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《湖南农业大学》 2010年
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生态高值农业技术创新模式研究

李林杰  
【摘要】:我国生态农业产业化建设还处于起步阶段,需要大尺度生态经济优化的技术创新与制度创新。本文属于问题驱动型研究,致力于生态农业资源节约型、环境清洁型与经济安全型等“三型”产业化技术体系的设计与节能降耗、减排治污与循环自生的新型模式的构建,以便缓解我国中亚热带区域近50a来工业化农业的负效应与近年盲目追求GDP导致的生态农业发展低迷,农药、化肥、灌溉水、劳动力等4项投入迅猛增长,种粮比较效益明显偏低,种养结构失衡,轻种重养,种粮副业化,稻衰猪盛,以猪为首的人畜禽鱼粪尿严重污染流体环境,形成妨碍水资源、耕地、粮食等农产品安全与生态安全的恶性循环。 在本研究区域自然环境、社会经济与当地农业实际情况的长期跟踪调研中,借鉴国内外生态农业理论与经验,特别是在对景观模式、循环模式、立体模式、食物链模式、品种搭配模式等5种基本类型及其18种分类型的生态农业模式进行比较研究与综合创新的基础上,尝试以“节约、环保、多产、高值”为构建生态农业新型模式的目标与价值取向,与良田良种良法配套研究和“种三产四”丰产工程相结合,以生态过程工程为技术手段,以生物多样性关系重建、景观生态规划、循环体系设计为核心,以种-养-沼-加四联产循环与农-林-牧-渔-加-游六业结合的5个生态过程工程为框架主体的产业化技术体系,包括产前、产中、产后全过程清洁生产和农业、工业及城镇废弃物污染治理,含流体污浊链源头控制、过程阻断与末端治理。其核心任务是产前创造水、土、生物质、气候光热资源与废弃物资源生态高值化利用的条件;产中实现农产品的生态高值化生产;产后实现生态高值化加工与市场销售额攀升;以及创建清洁高效的工艺流程和设备,解决农业产业化-高值化生态过程与流体污染控制工程耦合技术创新与相关制度创新问题。主要研究结果如下: (1)基于生物多样性利用原理、能源高效率和物料全利用、流体环境一体及科技经济一体与城乡一体等“节约、环保、多产、高值”的目标和价值理念,提出了中国生态农业发展的“生态-循环-高值3阶段论”与生态农业新型模式——生态高值农业技术创新模式;界定了“生态高值农业”及其辅助概念“城乡四维污染”“流体环境系统”与“环境痕量污染物”;在其应用案例“同一气候变量条件下旱涝环境数据代表性及准确性的局地水、土、气监测相关性试验”中研究发现,以大气为主、以土壤为辅、以环境污染遥感监测4S技术集成系统为参照的监测数据可以表征地表水污染程度。可以借鉴成云过程中云水pH参数化的方法,实施地表水中SO42-、NO3-、TN、NH3-N等,土壤中硫与氮,以及大气中SO2、NOx、NH3等污染物的参数化,包括水、土、气污染物监测数据的相关系数。其阶段性研究成果与权威文献的结论相符合。 (2)“生态高值农业”的实践体验:稻糠深加工小试、中试与肌醇工业性试验中的系统模拟分析应用案例。 ①设计思路。在确定的清洁生产任务下,选取设备单元与最佳流程,使固定资本及流动资本投资最少,对此混合整数非线性规划模型(MINLP)在计算机上求解。将模拟退火法与启发法相结合,得到一种混合优化算法,可兼顾算法全局最优与加快局部寻优进程。该法与严格数学规划法相比,相对误差0.5%,被认为是最优设计。 ②流程模拟与工艺流程设计。应用由物料平衡、能量平衡与相平衡等方程组成的能足够准确描述整个生产过程的数学模型,在计算机上求解,以便得到该过程的全部信息后进行工艺流程设计。 ③设备设计,以及生态高值化工艺与传统工艺的比较。经浙、冀两厂试产证实,60t/a肌醇工程水解釜容积设计为6m3已有裕度。肌醇收率可由传统工艺的6.0%-9.1%提升到生态高值化工艺的10.0%~12.5%;代表流动资本且占成本2/3的菲汀消耗量从17t/t~11t/t肌醇下降为l0t/t-8t/t肌醇;代表固定资本的不锈钢水解釜容积由6.5m3~4.2m3节减为3.8m3~3.0m3。肌醇收率达到12.5%时,产能可由60t/a提升为120t/a。 ④试产启示。生产流程模拟软件应用于肌醇生产关键设备及全流程数学模拟、设计计算与工况分析,可获先进可靠的硬件和软件与全流程简化及“三型”产业化技术,以及良好的社会-经济-生态综合效益。肌醇等“4联产”及其经济评价结果显示,大力发展生态高值农业是必要的,也是可行的。 (3)构建了包括系统科学方法论、研究方式、具体方法技术3要素在内的研究方法体系。其精髓是后者的3项分析,即系统模拟分析、能值分析与生命周期分析。 (4)新型模式与产业化技术体系中3项分析应用案例: ①测土配方施肥与系统模拟分析应用案例。2007a育塅乡应用晚稻肥效模型,NPK最佳施肥量分别为121.50kg/hm2,25.05kg/hm2,70.35kg/hm2,最佳产量为7378.5kg/hm2;全市累计实施2.93万hm2,施NPK配方专用肥1.08万t/a,平均施有机肥3t/hm2,比以往施有机肥增加0.75t/hm2,节省化肥折纯1.34万t/a,增产稻谷8790t/a,平均0.3t/hm2,共增收1674.56万元/a,平均572元/hm2。 ②牛-沼-草“3联产”循环农业模式与能值分析应用案例。联产循环农业是循环经济系统的一个子系统,其通过系统整合达到自然资源利用效率最大化、购买性资源投入最低化、可再生资源高效循环化、有害生物和污染物可控制化的产业目标。研究结果表明,牛业子系统与牛-沼-草联产全系统比较,能值自给率(ESR)从0增加到0.041%;净能值产出率(EYR)由1.90增加到2.11;可持续发展指数(ESI)由0.76增加到1.03;而环境负载率(EIR)由1.32降低到1.08,降低了18.18%。 ③零排放区域控制与生命周期分析应用案例:生态高值化稻草制甲醇(5万t/a)项目。在搜集半径50km范围内为碳减排区域,稻草不再废弃焚烧。生命周期分析(LCA)结果,其环境影响成本为284.99元/t甲醇,且集中于生产与消费过程。其中水稻种植过程净碳固定值为负值(-152.79元/t甲醇),总环境影响负荷为负(-35.49元/t)。稻草制甲醇的实际成本比煤制甲醇降低76.84元/t。 ④零排放区域控制与清洁发展机制(CDM)案例:2006a湘阴引进ICPC推荐的生态高值化“大型沼气发电及生态肥”项目。用地6.67hm2,有机废物搜集半径3km,输入畜禽粪便300t/d、废液200t/d,热-电-生态肥“3联产”,经厌氧发酵产沼气供热且发电600万kWh/a、产生态肥5万t/a,减排8万t/a二氧化碳当量。 ⑤超级杂交稻与绿色超级稻的融合及风险与兼顾社会-经济-生态效益案例。转基因技术的运用是先进育种技术发展的方向,是大幅度减少农药、化肥、灌溉水、劳动力等4项投入、提升种粮比较效益的重大技术对策。超级杂交稻是转基因技术非常好的材料;转基因技术的运用有益于超级杂交稻在产业化的大规模种植中更好地实现超高产潜力。但学界不能预知对生物进行转基因改造的危害,不能排除“生物放大”现象,这是许振成提出的“环境痕量污染物”新概念的启示之一。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:F323.3

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鲁磊;张卫东;蒋昌潭;赵琦;;大气颗粒物源解析的遗传算法模型的改进[J];安徽农业科学;2007年16期
2 江林源;邓潜;黄光华;卢小花;;网箱养鱼与水库水质的相互关系研究[J];现代农业科技;2008年20期
3 许晶;;湖南省酸性降水变化趋势及防治措施研究[J];环境科学与管理;2009年08期
4 葛蕴珊;尤可为;王军方;姜磊;韩秀坤;高力平;王向东;宋玉祥;;甲醇燃料汽车的排放特性研究[J];北京理工大学学报;2008年04期
5 周兴华,向枭,陈建;浅谈网箱养鱼水体的有机负荷[J];北京水产;2000年03期
6 刘宏;王贺武;侯之超;王瑛;张可;欧阳明高;;甲醇汽车和电动汽车的煤基燃料路径生命周期评价[J];交通节能与环保;2007年05期
7 曾宇,秦松;光合细菌法在水处理中的应用[J];城市环境与城市生态;2000年06期
8 刘潇波,高殿森;浅析淡水网箱养鱼对水环境的影响及对策[J];重庆工业高等专科学校学报;2004年06期
9 许振成,杜玲;富营养水体的流域控制[J];重庆环境科学;2003年11期
10 刘滨谊,徐文辉;生态浙江绿道建设的战略设想[J];中国城市林业;2004年06期
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 李长春;[N];人民日报;2000年
2 本报记者 王莉萍;[N];科学时报;2009年
3 本报记者 王卉;[N];科学时报;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宁莉莉;王传明;;庄严的礼乐 卑微的塾师——试析蒲松龄《闹馆》对礼乐文化的反讽[J];蒲松龄研究;2009年04期
2 顾华详;我国民族地区教育发展的现状与对策[J];阿坝师范高等专科学校学报;2004年01期
3 周文斌;浅谈董其昌的审美理想[J];阿坝师范高等专科学校学报;2005年01期
4 杨尚鸿;唐晓红;;中国古代媒介——汉字分析[J];阿坝师范高等专科学校学报;2007年03期
5 王平;;羌族文化与羌族性格的双重展示——《羌族释比文化研究》解读[J];阿坝师范高等专科学校学报;2009年04期
6 王利涛;;软力量概念再辨析[J];阿坝师范高等专科学校学报;2009年04期
7 周舫;;四川古蔺苗族婚恋观的变迁调查及原因分析[J];阿坝师范高等专科学校学报;2011年04期
8 胡圣飞;彭少贤;石彪;赵敏;张冲;;PVC/稻壳复合材料力学性能研究及应用[J];工程塑料应用;2009年04期
9 付飞;李异;张健;;高龄老人户外交往空间设计分析[J];四川建筑科学研究;2011年01期
10 张洪波;徐苏宁;;全球气候变化下低碳城市实现的规划途径[J];四川建筑科学研究;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱林;马友华;;生态农业建设中的土壤质量和土壤资源利用与保护[A];2004“生态安徽”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 李桂亭;;生态系统调控与有害生物综合治理及可持续发展农业[A];食品安全的理论与实践——安徽食品安全博士科技论坛论文集[C];2005年
3 李淼;吴跃进;余增亮;俞汉青;吴李君;姚建铭;花日茂;汤锋;邱志芳;宋立言;韦朝阳;骆永明;赵其国;;离子束辐照技术在农业环境污染控制与修复关键问题研究中的应用[A];食品安全的理论与实践——安徽食品安全博士科技论坛论文集[C];2005年
4 耿献辉;;江苏省新农村建设中的循环农业及其发展途径分析[A];循环经济理论与实践——长三角循环经济论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
5 胡建一;;长三角循环经济发展所面临的主要挑战[A];循环经济理论与实践——长三角循环经济论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
6 许克福;;中国森林生态网络战略规划研究[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
7 常慧娟;;京津冀区域旅游文化产业合作研究[A];2011京津冀区域协作论坛论文集[C];2011年
8 滕吉文;阮小敏;张永谦;闫雅芬;;节能高效、减排低碳与责任和快速工业化及经济腾飞[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
9 李毅;;民营房地产业发展报告[A];中国民营经济发展报告 No.1(2003)[C];2004年
10 汪自书;季海波;;环境受损河道生态整治规划设计方法——以汾河灵石段为例[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜熙茹;珠江三角洲城市职业女性体育生活方式研究[D];上海体育学院;2010年
2 杨建营;生态文明视域下的武术发展研究[D];上海体育学院;2010年
3 杨莉;基于可持续发展的我国电源结构优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 武晶;基于全生命周期的热电联产项目风险管理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈亮;火电企业环境成本控制与决策研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 唐旭天;集团公司跨文化管理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
9 高健;活性半焦低温催化氧化脱除烟气中NO的研究[D];中国海洋大学;2010年
10 杨凡;北极生态保护法律研究[D];中国海洋大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高丽;中华秋海棠甾醇类化合物的提取、纯化及微胶囊化研究[D];华中农业大学;2010年
2 杨宇琼;北京市郊野公园体系研究及发展策略探讨[D];华中农业大学;2010年
3 王巧;基于减灾理念下的温黄平原城市绿地规划与设计研究[D];华中农业大学;2010年
4 高晓辉;基于DEA方法的农地利用效率差异研究[D];华中农业大学;2010年
5 杨盖宇;近等基因系群体的Ghd7和Qph1上位性分析[D];华中农业大学;2010年
6 范红深;稻、鸭、鱼共育稻田浮游动物群落研究[D];华中农业大学;2010年
7 闫恒超;棉花纤维发育伸长期和次生壁加厚期数字表达谱分析[D];华中农业大学;2010年
8 赵巧玲;植物浮床对精养池塘水质及浮游藻类群落结构的效应[D];华中农业大学;2010年
9 贺中华;黄鳝肠道菌群的初步分析和益生菌的开发与应用研究[D];华中农业大学;2010年
10 张志慧;米糠的微波稳定化及其油脂和蛋白质的提取研究[D];华中农业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁明;稻壳硅及其应用[J];安徽化工;1991年04期
2 赵于丁;徐敦明;刘贤进;范青海;;10种农药对斑马鱼的毒性与安全评价[J];安徽农业科学;2007年22期
3 江林源;邓潜;黄光华;卢小花;;网箱养鱼与水库水质的相互关系研究[J];现代农业科技;2008年20期
4 熊江辉,李莹辉,聂捷琳,丁柏,张晓铀,黄增明,毕蕾;槲皮素对模拟微重力条件下体外培养大鼠心肌细胞骨架的影响[J];动物学报;2003年01期
5 邵可声,环境模拟和污染控制国家重点实验室大气环境分室,李震;水稻品种以及施肥措施对稻田甲烷排放的影响[J];北京大学学报(自然科学版);1996年04期
6 葛蕴珊;尤可为;王军方;姜磊;韩秀坤;高力平;王向东;宋玉祥;;甲醇燃料汽车的排放特性研究[J];北京理工大学学报;2008年04期
7 周兴华,向枭,陈建;浅谈网箱养鱼水体的有机负荷[J];北京水产;2000年03期
8 陈俊愉;;重提大地园林化和城市园林化——在《城市大园林论文集》出版座谈会上的发言[J];北京园林;2002年03期
9 朱光华,吕位秀,张小曳;PIXE分析与受体模型应用于大气气溶胶源解析[J];北京师范大学学报(自然科学版);1994年04期
10 陈宗懋,吴洵;关于茶叶中的铅含量问题[J];中国茶叶;2000年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 诸大建;;在新发展观的平台上认识和发展循环经济[A];发展循环经济 落实科学发展观——中国环境科学学会2004年学术年会论文集[C];2004年
2 徐大伟;王子彦;;循环经济的经济学理论基础分析与比较[A];发展循环经济 落实科学发展观——中国环境科学学会2004年学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 解振华;[N];光明日报;2003年
2 李长春;[N];人民日报;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 潘泽江;湖北省优势农产品产业带研究[D];华中农业大学;2005年
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1 杨永红;;中小企业技术合作创新模式探讨[J];企业家天地;2007年10期
2 杜能钢;杜健;;浅议中小企业技术创新[J];科技创业月刊;2009年08期
3 杜成功;;河北省自主创新模式选择研究[J];领导之友;2010年02期
4 叶金国;;知识经济条件下技术创新的新特点[J];未来与发展;1999年03期
5 洪;;“美式”与“日式”技术创新模式[J];资料通讯;2001年05期
6 徐磊;;跨国公司研发国际化对我国技术创新的影响[J];黑龙江对外经贸;2007年01期
7 张纪;;“二次创新”——发挥中国企业后发优势[J];科技经济市场;2007年03期
8 胡金玉;夏若江;;公司风险投资——培育企业核心竞争力的新途径[J];科技管理研究;2007年07期
9 钱莹;;敏捷供应链下的企业技术创新模式研究[J];科技进步与对策;2007年08期
10 谢荣光;;中小企业科技创新体系探索[J];湖南水利水电;2008年01期
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1 臧文如;;合作与不合作农业技术创新模式的博弈分析[A];技术创新与现代农业发展[C];2009年
2 丁文红;;勘察设计院技术创新模式初探[A];中国金属学会第一届青年学术年会论文集[C];2002年
3 皮星;罗长坤;;生物制药企业R&D的补缺联盟研究[A];中华医学会第12次全国医学科学研究管理学学术年会资料汇编[C];2010年
4 廖先玲;孟祥军;何静;陈宁;;技术创新绩效及创新模式的案例研究[A];第十届中国管理科学学术年会论文集[C];2008年
5 王俊;苏敬勤;;华光陶瓷技术创新模式研究[A];全国高校价值工程研究会2001学术年会优秀论文、大连理工大学2001届MBA优秀论文专辑[C];2001年
6 郭赞;张铃;盛春辉;;辽宁省医药企业技术创新的条件分析与模式选择[A];科学发展与社会责任(B卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
7 徐小力;吴国新;刘秋爽;;现代仪器制造的柔性化集成开发研究[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
8 安登峰;应世洲;朱海涛;王兴玉;;中国轮胎企业技术创新模式探讨[A];第四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2007年
9 余浩;吴添祖;;浙江省中小企业技术创新模式研究[A];管理科学与系统科学研究新进展——第7届全国青年管理科学与系统科学学术会议论文集[C];2003年
10 王博文;姚顺波;刘仓;;杨凌示范区农业科技企业创新研究——基于农业科技企业的角度[A];陕西省农业科技与人才开发论坛论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 辛文;跨国公司的技术创新模式[N];经理日报;2002年
2 朱静;美、日、韩技术创新模式比较[N];中国有色金属报;2001年
3 朱静;美、日、韩技术创新模式比较[N];中国有色金属报;2001年
4 朱静;美、日、韩技术创新模式比较[N];中国有色金属报;2001年
5 李屹;技术创新模式的选择[N];国际商报;2001年
6 刘志荣;技术创新模式 应紧扣时代特征[N];发展导报;2001年
7 蔡兵 刘志荣;“美式”与“日式”技术创新模式的差异[N];中国企业报;2001年
8 高亮华 徐林旗;孵化器——清华同方的技术创新模式[N];中国教育报;2001年
9 赵忠 江虹;产学研联合:打造企业核心竞争力[N];医药经济报;2002年
10 朱羽;逆向创新:获取核心技术的中国模式[N];经济参考报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘兴贵;基于价值链的发电设备制造企业技术创新模式选择研究[D];电子科技大学;2009年
2 温凤媛;大企业开放式技术创新模式研究[D];辽宁大学;2012年
3 安亚娜;我国大型企业技术创新模式选择研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 白冰;电动汽车技术创新模式研究[D];中南大学;2012年
5 赵宇新;黑龙江省木材加工企业技术创新模式选择研究[D];东北林业大学;2008年
6 王承云;日本企业的技术创新模式及在华R&D活动研究[D];华东师范大学;2008年
7 贾伟;电子信息产业链中段核心企业差异化战略导向的技术创新研究[D];南开大学;2009年
8 李林杰;生态高值农业技术创新模式研究[D];湖南农业大学;2010年
9 赵建吉;全球技术网络及其对地方企业网络演化的影响[D];华东师范大学;2011年
10 陈敏;中国商用车产业发展模式研究[D];武汉理工大学;2010年
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1 王鲁杰;后进国企业技术创新模式的演化分析[D];辽宁大学;2013年
2 朱明娜;海尔与苹果公司技术创新模式对比分析[D];南昌大学;2013年
3 李永慧;基于博弈论的企业技术创新模式选择研究[D];大连理工大学;2010年
4 王东旭;青岛明月海藻集团有限公司技术创新模式研究[D];中国海洋大学;2010年
5 曹斌;湖南省大中型工业企业技术创新模式选择研究[D];中南大学;2010年
6 白恒玺;甘肃西峰制药公司技术创新模式优化研究[D];兰州大学;2011年
7 许晓舟;生态哲学视野下的低碳技术创新模式研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
8 陈姝彤;湖南省铁香茶叶有限公司技术创新模式研究[D];湘潭大学;2013年
9 胡晶;我国企业技术创新模式选择模型研究[D];大连理工大学;2010年
10 丁莹莹;基于知识管理的跨国公司技术创新模式研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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