西北能源生态模式环境效益评价指标体系研究

李自林，李志华，葛一洪，邱 凌

(1 陕西省安康市农村能源站，陕西 安康 725000；2 甘肃省庆阳林业学校，甘肃 庆阳 745000；3 西北农林科技大学 农业部农村可再生能源开发利用西部实验站，陕西 杨凌 712100)

以沼气为核心的西北能源生态模式是指，在西北地区农户庭院或田园通过修建的由户用沼气池、太阳能畜禽舍、户用厕所、集雨水窖及果园滴灌设施组成的户用农村能源生态工程，形成物质和能量良性循环的生态农业模式系统。该模式在开发农村可再生能源、发展生态农业、提高绿色能源利用效率、推动农业结构调整、实现农业增效农民增收、改善村容村貌和促进农村文明建设等方面，特别是在农业环境保护方面，具有显著的经济、生态、环境、社会效益[1-2]。目前，关于西北能源生态模式建设的环境效益评价研究尚未见报道。因此，对不同地区西北能源生态模式实施后的环境效益评价研究愈显迫切。

评价指标体系的构建和评价模型的确立是西北能源生态模式环境效益评价的核心工作。本研究以区域环境可持续发展理论和评价分析为基础，探索了西北能源生态模式环境效益评价指标体系和评价模型，旨在提供一种客观、科学的评价方法，为西北能源生态模式管理和区域环境保护提供依据。

1 西北能源生态模式环境效益评价指标体系的构建

1.1 指标体系的构成

从西北能源生态模式的建设目的、环境效益评价特性、评价方法科学实用、数据采集简便易行等方面综合考虑，提出将西北能源生态模式环境效益评价指标体系设定为系统结构、环境保护、环境效果和社会经济效益4类指标，这4类指标及其所属的二级指标构成该体系框架见图1。

1.1.1 系统结构(A1) 系统结构指标主要反映模式实施后系统的运行方式和行为特征，揭示其影响生态环境的特性和趋势,系统结构包括6个二级指标。

1) B11人畜粪便处理率、B12生活污水处理率和B13有机废弃物处理率：反映废弃物资源化的程度。人畜粪便、生活污水和有机废弃物是农村最主要的污染物，其资源化处理率越高越有利于环境保护。

2) B14家园土地生产率、B15家园土地利用率：反映系统布局的合理性、协调性和有效性。土地生产率、利用率越高，越有利于系统的运作和管理以及废弃物资源化和环境效益的提高。

3) B16农作物种植结构(粮食∶饲草)：反映沼气的带动作用。粮食与饲草比例越趋于合理，越有利于“以沼气为核心、以农带牧、以牧促沼、以沼促农和农牧结合”的良性循环[3]。

1.1.2 环境保护(A2) 环境保护指标主要反映模式实施后的生态环境效益和能源效益，包括8个二级指标。

1) B21沼肥综合利用率：反映家园系统生产的沼渣、沼液生态肥综合利用情况，用于评价二次污染状况。

2) B22沼气能源利用比率：反映模式户空气质量和人体健康状况。沼气是清洁能源，大量使用能减少一氧化碳、二氧化硫等有害气体和致癌物质的排放，减轻大气污染，有利于维护人体健康和保护生态环境。

3) B23农药减少值(kg/hm2)、B24化肥减少值(kg/hm2)：反映农田生态系统的污染状况。农田果园中坚持常年施用沼肥、减少农药化肥施用量，减轻农田环境压力，维护生态平衡。

4) B25农田土壤有机质含量增加值(%)：反映施用沼渣、沼液后土壤肥力和土地增产潜力。农田果园施用沼渣、沼液后，土壤微生物活跃、有机质含量增加、土壤团粒结构改善、保水抗旱性能提高。

5) B26模式村水土流失率减少值、B27模式村植被覆盖率增加值、B28模式村草场面积率增加值：反映模式实施后的生态环境效益。西北能源生态模式系统中生产的沼气能改变千百年来我国农村“烧柴做饭”的落后方式，减少或防止对森林植被和草场的破坏，减少区域水土流失和草原沙化，可绿化、美化家园[4]。

1.1.3 环境效果(A3) 环境效果指标主要反映模式实施后的环境卫生效益，包括5个二级指标。

1) B31模式村病人比率减少值(%)：反映模式村人群(特别是家庭妇女)的健康状况。废弃物的转化处理和沼气的大量使用，净化了室内外空气，杀灭了蚊蝇和寄生虫卵及病菌，减少了疾病的传染流行，降低了村民发病的几率。

图1 西北能源生态模式环境效益评价指标体系的框架

2) B32模式户空气水质状况：反映模式户的空气、水质状况。人畜粪便、生活污水和各种废弃物资源化处理后，不再随意乱堆乱放、腐朽发臭、污染大气水源和田园，使空气清爽、水质清洁。

3) B33模式户庭院整洁状况：反映模式户庭院环境卫生状况。结合模式实施，改院、改路、改水、改园后，庭院净化、硬化、绿化、美化，布局合理、整洁卫生，环境优美、景色怡人。

4) B34模式户灶房卫生状况：反映模式户灶房卫生状况。模式实施后，大量使用沼气清洁能源，墙壁洁净、无烟熏黑迹；灶台光洁、灶下无杂物；无污水积存，无废物乱堆；无黑烟浊气缭绕，通风良好，有利于维护室内外空气质量和家庭妇女身心健康。

5) B35模式户厕所畜禽舍卫生状况：反映模式户厕所畜禽舍环境卫生状况。模式实施后，使用水冲厕所、“四配套”畜禽舍；厕所清洁、无粪尿积存；畜禽粪便处理及时，无难闻臭味，极少蚊蝇飞舞；草料不乱堆乱放；无传染病流行，环境效益良好。

1.1.4 社会经济效益(A4) 社会经济效益指标主要反映模式实施后的经济效益和社会效益。任何一种建设模式若没有好的社会效益，则不会得到政府的扶持和资助；若没有好的经济效益，则不会得到群众的认可和支持，社会经济效益包括4个二级指标。

1) B41农业人口全年人均净产值(元)：反映西北能源生态模式的农业劳动力生产效率。西北能源生态模式建设，能使农户的生产与生活、田园与庭院紧密联系，使种植业、养殖业、加工业协调发展及物质流、能量流、养分流良性循环，农业增效农民增收。

2) B42农业人口全年人均粮食增量(kg)：反映西北能源生态模式的粮食增产量。发展沼气有利于培肥土壤，提高粮食产量，解决农户的吃饭问题，有助于国家粮食安全。

3) B43农业人口就业率增加值(%)：反映西北能源生态模式的剩余农业劳动力转移吸纳情况。随着农村社会经济的快速发展，农村剩余劳动力转移将成为必然的过程。西北能源生态模式经济的发展，可吸纳一部分剩余劳动力在家创业；也可减轻外出务工者的后顾之忧，有利于农村的稳定和发展。

4) B44户均西北能源生态模式系统收益(元)：反映西北能源生态模式系统的经济效益。家园经济、大田经济和外出劳务经济已成为农民增收的三大支柱。每家农户在自己宅基地周围建设西北能源生态模式，可发展高效生态农业、生产绿色有机产品，提高效益增加收益。经营水平一般的西北能源生态模式，可以维持全家温饱；而经营良好的西北能源生态模式，可为农户带来较高的收入，有助于早日实现小康生活、全面建设新农村。

1.2 评价指标权重的确定

1.2.1 权重的确定方法 由于在西北能源生态模式环境效益评价指标体系中，各指标、各层次对评价总分值的贡献程度不同，应对各指标和各层次赋以不同的权重。由于指标权重的合理与否直接影响着评价结果的科学性和准确性，本研究主要采用层次分析法[5]和专家评判法[6]来确定各个指标的权重，综合了主观赋权和客观赋权2种方法的优点。

1.2.2 重要性标度的定义 在层次分析法中，按5个等级标度对评价指标相对重要性进行定义，具体结果见表1。

表 1 西北能源生态模式环境效益评价体系中评价指标相对重要性的标度值

1.2.3 判断矩阵的构建 判断矩阵表示针对上一层次中的某指标而言，该层次中各有关指标相对重要性的评定状况；一般判断矩阵的数值是根据资料、专家意见和分析者的认识，对每一层次的指标进行逐对比较，并按表1定义的标度值对各指标进行定量化处理，再加以平衡后构成判断矩阵。衡量判断矩阵质量的标准是，矩阵中的判断是否具有一致性。当判断矩阵的随机一致性比例<0.10时，可以认为判断矩阵具有一致性[7]。

1.2.4 评价指标的权重 通过判断矩阵确定各评价指标的权重值(W)，结果见表2。

表 2 西北能源生态模式环境效益评价体系中各评价指标的权重值

2 西北能源生态模式环境效益评价模型的构建

按照以上评价指标体系可知，西北能源生态模式的环境效益评价总分是由系统结构、环境保护、环境效果和社会经济效益4个方面的评分加权构成的，其数学模型见(1)式[8-9]。各级指标评价评分的数学模型见表3。

(1)

式中：Y为综合评价值，Wi为评价指标权重，Yi为单项指标标准化值，t为评价指标个数。

2.1 量纲转换指数的确定

表 3 西北能源生态模式环境效益评价体系中各级指标的数学模型

各评价指标的最佳值，可参考全国的先进水平和模式地阶段性的发展目标来确定，表示评价指标的规划上限值；各评价指标的平均值，可参考全国和模式地的平均水平值来确定，表示评价指标的规划下限值。

(2)

1) 各数量评价指标(指数)标准化模型(计算公式)为：

(3)

2) 各质量评价指标标准化模型(计算公式)为：

(4)

表 4 西北能源生态模式环境效益评价体系中各指标量纲转换指数及样本标准值

2.2 质量评价指标的评分标准

西北能源生态模式环境效益评价指标体系中，既有数量评价指标也有质量评价指标，是一个多指标体系。对数量评价指标(指数)可按式(3)指数标准化模型进行处理[18]，而质量评价指标则按下述评分标准进行标准化处理，由评价专家小组评出百分制评分后进行数量化，以便于对环境效益进行综合评价。

西北能源生态模式环境效益评价体系中质量评价指标的评分标准如下。

1) B32模式户空气水质状况：空气清爽，无难闻气味，无黑烟排放；污水不乱倒，不污染水源和田地；生活用水干净卫生，则评分≥90。空气较清爽，有轻微浊气，可见少许烟尘排放；污水有乱倒现象，但对水源和田地无影响；生活用水干净卫生，则评分≥80～<90。有较轻异味，有烟尘飘扬；有少量污水流淌，对水源和田地有一定影响；生活用水干净卫生，则评分≥70～<80。有异味，有大量烟尘排放；污水处置随意性大，对水源和田地有影响；生活用水较卫生，则评分≥60～<70。空气恶浊，有难闻气味，有黑烟浊气排放；污水乱泼乱倒，污染就近水源和田地；生活用水有时不卫生，则评分<60。

2) B33模式户庭院整洁状况：庭院做到净化、硬化、绿化、美化；畜禽圈与庭院分离，不影响庭院；雨水不随意排放，能充分利用，则评分≥90。改路、改水、大部分硬化、绿化较好、较美观；庭院内外较整洁，杂物摆放有序；畜禽能归圈，不满院乱跑；雨水能收集利用，则评分≥80～<90。部分硬化，有一些花草树木；有作物秸秆、柴草堆放，杂物摆放较不到位；畜禽有时不能归圈，有少许排泄物；改水较好，则评分≥70～<80。未改路和硬化，有少许庭荫树；作物秸秆柴草乱堆乱放；禽类放任，随意乱走；改水效果不好，则评分≥60～<70。不净化、硬化、绿化、美化，杂物凌乱放置；畜禽不归圈，满院乱跑，粪便随处可见；雨水污水随意排放，不充分利用，则评分<60。

3) B34模式户灶房卫生状况：墙壁洁净；灶台光洁、灶下无杂物；无污水积存，无废物乱堆；无黑烟浊气缭绕，通风良好，则评分≥90。墙壁较洁净、少许烟熏黑迹；灶台较光洁、灶下整洁；无污水积存，无废物乱堆；有时烟尘浊气缭绕，通风较好，则评分≥80～<90。墙面少许被烟尘熏黑；灶台有污渍，灶下有少许柴草；有少量污水积存和废物堆放；有烟尘飘浮，通风有时不良，则评分≥70～<80。烟尘熏黑面大；灶台未贴瓷片，有不洁感；柴草烧火及烟尘较多，通风较差；污水废物处理不及时，则评分≥60～<70。墙壁不洁净、烟熏黑迹面广；灶台不光洁，烧火多用柴草；污水积存，废物乱堆；黑烟浊气缭绕，通风不畅，则评分<60。

4) B35模式户厕所畜禽舍卫生状况：水冲厕所、“四配套”畜禽舍；厕所洁净，畜禽粪便处理及时，无蚊蝇；草料不乱堆；无传染病流行，则评分≥90。水冲厕所、“四配套”畜禽舍；厕所及畜禽舍粪便处理较及时，有轻微异味，少许蚊蝇飞舞；草料不乱堆；无传染病，则评分≥80～<90。水冲厕所、“四配套”畜禽舍；厕所无粪尿积存，有些许异味；畜禽粪便时有积存，有臭味，少许蚊蝇飞舞；草料不乱堆乱放；无传染病，则评分≥70～<80。水冲厕所、“四配套”畜禽舍；厕所有粪尿积存，有异味；畜禽粪便部分积存，有难闻气味，许多蚊蝇飞舞；草料乱堆放；无传染病，则评分≥60～<70。旱厕所、“不配套”畜禽舍；厕所粪尿积存、恶臭难闻；畜禽粪便随意堆放，臭气熏天，蚊蝇乱舞；草料胡乱堆放；有传染病流行，则评分<60。

2.3 综合评价判据的制定

根据单项评价指标评分的意义，各单项评价指标是按照全国最佳值和全国平均值为基准来评分的，并且假设在全国最佳值情况下环境效益为优，在全国平均值情况以下环境效益为差，而环境效益评价总分EA是在单项评价指标评分基础上计算出来的。因此，可按照EA值划分出西北能源生态模式环境效益评价的等级，即评价判据(表5)。

表 5 西北能源生态模式环境效益评价结果的评判标准

3 评价样本的获取

西北能源生态模式完成一定时期后，在模式县或乡进行模式的环境效益评价时，对模式县或乡内的所有模式户进行随机抽样，抽取随机评价样本户；再按照本研究建立的西北能源生态模式环境效益评价指标体系及评价方法与模型，入户实地调查收集相关资料，统计计算随机评价样本值；据此评定出西北能源生态模式环境效益评价的总评分，最后依据评价判据做出评价结果。

4 结 论

1) 西北能源生态模式环境效益评价指标中,既有定性指标,又有定量指标；既有静态指标,又有动态指标；既有综合性，又有代表性，采用的评价方法与模型科学合理且又简便易行，是一种科学的定量化综合评价法，便于评价各地区模式实施情况和区域环境保护现状。

2) 西北能源生态模式环境效益具有累积性、潜在性和政策性，模式实施后不同时期的环境效益会有一定差异，但在某一地区一定时期内，其变化并不大。只要结合当地实际情况和专家建议合理确定评价指标最佳值与评价指标平均值，则评价结果能够较客观地反映当地区域环境保护的现状和差距。

3) 本研究仅是采用综合评价法来评价西北能源生态模式环境效益的初步尝试，有关评价指标的选取、权重的确定、模型的构建等还不够完善，模式实施后何时进行评价结果更客观也未做讨论，尚待进一步研究。

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