基于循环经济理论的农业生态环境保护模式研究

基于循环经济理论的农业生态环境保护模式研究——兼论宁夏美利纸业林纸一体化运行模式

宁夏大学资源环境学院　刘希凤　刘小鹏

长期以来，城市生态环境保护成效显著，而农业生态环境保护的边缘化现象客观存在。西部大开发，生态建设是关键，特别是农业生态环境保护成为西部经济社会持续发展的重中之重。探寻和优化农业生态环境保护有效途径及其模式已是决策层、学术界和企业共同面临的重要课题。

1.循环经济理论及运行机制

1.1　循环经济理论内涵

循环经济（Circular Economy）是目前国际上最能代表可持续发展的一种战略模式。循环经济把清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续发展消费融为一体，是一种“促进人与自然的协调与和谐”的经济发展模式，从而实现经济活动的生态化。循环经济理论打破了传统经济发展理论把经济和环境系统人为割裂的弊端，要求把经济发展建立在自然生态规律的基础上，促使大量生产、大量消费和大量废弃的传统工业经济体系转轨到物质的合理使用和不断循环利用的经济体系，为传统经济转向可持续发展的经济提供了新的理论模式。

1.2　循环经济运行机制

循环经济核心是以物质闭环流动为特征，运用生态学规律把经济活动重构，组织成一个“资源—产品—再生资源”的反馈式流程，以减量化（Reduce）、再回收（Recovery）、再利用（Reuse）为基本原则（3R原则），具有低开采、高利用、低排放的特征，使得经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中，从而实现经济活动的生态化。传统经济是一种由“资源—产品—污染排放”所构成的物质单向流动的经济。对资源的利用常常是粗放的和一次性的，进而导致了许多自然资源的短缺与枯竭，形成灾难性的环境污染后果。而循环经济倡导的是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式，它要求把经济活动按照自然生态系统的模式，组织成一个“资源—产品—再生资源”的物质反复循环流动的过程，使得整个经济系统以及生产和消费的过程基本上不产生或者少产生废弃物（图1）。其特征是自然资源的低投入、高利用和废弃物的低排放，从而根本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。

图1　循环经济运行机制

在循环经济理论框架下，农业生态环境保护各行为主体必须:首先转换角色。政府推动，企业主动，农户和村集体与政府、企业互动，是基于循环经济的农业生态环境保护能否成功的关键。其次是认真做好整体环境保护规划和某个环境保护计划，实现减量－再用－循环的最大效益目标。第三实施绿色产品战略，建立健全绿色管理、绿色开发、绿色生产过程、绿色技术保障体系，确保农业资源利用效率和整体环境的优化。

2.农业生态环境保护典型模式——宁夏美利纸业林纸一体化运行模式

2.1　美利纸业林纸一体化基本分析

2.2.1　林纸一体化运行模式基本运行思路

宁夏美利纸业林纸一体化运行模式基本运行思路是：第一注意树种的选择。主要筛选的杨树1年生木材纤维就能达到造纸要求且能速生丰产的品种，采用高密度超短轮伐期栽培技术（集约经营），在单位面积上于最短时间内使用，可大大提高木材产量。第二生产原料、规模、技术装备改良。污染控制水平与生产原料、规模、技术装备有关，速生林成材后截杆切片化学处理后成为造纸生产原料，减少造纸中产生的污染物。第三废水废物回收利用。造纸过程中会产生黑液，中段废水和白水，这两部分废水已有成熟的工艺可以回收其中的废物，变废为宝。而黑液的排放浓度极高，较难处理，对大规模木浆黑液可以通过碱回收实现废物回用。第四为了进一步减少碱液的流失，公司将近临黄河边的造纸厂排放的废水和碱液通过多级泵将碱液和废水调入腾格里沙漠中，再进行自然蒸发，将蒸发后的残留物质埋入速生林基地，给予速生林施肥，一方面可以节约生产成本，另一方面，可以有利于速生林的生长。通过科学实验和对废水、灌溉土壤的检测分析，灌溉废水和污泥中的有机质以及速效氮、磷、钾含量较高，可使速生林生长茂盛，保持高的成活率。

2.2.2　林纸一体化产业组织形式

造纸业是造成农业生态环境污染严重的主要原因之一。目前我国林产业发展处于比较效益低、生态效益外溢、产业组织结构落后的初级阶段，实现造纸业的循环经济必须重视原料基地的建设，做到纸的生产消费与资源供给相平衡。多年来，宁夏美利纸业集团公司积极实施原料结构调整战略，实施造纸业的林纸一体化循环经济，基本形成了以“育林、木材加工、造纸、纸制品加工”一体化的“森林产业群体”的产业组织形式（图2）。

图2　林纸一体化的循环过程

2.2　林纸一体化的绩效分析

多年来，美利纸业已在腾格里沙漠边缘，平沙整地，累计造林面积达到40万亩，仅在中卫市北部腾格里沙漠边缘地带，对治沙固沙、改良土壤、涵养水源、改善环境等效果，非常明显地实现了造林、生态、经济发展的全方位效益。

2.2.1　林纸一体化农业生态环境保护模式“三效”评价指标体系的构建

根据已有研究成果，遵循选取指标的可比性、可靠性、可计量性、科学性等原则，将林纸一体化农业生态环境保护综合价值划分为社会经济价值、生态价值三个方面，并将这三个方面分解为若干具体分项，形成一个具有三个层次的综合价值评估指标体系（表1）。

表1　宁夏美利纸业造林生态环境综合价值评估指标体系

2.2.2　具体评价过程及结果

（1）经济效益

木材蓄积年经济价值（C₁）。根据市场价值法评估公式：

C₁＝∑A_iB_iC_i

式中A_i－第i类林分类型的分布面积；B_i－第i类林分单位面积的净生长量或产量；C_i－第i类林分的木材价值。根据资料，人工林每公顷蓄积量为28.28m³，年净生长率按1.5%计，活立木价格按市场价400元/m³计。由此计算得出，活立木年生产量的经济价值为453.05万元。

增加就业价值（C₂）。根据从事林业以及和林业相关的职工人数及其年均收入即可计算出。即

C₂＝U·V

式中U－从事林业以及和林业相关的职工人数；V－职工平均每年工资。有1700人（部分职工加农户）从事造林、抚育、采伐、运材等相关林业生产，以每个职工每月工资650元计算。根据公式计算出每年增加就业价值为1326万元。

遗产价值（C₃）。遗产价值是指森林维护、恢复、更新的费用，包括苗圃、封山育林、飞播造林、人工造林、天然林保护、自然保护区建设等工程的费用。这些投资绝大部分通过促进森林的发育和完善，最后都转入森林系统自身价值之中，并以遗产的形式被后代继承。宁夏美利纸业对纸浆原料速生林基地投资52000万元，作为森林生态环境遗产价值，即研究区的遗产价值为52000万元。

综上对林纸一体化农业生态环境保护社会经济评价总价值为53779.05万元。

（2）生态价值评估

森林涵养水源价值（C₄）。森林涵养水源是森林生态系统的一个重要功能。森林涵养水源量可用水量平衡法来计算：

W＝（F－G）·H

式中W为涵养水源量（m³/a）；F为平均降雨量（mm/a）；G为平均蒸发量（mm/a）；H为研究区域森林面积。森林涵养水源的价值为年涵养水源量乘以水价，森林涵养水源的定价标准，采用等效益相关替代法，按水库工程的蓄水成本，作为定价标准。以目前的单位库容造价5.714元/m³来代替，计算得到研究区森林涵养水源价值为961.16万元/a。

森林保持水土价值（C₅）。森林保持水土价值包括减少表土损失的价值和保持土壤肥力价值两部分。

森林减少表土损失的价值（a₁）为

a₁＝C·E·D·（P－Q）/S

式中C－单位换算系数6.67×10^－8；E－拦蓄1m³泥沙工程投资费用(元/m³)；D－林地面积（hm²）；P－荒地侵蚀模数（t/km²·a^－1）；Q－有林地侵蚀模数（t/km²·a^－1）；S－土壤容量（t/m³）；α₁－森林减少表土流失的经济价值（万元/a）。

经计算可得研究森林减少表土损失价值总计为217.19万元/a。

森林保持土壤肥力的价值（a₂）利用替代市场法，即以市场出售的硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾的成本价格反映，即

a₂＝C·E·D·A·B·（P－Q）·S

式中C－单位换算系数6 67×10^－14；E－硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾三种化肥的成本价（元/t）；D－森林面积（hm²）；A－三种化肥的有效投放系数；B－碱解氮、速效磷、速效钾折算成化肥的系数；P－荒地侵蚀模数（t/ km²·a^－1）；Q－有林地侵蚀模数（t/km²·a^－1）；S－土壤中碱解氮、速效磷、速效钾含量（mg·kg^－1）；a₂－森林保持土壤肥力价值（万元/a）。

根据市场调研，分别取硫酸铵、过磷酸钙和氯化钾三种化肥的成本价648元/t、252.5元/t、603.5元/t；三种化肥的有效投放系数都取3.33；碱解氮、速效磷、速效钾折算成化肥的系数分别为4 81、5 33、1 82；土壤中碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为35mg·kg^－1、5 2mg·kg^－1、106mg·kg^－1。代入公式计算得出森林保持土壤肥力价值为301.28万元/a。

则林地保持水土的生态功能价值C₅＝217.19＋301.28＝518.47万元/a。

气候调节价值（C₆）。森林气候调节功能具体体现在维持大气中C～O平衡，减少温室效益。森林植物通过光合作用吸收固定CO₂同时释放出O₂，根据光合作用，植物每生产162g干物质可吸收固定264gCO₂，即每生产1g干物质需1.63gCO₂，同时释放1.19gO₂。采用瑞典碳税法和造林成本法计算固C价值，然后取其平均值。CO₂折合成纯碳C/CO₂＝0.2729，使用瑞典碳税150美元/T（按1美元＝8.3人民币计，下同）和造林成本法250元/T分别计算.木材比重按0.48T/m³折算。经计算固定CO₂价值为18.07万元/a。

释放氧气价值，森林在光合作用中吸收大量的CO₂，释放出丰富的氧气。工业制氧市场价2.67元/kg，医用制氧8元/kg，按工业制氧市场价2.67元/kg计，则森林释氧的效益为1727.33万元。据上，林地每年可产生生态功能价值C₆＝18.07＋1727.33＝1745.4万元/a。

污染净化价值（C₇）。森林吸收有害气体、阻滞烟尘、减少空气中的含菌量。这里污染净化的功能就主要为对SO₂的吸收和对粉尘阻滞两方面，分别用替代成本法估算其价值。计算公式为

C₇＝S·K·T

式中S－为森林吸收SO₂或滞尘能力（T/hm²）；K－森林面积（hm²）；T－工业吸收SO₂或削减粉尘成本。

落叶阔叶林对SO₂吸收能力为88.65kg/hm²·a。对于滞尘能力取值10.11t/hm²·a，而人工削减100tSO₂的投资额为5万元，运行费用每年1万元。人工削减粉尘成本为170元/t。据此推算，森林生态系统污染净化价值为每年4726.93万元。

土壤形成价值（C₈）。森林通过发达根系延伸活动松动土层，有枯杆落叶的腐烂增加土层中有机质，加速土壤的形成。根据有关研究，林地土壤形成的价值平均为0.01万元/hm²·a^－1。由于土壤形成是长期作用的过程，对研究区森林只估算材林的土壤形成的价值。评估结果为266.67万元/a。

生物控制价值（C₉）。生物控制主要指生物群落的营养动力学控制。对森林生物控制功能价值的估算参照Costanza等13位科学家（1997）对全球生态系统的价值估算，其中对于森林中温带/北方林带的生物控制价值为4美元/hm²·a^－1（1美元＝8.3元人民币）。用生物控制价值与区域森林面积相乘即可得到研究区生物控制价值，研究区生物控制价值为88.65万元/a。

循环水的再利用价值（C¹⁰）。美利纸业项目建成投运后，实现了生产废水综合回收利用，不再向黄河排放，同时为速生林基地每天提供5万方灌溉用水，则对循环水的利用价值为2007.5万元/a。

故林纸一体化农业生态环境保护生态效益总价值C＝C₄＋C₅＋C₆＋C₇＋C₈＋C₉＋C₁₀＝10314.7万元/a。

宁夏美利纸业平沙造林40万亩森林社会经济生态的总价值为64093.75万元。

3.结论与讨论

改善农业生态环境，生产安全优质农产品是一个长期而复杂的过程，需要多部门、多学科的合作。现代农业应该按照生态学的原理，根据各地区特点和农业的主要任务，大力开展植树造林活动，结合农业结构调整，加强水资源保护，逐步建设生态农业。林纸一体化发展为我国造纸业从根本上解决原料结构调整的全局性、长期性的战略举措，同时保护了农业生态环境。

（1）林纸一体化农业生态保护运行模式符合循环经济基本要求。林纸一体化运营模式“资源－产品－再生资源”，遵循生态学规律，利用造纸废水浇灌速生林基地，基本实现废水“零排放”，速生林成材后又用于造纸，改造污染严重的传统产业，将清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一体，实现废物减量化、资源化和无害化，使经济系统和自然生态系统的物质和谐循环，进而维护自然生态的平衡。充分体现了循环经济的要求，是节约、降能、减污防治的最佳模式。

（2）林纸一体化农业生态保护运行模式实现了政府扶持、农户参与的各博弈主体互动合作。林纸一体化改变“囚徒困境”的博弈困境。政府扶持，为农民就业和增收提供新的途径，调动了农民造林的积极性。农民积极参与，加快农业产业化结构调整及农业产业化进程，建立各经济主体相互合作的协调机制，实现了农业生态保护过程中博弈各方共赢的格局。

（3）林纸一体化农业生态保护运行模式实现了“三效”有效统一。林纸一体化平沙造林实施污水处理绿色生态工程，改善了周边水资源、大气环境，治沙固沙、改良土壤、涵养水源、改善环境，增强农业抗干旱、抗风沙能力，改善农业生态环境质量，推动林业产业化发展，非常明显地实现了社会、生态、经济发展的全方位效益。

（4）林纸一体化农业生态保护运行模式是农业生态“三效”有效统一的典范。以林纸一体化为依托，以高新技术为纽带，以项目建设为支撑，带动发展相关产业，形成种植、造纸、养殖、畜产品加工、生态旅游等产业组成的生态工业园区。拉动化工、机械、印刷、出版、交通运输、商业服务、建筑建材等相关产业大发展，有效地促进社会效益、经济效益、生态效益协调发展。