全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 27(6)：855— 860 2007年 l1月
石漠化地区农村能源结构调整及其生态经济
效应分析—— 以广西平果县龙何屯为例
何成新，黄玉清，吕仕洪，陆树华，王晓英，李先琨
(； 广西植物研究所，广西桂林54106)
摘 要：通过对岩溶石漠化地区农村能源结构调查显示，实施生态重建工程，开展沼气系统工程和薪炭林建
设，节柴效果十分明显，龙何屯三个生产队的沼气普及率达 6O 以上，年总节柴量达 96 408 kg，三个队节约燃
烧生物量分别为 31 、16 和 2O ，平均每年少砍森林面积 1O．25 hm0、6．44 hm 和 7．46 hm ，沼气工程可以
节省劳动力 ，龙何三个队的人均节柴工值分别为 95元、53元和 69元。同时 ，通过沼气工程建设，森林得以封
育生息。经固定样地研究与测算，以这样的沼气利用水平，一年后，第一年只需砍伐 69 hm ，第二年只需砍伐
34．5 hm2，第三年为 23 hm2，因此更多面积的植被将得以休养生息，植被恢复可望实现。
关键词；农村能源；沼气系统；植被恢复；生态效益
中图分类号 ：$21O 文献标识码 ：A 文章编号：1000—3142(2007)06—0855—06
Rehabilitation process of“Rocky Desertregion．im-
orovement of farm fuel and its cologica’effi, y[ t e l tlcienc
HE Cheng-Xin，HUANG Yu_Qing，LU Shi—Hong，
LU Shu-Hua，Ⅵ NG Xiao—Ying，LI Xian_Kun
(Cruangxi Institute of Botany，Guangxi Zhuangzu Autonomous Region and the Chinese Academy of Sciences，Guilin 541006，China)
Abstract：Methane system and fuel woodland is developing as a rehabilitation approach in the Longhe“rocky desert’
sub-vilage(three producing communities)．Over 6O of families were using methane for cooking，which saved a to-
tal fuel wood 96．41 t·a with fuel wood saving rate of 31 ，16 and 20 in the three communities respectively．
‘The result also shows vegetation conservation are 10．25 hm2，6．44 hm0 and 7．46 hm0 each year which therefore con—
tributed to restoring the ecological environment because of using methane．Meanwhile，the improvement of farm fuel
could save labors that were calculated as 95 CNY，53 CNY，and 69 CNY per person per year of each community．Ba—
sing on the fixed sampling and analysis，after using methane system，there are 69 hm0 wi l clear for fuel in the first
year，but the number would reduce by 34．5 hm0 in the second year，then 23 hm0 in the third year，consequently，more
and more rocky area will be preserved and it is possible that the vegetation restoration wil be achieved．
Key words：farm fuels l methane system i vegetation restoration i ecological efficiency
我国西南岩溶区由于其优越的地理环境条件，
养育形成了资源的多样性，然而，资源蕴藏量低，粗
放型的发展模式造成经济增长与资源、环境和资金
的矛盾相当尖锐，资源面临严重危机(庞冬辉等，
2003)山区农村长期 以来以上 山樵采植物作为农村
生活能源。近年来由于经济发展的需要和人1=1增
收稿日期：2007一O4—25 修回日期 ：2007—07—10
基金项 目：国家科技部科技攻关项 目(2001BA606A-08，2004BA606A-8)；广西科技攻关项 目(0322021—2，0133001—3)[Supported by
National Key Technologies Research and Development Program of China(2001BA606A-08，2004BA606A-8)；Key Technologies Research
and Development of Guangxi(0322021—2，0133001—3)]
作者简介：何成新(1965一)，男 ，副研究员 ，植物生态学专业 ，目前从事环境生态学研究 ，(E-mail)heex@gxib．cn。
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长，樵采植物的数量成倍增长，林地过度樵采，植被
遭受严重破坏，广西岩溶地区灌丛平均覆盖率仅为
14．8 (中国南方岩溶调查组，2004)，生态环境恶化
现象非常普遍。这种无计划性的采伐，使植被退化
速度快于自然恢复速度，水土流失加剧。广西岩溶
石漠化面积已达 21 840 km。，且以每年 3 ～6 的
速度发展(贺根生等，2002)。
沼气是指利用生活垃圾、污水、人畜粪便、植物
茎叶以及杂草等为原料，通过密闭沼气池中的微生
物厌氧发酵、分解，制取以甲烷为主要成分的可燃气
体。作为一种有效、洁净的生物质能，沼气利用是将
清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费有
机融为一体，通过“资源一生产一产品一消费一废弃
物再资源化”的多重闭环反馈式循环，使得经济链、
生物链、生态链的物质交换和能量流动良性运行，有
效地利用和保护了资源，成为解决农村生态、农村能
源、农业环保和农民增收等一系列问题的有效载体，
推动着农村全面、协调、可持续发展(李求明，2005；
中国沼气网，2006)。农业要实现可持续发展，就必
须处理好环境和资源的问题，通过发展沼气综合利
用不仅可以保护和改善农业生态环境，合理、永续地
利用自然资源，也可以避免掠夺式经营和滥用、浪费
资源的现象，提高劳动生产率和资源利用率，促进农
业的可持续发展(毛羽等，2003)。我们在石漠化地
区开展生态重建过程中，将沼气工程作为一个重要
的技术手段，本文以平果县龙何屯为例，通过分析当
地能源结构，探讨沼气这种生物质能在石漠化治理
过程中在生态功能方面的重要贡献。
1 研究区概况
平果县位于广西西南部、右江中游，107。12 ～
107。51 E，23。12 ～23。51 N。属南亚热带季风气候
区，雨水丰富，年降水量达 1 200 mm上，但季节分
布不均，主要集中于 4～7月，旱季明显，集中在 9～
1月。该区热量丰富，夏季时间长达 8个月，没有明
显的冬季。龙何示范区以平果县果化镇布尧村龙何
屯为核心，距离平果县城 33 km，土地总面积 500
hm。，其中龙何屯的土地面积 320 hm。，为典型的石
灰岩峰丛洼地分布区，海拔介于 130～560 m之间，
最高点为埂怀山，海拔 562．1 m。据统计，全屯共有
35个弄，这些弄是由众多高低错落的联座尖峭(锥
状)山峰与其间形态各异的多边形封闭洼地组成，洼
地一般标高 2O0～380 m，石峰高度 300～500 m，峰
顶与洼地的高差 100～300 m不等。龙何屯自然条
件恶劣，可利用土地资源少而贫瘠，农业生产经营粗
放，经济水平落后，人民生活比较贫困。据 2000年
统计，龙何屯共有 114户，人口530人，土地总面积
320 hm。，其中耕地面积 28．5 hm。，人均不到 0．06
hm。，稀疏林地及荒山291．5 hm。。粮食和经济作物
种类单一，以玉米为主，黄豆次之，近年来有少量甘
蔗种植。农作物产量低，经济效益差，如玉米单位产
量不足 2 625 kg·hm～，黄豆约 600 kg·hm-。。耕
地严重不足，立地条件差，农业可利用土地资源贫
乏；优良品种率低，生产技术水平落后。种养和劳务
输出是家庭经济收入的主要来源，2001年人均纯收
入仅为 686元，炊事活动主要为薪柴，农村使用“老
虎灶”，特别是冬季十分普遍，大多数农户的生活仍
处于较贫困状态，生态环境恶化仍没得到根本扼制。
60
50
40
蒙
30
20
1 0
0
龙何一队 龙N-队 龙何三队 布尧屯 愧前一队
图 1 示范区各生产单位的能源结构
Fig．1 The structure of energy source in five
production unit in demonstration site
2 龙何农村能源结构变化分析
对现有的农户(个别农户除外)进行逐户统计，
中心示范区的龙何屯和全部三个生产队均在调查之
列。其他两个生产队属示范辐射区，布尧屯全部调
查而愧前只调查一个生产队。调查内容包括人口、
常在家的人 口、沼气池建立年、数量、容量、使用天
数、季节、日使用小时、冬、夏月消耗的薪柴担数、种
类、一般每担柴的重量、薪炭林(主要是任豆树)的使
用情况等(表 1)。通过分析，果化示范区五个生产
队的能源结构如图 1。而通过进行薪炭林的建设
后，能满足一定的农户炊事能源要求(图 2)，对自然
植被的樵采有一定的缓解作用。
从图 1和表 1上看，农户的主要能源来源仍然
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是以直接的植物能为主，几乎所有的农户每年或多
或少都烧柴，但不同的自然屯结构不太一样，龙何屯
所有农户每年均烧柴，但不烧秸秆，秸秆全部还田。
布尧烧 秸秆现 象 比较 严重 。通 过项 目开发 ，龙 何
2001年后开始建立沼气池，使用沼气的用户的绝对
数和比例均比其他两个屯统计单位的多，沼气的普
及率达 50 以上。其他现代能源 的使用 只有 自然
条件最好的愧前一队有一些。近年来在当地政府和
项目推进下，大部分农户都种植任豆树，其具有薪
炭、材用以及饲用等多功能 ，很受 当地群众欢迎。但
从调查数据看，布尧的情况最好，薪炭林基本满足和
过剩的农户占70 以上；而龙何屯多数农户只满足
少量的需要，通过测算薪炭林约满足 25 的薪柴，
愧前一队几乎没有薪炭林。
表 1、2显示，龙何的沼气的相对数量比其他两
个队高。但在有没有沼气的前几年，地处峰丛洼地
腹地的龙何、布尧两个 自然屯，人均年消耗薪柴达到
1 500 kg以上，只这一项对环境造成 了灾害性 的破
坏已显而易见。与 自然和经济条件较好的愧前屯相
比，龙何和布尧两屯的人均用柴量明显较高，这可能
与生活习惯、节柴灶的使用等相关。因为这两个屯
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口户数 四没有 !碳林 ／1 什 口 术 日仉
目满足少量 日满足一 -；
口基本满足 圈过剩
． 一 ． ．
龙何一队 龙 队 龙何三队 布尧屯 愧前一队
图 示范区各生产单位的薪炭林亏余情况
●
地处山区，而愧前地势比较平坦。山区的人在观念
上偏向“靠山吃山”，不注意使用节柴灶，特别是冬
天，喜欢四面出火的“老虎灶”来取暖。通过开发沼
气，各队人均用柴量明显减少，龙何三个生产队的实
际人均用柴由原来的 1 以上减少到 1 010～
1 ，人均耗柴量以龙何三队最多。龙何的每
个生产队的节柴量达 26 160～41 l14 kg，这个自然
屯的总节柴量达 三个队节柴率分别为
31 、16 和 20 。
表 果化示范区主要能源消耗情况
注：每担重量平均为 35 ，含水量木质(参考任豆树) ．4％(侯伦灯， ，草质按抽样烘干而得的3O％计算。 ． ． ． = la e uti
●
表 果化示范区薪柴结构及其变化
2 s
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图 3 以畜一沼为纽带的农业经济模式
Fig．3 The introduced livestock-methane
of agro—economy model
3 龙何农村能源生态效益分析
3．1以沼气一畜为纽带的农村生态经济模式
调查表明，果化岩溶生态重建示范区用沼气的
农户一般日均使用 2 h，主要用于煮饭、菜和烧水。
季节上偏于夏、秋两季。事实上由于该示范区地处
南亚热带，夏季时间长达 8个月，温度较高，而冬季
或凉季只有 4个月 ，这样很利于沼气池的酵解的气
量的生产。调查发现，由于管理的差别，农户用气天
数为 120~360 d不等，在沼气池投料方面，龙何屯
的农户只愿意投放人畜粪尿水，固体材料投放很少，
主要原因是龙何屯居住地空间狭小，当地人认为经
常清洗沼池不方便；同时龙何的生产条件比较恶劣，
耕地分布在大小不同的山弄中，到达地头须多次上
下坡，而交通工具或牛车马车均使用不上，所有的肥
料均需肩扛人挑，所以沼水不适合作当地肥料，因此
当地群众更倾向于将畜粪堆沤成干肥。所以尽量充
足，但由于投料不足使得很多沼气池的产气量不足，
特别是冬季，沼气普遍停止使用。
龙何村畜牧业以养猪为主，每一家都养猪，部分
农户养羊和牛。以畜一沼为纽带的农业经济模式比
较简单(图3)，以玉米和大豆为主的粮食作物用于
养猪(全年)和羊(冬天)，或天然放牧和割草饲养羊、
耕牛，猪、羊投放市场；项目实施以后，开展人工种
表 3 沼气普及率及其效益
Table 3 The popularization rate and its efficiency of methane system
0等于总热值除以21．14kJ／g；0节柴的热值与沼气热值的比率。
草，能够满足部分饲料需要。果树以火龙果和牛心
李为主，收获的果实直接投放市场。
按家用沼气灶国家标准，每标准立方米沼气低
位热值 21 000 kJ，相当于每小时耗沼气约 0．5标准
立方米。以此计算龙何和附近生产队的沼气普及和
效益情况见表 3。2001年后龙何屯沼气的修建户比
例较高，但一些农户配套设施没有跟上，一些沼气池
一 直没有投入使用，特别是龙何二队，建立的 29个
沼气池只有 18个投入使用。尽管如此，目前龙何农
户的沼气普及率仍然在 5O 以上，龙何一 队达
75％。综合任海(1999)、林 益明 (1999)、官丽莉
(2005)等人对亚热带常绿阔叶林群落热值的研究，
本研究采用 2O．14 kJ／g的群落水平热值作为果化
示范区沼气热值换算单位，计算相当的群落植物的
干物质量，即总热值相当的植物生物量。实际节柴
效果与这个生物量比值即可以得出使用沼气的热能
效益。表中显示热能效益比较高，龙何屯达 7倍以
上，这是因为使用沼气以后，不仅沼气灶本身的热能
效率提高了，群众随意烧火的浪费现象也减少了，所
以综合热效大幅度提高。值得注意的是，采用了沼
气后当地群众逐渐接受养猪生喂技术，有沼气产量
的季节基本不砍柴火。沼气工程可以节省收集薪柴
的劳动力(表 4)，龙何山陡路少，植被稀疏，薪柴采
集和运输都 比较困难 ，人均一天能够樵采 2担柴 ，按
当地劳动力价值 1O元／d·人计算。龙何三个队的
人均节柴工值分别为 95元、53元和 69元。愧前最
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小为24元。这对于年人均收入不足 1 000元、严重
缺乏劳动力山区是一个不小的数目。这里提及劳动
力缺乏是因为屯里的绝大部分青壮劳动力进城务
工，留守的劳动力一方面要照顾老、幼两代人，还负
起农事活动的全部工作。所以可以说沼气工程的效
率经济和社会效益十分明显。
表 4 年用于收集薪材的劳动力资金统计
Table 4 The labor value for collecting firewood per year
生产队名 无沼气用柴
m
．
tln
— rl
e
,
w
~
oo
；
d
TotalP
roduci fir without
“““
methane(Picu1)
有沼气 With methane
实际用柴量(Picu1) 实际收集薪 采薪人均
Actual amount 柴工值(CNY) 工值(CNY)
of firewood Labor value Average
节柴量(Picu1) 节柴工 人均节柴
Saved 值 Value 工值(CNY)
firewood (CNY) Average
龙何一队
龙何二队
龙何三队
布尧屯
愧前一队
合计
5 640
6 740
6 340
8 992
4 484
32 196
1 721
1 1O6
1 277
2 095
499
6 698
8 605
5 530
6 385
10 476
2 495
33 491
3．2生态效益分析
据喻理飞等(2000)的研究，在离示范区较近的
茂兰喀斯特地区，在植物群落不同演替阶段中，草丛
阶段、草灌丛阶段和灌丛阶段的盖度分别为 0．1、
0．29、0．44、0．68、0．71时 生 物量 分别 为 0．9139、
3．9344、4．7098、12．9638、24．238 3 t／hm。，龙何 示
范区的植被情况与茂兰的这几个阶段相似。石山地
区草灌丛群落盖度与地上生物量的关系可绘制如图
3。通过计算，沼气节柴效益如表 5。
图 4 岩溶草灌群落盖度与生物量的关系
Fig．4 Relationship between coverage and
biomass in karst ground community
龙何土地总面积 320 hm。，其中耕地面积 28．5
hm。，林地面积(盖度>0．5，裸岩率 70 ～90 )16
hm。，荒山面积(盖度<0．5，裸岩率 90 ～95 )276
hm。，薪柴的樵采活动主要在荒山上进行，因为林地
所在地为“神山”，在村规民约上不允许采伐。本文
采用喻理飞等(2000)的盖度 0．44时的地上生物量
4 709．8 kg／hm。进行换算。在无沼气以前，仅龙何
表 5 建立沼气后的节柴效益
Table 5 the ecological efficiency of methane system
屯每年烧掉的植物量就相当于清干净 109 hm2荒
山，即使使用沼气以后，使用沼气的节柴面积约 24
hm。·a- ，三个生产队每年仍然烧掉 85 hm。的荒
山。但由于近几年种植任豆树(Zeniza insignsis)、
银合欢(Leucaena leucocephala)等薪炭林，在统计
的 115户中，有 58户可满足25 薪柴需要，15户可
以满足 5O 的需要，通过计算，这一部分约占烧掉
生物量的 20 。以上数据说明，按这样的能源结
构，开展生态重建示范区以前每 2．6年清一次山，现
在每 4．1年就可能清一次山。可见仅农村能源一
项，人类的活动对生态环境的破坏问题仍然十分
严峻。
试验表明，通过实施封山育林的基础上，通过人
工造林定植种苗并采取必要的抚育措施，以促进 自
然植被恢复和造林树种的生长。在龙河屯弄怀的固
定样地监测表明，在封山育林 4年后，样地内植被覆
盖度从实施前 2001年 的 45％，增加到 2005年的
95 ，植物种类则由25种增加到 32种，群落高度明
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显提高。也就是说封育 4年，群落生产量将可能由
4．7 t／hm。提高到 24 t／hm 以上，在这个演替阶段，
生物量平均每年提高 4．8 t／hm。以上。从图 3看
出，盖度约为0．44时的生物量有明显拐点，盖度<
0．44，生物量随着盖度的变大增长速度比较慢，而盖
度>O．44，生物量增长率加快。因此如果能够控制
植物盖度>O．45以上就将获得相对较高的生产率。
假设以砍伐后盖度维持 0．45为基数，年生物量提高
4．8 t／hm。计算，如果没有沼气和薪炭林工程，每年
需要砍伐 108 hm。才能满足能源需要，加上放牧和
开荒，龙何 276 hm。荒山的植被也只有一年时间得
以休息生长，很难维持盖度 0．45水平即植被将退化
为盖度dO．45的水平。开展沼气和薪炭林工程建
设，封育一年后，第一年只需砍伐 69 hm。，第二年只
需砍伐69／2 hm。，第三年为 69／3 hm。以此类推，这
样更多面积的植被将得以休养生息，植被盖度逐年
提高，植被恢复可望实现。
4 石漠化地区生态重建农村能源
完善与对策
以上的研究结果证明，在西南岩溶石漠化地区，
农村能源问题是生态环境恶化和恢复的关键问题。
发展以沼气为主的新能源不仅能够改善人居卫生条
件，而且节约能源。沼气是个系统工程，使用沼气能
使综合能值效率提高 3～1O倍。龙何三个生产队
115户每年生产使用沼气 11 215 m。，相当植物生物
量(干)11 694 kg，而实际上龙何使用沼气后比使用
沼气前共少烧了 98 408 kg植物(干)，按照 目前石
漠化植被状态，每年少砍了24．15 hm。。由此可见
沼气工程对岩溶石漠化地区的植被和生态恢复贡献
极大。但从 目前沼气使用的时间和使用后烧柴情况
看，在龙何这样典型的石漠化+贫困的区域，夏季沼
气量富余，沼气仍然主要于夏季使用，早春、晚秋及
冬季气量不足，基本停止使用，而这个时段又是农村
能源消耗的高峰时期，特别是冬季，每个家庭都树起
“老虎灶”，植物柴的用量极大。这就是沼气工程还
没有完全扭转上山砍柴的主要原因之一，因而农村
能源工程的建设任重而道远。
从以上研究的结果分析，我们建议今后石漠化
地区的农村能源可从以下几个方面加以完善：(1)对
现有的沼气进行维护和技术改进，提高沼气池的使
用率和使用年限}(2)深化沼气池技术改进，提高低
温期的产沼微生物活性，提高产气量，保证全年的沼
气供给。(3)JO强生物工程研究工作，对各种生物质
能特别是植物质能材料转沼的研究，研究选择和培
养产沼率高的微生物和条件；(4)探索薪炭林植物种
类，为完全建立生态型农村能源体系提供一个过渡
手段，保证岩溶石漠化地 区的植被的快速、正向
演替。
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