1、农村户用沼气的有效性及影响机制关中地区调研数据的实证分析 屈英豪 吴文恒 徐凯颖 西北大学城市与环境学院 摘 要： 深入研究农村户用沼气的有效性, 评价国债项目对沼气池建设的投资效果, 对于新时期科学制定和调整农村能源政策有重要意义。文中利用关中地区户县、周至县、武功县和兴平市的调查数据, 从建池率、使用率、使用认知和期望等方面评价户用沼气的有效性, 分析影响因素与机制。结果表明:调查地区户用沼气的建池率较高 (37.14%) , 使用率较低 (42.58%) , 在用沼气池产气不足影响其使用效果, 整体有效性较低。农户对沼气的节能减排和环境保护作用普遍认可, 对发展前景认识不一, 预判较低。
2、沼气的有效性是宏观政策和社会环境、示范推广和服务媒介、微观农户行为多项耦合综合作用的结果, 受政府政策、社会环境、维护管理、农户特征、认识和意愿、沼气属性等多种因素共同影响, 地方“重建轻管“、快速城市化背景下社会环境与农户认知变化影响尤为强烈。使用有效性与家庭常住人口规模、耕地面积和果蔬林种植面积正相关, 与家庭收入呈负相关。关键词： 农村户用沼气; 有效性; 影响机制; 关中地区; 作者简介：屈英豪 (1992-) , 男, 山西运城人, 硕士生, 主要从事人口与资源环境、城乡发展与规划。Email:作者简介：吴文恒 (1977-) , 男, 江苏邳州人, 副教授, 主要从事人口与资源环境
3、、城乡发展与规划。Email:收稿日期：2017-5-23基金：国家自然科学基金项目 (41101555) Effectiveness of rural household biogas and its influencing mechanism: evidence from Guanzhong area surveyQU Yinghao WU Wenheng XU Kaiying College of Urban and Environmental Sciences, Northwest University; Abstract： To deeply investigate effectiv
4、eness of household biogas and evaluate the effect of state investment have significant value for formulating and adjusting rural energy policy scientifically.Based on the data of field survey of Guanzhong area, we evaluated the effectiveness of biogas from construction rate, utilization rate, cognit
5、ion and expectation for using, and explored the factors and forming mechanism that affect the effectiveness of biogas.The results showed that the rate of household biogas construction in survey areas was 37.14%, but the utilization rate was only 42.58%.Poor gas production of biogas digesters lead to
6、 the low effectiveness of household biogas.Farmers had higher recognition of biogas energy saving and environmental protection, but had a pessimistic attitude towards its development.The social environment and policy implications at the macro level, demonstration and medias role of the service, and
7、behavior of individual at the micro level comprehensively drove the effectiveness of household biogas, which was affected by a variety of factors, including national policy, social environment, maintenance management, characteristics of household, usage intention and biogas attributes, especially th
8、e governments performance of more efforts on construction but less on management, and the change of farmers cognition under the rapid urbanization strongly.Utilization of biogas had a positive correlation with the resident population, cultivated area and cash crop planting area, and a negative corre
9、lation with household incomes.Keyword： rural household biogas; effectiveness; influencing mechanism; Guanzhong Area; Received： 2017-5-232003 年以来, 国债项目支持下农村户用沼气池建设快速发展1, 截止 2013 年底, 国家投资沼气建设累计达 370 亿元2, 户用沼气的规模达到 4150 万户3。2015 年国家财政资金向大型沼气工程倾斜4, 2016 年 12 月中央财经会议以及2017 年 1 月全国农村沼气发展“十三五“规划进一步指出, 宜气则气
10、, 宜电则电, 尽可能利用清洁能源加快推进北方地区冬季清洁取暖;巩固和推广户用沼气工程建设成果, 以沼气和生物天然气为主要处理方向促进畜禽养殖废弃物处理和资源化。新的时期, 准确掌握户用沼气使用的有效性, 评价投资效果, 揭示其在农村发展的效果和作用, 对于科学制定和调整国家和区域农村能源政策意义重大。沼气本身作为一种清洁能源其价值已为学者所共识, 众多研究认为户用沼气利用在发展生态农业5-6、增加农民收入7-8、改善农户用能结构9-11、缓解我国化石能源短缺和控制农村面源污染12等方面效益显著。但是, 户用沼气池在多大程度上发挥了预期效果?城市化快速发展与农民 (工) 持续流动的背景下, 我
11、国农村地区是否适合继续推广沼气?对此缺乏细致的认识和把握, 需要进一步明确农村沼气能源采用的有效性。有效性包括一定区域内农户对沼气的采用程度、沼气池的利用率和使用效果, 也包括农户、政府管理者、学者对沼气利用认识上的有效性。现有研究中, 更多的是国家和政府相关部门直接普适性的投入和调控, 然后学者从理论上对既存的能源利用方式进行社会、经济、生态效益评价。农户实际采用的有效性究竟如何, 已有研究较少, 且结果差异较大。张无敌对全国户用沼气的研究发现, 真正好用并发挥作用的沼气池不过60%13;蔡亚庆对全国五省问卷调查的结果显示沼气使用率为 76.5%, 但省际差异明显, 最高的云南达到 91%,
12、 最低的吉林只有 29.4%14;赵长和发现湖北大别山区户用沼气使用率仅为 20%15。户用沼气池在部分地方推广使用较好16, 一些地方则忽略了农民实际需求, 指标性推广导致沼气池建设成了“形象工程“, 故障废弃问题严重, 沼气的持续推进出现浪费或者迷惑的现象17, 在投资效果以及进一步推动沼气的持续发展等问题上存在很多争议。前人研究多从理论上对户用沼气的节能减排效益做出积极的评价, 单独用建池率 (建池户数/总户数) 或者用使用率 (在用沼气池/建成沼气池) 估算沼气的综合效益, 未免不够全面, 其在产气量、使用时间等方面往往存在较大差异。因此, 文中在农村生活能源利用方式与消费类型趋于多元
13、化的背景下, 基于问卷调查与数据分析, 选取建池率、使用率、家庭能源消费结构和农户对沼气使用的认知意愿等指标, 从有效性角度出发综合探究研究区内沼气利用效果, 分析影响因素和形成机制。研究对于认识我国农村地区沼气利用有效性、评价户用沼气工程的作用和效果具有重要的借鉴意义。1 材料与研究方法1.1 调研区域与数据获取关中平原属暖温带半湿润季风气候的传统农耕区, 人口稠密, 作物以粮食、蔬菜和水果为主, 有沼气使用与推广的优势条件。国债支持的户用沼气项目建设在境内咸阳、西安、渭南等地有较好的示范和推广, 同时城市化和社会经济快速发展使该地区农村家庭生活用能多样化, 具有探究的典型性和代表性。据此,
14、 根据政府网站、能源办公室等获取的信息以及前期研究的认知, 选择国债项目支持下沼气推广较好并有使用传统的咸阳市兴平市 (县级市) 和武功县、西安市周至县和户县作为调研区域 (图 1) 。图 1 研究区位置 Figure 1 Location of the study area 下载原图数据主要源自问卷调查和资料搜集。调研区域涉及 10 个乡镇 15 个行政村, 每个村庄根据人口规模, 随机问卷调查 2040 户。通过走访村长等沼气项目建设负责人获取村庄总户数、沼气池修建户数等内容;与村民当面访谈, 通过问卷调查获取家庭基本情况、收入水平、农业生产活动、生活用能结构、沼气利用、沼气池使用与废弃原
15、因、农户对沼气的认知和意愿、对沼气前景的判断等资料。共完成问卷 423 份, 有效问卷 417 份, 包括正在使用农户 66 份, 废弃农户 89份, 未修建农户 262 份。调查人员用电子弹簧秤等对农户每日或数日煤炭、薪柴、秸秆等能源的消费量抽样进行称重、测算, 问询家庭液化气、电能的消费量, 记录沼气池日产气状况及其季节变化。每份问卷平均调查时长 2030 分钟。为便于计算, 参照中国能源统计年鉴公布的标准煤折算系数18 (表 1) , 将各种能源实物消耗量统一折算为千克标准煤 (kgce) 。表 1 部分生活能源折算标准煤系数 Table 1 Standard coal coeffici
16、ents of different types of household energy 下载原表 1.2 计量方法结合前人研究成果19和问卷数据, 分析影响农户沼气使用有效性的因素时, 被解释变量包括使用 (1) 与废弃 (0) 两种情况, 适合采用二项分类 Logistic回归模型进行定量分析;进而从家庭人口特征、收入结构和资源禀赋三方面选取x1家庭人口规模、x 2常住人口数量、x 3家庭总收入、x 4农业收入、x 5耕地面积、x6果蔬林种植面积等自变量, 进行如下编码赋值 (表 2) 。二项分类 Logistic模型表示为:式中:P i表示第 i 个农户使用沼气池的概率, 1-P i表示第
17、 i 个农户废弃沼气池概率, P i/ (1-Pi) 为第 i 个农户使用与废弃行为发生概率的比值, 简称为odds;Xik为影响第 i 个农户选择行为的因素变量; ik为自变量回归系数向量, 反映自变量影响沼气使用有效性的方向和程度。表 2 沼气池利用与影响因子的编码信息 Table 2 Encoded information of utilization of biogas digesters and their influence factors 下载原表 2 结果与分析2.1 有效性评价2.1.1 沼气池建设的有效性建池率反映了户用沼气项目的推广程度。由表 3 可知, 研究区户用沼气建
18、池率为 37.14%, 其中户县建池率高达 57.91%, 周至县最低为 22.39%, 均高于国家统计数据 21.80%的建池率21与全国五省调查数据 18.60%的建池率14, 反映关中地区农村户用沼气项目有较好的示范效果, 沼气池建设有效性较高, 这与当地政府的大力推广直接相关。表 3 关中地区调研农村户用沼气建池率与使用率 (%) Table 3 Building rate and utilization rate of household biogas in Guanzhong area 下载原表 2.1.2 沼气使用的有效性研究区户用沼气池总体使用率为 42.58% (表 3) ,
19、 这与国家统计局在西安市临潼区调查得到的 35%40%使用率相近, 其中使用率最高的户县为 50.47%, 其次是武功县 (42.59%) 、兴平市 (37.94%) , 周至县仅为 23.00%。数据反映出关中地区农村户用沼气池的实际使用率整体较低, 浪费现象较为突出。将农户能源分为传统生物质能源、商品能源和新型清洁能源 (太阳能与沼气) , 基于农村家庭各类型能源消费量及比例, 以此进一步认识沼气在家庭能源消费中的位置及对其他能源的替代作用。从表 4 能源消费情况看, 使用沼气的家庭年人均能源消费量 398.66kgce, 未用 (包括未建与废弃) 家庭人均消费量为318.13kgce,
20、沼气的使用并没有减少农户家庭能源消费总量;秸秆、玉米芯等传统生物质能源的差别不大, 但降低了煤炭、液化气和蜂窝煤、电能等能源的使用, 说明沼气对需购买的商品能源替代作用明显。从使用比例来看, 传统生物质能源在家庭用能中依然占绝对位置 (40%以上) , 沼气的作用 (35.33%) 亦不容忽视。调查同时发现, 部分沼气池的产气量仅能满足日常炒菜的需求, 设计之初做饭、照明等功能难以实现, 而且三分之二的沼气池由于冬季难以达到发酵温度, 产气少而无法利用, 农户继而转向薪柴、电能等能源, 反映出沼气在农户能源消费中的局限性和不稳定性。表 4 农村家庭年人均各类型能源消费情况 Table 4 Pe
21、r capita rural household energy use 下载原表 2.1.3 认知和期望的有效性沼气消费行为一定程度依赖于农户对沼气的认知、判断和意愿, 并最终关系到农村户用沼气项目能否实现预期的社会、经济和生态效益目标。研究问卷设置了“您认为实行沼气项目对环境保护是否有作用“、和“您认为农村地区发展沼气的前景如何“等相关问题, 调查农户的认知和意愿 (表 5) 。农户对沼气的环境保护作用普遍认可, 但对沼气在农村地区的发展前景认识不一。78.90%的农户在不同程度上认同沼气项目的生态环境效益, 其中未建过沼气的家庭对沼气的环境保护作用持认同态度的比例要高于废弃和正在使用的农户
22、, 一定程度上反映出农户在使用后由于效率较低, 对沼气环境保护作用的认知发生了改变;对于沼气的发展问题, 调查农户的认同意愿明显下降, 46.77%认为沼气发展前景很好。同样, 未建沼气池的农户对沼气前景的认知和判断要好于正在使用和废弃的农户, 这可以解释为户用沼气池的低效和故障, 一定程度上降低了使用过沼气的农户对于沼气前景的判断。2.2 使用有效性的影响因素与机制2.2.1 使用有效性的因素分析调研数据显示 (表 6) , 废弃的 89 户沼气池中, 67.42%因故障后不会维修或没有维修人员而废弃, 其中 24 户建成后不产气而未曾使用;21.35%的农户因不再养殖家畜、缺乏投料导致产气
23、量低而废弃;11.23%认为不方便、不想用、没人管理。事实上, 政府政策、社会环境、维护管理、农户特征、认识和意愿、沼气属性等多种因素共同影响了沼气的有效性。表 5 农户对户用沼气池的认识 (%) Table 5 Cognition of household biogas digester by peasant households (%) 下载原表 表 6 关中地区户用沼气池废弃原因 Table 6 Reasons for abandoning household biogas digesters in Guanzhong area 下载原表 (1) 国债项目支持下地方“重建轻管“的影响。政
24、府在农村建设和发展中发挥着重要作用22-23, 2003 年以来国债支持西部地区修建每口沼气池补贴标准为1500 元, 农户仅需支付 500800 元的成本, 政策补贴解决了初次建设成本过高的问题, 极大刺激了建池的热情。但指标性建池也随之带来了质量水平不一、监管维护不到位和农户重视不够的问题。而且, 村镇缺乏配套服务网点, 基层维修人员由于工资低或无工资等原因亦大量流失24。(2) 快速城市化背景下社会环境与农户认知的影响。当前, 农村空心化与城市化相伴而行, 影响沼气的推广使用。与此同时, 大量农村人口流动务工或其他生产活动带来家庭收入显著增加, 消费观念转变, 根据能源阶梯理论25, 收
25、入的增加直接带动了能源消费水平与结构升级, 影响了沼气使用。(3) 沼气的能源属性影响。一种能源在农户中是否具有使用前景可以从可获得性、经济性、清洁性、可替代性、便利性等指标进行评价26。由于生活习惯和方式影响, 秸秆、薪柴等传统生物质能源依然在农村家庭消费中发挥重要作用, 沼气初次投资成本高、管理维护有一定要求、产气量少不足以供暖, 致使其难以取代传统生物质能源的地位, 同时电能、天燃气等商品能源比沼气更具便利性和清洁性优势27-28。2.2.2 使用有效性的二项分类 Logistic 回归分析表 7 二项分类 Logistic 回归分析结果 Table 7 Binary logistic
26、regression analysis results 下载原表 户用沼气使用有效性的影响因素复杂多样, 政策、社会环境等与有效性之间的相互作用关系难以量化, 故本部分提取问卷信息, 对户用沼气使用与农户家庭特征等进行二项分类 Logistic 分析, 进一步探究户用沼气有效性的影响成因。使用 SPSS 19 软件进行分析, 模型结果显示, 似然卡方检验显著性水平为0.000, 说明采用模型合理;-2 倍的对数似然函数值为 101.086, 模型拟合度较好, 对表 7 中显著性水平0.05 的因子进行分析。(1) 家庭常住人口与户用沼气使用有效性呈正相关关系, 常住人口越少, 农户越倾向于废弃
27、而非使用。现今农村劳动力大量外出务工, 家庭长期无人或仅老人和儿童留守的现象较为突出, 给户用沼气池的建设和使用带来困难。(2) 从总收入因子来看, 家庭总收入越高, 户用沼气使用效率越低。随着收入水平的提高, 农村家庭能源消费结构升级, 电气化发挥着愈加重要的作用, 户用沼气难以有效使用。(3) 从耕地资源禀赋来看, 耕地面积和果蔬林种植面积对沼气使用显著正相关, 研究区域农户主要种植小麦玉米, 同时有种植蔬菜、葡萄、猕猴桃、苗木等经济作物的传统。家庭农作物和经济作物的种植面积大, 从事农业生产的常住人口多, 有较多时间和精力进行家庭管理, 越倾向于使用沼气。3 讨论综上, 关中调研地区农村
28、户用沼气池在政府大力推广下有较高建池率, 但实际使用率仅 42.58%, 在用沼气池亦存在产气量低等问题, 农户对其使用热情和动力缺乏, 整体有效性较低。在国债支持户用沼气建设的时期, 政府大力推广的同时, 学者从理论上对节能减排效果进行测算29, 多认为其具有较好的经济、社会和生态效益30, 忽视了其实际使用的有效性。笔者在临渭区的调查发现, 在推广沼气池时常常是遍在性的每个村摊派上几十个指标, 或者地方政府人员凭经验处理, 一些村庄在门前修建了整齐划一的猪圈、厕所和沼气池, 但真正投入使用的寥寥无几投入时也是废弃时, 但其实际使用率不足 20%17。近年来, 蔡亚庆14、赵长和15、王珏3
29、1等更多学者的研究亦表明户用沼气使用率低或以成为普遍现象, 有效性低的评价结果更能反映其在农村地区的实际使用效果。户用沼气的有效性受宏观政策和社会环境、示范推广和服务媒介、微观农户行为多项耦合作用的影响和制约 (图 2) 。为改善农村人居环境和用能结构, 提高农户生活水平, 政府通过国债项目, 采用一定标准, 在农村地区示范推广“一池三改“的沼气家园工程。农户对这种福利性工程也表现出了极大的热情和意愿, 经过多年的发展建设, 带来了较高的户用建池率。事实上, 除资金外, 建池、管理等环节上均需要一定的技术和使用知识, 这恰恰一定程度被忽视, 带来不产气、使用和管理不当而弃用等问题, 城市化带来
30、家庭特征和社会环境变化也助推了沼气池的废弃, 最终致使使用率低下。户用沼气池的计划任务式推进带来沼气利用的低有效性和较大的浪费, 市场化运营缺失, 低有效性难以避免。政府认为户用沼气的推广已经达到了相对饱和的阶段, 2013 年以来, 部分省份陆续减弱了户用沼气建设的支持力度;农户因其产气量低、维护困难和家庭特征变化等原因, 对其使用热情和动力减少, 政府政策的调整加之农户对沼气使用认知的升级, 增加了其成果巩固和后期推广的难度。在未来的工作中如何有效调动农户使用和管理沼气的积极性, 将是进一步巩固和推广户用沼气建设的关键。结合农村实际情况, 因地制宜发展沼气工程项目。快速城市化带来农村劳动力
31、大量进城, 大部分农村地区不宜再大规模推广户用沼气。有经营果蔬林传统的农作区、欠发达及边远地区, 在自然条件适宜的情况下可继续考虑发展户用沼气;人口规模较大的中心村、行政村及中小城镇, 宜结合规模养殖发展大中型沼气工程, 就地就近利用城镇和村庄的人畜粪便、生活垃圾等作为投料, 将沼气管网通往居民家庭。在后续的研究中, 在关注不同类型农户和不同区域农户的沼气能源利用情况的同时, 也应关注农村大中型沼气工程的有效性, 为农村家庭能源消费结构的调整提供科学依据。图 2 农村户用沼气有效性的影响机制 Figure 2 Influencing mechanism of household biogas
32、utilization in Guanzhong area 下载原图4 结论农村户用沼气的整体有效性低。关中地区户用沼气的建池率 37.14%, 高于全国平均水平;使用率仅为 42.58%, 沼气对需购买的商品能源替代作用明显。部分在用沼气池产气量低, 影响沼气的使用价值。农户对沼气的节能减排和环境保护作用普遍认可, 对农村地区发展户用沼气及其前景认识不一, 预判较低。户用沼气有效性的影响因素及成因复杂多样。政府政策、社会环境、维护管理、农户特征、认识和意愿、沼气属性等多种因素共同影响了沼气的有效性, 国债项目支持下地方“重建轻管“、快速城市化背景下社会环境与农户认知变化的影响尤为强烈。使用的
33、有效性与家庭常住人口规模、耕地面积和果蔬林种植面积正相关, 与家庭收入负相关。沼气有效性受宏观政策和社会环境、示范推广和服务媒介、微观农户行为多项耦合作用的影响和制约。政府基于国债的示范推广与农户的热情和意愿, 带来较高的建池率。建池技术、维护服务、使用管理的不到位, 城市化推动的家庭特征和社会环境变化, 致使大量沼气池废弃, 使用率低下。政府政策的调整加之农户对沼气使用认知的升级, 增加了沼气成果巩固和后期推广难度。参考文献1王飞, 蔡亚庆, 仇焕广.中国沼气发展的现状、驱动及制约因素分析J.农业工程学报, 2012, 28 (1) :184-189. 2李颖, 孙永明, 李东, 等.中外沼
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