蔬菜園藝場可持續生產模式的探索與建議

崔軼雄 ，楊華麗 ，黃丹楓

（1.上海交通大學，200240；2.上海城市產銷專業合作社）

生態農業在食品安全及土地可持續利用等方面發揮著重要和不可替代的作用[1，2]，因此，發展生態農業是符合我國國情的農業發展趨勢[3]。而生態農業技術是一種追求生態效益、社會效益和經濟效益最優化的農業可持續發展技術[4]。從可持續發展的要求來看，發展和保護始終是中國農業生產面臨的一對基本矛盾。近十幾年來，中國農業生產力實現了高速增長，但這種高速增長在相當程度上是以犧牲生態環境為代價的，其結果是資源和環境承受的壓力越來越大，甚至不堪重負。

種養結合、廢棄物綜合循環利用的農業生態園生產模式是一種依據循環經濟理論和工業生態學原理建立的新型組織形態，其模擬自然生態系統“生產者－消費者－分解者”的循環途徑，實現物質閉路循環和梯級利用，通過應用防蟲網、殺蟲燈、性引誘劑、黃板等綠色措施進行蔬菜病蟲害防控，有效控制蔬菜病蟲害的發生、減少蔬菜病蟲害防治用藥量[5，6]。沼氣、沼液和沼渣綜合利用的形式、內容與日俱增，在發展生態農業，實現農業生產無害化方面發揮著不可低估的作用[7]。發展以沼氣為核心的生態農業，節本、提質、增效、環保、抗病蟲，對農民增收、農業增產具有十分重要的作用；開展種養結合項目，構建“蔬菜種植、畜禽養殖、資源回收與能源再生”三位一體系統，利用豬糞尿肥田，增產蔬菜，利用蔬菜廢棄物發展養殖業[8]，這種種養結合，相互依賴、相互促進的模式把人、土地、動植物和農場視為一個相互關聯的整體，把農業生產系統中的各種有機廢棄物重新投入到農業生產系統內，從而實現物質循環利用的綜合農業系統，使得生態系統內各部分（生物、環境、人）的結構和功能處于相互適應與協調的動態平衡。本文以浦江現代農情園為例，介紹了該園可持續生產模式情況。

1 浦江現代農情園的可持續生產模式

1.1 可持續生產模式的主要內容

浦江現代農情園的可持續生產模式的主要內容包括：①蔬菜綠色種植、農殘檢測、肉禽輪地休養等相關技術培訓；②浦江現代農情園示范基地病蟲害綠色防控措施；③種養結合生產方式提高標準化蔬菜園藝場廢棄物利用率；④在浦江現代農情園建立33.35 hm2“菜—禽—肥”的現代農情園，調整作物茬口結構，提升經濟效益；構建“蔬菜種植、畜禽養殖、資源回收與能源再生”三位一體系統，建立標準化蔬菜園藝場可持續生產模式示范與集成基地。

1.2 本論文課題任務執行情況概述

該項目自2009年7月實施以來，上海城市食品配送有限公司遵循該課題任務書的要求，積極投入項目實施工作，已經完成項目所規定的目標任務，取得較好經濟和社會效益，主要做了以下幾項工作。

①完成課題前期準備，包括課題設計和人員分工 研究了“三位一體”種養結合模式的建立與運作管理技術，主要包括蔬菜綠色種植、肉禽輪地休養、廢棄物分類處理等技術以及種養結合系統模式的組建運作等。對蔬菜綠色種植、農殘檢測、肉禽輪地休養等相關技術培訓5次，累計100人次。

②完善園藝場基礎設施 6 m大棚改建成為8 m的大棚；增加了養殖設施；增加了內外遮陽設施；完成了對沼氣池區域的建設。

③蔬菜綠色種植技術即綠色防控、超低農藥殘留蔬菜生產技術應用示范 通過合理安排周年種養茬口與蔬菜品種結構優化改善土壤結構，降低蔬菜連茬指數；綜合應用防蟲網、殺蟲燈、性引誘劑、黃板等綠色措施進行蔬菜病蟲害防控，實現示范基地全覆蓋應用，有效控制蔬菜病蟲害的發生、減少蔬菜病蟲害防治用藥量，在改善園藝場空氣、水質、土壤的同時，節約了生產成本。

④肉禽輪地休養技術應用示范 a.根據肉禽飼料類型需求特點與養殖技術要求，結合園藝場產生蔬菜廢棄物種類與數量、肉禽銷售情況、動物疫病的控制，研究確定肉禽養殖的種類和規模，有計劃開展鵝與雞兩種肉禽的養殖研究。

b.根據蔬菜園藝場的土地資源情況以及相關政策規定，開展肉禽輪地休養技術研究，采用礱糠或木屑等墊料，輪換式利用空茬管棚進行肉禽的養殖，每批出售后調換養殖區域，對囤積的有機肥加以回收利用，調換區域可使原來的飼養地存在的動物病原體自然凈化，確保養殖安全，同時使土壤中的有機物累積不至于過剩而影響種植。

c.根據不同苗齡研究喂料中相應的飼料和青料投放比例，通過補飼青料，延長養殖周期2～3個月，提高肉禽品質。

⑤廢棄物分類處理技術應用示范 對于不同質地類型的蔬菜廢棄物，研究合適的處理方法，將其作為飼料、墊料或者有機肥的原料；根據不可飼用的蔬菜廢棄物和畜、禽糞便的儲量，研究合適的腐熟方式以及相應的腐熟技術；通過堆制腐熟與沼氣池發酵腐熟相結合的方式回收利用廢棄資源，以有機肥的形式還田，減少環境污染、節約肥料成本的同時有效地改善園藝場土壤。

⑥種養結合模式系統的組建與運作 建立“菜—鵝—肥、菜—雞—肥、菜—羊—肥、豬—沼—菜”4種種養結合模式系統，根據園藝場生產實際情況，進行種養示范；研究有機肥堆制腐熟與沼氣池發酵腐熟以及地下發酵腐熟與地面堆制腐熟的合理布局，提高場地的利用率和工作效率；研究利用沼氣開發電能制冰，滿足蔬菜保鮮需要。

⑦廢棄物生產沼氣的開發應用 利用不同的蔬菜廢棄物，進行沼氣開發應用，電能轉化應用等技術，并取得一定的效果。利用示范園藝場中的豬糞尿和部分蔬菜廢棄物在沼氣池中產生的沼氣可以作為農場部分生活能源利用，冬季在大棚內安裝沼氣燈，既可為育雛加溫，也可點燈為13 340 m2大棚施二氧化碳肥，同時增加棚溫，提高蔬菜產量和品質；夏季利用沼氣發電，制冰后為蔬菜配送加工保鮮用。沼液經酸化處理、固液分離主要作為茄果類蔬菜基質栽培的營養液，或通過微灌技術作為綠葉蔬菜葉面營養液，年沼液微灌3 000畝次，減少化肥使用和病蟲害發生，提高蔬菜產品質量；沼渣可直接還田或作為好氧發酵的微生物菌源提高秸稈漚堆肥效。

2 研究過程和技術總結

2.1 蔬菜綠色種植技術

蔬菜綠色種植技術即綠色防控、超低農藥殘留蔬菜生產技術，通過合理安排周年種養茬口與蔬菜品種結構優化改善土壤結構、降低蔬菜連茬指數，綜合應用防蟲網、殺蟲燈、性引誘劑、黃板等綠色措施進行蔬菜病蟲害防控，實現了示范基地全覆蓋應用，有效地控制蔬菜病蟲害的發生、減少蔬菜病蟲害防治用藥量，改善了場地空氣、水質、土壤等環境的同時節約生產成本5%。綜合應用蔬菜綠色種植技術后，農場農藥用量明顯減少。浦江園藝場在全面應用綠色防控技術后，防控面積達100.05 hm2，其中小菜蛾性誘劑誘芯防控20 010 m2、黃板防控20 010 m2、亮掛頻振式殺蟲燈防控20.01 hm2和防蟲網防控76.04 hm2。通過以上措施使得園藝場的全年用藥量比2011年減少10.9%。

經檢測，所有農場內蔬菜的產品農殘檢測合格率均達到100%，農藥殘留檢測抑制率不超過30%，符合蔬菜綠色種植的標準。

2.2 沼氣、沼液和沼渣在設施蔬菜生產上的應用

①利用沼氣燃燒補充氣肥 沼氣中一般含有55%～65%的甲烷和30%～45%二氧化碳，燃燒1 m3沼氣可產生0.975 m3二氧化碳，因此，可通過沼氣在溫室內的燃燒，為蔬菜提供二氧化碳來提高蔬菜產量和品質[7]。沼氣燈或沼氣灶在溫室內安裝數量要與溫室面積相配套，二氧化碳氣肥施用濃度應根據蔬菜種類、光照強度和溫室溫度的情況而定。一般黃瓜、番茄、芹菜和豆類等蔬菜在營養生長盛期需要二氧化碳濃度高一些，在強光、高溫和葉面積系數大時宜采用較高二氧化碳濃度，反之，則采用較低濃度。另外，二氧化碳施用時間與光照強度有關，蔬菜上午光合作用最強，需要二氧化碳量比較大，特別是在早晨揭開草苫后，隨光照強度增加，光合作用隨之加強，溫室內二氧化碳濃度迅速降低，這時開始點燃沼氣燈或沼氣灶施放二氧化碳氣肥。

沼氣燃燒后產生的CO2能為蔬菜的光合作用提供原料，使蔬菜增產20%～30%。具體做法是：沿溫棚室北側每50 m2安裝1盞沼氣燈，日出30 min后開始點火燃1～1.5 h，施放速度以0.5 m3/h為宜。同時注意燃火時間不應超過2 h，以免沼氣中所含硫化氫燃燒產生的SO2濃度過高造成危害。陰雨天氣，蔬菜光合效率低，可不燃燒。

②利用沼液追肥防病 選擇產氣30 d以上的沼氣池，從出料口提取浮渣層下面的第2層清夜，通過以下2種處理方式對蔬菜進行防蟲和防病。

a.葉面噴施。用紗布過濾澄清沼液，分別在蔬菜緩苗后定期進行全株噴霧，濃度應根據料液濃度、生育期和季節酌情確定。當料液濃度為10%時，在苗期和其他季節每份沼液對水3～4份，在成株期和其他季節每份對水2～3份，以10：00前或15：00后噴施為宜。一般7～10 d噴施一次。沼液還可與其他農藥、化肥混合施用，以提高補養防病效果。

b.溝施和灌施。根據不同蔬菜的需肥特點，每次可結合澆水順溝每667 m2追施沼液300～350 kg。茄果類蔬菜可按每份沼液對水3～4份灌根，每株灌液500 g左右，對控制根部病害發生有較好作用。

③利用沼渣施肥改土 a.基肥。蔬菜播種或定植前，每667 m2用沼液2 500～3 000 kg均勻撒施于地表，旋耕30 cm后，按不同栽種方式打壟筑畦。同時還可將部分沼渣在蔬菜栽種前進行穴施和溝施增加肥效。

b.追肥。可同沼液一起追施。在蔬菜需肥高峰期，提取沼液、沼渣的混合液攪勻，按每次每667 m2300～400 kg，結合澆水沖施。一般莖葉類蔬菜追施1～2次，茄果類蔬菜追施3～4次，不僅能有效提高產量，還能很好地改善蔬菜的外觀和內在品質，達到安全無害的目的。

2.3 種養結合模式系統的組建與運作

為充分利用資源，提高場地的利用率，項目將研究有機肥堆制腐熟與沼氣池發酵腐熟的合理空間布局，構建地下發酵腐熟與地面堆制腐熟的整體布局，同時研究利用沼氣開發電能制冰以供蔬菜保鮮需要，并在各項技術研究的基礎上建立 “菜—鵝—肥、菜—雞—肥、菜—羊—肥、豬—沼—菜”4種種養結合模式系統，根據園藝場生產實際情況因地制宜構建適宜的運作體系，確保系統布局合理、運作科學、管理便捷。

①模式一：菜—鵝—肥 （蔬菜種植—大棚養鵝—鵝糞還田）：年養鵝4 000只，利用可飼類蔬菜廢棄物給鵝補飼青料，年消化多余蔬菜廢棄物4 800 t，減少2/3鵝飼料成本，同時提高鵝肉品質。禽糞與池塘污泥混合，并發酵成有機肥，用泥漿泵抽取還田，增加了肥效的同時還改良了土壤。

②模式二：菜—雞—肥 （蔬菜種植—雞舍養雞—雞糞還田）：年養雞5 000只，多片或散養，將嫩菜類多余蔬菜廢棄物喂養雞，年消化多余蔬菜廢棄物400 t，產生的雞糞堆積漚成有機肥料。

③模式三：菜—羊—肥 （蔬菜種植—羊舍養羊—羊糞還田）：年養羊2 000只，將老菜類多余蔬菜廢棄物喂羊，年消化多余蔬菜廢棄物400 t。同時通過輪流方式放養羊，產生的羊糞堆積漚成有機肥料，年產有機肥146 t。

④模式四：豬—沼—菜 （肉豬養殖—厭養發酵—沼氣沼渣沼液綜合利用）：大棚養豬800只，用多余蔬菜和自有飼料喂養，年消耗200 t。利用產生的豬糞尿和部分蔬菜廢棄物在沼氣池中進行厭氧發酵使之產生沼氣，年產沼氣1.6萬m3。產生的沼氣可以作為農場部分生活能源利用，冬季在大棚內安裝沼氣燈，既可為育雛加溫，也可點燈為13 340 m2大棚施二氧化碳氣肥，同時增加棚溫，提高蔬菜產量和品質；夏季利用沼氣發電，制冰后作蔬菜配送加工保鮮用。日產沼液30～36 t，沼液經酸化處理、固液分離主要作為茄果類蔬菜基質栽培的營養液，或通過微灌技術作為綠葉蔬菜葉面營養液，年沼液微灌3 000畝次，減少化肥使用和病蟲害發生，提高蔬菜產品質量。沼渣可直接還田或作為好氧發酵的微生物菌源提高秸稈漚堆肥效，具體數據見表1。

由表1可以看出，通過采取4種種養結合的生產方式后，廢棄物被轉化量達到了1 781.3 t/a，減少精飼料用量95.3 t，提高廢棄物利用率30.7%。在未實行種養結合前，農場肥料用量大約為6 500 t/a，現直接生產出有機肥量達到了1 781.3 t/a，節約肥源的量為27.4%。

2.4 示范基地種植的蔬菜詳情與輪作休養情況

在示范基地根據作物的不同生長周期習性，對園藝場的現有資源合理利用和對作物進行科學的茬口結構安排。通過作物茬口結構調整來優化改善土壤結構，降低蔬菜連茬指數，提升經濟效益；再完成周年種養茬口的安排后，優化了蔬菜品種結構，已將6 m大棚改建成為8 m的大棚，增加了內外遮陽設施，對部分土地進行輪作休耕，從而構建“蔬菜種植、畜禽養殖、資源回收與能源再生”三位一體系統，建立標準化蔬菜園藝場可持續生產模式示范與集成的示范基地。

種植的蔬菜主要包括綠葉菜、香料、野生蔬菜和其他（表2），全年種植作物16.61 hm2，其中綠葉菜 86 043 m2、香料 12 673 m2、野生蔬菜 17 342 m2、生菜類 43 355 m2和育苗組 6 670 m2。通過對16.34 hm2不同季節性作物茬口結構的調整和輪作安排，實現了土地利用效益的最大化，使得蔬菜供應量增加了1 000 t/a，2 a內新增產值達到350萬元，凈利潤達184萬元。

3 結論與展望

3.1 結論

本項目是建立一個農業生態園模式，開展種養結合，構建“蔬菜種植、畜禽養殖、資源回收與能源再生”三位一體系統，利用豬糞尿肥田，增產蔬菜，利用蔬菜廢棄物發展養殖業，把農業生產系統中的各種有機廢棄物重新投入到農業生產系統內，從而實現物質循環利用的綜合農業系統，是一種以保護和改善生態環境為前提，以提高經濟效益為指標的新型農業發展模式，通過項目的建設促進標準化蔬菜園藝場可持續生產模式示范與集成，提升蔬菜的產能和質量，增強蔬菜的綜合競爭力，并帶動周邊地區的農民來參與種植蔬菜，實現增加農民收入、農業增效的目的。

本園藝場的耕地面積為80.04 hm2，667 m2產量近5 t，年上市蔬菜5 800 t，每天則有近16 t的蔬菜廢棄物，在處理過程中需要一定的人力和運輸工具，本項目籌建生態養豬場可以使蔬菜廢棄物轉換為飼料，可節省勞力和運輸開支；其次，園藝場每年需要花費大量資金購買有機肥，生態養豬場建成后，豬糞尿轉換為有機肥，可為園藝場節省購肥資金；再次，以綠葉菜等有機飼料喂養的優質豬肉將為市民提供安全、放心的農副產品，從而帶來一定的經濟和社會效益。

表1 種養結合年經濟效益分析

表2 浦江農場常年生蔬菜種植面積

另外通過這些農作物殘體，如利用菜皮、菜殼和豬糞便發展沼氣生產，生產沼肥，可降低肥料和農藥成本近30%以上，而每年每667 m2常規在1 000元，因此可每667 m2節約300元，全年可節約36萬元。

3.2 展望

盡管目前在建生態農業成效顯著，取得了一些成果和經驗，但存在的問題也很突出：一是從發展總體來看，生態農業只是初具規模，還沒有成為經濟發展的主導模式；二是循環模式產出效益仍不夠高，缺少可控性與精準性；三是生態農業模式與社會、經濟交融還不夠緊密，屬于初級水平循環農業。因此，如何在上海市率先構建一個以循環經濟理論為指導，資源高效循環利用的都市型生態農業發展模式，實現都市經濟與現代生態農業交融發展，是我們近幾年的首要發展方向。

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