济、走富农之路的有效措施，可为广大西部地区新农村建设提供借鉴。

关键词 低碳；沼气；生态核算；沼气工程

农村作为中国能源消费的重要区域，其低品位能源结构和低能源供应量严重制约着农村经济的快速发展。据农业部门测算，我国现阶段用作农村生活燃料的秸秆和薪柴热能转化率仅15%-20%，同时，农村用能还面临煤炭和液化石油气等常规能源供应网点和服务站点分布不足的问题，这就导致农村生活能源较为短缺，间接造成滥砍乱伐和植被破坏。许多地区因此陷入“能源短缺-滥砍乱伐-生态破坏-能源短缺”的恶性循环中。

户用沼气系统具有缓解人畜粪便的污染、减少化肥农药使用量、优化农村用能结构、改善大气环境和提高农户炊事劳动效率等优点。自上世纪80年代以来已经在我国广大农村地区得到一定程度的推广。为了深入评估户用沼气系统环境排放的影响，建设低碳型农业系统，有必要对户用沼气系统进行生态效益的核算与效果研究。

目前，对沼气系统生态核算与效益评估的研究主要集中在以下方面。从全生命周期角度：Berglund和Brjesson^［1］分析瑞士沼气工程建设全生命周期的物质能量投入产出，对沼气建设选址与物料运输和供水成本及效益产出进行合理度量。张培栋^［2］等研究了2004年中国沼气自生产、消费、处置过程综合利用情况，并对国家尺度的沼气建设生态经济效益、生态潜力进行了总体评估。陈佳澜^［3］以湖墩山牧场大型沼气池综合利用工程作为案例，基于生命周期评价能源供应系统的环境减排效益，并对其生态养殖业经济价值给予评估。在沼气使用阶段的排放效益分析方面，邓舟^［4］等对4种主要生物沼气处理方式的碳足迹进行比较分析，得出能量的回收和沼气提纯工艺是实现碳减排效益的最有效方式。苏明山等^［5］构建了沼气利用CO2排放量及其减排成本核算的方法，并将该方法用于某沼气站的案例研究中。从经济收益和循环经济角度，张嘉强^［6］选择四川、陕西、广西三省进行农户调查，研究沼气建设的经济收益与农户安装沼气意愿，提出西部地区农村沼气建设的补贴政策对策和推广建议。吴明涛^［7］基于循环经济考虑，沿生态链条对农业种植养殖和沼气资源综合效益进行综合论证。Chen等^［8］对中国农村地区户用沼气发展的优劣势进行分析，指出增加政府补贴和利用清洁生产机制是解决农村循环经济的主要突破点，也是影响户用沼气在中国推广发展的关键影响因素。

本文对沼气农业生态系统进行生态核算，综合测度区域户用沼气生态模式的可持续性，并选择中国沼气工程示范县广西恭城瑶族自治县作为案例区进行实证研究。通过对当地实际调查、走访与统计资料整理分析，针对典型户用沼气池，进行基于生命周期的碳足迹核算，总体分析沼气利用的温室气体减排效益、农户直接经济效益和社会综合生态效益，揭示沼气建设对地区生态、经济、社会平衡有效发展可持续农业的促进能力，为其他地区沼气工程建设提供一定参考。

1 案例区域介绍

恭城瑶族自治县（以下简称恭城县），位于广西壮族自治区东北部，国土总面积2 149 km2，人口29万。上世纪80年代初，由于当地居民为解决燃料需求大量砍伐木材，导致生态环境遭到严重破坏，农村经济发展受到严重制约。为实现经济和生态环境的和谐和可持续发展，1984年起，该地区将沼气池建设与扶贫攻坚相结合，持续实施“沼气扶贫”工程。自1985年尤其是20世纪90年代中后期以来，恭城县通过以沼气为纽带，以养猪为龙头，以果业为重点，把养殖业和种植业紧紧扭在一起，大力发展生态农业，构建了“养殖-沼气-种植”三位一体的生态农业发展模式。据恭城县能源部门统计，截止2009年底该县境内农村户用沼气池总量6.36万座，入户率89%以上，省柴节能灶6.11万户，普及率达91.6%。

2 沼气农业系统核算边界和生命周期过程

2.1 核算单元与边界的确定

目前，恭城县户用沼气池标准为8 m3，平均使用寿命至少为15 年，本研究按照最佳使用期限，即前10 年的使用情况进行分析。由于当地属于桂北地区，年平均气温高于沼气常温发酵区的最低温度10 ℃，因此全年均能产沼气。扣除一年两次大出料的时间，按每年11个月使用期进行考虑，根据实际调研和统计资料的综合整理分析来看，平均每口沼气池每年产沼气约400 m3，可解决3-5口之家一年80%以上的生活燃料及家用生活照明的需求，根据恭城县“养殖-沼气-种植”模式的实际流程及核算方法需要，将沼气农业生态系统的核算单元分解为以下三阶段：

（1）沼气池建设阶段：包括沼气池的建筑施工、输气管道与设备的安装；

（2）沼气池运行及管理阶段：包括沼气发酵原料的获取、发酵产气、沼气输出及沼液沼渣的处理、沼气池的常规管理与维护；

（3）综合利用阶段：包括沼气、沼渣、沼液在农户、养殖场、农田、果园等地的应用。

图1为恭城县“养殖-沼气-种植”模式的系统边界以及核算单元分解示意图。

在研究过程中对沼气系统作了如下假设和简化：在沼气发酵原料的获取阶段，由于生物质没有被还田以及猪粪没有被用作肥料，应考虑其等效肥力的环境影响。但因为沼气发酵产生的沼液沼渣可用作肥料，又会减少化肥的使用量，所以本研究假设沼液沼渣的等效肥力与原料正好相同。由于沼气产生过程为厌氧发酵过程，系统是密封、隔绝空气的，所以不考虑沼气发酵期间的污染物排放。沼气池被拆除，大多是因建筑规划等原因，本研究暂不考虑这一环节的环境影响与排放。

2.2 生命周期关键因素和影响因子

2.2.1 沼气池建设过程

恭城县沼气建设模式主要为农村户用型沼气模式。该模式是指农户将厕所、猪圈、沼气池和果菜结合在一起。沼气池上种植季节蔬菜和水果，池旁建猪舍和厕所，人和禽畜粪便在沼气池发酵，产生的沼气作为家庭燃料，沼液和沼渣作为果树、蔬菜等的肥料。沼气池的建设是按照国家和自治区推荐的先进池形进行配置，包括厨房、厕所的改建，猪圈和果园的配套设计与建设等。该过程涉及物质、资金和人力等多方面投入，如土地、水泥、粗砂、细沙、卵石、钢筋、涂料、实心砖、塑料薄膜、管道、灶、灯、压力计、技术、劳动、伙食和能耗等。同时，目前农村的主要建池材料有砖、水泥、卵石、沙子等，并在选用材料时根据保证质量的前提下优先坚持就地取材、减少运输、降低成本。在分析上述过程的基础上，对8 m3标准的沼气池建设过程各投入项列于表1。

2.2.2 生产及维护过程

沼气池是“猪-沼-果”生态农业模式的核心。保证沼气池正常的运转和维护是“猪-沼-果”生态农业模式

产生效益的先决条件。沼气生产受进料量和多种环境因子的影响，特别是厌氧环境、适宜温度与pH值范围。为满足沼气细菌的新陈代谢和农时季节施肥的需要，必须对发酵原料进行不断更新，以解决农业生产的用肥。使用秸秆进行沼气发酵的沼气池，根据季节用肥需要，每年大换料1-2次。除定期大换料之外，平日需对沼气发酵原料进行小出料和小进料，用以满足沼气菌生活所必须的原料和正常的新陈代谢。根据上述原则及恭城县的实践情况，对恭城县内户用8 m3标准沼气池生产和维护过程的原料投入进行统计。通常小出料和小进料在5-10天达到发酵原料的3%-5%，按照产1 m3沼气须干料3-4 kg，及秸秆含水率为10%进行衡量。小进料量与产气满足下列关系式：

平均每天进料量=每天产气量(L)第公斤干物质产气量(L)×23(1)

因此，生产维护过程的投入产出情况总结列于表2。

2.2.3 沼气的消费与利用过程

恭城县沼气的利用情况概括在表3中。对恭城县户用沼气池沼气炊事、沼气发电照明和沼液沼渣综合消费与利用的详细情况总结如下：

(1)沼气炊事：这是恭城县沼气利用的最主要途径。全县境内6.36万座户用沼气池已经能够基本满足户主的日常炊事需要。按照沼气热值20 930 kJ/ m3，年产气300天，沼气炉热效率60%，替代燃料柴薪13 814 kJ/ kg，传统柴灶综合热效率19%，蜂窝煤热取值16 747.2 kJ/ kg，煤炉热效率35%，石油液化气热值20 934 kJ/ m3，石油液化气炉

热效率为60%来衡量，一个8 m3沼气池全年产生的有效热量，相当于为户用沼气池家庭每年节约替代燃料柴薪2 153 kg，或替代蜂窝煤1 378块，或替代石油液化气450 m3。

(2)沼气照明：户用沼气池能够满足一般家庭的照明用电。据调查显示，农村普通家庭有两盏15W照明灯通过沼气发电提供，每天平均使用4 h，则每年为每户家庭节约电能约为45度。

(3)沼渣沼液的利用：一个8 m3沼气池一年能为农户提供约25吨左右的农家肥。大量研究和实践证明施用沼液沼渣中含有大量腐植酸类物质，这是改良土壤的关键因素。施用沼渣的果园有机物与氮磷含量均有所增加，同时保水保肥能力增强。同时，沼液沼渣的使用，对节约农用化肥和增加水稻、果树的产量，以及提供养猪养鱼饲料等有重要的经济效益。

3 恭城县沼气农业系统综合效益核算

3.1 基于生命周期的碳足迹核算

鉴于碳足迹在生命周期评估中的局限及不确定性，本文为提高分析结果的准确性，综合现有碳排放计算方法进行研究。本文以不进行沼气建设活动为基准参考条件，针对恭城县户用8 m3沼气池，考虑建设原料投入碳排放、人力投入碳排放、沼气池运行维护阶段碳排和沼气沼液沼渣利用的碳排放，进行全生命周期的沼气池建设与利用碳足迹评估；在确定各个工艺边界及排放源的基础上，计算每项的能量损耗（电力、热量、燃料等）；再将能量损耗乘以相应的潜势因子(GWP) (GWPCO2=1)，转换为二氧化碳当量表示的排放量，即得到每项的碳排放量；最后将各项加和，得到系统总碳排放量。

具体计算过程考虑以下因素：

水泥：根据IPCC编制的《国家温室气体清单指南（2006）》，生产1 t的水泥熟料，其CO2的排放因子缺省值为0.86；

钢筋：以2006年为例，我国吨钢CO2排放量约为2 400 kg； 运输：以普通小货车正常出行为例，1.5 t小型货车每公里耗油为0.11 kg CO2计。根据实地调研与评估，每户建设沼气运输建材5车次，20 km每次计，每年沼气池运行期间，沼液沼渣换料清理2次，每次运输约2 km，每户每次1车，平日清除不需机动车运输；

泄漏：由于沼气的主要成分为CH4为50%-70%，CO2为30%-40%，还有少量CO，H2S，O2，N2等气体。按每年每户平均泄漏1%的保守估计，每户每年泄漏4.5 m3沼气。折算成碳足迹约为8.9 kgCO2/年。

由表4可以计算得到：在户用8 m3沼气池自建设起至使用的全生命周期中，沼气燃烧的CO2排放量最大，约5.3 t，占全生命周期总排放的84%以上；其次是建设过程物料投入涉及的CO2排放，约900 kg，占全生命排放的约14%；而沼气泄漏、沼液沼渣及清理物运输的CO2排放仅占全生命周期总排放量的2%以下。

3.2 温室气体减排效益

根据现有研究结果^［9-12］和中国农村能源消费结构与效率，考虑恭城县以沼气利用为核心的农村能源消费系统的特点，对温室气体减排效益核算方法与范围总结如下：

(1)沼气燃烧的CO2排放量计算

CBC=BC×0.020 9×15.3×4412=11.72BC(2)

其中CBC：燃烧沼气的CO2排放量，单位为t；

BC：为沼气的消耗量，单位为104m3；

0.020 9：热值，单位为TJ/104m3；

15.3：碳排放系数，单位为t/TJ；

(2)生物质燃烧的CO2排放量的计算

CW=W×45%×87%×4412=1.436W(3)

CS=S×40%×85%×4412=1.247S(4)

其中CW、CS为燃烧薪柴、秸秆的CO2排放量，单位为t；W、S分别是薪柴和秸秆的消耗量；45%为含柴薪碳系数；87%为柴薪碳氧化率；40%为秸秆含碳系数；85%为秸秆碳氧化率。

(3)煤炭燃烧的CO2、SO2排放量计算

CC=C×0.020 9×24.26×80%×4412=1.487C(5)

SC=C×16×84%÷1 000=0.013 4C(6)

其中CC和SC为民用煤的CO2、SO2排放量，单位为t；C为民用煤的消耗量，单位为t；0.020 9为热值，单位为TJ/t；24.26为碳排放系数，单位为t/TJ；80%为氧化率；16为SO2排放系数；84%为煤炭平均含硫量。

核算结果显示：恭城县户用8 m3沼气池的年生产沼气能力约为450 m3。根据我国南方农村地区用能结构分配来看，相当于替代燃煤700 kg，替代薪柴相当于2 700 m3的林地年积蓄量，同时减少秸秆的直接燃烧约1 500 kg。按照我国林地年蓄积量90 m3/ ha，平均木材密度1.54 kg/ m3来保守估算，对户用沼气池碳排放核算情况统计(表5)。

由表5可以看出，恭城县户用8 m3标准的沼气池，在正常利用的情况下，年产沼气450 m3，由沼气燃烧产生的CO2排放为0.53 t，而因沼气燃烧所替代的燃煤和柴薪的消耗所直接较少的CO2排放分别为1.04 t和0.47 t。同时沼气生产的原材料秸秆因参与发酵过程而非直接燃烧所减少的CO2排放量为1.87 t。此外，每户通过节省燃煤减少的SO2排放量每年为9.38千克。综上可以看出，沼气池在使用过程中，通过替代燃煤、柴薪和秸秆的直接燃烧，每年每户能够减少CO2排放2.82 t，减少SO2排放9.38 kg。按照全县总体情况来看，6.36万户沼气池，全年通过利用沼气进行炊事、照明可为全县减少CO2排放17.9万t，减少SO2排放596.6 t。

3.3 经济效益

恭城县农户在使用沼气池的过程中，通过沼气炊事、照明，沼液沼渣的综合利用，可以替代燃煤、柴薪等减少燃料的消费，节约外来用电，利用沼液浸种和施肥增加农业产量，减少农药和化肥的使用量，同时使用沼渣养猪也可以节约大量用于购买猪饲料的经济投入。根据恭城县“养殖-沼气-种植”模式的实际生产利用状况，对标准8 m3户用沼气池及全县整体沼气利用经济效益进行的核算，结果见表6。

恭城县户用沼气利用经济收益主要来自燃煤替代、柴薪替代、沼气发电、沼液浸种、沼液施肥增产、替代饲料、农药和化肥等8个方面（见表6）。其中，节约购买化肥可以为每户每年约节省1 000元，是经济收益最高的部分，约占总收益的50.3%。其次是节约购买燃煤和农药，分别为家庭每年节约700元和200元。就总体而言，因户用沼气的使用，为恭城县每户家庭带来直接经济收益2 117.7元，带动恭城县沼气用户整体增收及节约的总经济收益约1.35亿元。

3.4 生态效益

沼气利用可有效保护森林免遭砍伐和减少大气污染物排放。据统计2004年中国沼气供热替代薪柴1 253.3×104 t，相当于保护了167.1×104 ha.森林免遭砍伐^［2］。按照该生态效益，并根据恭城县境内户用沼气池总量6.36万座，年均正常使用率为90%的保守估计，目前恭城县每年的沼气利用可替代柴薪20 148.7 t，相当于保护了2 686.1 ha森林免遭砍伐，直接节约木材量241 775.1 m3。这也是恭城县自森林覆盖率从1987年的47%上升到目前77%的最直接原因。按照森林每生产1 m3木材可吸收183 t二氧化碳计算，恭城县通过沼气利用节约柴薪而产生的碳汇效益，每年可吸收高达442.4万t的二氧化碳。以国际京都市场交易二氧化碳平均价格5.5美元/t计算^［13-14］，每年恭城县沼气利用而间接创造的潜在碳汇价值高达243.8万美元，折合人民币超过1 600万元。因此，户用沼气池建设是与退耕还林还草工程相结合的，国家给予一定税收优惠政策和财政补贴，鼓励农民积极兴建沼气池，减少对山林的砍伐，巩固退耕还林还草成果，对于整个国家的节能减排和低碳发展有十分显著的生态效益。

其次，日常清理的沼液沼渣作为农田有机肥，除了含有大量的氮磷钾基本营养元素，还富含铁钙等微量元素和氨基酸等生物活性物质，是一种养分含量全面，速效养分丰富，肥效长久的有机肥^［15］。长期施用沼液沼渣，不仅能改善土壤结构，还可以提高作物的抗病性和防冻性，提高土壤肥力，减少化肥和农药施用量，降低化学物质对农产品和土壤的污染。

第三，沼气池建设一般与改圈、改厨、改厕同时进行，人畜粪便入池发酵，消灭了蚊蝇孳生场所，切断了病原体的传播途径，因此有效改善了农村环境卫生状况，提高农村的生活环境^［16］ 。

户用沼气池建设与周边环境治理相结合，对城市和地区形象的完善有重要影响，在提高居民生活质量，改善区域投资环境的基础上，能够带动整个城镇和农村区域的整体发展。

4 生态核算结果分析

4.1 温室气体排放解析

根据对沼气农业生态系统温室气体减排效益核算以及基于10年生命周期的碳足迹核算结果，对恭城县沼气建设而言，温室气体主要是CO2，其排放产生的影响如表7所示。

4.2 基于投入产出的社会经济环境效益

根据当地实际建设规范、经济条件、生产能力等综合社会因素，对恭城县8 m3沼气池建设过程投入的生产原料组成及成本以及沼气使用后带来的经济收益统计，结果见表8。

由上表可以看出，恭城县全县沼气池仅正常运行10年直接纯经济净收益为126 418万元，是建池投入8 268的约15倍。在不改变劳动力结构和产业结构的条件下，可以直接实现农民增收。以全县6.36万户沼气农户，在不考虑政府补贴的情况下，每户沼气用户因建设并使用沼气的直接净盈利约19 877元。因此，沼气作为基础生活设施建设，在改善农村生活质量、保护农村地区生态环境的同时，可以为增加农民非农业收入做出巨大贡献。

5 结论建议

本研究综合衡量恭城县户用沼气基于生态学考虑的投入产出效益、经济社会价值及项目开展以来的综合实施效果，能够为回答区域户用沼气生态模式可持续发展的相关问题，可为指导技术工作的开展及在更大区域范围内的推广和实施工作提供重要的科学考量依据。同时，为其他地区有效指导沼气工程顺利开展，优化沼气建设及普及过程的资金、物料和人力投入，改善使用过程的生态破坏和

低效运行模式，为建设低碳型农业系统和户用沼气生态模式的可持续发展提供合理的理论指导。主要结论有以下几方面：

(1)发展以沼气为纽带的农村可再生能源建设，符合低能耗、低污染、低排放的低碳经济模式，能够清洁高效的利用能源，减少对非可再生资源的耗竭性使用，有力的减少环境污染和生态破坏，所以说，发展沼气产业就是发展农村低碳经济最直接有效的措施。

(2)沼气的建设使用维护的整个生命周期内，除建设投入外，其他的人力财力投入甚微，既解放了农村劳动力实现农村用能供给的需要，又可以通过节约资源和循环经济为农民家庭减少开支，提高农村生活水平，促进单一农业模式向生态农业转型。因此，在适宜条件下推广沼气建设与普及为中国农业、农村和农民通往富余之路提供一条捷径。

(3)沼气的利用，改变农村过去因生产生活方式落后引起的脏乱差的环境，把农村“三废”（秸秆、粪便、垃圾）变成“三料”（燃料、饲料、肥料），得到了经济效益、社会效益和生态效益的全面改善。可以说，沼气是农村实现生活、生产和生态和谐发展的良好途径。

（编辑：王爱萍）

参考文献（References）

［1］Berglund M, Brjesson P. Assessment of Energy Performance in the Lifecycle of Biogas Production ［J］. Biomass and Bioenergy, 2006, 30: 254-266.

［2］张培栋，杨艳丽，李新荣. 中国沼气综合利用潜力［J］. 中国沼气, 2007，25(5)：32-35.［Zhang Peidong, Yang Yanli, Li Xinrong. Status Quo and Potentiality of Biogas Comprehensive Utilization in China ［J］. China Biogas, 2007, 25(5):32-35.］

［3］陈佳澜.大中型沼气综合利用系统生命周期评价［D］.北京：北京林业大学，2009.［Chen Jialan. Life Cycle Assessment of Large and Medium Scale Biogas Plant ［D］. Beijing: Beijing Forestry University, 2009.］

［4］邓舟，耿欣，张丽颖,等. 沼气利用方式的碳足迹分析［J］. 环境卫生工程，2010，18(5)：23-26.［Deng Zhou, Di Xin, Zhang Liying, et al. Analysis of Carbon Footprint in Biogas Utilization Technologies ［J］. Environmental Sanitation Engineering, 2010,18(5):23-26.］

［5］苏明山，何建坤，顾数华.大中型沼气工程的CO2减排和减排成本的估计方法［J］.中国沼气，2002，20(1)：26-28.［Su Mingshan, He Jiankun, Gu Shuhua. Approach to Estimate CO2 Reduction and Increment Cost for Large Biogas Systems ［J］. 2002, 20(1) :26-28.］

［6］张嘉强.西部户用沼气发展现状及潜力评估［J］.农业技术经济，2008，（5）：103-109.［Zhang Jiaqiang. Westen Household Biogas Development Status and Potential Evaluation［J］. Journal of Agrotechnical Economics, 2008, （5）:103-109.］

［7］吴明涛.基于沼气资源开发的西部农村循环经济发展模式探讨［D］。成都：电子科技大学，2009.［Wu Mingtao. Research of Western Country Recycle Economic Developing Pattern Based on Biogas Resource Exploitation ［D］. Chengdu: University of Electronic Science and Technology of China, 2009.］

［8］Chen Y, Yang G, Sweeney S, et al. Household Biogas Use in Rural China: A Study of Opportunities and Constraints ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010, 14(1): 545-549.

［9］孙建卫，赵荣钦，黄贤金，等. 1995-2005年中国碳排放核算及其因素分解研究［J］.自然资源学报，2010，25(8)：1284-1295. ［Sun Jianwei, Zhao Rongqin, Huang Xianjin, et al. Research on Carbon Emission Estimation and Factor Decomposition of China from 1995-2005［J］. Journal of Natural Resources, 2010, 25(8),1284-1295.］

［10］齐玉春, 董云社. 中国能源领域温室气体排放现状及减排对策研究［J］. 地理科学，2004，24(5) : 528-534. ［Qi Yuchun, Dong Yunshe. Emission of Greenhouse Gases from Energy Field and Mitigation Counter Measures in China ［J］. Scientia Geographica Sinica, 2004, 24(5):528-534］

［11］赵荣钦，黄贤金，钟太洋.中国不同产业空间的碳排放强度与碳足迹分析［J］.地理学报，2010，65(9)：1048-1057. ［Zhao Rongqin, Huang Xianjin, Zhong Taiyang. Research on Carbon Emission Intensity and Carbon Footprint of Different Industrial Spaces in China ［J］. Acta Geographica Sinica, 2010, 65(9):1048-1057.］

［12］赵荣钦，黄贤金.基于能源消费的江苏省土地利用碳排放与碳足迹［J］.地理研究，2010，29(9)：1639-1650.［Zhao Rongqin, Huang Xianjin. Carbon Emission and Carbon Footprint of Different Land use Types Based on Energy Consumption of Jiangsu Province ［J］. Geographical Research, 2010,29(9):1639-1650.］

［13］何英，张小全，刘云仙.中国森林碳汇交易市场现状与潜力［J］.林业科学，2007，43(7)：106-111.［He Ying, Zhang Xiaoquan, Liu Yunxian. Present Status and Potentiality of Forest Carbon Trade Market in China ［J］. Scientia Silvae Sinicae, 2007,43(7):106-111.］

［14］武曙红，宋维明.自愿林业碳市场对CDM林业碳市场的影响［J］.林业科学，2010，46(2)：141-147.［Wu Shuhong, Song Weiming. Effect of the Voluntary Carbon Sequestration Market on the Compliance Carbon Sequestration Market Under CDM ［J］. Scientia Silvae Sinicae, 2010,46(2):141-147.］

［15］颜卫卫.户用沼气恭城对农村生态系统的影响［D］.武汉：华中农业大学，2008.［Yan Weiwei. The effect to rural ecosystem by household biogas in Gongcheng Country ［D］.Wuhan: Central China Agricultural University, 2008.］

［16］蔺桂芬.沼气在社会主义新农村建设中的作用和意义［J］.畜牧与饲料科学，2010，31(5)：99-100.［Lin Guifen. The Function and Meaning of Biogas in the Construction of a New Socialist Countryside［J］. Animal Husbandry and Feed Science, 2010,31(5):99-100.］

Ecological and Economic Benefit Accounting for LowCarbon Biogas Project Construction

——A Case Study of Gongcheng, Guangxi

DAI Jing CHEN Bin QI Jing

（State Key Joint Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control,School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China）

In the background of global warming and rapid urbanization, the economicsocialecological sustainable development of rural areas has been constrained due to its blind role of energy intensive consumption. Biogas project provides a suitable clean energy consuming pattern, which has predominant advantages in optimizing energyusing structure, reducing environmental pollution, conserving natural resources, increasing farmers’ income and promoting rural economic transformation, etc.The biogas demonstration project of Gongcheng YaoAutonomous County of Guangxi is chosen as a study case. In this paper, we evaluate the carbon footprint, emission reduction effect, economic benefit and ecological value in the life cycle process of construction, operation maintenance and output consumption of an 8 m3 biogas tank. The results show that the substitution of coal, firewood, and straw can lead to a CO2 emission reduction of 1.24 million tons. With a viewpoint of inputoutput value analysis from biogas’s construction to production process, each household can save 19,877 Yuan(RMB) through biogas consumption instead of fossil fuel and recycling of the wastes, which can bring 126 million Yuan(RMB) of total earnings for Gongcheng Country. Therefore, the biogas project is considered as an effective measure in promoting low carbon economy in rural areas and enriching the peasants for Gongcheng Country. Meanwhile, the direct economicenvironmentalecological effects of Gongcheng’s biogas project could be worthy of popularizing.

Key word low carbon; biogas; ecological accounting; biogas project

收稿日期：2011-11-12

作者简介：戴婧，博士生，主要研究方向为低碳经济分析与生态系统评价。

通讯作者：陈彬，教授，博导，主要研究方向为生态核算与管理。

基金项目：世界银行贷款中国新农村生态家园富民工程项目；国家高技术研究发展计划（863计划）重点项目（编号：2009AA06A419）；教育部新世纪优秀人才（编号：NCET-09-0226）。

作者：戴婧 陈彬 齐静

畜牧生产现状及经济分析论文 篇2：

浅谈乡镇农产品质量安全监管面临的现状与解决策略

【摘   要】农产品质量安全是我国农业经济发展的基本内容与目标，关系社会大众的生命安全和身體健康，与农民的增产增收拥有的紧密地联系，并在新时代背景下逐渐成为我国各级党委、政府及大众所关心的焦点问题。但乡镇农产品却在产品安全监管的层面上存在着诸多的问题，对此，本文结合乡镇农产品的发展现状，探究乡镇农产品安全监管体系的现状，提出相应的解决策略。

【关键词】乡镇农产品;质量安全监管;监管现状

引言

农业经济的快速发展，能够缓解我国农副产品的供需关系，拓宽社会大众对乡镇农产品的认知和选择空间，从传统“追求产品规模的过程”转变为注重农产品安全及品质。然而在乡镇农产品快速发展的过程中，却存在着诸多的质量安全问题，导致我国的农村经济与农业生产受到冲击和影响。而通过探究乡镇农产品质量安全监管现状，提出相应的解决策略，可以帮助我国更好地完善乡镇农产品质量安全监管体系，提高农产品供给的稳定性和持续性，满足社会大众对农产品供应的发展诉求。

1.乡镇农产品的发展现状

农产品主要指农业生产中的物品，具体包括小麦、玉米、花生、稻子、高粱及各地所生产的特色产品。其中初级农产品具体指农业生产活动中所涉及的动物、植物等产品，并不包括经过加工的农作物。而乡镇农产品则指我国乡镇地区在农业经济生产活动中，所形成的农业产品，其种类众多，涵盖水产品、畜牧、兽、禽、爬虫、两栖、粮油作物、药材、苗木、花卉、蔬菜瓜果、食用菌、毛茶等类别。在乡镇农产品现代化发展的过程中，我国逐渐形成了以农产品为主的产业链条，并为乡镇农产品的城乡流通奠定了坚实的基础。通过对乡镇农产品行业技术变革、退出壁垒、产品品种、需求增长率及市场增长率进行分析，可以发现我国乡镇农产品正处于快速发展的关键时期，产品品种较为齐全，市场增长率、需求率大幅提升，竞争者数量于日上升，并形成了以农产品生产、加工、运输、销售为主体的产业链条。而在供需平衡上，我国乡镇农产品供给能力较强，但市场需求却从“规模需求”转变为“质量需求”致使部分乡镇农产品出现“供大于求”的问题。而结合农产品的销售渠道，可以发现我国农村、乡镇已经从传统的市场营销模式，转变为网络营销模式，从传统的“生产基地-农产品市场”，转变为“生产者-用户”，使农产品的销售渠道变得更加广泛、更加多元。根据前沿产业研究院的数据资料能够发现，2019年我国乡镇网络零售额为2693.2亿元，环比增长29.3%，其中植物类产品的零售额为2142.2亿元，约占总量的76.53%，由此可见我国农产品在网络零售领域的发展速度较为显著，并且逐渐形成了品牌效益。

2.乡镇农产品质量安全监管体系现状

结合我国乡镇农产品发展的现状及趋势，能够发现网络零售逐渐成为我国农产品发展的新方向，但在乡镇农村品网络发展的过程中，却存在诸多的质量安全监管的问题，需要我们充分分析农产品质量安全管理体系的现状，确定监管体系的发展渠道，从而为我国乡镇农产品的现代化发展，提供依托和帮助。

2.1乡镇农产品质量安全监管体系的发展成就

首先是监管机构的不断完善、健全。监管机构是乡镇农产品监管体系得以建立健全的根本，承担着农产品监管管理的基本职能。根据相关数据调查能够发现，我国75%的省市地区设立了独立的农产品安全监管站、配备了技术较为先进的农产品检测仪。而86.34%的行政村则依托监管机构的食品协管员从事当地的安全监督管理工作，所涉及区域覆盖各乡镇及行政村。其次是检测体系的完善。农产品检测体系是质量安全监督的技术支持，是强化现代农业、发展公共服务、提高食品安全的基本保障。我国当前的农产品安全检测项目逐渐从城市、覆盖到县级，并通过技术升级与工艺改造的方式，提高原有检测体系的检测水平与检测能力。再次是执法能力的不断增强和提升。在农产品安全监管工作的持续开展下，我国各乡镇部门能够从源头抓起，将化肥、农药使用、经营及生产等环节的违法行为作为重点，开展专项整治及治理活动，譬如通过开展专项治理行动，对生产企业、产品市场及经营户进行大整治和大治理。并通过农药使用宣传活动，加强农户在农药使用和管理过程中的规范性和标准性。最后是检测预警机制的不断加强。我国乡镇地区能够根据“四季不断、三级检测”的要求，开展农产品检测活动，并制定针对性较高的检测计划，对问题突出、风险高的农产品开展专门性的监测工作。

2.2乡镇农产品质量安全监管体系的发展问题

虽然乡镇农产品安全监管体系在时代发展和经济建设的过程中，获得了较为突出的发展成就，但依旧存在诸多的监管问题。首先是农产品安全风险依旧存在。由于我国乡镇农产品拥有规模较小、生产分散、工艺落后等特征，导致农户的质量安全责任意识较为薄弱，容易出现农残超标或限用农药频繁使用等问题，严重影响到乡镇农产品在网络零售领域的发展质量和效率。而有关标准化种植、合理使用化肥农业的普及、引导与宣传工作难以落实到位，质量安全监管的主管部门还难以形成合力，致使农产品安全风险在短时期内无法得到彻底的根治和解决。其次，虽然我国市、县、乡已设置相应的安全监管部门或机构，然而在实际管理与监督农产品质量安全的层过程中，却存在经费不足、人员缺乏、编制偏少等问题，尤其在农业标准化、农药治理及质量检测等层面上，依旧存在财政投入不够充足的问题。难以结合乡镇农产品的发展诉求，提高农产品监管工作的实效性和有效性。而在队伍建设中，村级协管员在监管队伍建设中拥有举足轻重的重要功能和作用，然而由于村级协管员普遍由村干部兼任，难以集中力量开展相应的监管活动，导致其监管职能无法得到履行。最后是信息化建设的滞后。农产品安全监管的影响因素较多、监管链条较长，所涉及部门较多，需要我国相关政府部门通过创新监管渠道的方式，借助信息化技术提高农产品监管的质量和效率。但我国大部分乡镇地区依旧存在信息化建设起步较晚、监测滞后及平台衔接难度大的问题。其中平台衔接主要指与食品药物监管平台及农产品监管平台相衔接的县级、乡镇级安全监管平台，能够通过公共数据资源与监管业务的充分融合，提高产品监管的实效性和有效性。但由于信息化建设的滞后，导致相关平台难以得到衔接和建立，致使政府的监管职能无法得到有效地强化。

3.乡镇农产品质量安全监管问题的解决策略

3.1推进乡镇农业的标准化生产

结合乡镇农产品发展的现状及趋势，能够发现加强乡镇农产品质量安全监管，能够为乡镇农产品的网络零售、产业延伸及质量提升奠定基础、提供条件。然而针对乡镇农产品在产品种植与生产中所存在的质量安全风险问题，我们需要通过推进标准化生产的方式，对其进行化解。首先，各级农业（果业、渔业、畜牧业等）部门需要筛选出切合当地生产实际的产品技术规程与控制规范，并将其转化为简明的、通俗的操作手车，通过扩大标准化菜园、农业示范区的方式，促进我国绿色农业的稳步发展。其次，加大农业标准化与合理使用化肥农药的普及、引导、宣传等工作，可通过技术指导、乡镇宣传或短信宣传等方式，联合不同安全监管主管部门的工作，深化农户的质量安全责任意识。譬如各级安全监管部门在协同合作的过程中，不仅要将标准化生产宣传出去，还需要根据安全监管的业务内容，优化自身的工作模式和体系，提高标准化生产的推进效率。

3.2加强质量安全监管队伍建设

首先，加强财政投入与编制设置。结合乡镇农产品质量安全监管队伍所存在的经费不足、人员偏少及编制不足的问题。我国相关政府部门需要根据乡镇地区的农产品监管实际，提高财政经费投入力度，增设质量安全监管部门或机构的编制，并结合质量安全监管基地、信息化建设、专项治理及质量检测的资金投入情况，制定资金供给标准，补齐质量安全监管机构所存在的资金短板问题。其次在队伍建设的过程中，需要提高专业人员的数量，降低兼职人员、抽调人员的数量，解决村级协管员身兼数职、履职有限的问题，使乡镇农产品安全监管队伍更加科学、更加合理，发挥出应有的功能和作用。而在执法上，则需要根据县建、镇建、乡建执法中队的要求，改善执法方法，完善执法模式，增强执法能力，并明确不同执法队伍在种植、肥料、农业等层面的监管职责。此外，在队伍建设的过程中，还需要注重对工作目标、指导思想的制定，使队伍建设更加契合我国乡镇农产品行业发展的诉求。

3.3加强乡镇农产品的信息化建设

信息化建设是强化政府监管职能，切合时代发展诉求的重要手段和举措，能够帮助各级监管部门整合数据资源与监管业务，形成能够与省级、市级监管平台相衔接的县级、乡镇安全监管平台，提高农产品质量安全监督与管理的实效性。而在具体的建设中，还需要从以下方面入手：首先，注重信息化制度的完善与建设，明确不同行业、管理层级的监管重点与责任。其次，确保职能体系与信息化管理的健全。即在监管部门内部设置专门的信息化机构，使其根据乡镇农产品的发展趋势开展信息化管理、实施、设计及规划等工作。最后，加强整体规划，即从监管体系、信息获取（检测信息、责任信息、标准信息、舆情信息）的角度开展三品一標、投入品管理、准入管理及准出管理等工作。

4.结语

乡镇农产品质量安全监管效率关系到国计民生，影响到我国农业经济的发展方向和效率。然而我国农产品监管部门却在队伍建设、安全风险监测及信息化建设等层面上存在明显的不足，需要结合我国农产品发展现状及问题表现形式，提出相应的化解策略，以此完善我国现有的农产品监管体系，提高农产品质量监管的效率，为我国乡镇农产品的网络化发展，提供支持。

参考文献

[1]薛思蒙，邓金香，裴昕，朱建国，项诚，毛世平.不同模式下的发达国家农产品质量安全监管经验与启示[J].世界农业，2017，06：4-11.

[2]刘成，郑晓冬，李姣媛，方向明.农产品质量安全监管信息化的经济分析和经验借鉴——基于信息化监管平台建设的视角[J].农林经济管理学报，2017，1603：362-368.

[3]陈晓华.2014年我国农产品质量安全监管成效及2015年重点任务[J].农产品质量与安全，2015，01：3-8.

[4]张蓓，文晓巍.农产品质量安全监管系统的功能和复杂性及其化解路径[J].农业现代化研究，2012，3301：59-63.

陕西省商洛市洛南县巡检镇农业综合服务站    陕西商洛    726000

作者：王志臣

畜牧生产现状及经济分析论文 篇3：

城市食物-能源-水资源系统关联性研究：以北京市为例

摘要 食物、能源和水资源是人类生存和发展不可或缺、不可替代的基础性资源，三者之间存在错综复杂的关联关系。城市是社会经济与资源消耗的集聚地，也是食物、能源和水资源供需矛盾冲突最为激烈的区域，食物安全、化石能源枯竭和淡水资源短缺等全球性问题已成为未来城市可持续发展面临的最大挑战。系统分析与模拟城市食物-能源-水资源的供给、需求及其关联关系，对保障城市资源供给安全、推动资源系统管理具有重要的实践意义。文章基于Stella建模平台，构建了区域关联和要素关联耦合作用下城市食物、能源与水资源供需的动态模型，以北京市为例，定量模拟了2016—2035年食物-能源-水资源系统的动态变化及其关联特征。结果表明：①2035年，北京城市居民粮食需求量预计约216万t，肉类83万t，总能源需求量约9165万tce，总需水量约46亿m3，而由本地独立生产和供给的资源量仅分别为21万t、23万t、1650万tce和33亿m3，本地供需缺口都呈现增大趋势，必须依赖外部地区的资源投入满足本地需求。②食物-能源-水资源要素之间相互作用的绝对量增加且生产“外包”特征明显，本地食物-能源-水资源关联关系向运输、处理等供应链后端环节偏移。③要素关联关系上，食物与水资源的耦合作用最强，能源和食物的关联程度明显增大，水资源和能源的关联程度较稳定。区域关联关系上，食物-能源-水资源系统区域间关联性增强。④城市资源的系统管理需要综合考虑食物-能源-水资源供需过程中的多重权衡关系，建立多区域、多要素一体化的资源协同管理机制。

关键词 食物-能源-水;关联关系;动态模拟;Stella

食物、能源与水资源（food，energyandwater，FEW）是人类生存和发展不可或缺、不可替代的基础性资源[1]。当前人类取得了超越任何历史时期的技术经济成就，然而全球食物、能源和水资源的总体态势仍然严峻[2]。食物安全、淡水资源短缺和化石能源枯竭已成为全球性问题。城市是社会经济与资源消耗的集聚地，也是食物、能源与水资源供需矛盾最为突出的区域[3]。高强度的资源需求造成了严重的资源超载问题，如何保障城市食物-能源-水资源系统的供需安全是推动城市可持续发展面临的巨大挑战。食物-能源-水资源之间存在着错综复杂的关联关系，一种资源的约束可能会限制其他资源的开发利用[4]。随着资源稀缺程度增加，“关联关系”约束下食物-能源-水资源呈现的协同或拮抗作用愈加强烈，更加剧了城市内的资源冲突。同时，城市是一个高度开放的系统，资源的生产和消费在空间上呈现明显分离[5-6]，日益增长的区域输入影响着城市食物-能源-水资源的供需系统，城市社会经济与环境变化也会影响其他区域的资源安全[7]，使城市食物-能源-水资源的供需管理更为复杂。2014年，德国技术合作组织（GIZ）与地方政府环境行动理事会（ICLEI）在合作项目中首次提出“UrbanNexus”的概念[8]，将食物-能源-水资源关联关系与城市可持续发展联系起来，强调必须重视城市食物-能源-水资源的系统管理。因此，有必要从关联视角出发，充分考虑城市系统的开放性特征和区域传导效应[9]，对未来食物-能源-水资源系统的供需变化及资源开发利用的协调与安全性进行“前瞻性”预判，以服务城市资源安全与协同管理[10]。

1文献综述

城市化进程的不断推进对食物-能源-水资源提出了更高要求，全球气候变化和公共卫生事件的突发更增加了保障城市食物-能源-水资源供需安全的不确定性和风险。如何应对未来不断扩大的资源需求以及快速退化的资源生产是城市管理决策者亟待解决的问题[11]。长期以来，城市系统大多是以单一、割裂、机械的方式考虑食物、能源与水资源，试图通过对资源供需开展现状评估[12-14]或预警分析[15-18]在单要素领域提出应对资源危机的有效措施，这种传统的“孤岛式”的资源管理忽视了食物-能源-水资源要素间的关联关系，不能充分反映资源利用在管理实践中的复杂性，甚至会带来新的资源困境，不利于实现资源整体分析和综合管理[19]。

2011年波恩会议之后，“关联关系”作为环境管理的新范式，逐渐成为世界性的热点议题。目前学术界对食物-能源-水资源系统存在客观复杂的相互作用基本达成共识，并逐渐形成以食物-能源-水资源为核心的多要素、多尺度的研究框架[9，20]。在此基础上，有关食物-能源-水资源的模型开始发展起来，主要用于量化与评价复杂食物-能源-水资源系统的行为模式和互动关系，如多尺度综合评价模型（MuSIASEM）[21]、WEF关联关系研究工具（WEFNexusTool2.0）[22]等，此类模型可以通过情景分析探索国家尺度资源利用的最优方案，但主要侧重静态分析，不利于掌握食物-能源-水资源系统的运行规律;而气候-土地-能源-水模型（CLEWs）[23]、区域综合建模和分析平台（PRIMA）[24]等虽可以实现不同国家或区域食物-能源-水资源安全的动态评估，但往往由于模型固化、参数复杂，在面对特定研究对象与问题时缺乏一定的灵活性，难以实现对城市资源安全的整体把握。为此，部分学者借助不同的建模平台开发了专门的模型分析工具，譬如Lin等[25]开发了基于GIS的区域环境评估工具（GREAT），李桂君等[26]和王慧敏等[27]构建了食物-能源-水資源系统动力学模型等，虽可有效模拟地方性区域未来食物-能源-水资源的变化趋势，为城市动态模拟研究提供借鉴，但并未考虑其开放性特征，对多维关联关系的复杂性思考较为简单。因此，文章旨在综合考虑城市食物-能源-水资源要素间、系统间、区域间的多重关联关系，构建灵活的城市食物-能源-水资源动态模型，服务于城市资源系统管理。

作为首都的北京是中国快速城市化过程的缩影，独特的区位条件和超大城市的定位决定了北京承受着日益紧张的资源压力。文章以北京市为例，基于Stella建模平台，提出城市食物-能源-水资源系统模型的建模范例，模拟北京城市发展过程中食物-能源-水资源的供给与需求，分析食物-能源-水资源彼此间关联强度的变化规律，以期为北京城市发展规划实施以及构建韧性城市管理方法提供定量化决策依据。

2研究方法及数据来源

2.1模型构建

Stella是基于交互式界面的动态建模与政策分析平台，在复杂系统关联关系量化与结构分析等方面具有独特优势，操作灵活且不需要编写复杂的程序代码，大大提高了建模的交互性与通用性。本研究综合考虑食物-能源-水资源要素之间的依存关系（resourcesdependence，RD）、与社会经济系统之间的供给关系（resourcesprovision，RP）以及城市与区域之间的耦合关系（resourcescross-region，RR）（图1），基于Stella平台进行建模，模型包括四个模块（图2），模块中变量的含义如表1所示。

模块I是社会经济模块，主要包含常住人口和GDP两个重要参数，是生产生活中食物-能源-水资源需求的直接驱动因素。GDP以2010年可比价表示，综合分析世界银行（WorldBank）与法国巴黎银行（BNPParibas）数据库资料、《2017—2018年中国宏观经济分析与预测》及《北京蓝皮书：北京经济发展报告（2018—2019）》等研究报告以设定增长率。人口动态变化采用逻辑斯蒂增长函数表示，参考《北京城市总体规划（2016—2035年）》将2035年人口目标设定为2300万人。

模块Ⅱ是城市食物供需模块，主要包括粮食和肉类。北京本地粮食生产假设全部供本地消费，由粮食种植面积与养殖规模的变化来进行模拟，需求量由常住人口与居民人均家庭食物消费量来估算，供需缺口决定外地调入量。食物对能源的消耗主要考虑生产（种植/养殖）-加工（碾米、屠宰等）-运输存储-烹饪煮熟四个过程，而对水资源需求则主要考虑生产-加工-烹饪煮熟三个环节。

模块Ⅲ是城市能源供需模块，主要考虑了煤炭、石油、天然气、电力和热力五种能源类型。北京市本地完全自给的能源生产活动仅有部分原煤开采以及可再生能源的开发。能源需求主体包括生产与生活需求。其中，生产需求包括食物和水资源系统需要的能源以及其他产业（主要指除农业、水生产和供应业、水利环境公共设施管理业以外的产业）的能源消耗;生活需求主要包括家庭食物加工与其他能耗之和。此外，能源生产和加工过程中的水资源消耗量，主要包括煤炭生产、火力发电、热力供应、油品加工以及可再生能源的生产等环节。同时，综合《北京城市总体规划（2016—2035年）》及北京市可再生能源发展的现状与未来趋势，设定太阳能、地热能（含余热）、生物质能、风能的发展情景。

模块Ⅳ是城市水资源供需模块，本地供水主体包括地表水、地下水及回用水三部分，而需水主体包括农业、工业、生活和市政景观四部分。其中，地表水和地下水的供给量由历年统计数据推算，回用水利用量根据回用率估算。农业需水主要由农业灌溉用水驱动;工业需水由能源产业需水和一般工业（除能源生产、加工以外的工业活动）需水共同决定;生活需水等于食物烹饪需水与人口和其他人均生活用水量乘积的和;市政景观需水由人口和经济发展水平估算。以“原水提取”“水处理与分配”和“废水处理与回收”三个环节计算水资源开发利用过程中的能源消耗[28]。以食物氮排放灰水足迹作为水系统受到食物系统影响的表征指标，标准采用《水污染物综合排放标准（北京市地方标准）》（DB11/307-2013）中B排放限值。

2.2关联指标构建

资源之间相互影响的程度不能仅仅从绝对量来反映，如，食物消耗的能源较多，但其他经济部门能源需求的增加会导致食物对能源系统构成的实际影响可能较小。鉴于此，文章构建了要素关联指数，该指数指食物-能源-水资源交互作用量和需求量的比值，以表征系统内要素间的关联程度。

其中：γij为资源i对资源j的单向关联指数;IDij为资源i对j的交互影响量;TDj为资源j的总需求量;γi-j为资源i和j的关联指数，在此基础上，以Lγi-j表示区内的要素关联程度，由实际发生在城市边界以内的资源交互行为计算，两指数差值为本应由城市负担却外溢至区域的部分，反映城市食物-能源-水资源供需对区域资源系统的影响程度。

2.3数据及验证

为便于与《北京城市总体规划（2016—2035年）》中设定的目标进行对比，本研究将模拟时间节点设定为2035年，模拟步长为1年。在对人口与GDP进行参数率定与验证的基础上，采用历史检验法，利用2000—2016年食物、能源和水资源实际供、需总量历史数据进行模型验证，相关数据来自2001—2017年历年《北京市统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《北京市水资源公报》《全国农产品成本收益资料汇编》《全国规模化畜禽养殖业污染情况调查技术报告》及文献调研资料[29-41]。由于食物需求统计量存在统计口径的缺口，本文选择已有研究中的数据进行验证[42]，如图3所示，总体模拟效果较好，模型可靠性较高。

3结果与分析

3.1食物-能源-水资源供需总量及结构的变化

如图3a、3b所示，北京市居民食物的需求量总体上呈饱和增长趋势。2000—2015年期间，北京市居民粮食和肉类的人均消费量基本稳定在88kg和34kg左右，随着人口规模逐渐扩大，2035年北京城市粮食需求预计为216万t，肉类83万t。从生产端来看，随着城市产业结构调整、建设用地不断扩展以及农业生产空间不断被调减，粮食作物播种面积已由2000年30.8万hm2降至2015年的10.4万hm2，仅约0.13万hm2用地可服务于畜禽养殖，本地供给能力持续下降，2035年预计仅可保留约21万t粮食和23万t肉类的生产量，本地供需缺口将不断拉大。

能源作为社会经济发展的物质基础和基本动力，与经济发展呈现强烈的耦合关系（图3c、3d）。北京市生产總值可比值从2000年的0.47万亿元预计增加到2035年的6.91万亿元，而能源需求将由4144万tce增加至约9165万tce，略超过《北京城市总体规划（2016—2035年）》中“2035年力争控制能源消费总量在9000万tce左右”的目标。需要说明的是，北京市曾以煤炭作为城市生产生活的重要能源，近年来随着“去煤炭化”进程的推进，陕京天然气管道、燃气热电中心等能源基础设施建成并投入使用，北京的能源消费趋于清洁和多元，以天然气、电力和油品为主的能源消费结构将成为最主要格局，到2035年将占总消费量的90%以上。2020年本地煤矿关闭之后，北京化石能源消费将全部依靠调入，本地主要生产可再生能源，结构上以太阳能和地热能为主，总量上预计2035年实现消费占比达到18%，距《北京城市总体规划（2016—2035年）》中20%的目标仍有一些距离。

水资源供求关系在南水北调中线通水之后基本可实现总量平衡，但这种“紧平衡”状态却是极度脆弱的（图3e、3f）。模拟结果显示，2035年北京市水资源总需求量达46亿m3，较2015年增加约19%。结构上表现为工农业需水大幅下降，生活需求和市政景观需求成为水资源的需求主体（83%），这与北京市产业结构转型和生态环境建设密切相关。在供给方面，北京市属于重度缺水地区，2000—2015年期间本地供水以地表水和地下水为主，之后北京市大力推动水资源的回收与再利用，2015年之后再生水可利用量达到10亿m3，已成为除自然水体外稳定的“第二水源”，预计2035年可利用量为16亿m3，占本地水资源供给量的50%。相较于食物与能源来说，水资源的空间流动性较差，非自然水资源调度成本较高，2035年北京本地供水将面临13亿m3缺口，供需矛盾依然严峻。

3.2食物-能源-水资源系统关联性分析

随着城市资源供需与结构性变化，食物-能源-水资源要素之间的关联性也会发生显著变化。由图4a、4b可以看出，食物与能源之间的相互作用明显加强。食物对能源需求的正向驱动突出，从2000年的64万tce增加到2035年的188万tce，但增幅在2015年之后随食物需求总量趋于平稳而下降。结构上呈现供应链前端低能耗、后端高能耗的特征。尽管外部调入量不断增加，但是相比较食物运输和加工而言，食物生產所引起的外部能源消耗的影响虽在增加但始终较小，到2035年仅有16万tce左右的能源需求量由外部地区承担。能源受到食物子系统的支撑作用增加，生物质能的利用水平显著提高，预计2035年的年利用量将达到294万tce。

北京市食物和水资源的相互作用在总量上同向变化（图4c、4d），且均呈现向区外转移的趋势。食物系统对水资源的影响体现在对水量和水质的双重压力。就总量来说，食物对水资源的需求持续小幅增加，预计2035年将超过14亿m3。化肥的使用、牲畜和人类粪便的排放将产生约18亿m3的灰水负荷（2035年），其中因食物消费行为而排放的氮是食物生产行为的1.8倍，易造成水质性缺水问题。由于城市食物子系统越来越依赖外部区域（如黑龙江、河北和山东等）的粮肉调入来满足不断增长的需求，2035年食物的水资源需求中将有12亿m3被转嫁到其他区域，约29%的灰水负荷由城市腹地分担。由此可见，食物生产活动的外包对缓解本地的水资源紧张发挥了积极作用，但显然加剧了区域水资源的压力。

北京市能源与水资源对彼此的需求呈现不同程度增加，但能源对水的驱动作用更强。如图4e、4f所示，2035年能源共计需水量约7亿m3，相比2000年增加了近3倍，其中约55%的能源水资源需求发生在区外。外部能源产品的输入，大大减少了本地能源生产对水资源的需求压力。目前北京市本地能源需水活动主要为二次能源的加工，其中以热电生产为主，后期可再生能源的开发将消耗更多的水资源。同时期内，水资源对能源的需求驱动基本稳步增长，预计2035年需求总量将达到约34万tce。由于北京市愈加重视综合提升水资源利用水平，自来水的生产运输、污废水的收集处理以及回用水的再生逐渐成为水资源耗能的主体，2035年需消耗能源约23万tce。为了满足北京市的水资源需求，南水北调工程的输水量连年上升，将有8%的水资源能源需求量被输水源头丹江口及工程沿线的其他地区承担。

3.3食物-能源-水资源系统关联程度分析

基于上述研究，对北京市食物-能源-水资源系统的关联指数进行综合分析，如图5所示。

食物和水系统的强关联关系发挥了主导作用，更高的需求风险或伴随更高的关联风险。农业技术水平的显著提高和农业结构的升级优化，减少了食物与水资源彼此约束的相对量，关联指数γW-F由0.28波动下降至0.26。同时，食物生产活动的区外转移，使本地食物和水资源系统呈现解耦特征，2035年关联指数LγW-F仅为0.11，相比2000年将下降近60%。

水和能源系统的关联关系最稳定，关联强度虽有增加但对整体影响不大。新能源综合利用模式的推广和水资源利用水平的提高，增加了要素之间的资源依存量，关联指数LγE-W由2000年的0.014增加至2035年的0.017，但该增量相对总量仍然较小，能源和水系统的资源压力主要来自其他社会经济活动的需求。另一方面，能源和水资源长期高度对外依存的供给模式并没有发生显著变化，要素关联和区内要素关联指数同比增长，差值约为0.006。

能源和食物系统的关联强度不高，但潜力较大。近年来，生物质能的开发利用，加速了食物和能源系统的耦合，关联指数LγF-E快速上涨，2035年将达到0.024。同时，关联指数LγF-E的改变使总体的要素关联也发生了变化，关联指数γF-E将增至0.025，食物和能源的关联关系对区域作用最小，仅0.001的关联强度被转移到其他地区。

总体来看，城市是高度开放的经济系统，对资源严重稀缺的北京市而言，外围地区分担了北京市高强度的资源压力，本地食物-能源-水资源系统的关联关系外溢，区域间互联互通的作用加强，食物-能源-水资源关联关系也更加复杂。因此，保障城市资源的安全应由市域内统筹向市域内外两个统筹的方向转变，外部资源的供应应该纳入城市政策的制定过程中。

4讨论

4.1重视城市与区域之间的战略对接

北京市长期处于超负荷运转的状态，新兴资源产业的发展虽然逐渐缓和了部分资源供需矛盾，但本地供给增量极度有限，在应对大体量资源需求时依然杯水车薪。2035年北京消费的食物-能源-水资源中，分别将有约85%、82%和28%依靠外地调入。要全面保障北京市的资源安全，首先需要建立长效稳定的区域合作关系并有意识地预备多样的城市外交路径，提高资源可持续输配的冗余性及综合性，使城市资源系统能够更从容地承受、应对并适应各种急性冲击和慢性压力。其次，人口和功能的集中以及对外高度依赖的发展模式，伴随着严重的“虹吸效应”，形成了城市与区域间食物-能源-水资源的利益权衡。研究表明，北京市本地资源生产能力快速退化，促使食物-能源-水资源系统产生了溢出效应，辐射加剧了外部地区资源要素间的关联性与内部约束。因此，城市资源管理有必要融入区域发展整体格局，明确城市定位，加强优势互补与资源分享，促进区域内各相关主体的协调发展。

4.2谨慎推行本地新兴资源保障措施

面对持续膨胀的资源压力，近年来北京市通过“开源节流”的方式不断推进资源保障工作。“开源”是指通过开发新能源、发展都市农业以及增加回用水产出等方式发掘本地资源新动能，此类措施虽逐渐盘活了北京市的自有资源，但实际上缺乏对食物-能源-水资源三要素之间依赖性权衡的考虑。模拟结果显示，新能源的开发减轻了能源压力但会导致能源需水的显著增加，而食物和水资源的强关联关系更加暴露了都市农业的推广可能成为水资源压力的新来源。因此新兴资源保障措施的推行需要基于食物-能源-水资源“三位一体”的规划视角，避免一味追求单领域资源效益而造成不利的连锁反应。

“节流”重点在于强调资源总量与强度的双控建设。研究结果显示，北京城市内食物-能源-水资源的生产功能弱化，消费者角色凸显，资源需求受到社会经济系统的强力拉动，表现出系统间强烈的约束性权衡。加强资源消费端管控，是减轻食物-能源-水资源系统供给压力的重要举措，并可以为“开源”工作创造更大的发展空间。因此，城市食物-能源-水资源系统的协同管理可优先关注资源消费的减量提质，推广绿色消费理念和消费模式的转型升级，提高资源利用效率，促进资源环境约束下社会经济的和谐增长。

5结论

文章基于Stella建模平台，构建了城市食物-能源-水资源供需与关联关系模型，動态模拟了2000—2035年北京市食物-能源-水资源的供需总量以及关联结构，并通过关联指数分析了食物-能源-水资源之间关联程度的变化特征，为解析城市食物-能源-水资源互动行为的复杂性、识别关键关联环节提供了参考范例。主要结论如下。

（1）模拟期内，北京市食物-能源-水资源需求总量呈现不同幅度的增长。食物的需求量在快速增加之后趋于饱和，能源始终保持较快的增长趋势，水资源在少量下降后反弹增长。食物的本地生产能力持续下降，水资源和能源有一定提高，供需矛盾依旧突出。

（2）总量上，食物-能源-水资源要素间的相互作用均有不同幅度的增加。结构上，资源生产环节的外包特征明显，运输、处理等供应链后端环节对本地食物-能源-水资源要素关联的贡献增大。

（3）就食物-能源-水资源系统关联程度而言，食物和水资源耦合性最强，但有减弱趋势;食物和能源关联指数上涨最快，能源和水资源基本稳定。区域间食物-能源-水资源系统关联程度增大，本地食物-能源-水资源系统的复合压力向外部地区转移。

不难发现，随着城市化过程的不断推进，本地有限的资源供给并不能满足高强度的资源需求。城市与外部支撑区域的联系更加密切，食物-能源-水资源“消费在内、供给在外”特征明显，关联关系“外包”特征明显。建设北京市国际一流和谐宜居之都的规划目标，需要强化食物-能源-水资源的供需安全保障。显然，实现相关规划目标，需要综合考虑食物-能源-水资源要素之间、资源系统与社会经济系统之间、北京与周边区域之间的权衡关系，不断推进多区域、多要素一体化资源协同管理。

需要说明的是，文章重点关注北京本土主要的食物生产对象，而由于食物消费具有多元性且成品多依赖外地直接输入，食物对水资源和能源实际造成的影响或被低估，因此未来将进一步丰富模型结构，构建区域联动的城市食物-能源-水资源模型。另外，文章定量把握了北京市食物-能源-水资源安全演化的基本态势，基于现有发展模式提供了基准情景参照，而规划决策的提出和系统响应是一个持续渐进的动态过程，在以后的研究中，将结合多情景分析法，演示未来可能的发展变化以减少模型的不确定性，探究城市食物-能源-水资源系统对不同导向发展模式的响应，以拟定资源利用的最优方案，尽量避免权衡作用的负面影响。

参考文献

[1]ARMAANK，BENISNE，DENISL，etal.Mappingwaterprovisioningservicestosupporttheecosystem-water-food-energynexusintheDanubeRiverBasin[J].Ecosystemservices，2016，17：278-292.

[2]MAHJABINT，MEJIAA，BLUMSACKS，etal.Integratingembeddedresourcesandnetworkanalysistounderstandfood-energy-waternexusintheUS[J].Scienceofthetotalenvironment，2020，709：1-11.

[3]RAMASWAMIA，BOYERD，NAGPUREAS，etal.Anurbansystemsframeworktoassessthetrans-boundaryfood-energy-waternexus：implementationinDelhi，India[J].Environmentalresearchletters，2017，12（2）：1-14.

[4]ZHANGPP，ZHANGLX，CHANGY，etal.Food-energy-water（FEW）nexusforurbansustainability：acomprehensivereview[J].Resources，conservationandrecycling，2019，142：215-224.

[5]ARTIOLIF，ACUTOM，MCARTHURJ.Thewater-energy-foodnexus：anintegrationagendaandimplicationsforurbangovernance[J].Politicalgeography，2017，61：215-223.

[6]VILLARROELWR，BECKMB，HALLJW，etal.Theenergy-water-foodnexus：strategicanalysisoftechnologiesfortransformingtheurbanmetabolism[J].Journalofenvironmentalmanagement，2014，141：104-115.

[7]HEARDBR，MILLERSA，LIANGS，etal.Emergingchallengesandopportunitiesforthefood-energy-waternexusinurbansystems[J].Currentopinioninchemicalengineering，2017，17：48-53.

[8]DeutscheGesellschaftfürInternationaleZusammenarbeitGmbH，LocalGovernmentsforSustainability.Operationalizingtheurbannexus：towardsresourceefficientandintegratedcitiesandmetropolitanregions[R].Eschborn：GIZ，2014.

[9]ZHANGPP，ZHANGLX，HAOY，etal.Understandingthetele-couplingmechanismofurbanfood-energy-waternexus：criticalsources，nodes，andsupplychains[J].Journalofcleanerproduction，2019，235：297-307.

[10]NEWELLJP，GOLDSTEINB，FOSTERA.A40-yearreviewoffood-energy-waternexusliteratureanditsapplicationtotheurbanscale[J].Environmentalresearchletters，2019，14（7）：1-18.

[11]DERMODYBJ，MURUGESUS，ELKES，etal.Aframeworkformodellingthecomplexitiesoffoodandwatersecurityunderglobalisation[J].Earthsystemdynamics，2018，9（1）：103-118.

[12]CHENXC，LIF，LIXQ，etal.EvaluatingandmappingwatersupplyanddemandforsustainableurbanecosystemmanagementinShenzhen，China[J].Journalofcleanerproduction，2020，251：1-11.

[13]吳健生，蒋培培，黄秀兰，等.广东省粮食供需时空格局[J].自然资源学报，2013，28（2）：253-265.

[14]邬亮，赵小凡，齐晔.改革开放以来中国能源供需特征与治理模式[J].中国人口·资源与环境，2014，24（12）：147-152.

[15]LIX，ZHAOY，SHICL，etal.Applicationofwaterevaluationandplanning（WEAP）modelforwaterresourcesmanagementstrategyestimationincoastalBinhaiNewArea，China[J].Ocean&coastalmanagement，2015，106：97-109.

[16]HUANGY，BOEYJ，PENGCY.Thelong-termforecastofTaiwan’senergysupplyanddemand：LEAPmodelapplication[J].Energypolicy，2011，39（11）：6790-6803.

[17]冯悦宜，张力小.城市节能与碳减排政策情景分析：以北京市为例[J].资源科学，2012，34（3）：541-550.

[18]许杰玉，毛磊，张婷，等.菏泽市水资源开发利用及供水安全保障规划研究[J].中国人口·资源与环境，2017，27（增刊2）：200-203.

[19]LIGY，WANGYS，LIYL.Synergieswithinthewater-energy-foodnexustosupporttheintegratedurbanresourcesgovernance[J].Water，2019，11：1-19.

[20]李桂君，黄道涵，李玉龙.水-能源-粮食关联关系：区域可持续发展研究的新视角[J].中央财经大学学报，2016（12）：76-90.

[21]FoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNations.Aninnovativeaccountingframeworkforthefood-energy-waternexus：applicationoftheMuSIASEMapproachtothreecasestudies[R].Rome：FAO，2013.

[22]DAHERBT，MOHTARRH.Water-energy-food（WEF）nexusTool2.0：guidingintegrativeresourceplanninganddecision-making[J].Waterinternational，2015，40（5/6）：748-771.

[23]HOWELLSM，HERMANNS，WELSCHM，etal.Integratedanalysisofclimatechange，land-use，energyandwaterstrategies[J].Natureclimatechange，2013，3（7）：621-626.

[24]KRAUCUNASI，CLARKEL，DIRKSJ，etal.Investigatingthenexusofclimate，energy，water，andlandatdecision-relevantscales：theplatformforregionalintegratedmodelingandanalysis（PRIMA）[J].Climaticchange，2015，129（3）：573-588.

[25]LINYC，LINCC，LEEMS，etal.Comprehensiveassessmentofregionalfood-energy-waternexuswithGIS-basedtool[J].Resources，conservationandrecycling，2019，151：1-9.

[26]李桂君，李玉龙，贾晓菁，等.北京市水-能源-粮食可持续发展系统动力学模型构建与仿真[J].管理评论，2016，28（10）：11-26.

[27]王慧敏，洪俊，刘钢.“水-能源-粮食”纽带关系下区域绿色发展政策仿真研究[J].中国人口·资源与环境，2019，29（6）：74-84.

[28]ROTHAUSENSGSA，CONWAYD.Greenhouse-gasemissionsfromenergyuseinthewatersector[J].Natureclimatechange，2011（4）：210-219.

[29]任辉，楊印生，曹利江.食品生命周期评价方法及其应用研究[J].农业工程学报，2006，22（1）：19-22.

[30]智静，高吉喜.中国城乡居民食品消费碳排放对比分析[J].地理科学进展，2009，28（3）：429-434.

[31]刘琼，马帅，俞淞，等.基于用水定额的北京市畜牧业用水情况分析[J].北京师范大学学报（自然科学版），2013，49（1）：75-78.

[32]WANGJX，ROTHAUSENSGSA，CONWAYD，etal.China’swater-energynexus：greenhouse-gasemissionsfromgroundwateruseforagriculture[J].Environmentalresearchletters，2012，7（1）：1-10.

[33]孟祥海，程国强，张俊飚，等.中国畜牧业全生命周期温室气体排放时空特征分析[J].中国环境科学，2014，34（8）：2167-2176.

[34]包娟.中国城镇居民主要食物消费的净碳排放估算与趋势分析[D].南京：南京农业大学，2012：32，35.

[35]XIANGXZ，JIASF.China’swater-energynexus：assessmentofwater-relatedenergyuse[J].Resources，conservationandrecycling，2019，144：32-38.

[36]项潇智，贾绍凤.中国能源产业的现状需水估算与趋势分析[J].自然资源学报，2016，31（1）：114-123.

[37]洪思扬，王红瑞，来文立，等.我国能源耗水空间特征及其协调发展脱钩分析[J].自然资源学报，2017，32（5）：800-813.

[38]冼超凡，欧阳志云.城乡居民食物氮足迹估算及其动态分析：以北京市为例[J].生态学报，2016，36（8）：2413-2421.

[39]MAL，MAWQ，VELTHOFGL，etal.ModelingnutrientflowsinthefoodchainofChina[J].Journalofenvironmentalquality，2010，39（4）：1279-1289.

[40]GROTEU，CRASWELLE，VLEKP.Nutrientflowsininternationaltrade：ecologyandpolicyissues[J].Environmentalscience&policy，2005，8：439-451.

[41]孙才志，韩琴，郑德凤.中国省际灰水足迹测度及荷载系数的空间关联分析[J].生态学报，2016，36（1）：86-97.

[42]熊欣，张力小，张鹏鹏，等.城市食物代谢的动态过程及其水-碳足迹响应：以北京市为例[J].自然资源学报，2018，33（11）：1886-1896.

（责任编辑：王爱萍）

作者：李心晴 张力小 张鹏鹏 郝岩 熊欣