农业废弃物好氧发酵产业发展适宜性评价方法与应用研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:okanyo
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在全球范围内,好氧发酵产业对农业废弃物的资源化利用和产品对农业生产环境的积极作用已得到充分证明。推进好氧发酵产业发展适宜性评价体系的建设,是生态文明建设的必然选择,提升农业废弃物好氧发酵产业发展水平,是我国绿色发展技术和适宜性体系建设在生态文明建设领域的具体体现,意义重大而深远。本文通过分析全国24个省份的好氧发酵产业数据,构建了多维多层次多准则(属性/目标)评价指标体系;利用DEMATEL技术研究产业链上、中、下游影响因素之间的内在联系,识别了体系关键因子;在此基础上,利用SER理论框架、区域适配性、三阶段DEA模型、蒙特卡洛模型等,开发了多属性多目标综合评价模型。通过将分级评定法和熵值法嵌入综合评价模型中,实现评价结果在适宜性绝对表现程度与相对发展平衡上的优化集成输出。并以山西省为例,对所建理论与模型进行应用。研究结论如下:1.通过对我国24个省份346个好氧发酵企业的数据分析:产业起步较早(1985年),2010年前发展缓慢(1.41%的增长率),之后增长较快(9.63%的增长率),但生产规模较小(5万吨以下的占78.90%);原料种类较多,但价格较高,平均363元/吨;条垛式技术较为成熟,槽式工艺需要改进,反应器发酵技术刚起步。2.基于我国好氧发酵产业发展现状,从资源条件、基本特征、技术特点和综合效益4个重要方面系统分析了产业发展的影响因素;运用DEMATEL技术,对15个度量指标之间因果关系的定量分析,发现原料区域适宜性、环境归宿风险和政策导向是好氧发酵产业发展最重要的影响因素,其次为生产技术。因此,构建了SER理论框架,并在此基础上,以原料的区域适宜性、环境归宿风险和投入产出效率的有效性三个维度设计了好氧发酵产业发展的适宜性综合评价模型。3.对农业废弃物进行区域适宜性评价:全国农业废弃物可生产好氧发酵产品54611.30万吨,农作物的需求量为46351.91万吨,根据供给盈余率(-0.74-1.96)全国可划分为适度发展区、适宜发展区、鼓励发展区和发展局限区,山西省位于适宜发展区。评价表明,山西省农业废弃物可产485.69万吨产品,不足以满足好氧发酵产业的全面生产(年产783万吨),因此,根据供给盈余力(-0.94-4.90)将山西省划分为潜力增长区(长治市)、鼓励发展区(阳泉市和忻州市)、适宜发展区(临汾市、晋城市、晋中市、朔州市和大同市)和约束发展区(运城市、吕梁市和太原市)。4.对好氧发酵产业的环境归宿风险进行评价:山西省好氧发酵产品中的Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、As和Cd浓度范围分别为50.31-1595.42、5.38-351.24、5.24-151.15、3.22-151.09、3.54-49.35、1.54-23.96和0.04-5.25 mg·kg-1。蒙特卡洛模型模拟了产品连续施用的土壤累积风险,不超过标准最大允许浓度的年限为64-350年,对此风险贡献最大的是Zn、Cu和Cd,建议在相关标准中添加Zn和Cu的限定阈值。产品进入土壤对人体健康不会产生非致癌风险(HI<1.0),但会产生潜在致癌风险(TCR>10-4),主要是由As和Cr造成。5.运用三阶段DEA模型分析山西省好氧发酵产业投入产出效率的有效性:企业应优先提升规模效率,其次为纯技术效率,好氧发酵产业目前是在政策的驱动下获得了较好的经营环境。外部环境因素和管理无效率(γ趋近于1)对农业废弃物好氧发酵生产效率产生显著影响。剔除外部环境因素后,综合效率、纯技术效率和规模效率分别从0.668、0.874和0.759下降至0.606、0.829和0.690。山西省好氧发酵企业位于双高、高低、低高和双低区间的地区在第一阶段分别占36.36%、18.18%、36.36%和9.09%,在第三阶段分别占18.18%、27.27%、9.09%和36.36%。6.根据分级评定法和熵值法,山西省好氧发酵产业发展适宜性按从大到小排序为晋中市>太原市>长治市>朔州市>大同市>忻州市>临汾市>运城市>晋城市>阳泉市>吕梁市。根据各地区面临的关键性问题进行功能性区划,单一功能不足区(晋中市、忻州市、朔州市和大同市)、双重功能不足区(临汾市、晋城市、阳泉市和长治市)和多重功能不足区(运城市、吕梁市和太原市)。对山西省提出了具有实际意义的“政府引导支持、企业市场运作、群众自觉参与”的优化策略,山西省应先关注好氧发酵产业的环境归宿风险和投入产出效率的有效性,其次为原料的区域适宜性。
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