張加穩(wěn),林衛(wèi)東,張無敵,尹 芳,王昌梅,趙興玲,柳 靜,楊 紅,劉士清
(云南師范大學,云南昆明 650500)
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沼氣系統(tǒng)在稻田養(yǎng)魚中的應(yīng)用
張加穩(wěn),林衛(wèi)東,張無敵*,尹 芳,王昌梅,趙興玲,柳 靜,楊 紅,劉士清
(云南師范大學,云南昆明 650500)
稻田養(yǎng)魚是把水稻種植和魚類養(yǎng)殖有機結(jié)合的一種綜合生態(tài)農(nóng)業(yè)模式,它同時優(yōu)化了種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè),最終讓農(nóng)民實現(xiàn)稻魚雙豐收,這種高效的生態(tài)模式對于推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展具有較大的促進作用。該研究的核心是在傳統(tǒng)稻田養(yǎng)魚的基礎(chǔ)之上,以“沼氣系統(tǒng)”為紐帶,把除水稻之外的種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)連入其中,形成“以農(nóng)帶牧、以牧促沼、以沼促魚促稻”的立體生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。分別從傳統(tǒng)稻田養(yǎng)魚的生態(tài)循環(huán)及意義、沼氣系統(tǒng)與稻田養(yǎng)魚聯(lián)合后的生態(tài)循環(huán)及效益和稻田養(yǎng)魚的未來展望等方面展開論述,并通過沼氣系統(tǒng)聯(lián)合前后效益的對比凸顯出了其對于稻田養(yǎng)魚的發(fā)展具有重要地位和作用——它擴大了稻田養(yǎng)魚的生態(tài)范圍,增強了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的活力和穩(wěn)定性,最終實現(xiàn)了農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
稻田養(yǎng)魚;沼氣系統(tǒng);生態(tài)農(nóng)業(yè);可持續(xù)發(fā)展
我國是世界上稻田養(yǎng)魚最早的國家,有著悠久的歷史,但究竟始于何時,學術(shù)界的觀點各不相同,前后出現(xiàn)了5種觀點:“《詩經(jīng)》時代說”、“戰(zhàn)國說”、東漢說”、“三國說”和“唐代說”。在這些學說中,通過文獻和考古“雙重證據(jù)法”所得出的“東漢說”已被大多數(shù)學者所接受[1-2]。古代關(guān)于稻田養(yǎng)魚的文獻記載很多,如唐末劉恂所撰的《嶺表錄異》[3]中載:“新瀧等州,山田棟荒,平處鋤鍬為町畦。伺春雨丘中聚水,即先買鯇魚子,散于田內(nèi)。一二年后,魚兒長大,食草根并盡。既為熟田,又收魚利;及種稻,且無稗草,乃養(yǎng)民之上術(shù)?!边@段文字反映了我國早在古代就熟知稻田養(yǎng)魚之術(shù),農(nóng)民利用其優(yōu)勢來增產(chǎn)增收。
早期,稻田養(yǎng)魚的常規(guī)方法是將魚自然放養(yǎng),讓其自給自足,以自然經(jīng)濟的形勢發(fā)展。這種養(yǎng)殖的缺點是魚的放養(yǎng)量低,效益不顯著,不能把稻魚養(yǎng)殖優(yōu)勢充分體現(xiàn)出來。但隨著稻田養(yǎng)魚的發(fā)展,由平板式粗放養(yǎng)殖已發(fā)展為多種放養(yǎng)模式[4],如溝坑式、田塘式、壟稻溝魚式等。這些方法跟之前相比大大增加了魚的放養(yǎng)量,而且人們還加入飼料喂養(yǎng),效益變得更明顯。目前,隨著農(nóng)村沼氣系統(tǒng)綜合利用工作的宣傳和深入開展,許多科研工作者利用“三沼”中的沼液和沼渣在稻田養(yǎng)魚中的應(yīng)用作了相關(guān)試驗。如胡坤壽等都得出在稻田生態(tài)養(yǎng)魚中施用沼肥對水稻和魚的產(chǎn)量提高和品質(zhì)改善均具有較為顯著的作用[5-6],但實際上真正把沼氣系統(tǒng)和稻田生態(tài)養(yǎng)魚模式聯(lián)合起來的報告和產(chǎn)業(yè)并不多。筆者分別對沼氣系統(tǒng)與稻田養(yǎng)魚聯(lián)合前后的效益和生態(tài)循環(huán)進行了論述,最終凸顯出了沼氣系統(tǒng)與稻田生態(tài)養(yǎng)魚的聯(lián)合發(fā)展能帶動整個生態(tài)農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟、能源、社會和生態(tài)效益的共同發(fā)展,真正引導農(nóng)民脫貧致富,促進農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
該生態(tài)圖(圖1)的產(chǎn)生主要是基于稻田養(yǎng)魚系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)過程,通過圖中顯示出的稻田生態(tài)因子和非生態(tài)因子的相互利益關(guān)系,可以進一步了解稻魚之間互利共生關(guān)系的具體體現(xiàn)。如圖1所示,整個生態(tài)鏈的能量流動和物質(zhì)循環(huán)以“水稻和魚”的生長為中心來進行。能量流動過程是稻田中的水稻和水生雜草固定太陽能作為起源,一部分直接貯存在稻谷中,另一部分則隨著食物鏈的方向最終流入魚的體內(nèi)。物質(zhì)循環(huán)是這樣完成的:水生雜草在稻田養(yǎng)魚生態(tài)中可以變害為利,除了直接作為魚的餌料之外,它還可直接或間接地促進浮游生物和底棲動物的生長,整個過程也增加了稻田中腐殖質(zhì)的含量,而魚又以這些浮游生物、底棲動物和腐殖質(zhì)作為餌料,這就實現(xiàn)了不用喂料也能產(chǎn)魚的目的。此外,魚和底棲動物代謝所產(chǎn)生的糞便反過來又能促進水稻和其他稻田生物的生長,同時水稻還能利用魚呼出的CO2進行光合作用增產(chǎn),同時也為魚提供O2,這樣就完成了物質(zhì)的整個循環(huán)過程。總之,稻田養(yǎng)魚就是在這樣的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中實現(xiàn)稻魚雙豐收的。
我國已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大的稻田養(yǎng)魚國。20世紀80年代以來,稻田養(yǎng)魚的科學技術(shù)取得了顯著的成果,特別是在“八五”計劃以后,我國科技部和農(nóng)業(yè)部已把這項技術(shù)作為重點項目來推廣應(yīng)用,農(nóng)村經(jīng)濟也因此得到快速發(fā)展。我國稻田養(yǎng)魚不僅能使水稻增產(chǎn)10%左右,而且還能使魚產(chǎn)量逐年增加。據(jù)部分統(tǒng)計,1982年稻田養(yǎng)魚中的魚產(chǎn)量為70 kg/hm2,隨后魚產(chǎn)量逐年增加,1984年為100 kg/hm2,1990年為148 kg/hm2,1995年為265 kg/hm2。目前,我國的水稻田總面積大概為2 440萬hm2,能用于稻田養(yǎng)魚的面積為1 000萬hm2,但實際稻田養(yǎng)魚的面積約為100萬hm2,僅占1/10,其發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
稻田養(yǎng)魚的優(yōu)勢很多,具體表現(xiàn)在以下幾方面:①稻田能養(yǎng)魚,魚又能養(yǎng)稻,兩者互惠互利,可使收益擴大。人們常說稻田養(yǎng)魚是1 hm2稻田、2 hm2產(chǎn)量、3 hm2效益。②稻田養(yǎng)魚能凸顯出農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的活力,不需要喂飼料也能收獲魚,同時還能使稻谷增產(chǎn),可謂一舉兩得。③稻田魚以和水稻爭肥料的浮游生物和雜草為食,起到保肥和除雜草的作用,同時魚排出的糞便又能起到增肥作用。有人試驗得出,稻田養(yǎng)魚一般能把稻田的肥效提高10%左右,利用碳酸氫銨的效率可由28%提高至51%,提高了23%。④稻田魚來回游動覓食能松土增加溶氧,起到生物壯根、改良土壤和生物增氣的功效。⑤魚呼出的CO2能提高水稻的光合效率。此外,魚對水稻還有殺蟲和防病的作用。⑥稻田養(yǎng)魚對搞活農(nóng)村經(jīng)濟能發(fā)揮重要作用,例如可有效改變農(nóng)村傳統(tǒng)的耕作制度,增加養(yǎng)殖業(yè)的效益和比重,豐富農(nóng)村菜籃子等。
該生態(tài)農(nóng)業(yè)以“沼氣系統(tǒng)”為紐帶,圍繞“稻田養(yǎng)魚”為中心,實現(xiàn)了除水稻之外的種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和稻田養(yǎng)魚業(yè)的有機結(jié)合,可以對整個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的資源進行合理的利用,在生態(tài)農(nóng)業(yè)中呈現(xiàn)出多元性的特點,形成了“以農(nóng)帶牧、以牧促沼、以沼促魚促稻”的良性生態(tài)循環(huán)發(fā)展模式,有效推廣了沼氣系統(tǒng)的綜合利用。傳統(tǒng)稻田養(yǎng)魚的生態(tài)結(jié)構(gòu)相對比較單一,經(jīng)濟效益不顯著,而該系統(tǒng)則更加完整,使其他種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)也為稻田養(yǎng)魚服務(wù),使農(nóng)業(yè)資源和能量得到了多級利用,集能源、社會、經(jīng)濟和生態(tài)為一體,實現(xiàn)其效益的最大化,可以進一步凸顯出稻田養(yǎng)魚在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用,真正引導農(nóng)民脫貧致富,創(chuàng)造農(nóng)村良好的生態(tài)環(huán)境,促進農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
3.1 生態(tài)循環(huán)圖該生態(tài)圖(圖2)的產(chǎn)生是基于沼氣系統(tǒng)與稻田養(yǎng)魚聯(lián)合后的能量流動和物質(zhì)循環(huán)過程,它主要是展示了沼氣系統(tǒng)可擴大傳統(tǒng)稻田養(yǎng)魚的生態(tài)范圍,進而使該生態(tài)系統(tǒng)具有更強的活力和穩(wěn)定性,同時可產(chǎn)生更好的效益。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式相比,該模式對于農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展能發(fā)揮更顯著的作用,值得大力推廣。
如圖2所示,以太陽能為能量起源,通過種植業(yè)的光合作用固定后流入居民生活和畜禽養(yǎng)殖業(yè),其代謝后產(chǎn)生的糞便與種植業(yè)產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈混合加入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生“三沼”,即沼氣、沼液、和沼渣,以此為橋梁形成物質(zhì)的良性循環(huán),進而改變了農(nóng)村傳統(tǒng)的生活和生產(chǎn)模式。沼氣解決了農(nóng)民的生活用能問題,改變以前那種依靠燃燒秸稈和木柴供能的狀況,這對于農(nóng)村生活環(huán)境和森林資源的保護起到了巨大作用。沼液和沼渣的利用也是農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一筆財富,制成的沼肥具有化肥農(nóng)藥的雙重功能,而且效果較好,這樣能在田間地里減少甚至避免化肥農(nóng)藥的使用,可以獲得綠色有機食品。經(jīng)實踐,“三沼”在稻田養(yǎng)魚中的效益更為顯著:首先,沼肥能促進稻谷的生長和防治病蟲害[7],對稻田中的魚及其他水生生物能起到保護作用,維持了稻田生態(tài)系統(tǒng)的多樣性;此外,沼肥不僅能為稻田養(yǎng)魚提供優(yōu)質(zhì)餌料,也能促進水生昆蟲、浮游生物、底棲動物、雜草等的生長,進一步增加了魚的食物種類和數(shù)量,間接提高了魚的產(chǎn)量和品質(zhì);最后,沼氣除用于生活供能外,它還能通過沼氣燈誘蟲的方式來提高稻田養(yǎng)魚的效益。魚和水生生物代謝產(chǎn)生的糞便又為水稻和雜草提供了養(yǎng)分,且CO2還是光合作用的原料,這就形成了物質(zhì)的良性循環(huán)過程。
3.2 效益分析該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)將原來松散的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)匯集成了一個整體,對農(nóng)村的資源進行了合理的調(diào)配和有效的利用,進而對農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展能起到催化劑的作用。它能增強農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和活力,使農(nóng)村不同產(chǎn)業(yè)間協(xié)調(diào)發(fā)展,互相促進,把能源、經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益集為一體,最終實現(xiàn)其他種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和稻田養(yǎng)魚業(yè)的同步發(fā)展。
3.2.1經(jīng)濟效益。 在該生態(tài)系統(tǒng)中,人畜糞便和農(nóng)作物秸稈等農(nóng)村有機廢棄物得到了充分利用,使其參與到物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中,實現(xiàn)了變廢為寶的目的,在沼氣發(fā)酵之后,產(chǎn)生了“三沼”,為農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了巨大的經(jīng)濟效益。沼氣的使用除解決了農(nóng)村能源供需緊張的局面和為農(nóng)戶節(jié)約生活用能的開支外,還能用于沼氣燈誘蟲來提高魚的產(chǎn)量。此外,沼液和沼渣經(jīng)加工后的沼肥也為稻田養(yǎng)魚注入了新的活力,它既可作為稻谷的肥料和農(nóng)藥,又可作為魚生長的餌料,同時還能促進水中昆蟲、底棲動物、浮游生物、雜草等的生長,魚又以它們?yōu)轲D料,這樣具有提高魚產(chǎn)量和品質(zhì)及節(jié)約化肥、農(nóng)藥、除草劑開支的雙重功能??傮w來說,沼氣系統(tǒng)與稻田養(yǎng)魚聯(lián)合模式跟傳統(tǒng)自給自足的稻田養(yǎng)魚模式相比,它既能節(jié)約農(nóng)村生產(chǎn)成本,又能增產(chǎn)增收,其經(jīng)濟效益前景更好,有助于農(nóng)村由自然經(jīng)濟向商品經(jīng)濟模式的蛻變。如1985年春,湖北省應(yīng)城縣某農(nóng)戶把承包的0.193 hm2低洼稻田改成稻魚共生耕作制,用沼氣殘留物作為稻田肥料和魚的餌料,最終的結(jié)果是1985年比1984年平均每畝純收入增長4.9倍多[8]。
3.2.2生態(tài)效益。人畜糞便和秸稈經(jīng)過沼氣池發(fā)酵處理后,不僅解決了糞便污染和以前農(nóng)村雜、亂、臟等環(huán)境問題,而且還為稻田養(yǎng)魚的長遠發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)原料,使得稻田養(yǎng)魚的生態(tài)效益更加顯著:首先,由于沼肥在稻田中的使用,避免了化肥農(nóng)藥所帶來的污染,如地表水的污染和水體富營養(yǎng)化等,同時對稻田里生物多樣性也起到保護作用,為稻和魚的生長創(chuàng)造了一個更完整的生態(tài)系統(tǒng);其次,使逐年板結(jié)的土質(zhì)得到了極大的改善,增加了活土層的深度,降低了土壤的容重;此外,沼肥的使用還能提高稻谷和魚的品質(zhì),為人類獲得綠色有機食品,保證群眾身體健康。
3.2.3社會效益。該生態(tài)農(nóng)業(yè)的綜合開發(fā)能有效促進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)間的相互合作和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,使得生產(chǎn)鏈緊密結(jié)合在一起,更有利于農(nóng)村勞動力的分配和流動。這樣農(nóng)村勞動力可以不用跑到大城市打工同樣可以賺錢,最終可用有限的農(nóng)業(yè)資源和人力資源創(chuàng)造出最多的社會財富。此外,隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變,農(nóng)民能以高效的生產(chǎn)效率向城市人民提供豐富而優(yōu)質(zhì)的有機食品,這樣既提高了群眾生活水平,同時也使農(nóng)民真正走上脫貧致富的小康之路,加速社會建設(shè)新農(nóng)村的步伐。
從目前來看,我國稻田養(yǎng)魚的形勢較好,每一年的放養(yǎng)面積都在不斷擴大,已經(jīng)慢慢從傳統(tǒng)的自然經(jīng)濟向商品經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)變。但總體來說,絕大多數(shù)農(nóng)戶還是采取自給自足的稻田養(yǎng)魚模式,效益不顯著,稻田魚在市場上的供應(yīng)仍然緊張。因此,要發(fā)揮出稻田養(yǎng)魚在農(nóng)業(yè)中的最大效益,應(yīng)該把稻田養(yǎng)魚與沼氣系統(tǒng)充分聯(lián)合起來,通過農(nóng)村其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來把稻田養(yǎng)魚業(yè)搞活搞大,使農(nóng)村經(jīng)濟走上一條以“農(nóng)促牧、以牧促沼、以沼促魚促稻”的農(nóng)漁協(xié)同之路,最終讓稻田養(yǎng)魚業(yè)在未來的道路上健康快速發(fā)展。但要真正實現(xiàn)這一目標,必須從以下幾方面來作出努力:
4.1 政府加強引導,民眾提高認識目前,我國開展稻田養(yǎng)魚的省、市、區(qū)在逐年增加,但真正聯(lián)合沼氣系統(tǒng)來開展大面積稻田養(yǎng)魚的地區(qū)并不多見。其主要原因有兩點:一是政府相關(guān)部門對這種農(nóng)漁協(xié)同的生態(tài)模式認識不到位,導致政策方針引導不足;二是民眾對稻田養(yǎng)魚和沼氣系統(tǒng)的效益認識不到位,他們認為稻田養(yǎng)魚只是小打小鬧,費力又得不到太大收益,加之對沼液沼渣的利用認識不足,這樣就導致民眾積極性不高,不能形成較大的養(yǎng)殖面積,最終稻田養(yǎng)魚的潛在效益就不能被凸現(xiàn)出來。因此,政府必須要發(fā)揮重要的引領(lǐng)作用,切實把稻田養(yǎng)魚和沼氣系統(tǒng)的聯(lián)合發(fā)展作為農(nóng)民增產(chǎn)增收的重要舉措來抓,各級農(nóng)業(yè)、漁業(yè)部門協(xié)調(diào)合作,統(tǒng)籌規(guī)劃,通過抓典型、搞示范、加強宣傳等方式來調(diào)動農(nóng)民積極性和提高其認識,讓他們得到實際收益之后再逐步推廣。此外,政府相關(guān)部門應(yīng)出臺優(yōu)惠政策來扶持和鼓勵企業(yè)來發(fā)展這種新型稻田養(yǎng)魚模式,如發(fā)放貸款、免稅等,這對農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和勞動力的分配將會起到極大的促進作用。
4.2 走“綠色生態(tài)之路,提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)”沼肥具有化肥和農(nóng)藥的雙重功效,對蔬、糧、果的增產(chǎn)效果較好,還具有改良土壤的作用,這樣就可以減少由于在稻田中化肥和農(nóng)藥的過度施用所帶來的環(huán)境和生態(tài)問題,同時沼肥的施用可以改變之前傳統(tǒng)的稻田養(yǎng)魚模式,既節(jié)約開支,效益又顯著 。因此,可以通過大力開發(fā)沼肥的利用價值來使稻田養(yǎng)魚走上一條綠色生態(tài)之路,不僅可增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量,也能生產(chǎn)出真正的綠色有機食品,提高其品質(zhì),這必將會受到廣大消費者的青睞,進而可以拓寬產(chǎn)品的銷售渠道和提高其經(jīng)濟價值,最終引導農(nóng)民脫貧致富,實現(xiàn)新農(nóng)村建設(shè)的目標。
4.3 積極推廣先進技術(shù),開展技術(shù)培訓和經(jīng)驗交流會我國農(nóng)業(yè)部一直以來把稻田養(yǎng)魚先進技術(shù)的推廣列入了國家“豐收計劃”項目,結(jié)果產(chǎn)生了較好的效益。針對這種新型稻田養(yǎng)魚模式,其先進技術(shù)的推廣將直接關(guān)系到它能否得到發(fā)展。所以,要想擴大稻田養(yǎng)魚與沼氣系統(tǒng)聯(lián)合生產(chǎn)的規(guī)模,首先必須積極推廣先進技術(shù),開展各種形式的培訓。特別在一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平較低下的地區(qū),可以首先培訓部分具有一定知識水平的技術(shù)人員,使他們較好地掌握新技術(shù),例如,開展如何搞好稻田養(yǎng)魚的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),維持沼氣系統(tǒng)的正常運行,開展“三沼”的有效利用,還有怎樣抓好魚苗的生產(chǎn)和供應(yīng),如何搞好病蟲害防治及開展沼肥養(yǎng)魚工作注意事項等技術(shù)培訓,然后讓他們作為示范,以實際生產(chǎn)來對其他農(nóng)民作出指導和啟發(fā)。此外,還可以定期組織民眾舉行關(guān)于該項生產(chǎn)技術(shù)的經(jīng)驗交流會,或者邀請知名專家來作技術(shù)指導,這樣可使大家積累更豐富的技術(shù)經(jīng)驗,最終將會促進該生態(tài)模式更好更快地發(fā)展。
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The Application of the Biogas Systems in the Rice Field Pisciculture
ZHANG Jia-wen, LIN Wei-dong, ZHANG Wu-di*et al
(Yunnan Normal University, Kunming, Yunnan 650500)
Rice field pisciculture is a comprehensive ecological agricultural mode, which can better combine rice farming with fish cultivation and optimize planting and breeding at the same time. It eventually allows farmers to realize rice-fish good harvest. The efficient ecological model has great value to promote the agricultural economy development. The core of this paper is that rice field pisciculture is connected to other planting and livestock and poultry breeding on the basis of traditional rice-fish, which is the center of “biogas system” and forms the ecological agriculture pattern of "promoting biogas system by animal husbandry, promoting animal husbandry by agriculture, promoting rice field pisciculture by biogas system ". This article mainly is discussed from the significance and ecological cycle of the traditional rice field pisciculture, the ecological cycle and benefits of the rice field pisciculture connected to biogas systems and the development strategies of rice field pisciculture in the future. It highlights that biogas system plays an important role in the development of rice field pisciculture to compare their benefits. It enlarges the scope of rice-fish ecology and enhances the activity and stability of the agricultural ecosystem, finally realizing the sustainable development of rural economy.
Rice field pisciculture; Biogas systems; Ecological agriculture; Sustainable development
高等學校博士學科點專項科研基金項目(20135303110001);云南省科技創(chuàng)新平臺建設(shè)計劃項目(2013DH041)。
張加穩(wěn)(1989- ),男,云南富源人,碩士研究生,研究方向:生物質(zhì)能與環(huán)境工程。*通訊作者,研究員,博士生導師,從事生物質(zhì)能研究與開發(fā)利用工作。
2014-11-19
S 181.3
A
0517-6611(2015)01-236-03