本文關鍵詞：基于生命周期評價與能值分析的循環(huán)農(nóng)業(yè)評價理論、方法與實證研究

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【摘要】：循環(huán)農(nóng)業(yè)研究與實踐是當前中國農(nóng)業(yè)領域的研究熱點。目前全國各地循環(huán)農(nóng)業(yè)模式復雜多樣,如何構建一套合理的循環(huán)農(nóng)業(yè)評價體系是促進循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展關鍵問題之一。本論文針對目前循環(huán)農(nóng)業(yè)評價研究缺少定量化、標準化的評價方法的問題,基于國際生態(tài)經(jīng)濟學前沿的能值分析(EME)與生命周期評價(LCA)方法,在理論改進與計算過程規(guī)范的基礎上,初步構建了適合我國循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)評價的EME—-LCA綜合評價框架,并進行案例實證研究。論文主要研究進展如下：(1)對能值評價方法環(huán)境服務核算、產(chǎn)品能值分配和投入資源分類等方面進行理論改進,提出其適用于循環(huán)農(nóng)業(yè)綜合評估的標準。研究指出,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對農(nóng)田土壤和水資源利用的影響可以根據(jù)農(nóng)田水量平衡與土壤庫有機質(zhì)動態(tài)變化進行核算。同時,針對循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)特點,提出系統(tǒng)產(chǎn)生的能夠繼續(xù)向下游做功的產(chǎn)品都是系統(tǒng)的“有效產(chǎn)品”,而無法向下游系統(tǒng)繼續(xù)做功,只能回到系統(tǒng)上游強化其系統(tǒng)支撐網(wǎng)絡的的產(chǎn)品是系統(tǒng)產(chǎn)出的“副產(chǎn)品(廢棄物)”。其中,僅發(fā)生結(jié)構上的分離所產(chǎn)生的多種有效產(chǎn)品為分離產(chǎn)品,而無法獨立產(chǎn)生,且經(jīng)過不同物理、化學或生物過程產(chǎn)生的多種有效產(chǎn)品為并聯(lián)產(chǎn)品,它們分別按照能值評價中的分離規(guī)則與并聯(lián)規(guī)則進行能值分配,副產(chǎn)品(廢棄物)所含能值則等于該環(huán)節(jié)發(fā)生前的所有原材料的能值之和。此外,由于“能值耗散”的存在,以信息、生物能反饋為代表的“高質(zhì)反饋”途徑的能值應該被全部計入新產(chǎn)品的總能值投入中,以逸散反饋為代表的“低質(zhì)反饋”途徑僅僅保留著再循環(huán)廢棄物中有機質(zhì)所具有的能值以及在田間驅(qū)動該循環(huán)過程的能值投入,而且再利用農(nóng)業(yè)廢棄物的可更新比例系數(shù)在能值計算中應該被視作100.0%。以上改進原則初步解決了秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用在能值評價中用原來方法無法體現(xiàn)效果的問題。(2)構建循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)評價的EME—-LCA評價框架。該框架包含有衡量循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)“減量化、再循環(huán)、再利用、可控化”水平的“4R指標體系”和衡量系統(tǒng)綜合表現(xiàn)的“系統(tǒng)性指標體系”,能夠滿足對循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)全生命周期能耗、排放特征進行全面分析。通過將生命周期清單數(shù)據(jù)庫引入能值評價方法,對后者數(shù)據(jù)庫構建起到補充作用。同時,將生命周期思想引入能值分析方法中,實現(xiàn)了循環(huán)農(nóng)業(yè)復雜系統(tǒng)的適度“拆分”,從亞系統(tǒng)和農(nóng)藝環(huán)節(jié)的角度分析系統(tǒng)節(jié)能減排優(yōu)化的關鍵調(diào)控點,有助于循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)綜合優(yōu)化方案的構建。此外,將生命周期評價中的潛在環(huán)境影響計算方法納入能值評價,通過計算循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)污染降級所需潛在環(huán)境服務補充能值評價中對于系統(tǒng)排放關注不足的問題。(3)實證研究表明循環(huán)型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的綜合表現(xiàn)優(yōu)于非循環(huán)型生產(chǎn)模式,案例驗證結(jié)果也表明EME-LCA評價框架適用于我國循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)分析�；贓ME-LCA評價框架,對河北省津龍公司“種—養(yǎng)—沼”循環(huán)模式的實證研究表明,相比于非循環(huán)型生產(chǎn)方式,津龍循環(huán)模式的減量化、再循環(huán)、再利用和可控化水平分別提高10.0%—97.9%,能值自給率提高281.2%,潛在環(huán)境影響綜合指數(shù)降低34.5%,可持續(xù)發(fā)展指數(shù)提高83.6%。若針對該循環(huán)模式的能耗、排放關鍵點采用優(yōu)化灌溉、優(yōu)化施肥、電力替代、標準化管理和玉米替代等措施進行系統(tǒng)綜合優(yōu)化,該循環(huán)模式的減量化、再循環(huán)、再利用和可控化水平可在原有基礎上再提高40.2%—-72.1%,能值自給率再提高33.4%,潛在環(huán)境影響綜合指數(shù)降低17.1%,系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展水平再提高88.7%。綜合來看,本研究基于理論規(guī)范改進構建的EME-LCA評價框架能夠滿足循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的“循環(huán)效果”和“節(jié)能減排水平”的綜合評價,可以為我國各地循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式評價提供方法借鑒。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S-0
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本文編號：1262025