基于規模化養牛場生態養殖的循環農業模式研究

張正旺，王榮富*，閆曉明，何成芳，朱鴻杰，郭鵬飛

（1.安徽農業大學資源與環境學院，安徽合肥 230036；2.安徽省農業科學院農產品加工研究所，安徽合肥 230031）

基于規?；B牛場生態養殖的循環農業模式研究

張正旺1，王榮富1*，閆曉明2*，何成芳2，朱鴻杰2，郭鵬飛2

（1.安徽農業大學資源與環境學院，安徽合肥 230036；2.安徽省農業科學院農產品加工研究所，安徽合肥 230031）

循環農業模式是在遵循“4R”原則基礎上，以低消耗、低排放和高效率為指導理念，根據循環農業特征和目標并結合外部環境特征，對農業生產進行系統規劃和統籌安排，達到農業資源合理利用的目的，從而實現經濟和社會的可持續發展。以安徽合肥桂和生態養殖模式為基礎，分析了其模式組成以及該模式帶來的生態效益和經濟效益，進而從循環農業模式設計的目標、模式分類的原則以及相應模式在實踐中的運用探究循環農業模式，以期最大程度地發揮各種循環農業模式的內在機制作用，解決農業發展和生態環境保護的矛盾，實現農業的可持續發展。

循環農業；桂和模式；設計目標；分類原則；實踐運用；養牛場

循環農業是以生態學原理為基礎，應用生態系統整體、循環、再生原理，通過生態與經濟的良性循環組織農業生產，實現能量的多級利用和物質的循環再生，使農業資源得到合理利用的新型農業生產體系［1-3］。

循環農業模式是循環農業系統內各組成要素按照生態系統內能量和物質循環規律連接起來，使得系統中各組成得到再次和多次的循環利用，達到資源高效率利用，生態環境協調的農業生產模式［4-5］。

1 桂和模式概況

安徽省合肥桂和農牧漁發展有限公司以養殖奶、肉牛為龍頭，兼發展水產養殖、蚯蚓養殖和生態農業及食品深加工的循環企業，公司在堅持農業循環“4R”理論的基礎上［6］，將農牧漁資源相互鏈接，形成了一個有機整體，建成了循環農業生態示范園。

1.1 模式組成

合肥桂和農牧漁發展有限公司循環農業模式由3個子系統組成，分別是：農田生態系統、畜禽養殖和養魚系統以及蚯蚓養殖系統（圖1）。

1.1.1 農田生態系統

桂和公司循環農業模式中種植業以水稻糧食作物為主，養牛場產生的牛糞在貯肥池中經過發酵作用后可作為糧食、蔬菜的肥料。如牛糞經蚯蚓作用后產生的蚯蚓糞用于公司的蔬菜種植，蔬菜種植面積33.3 hm2，主要生產一些“反季節”蔬菜，年產量約在3 000 t，年產值可達600萬元。蚯蚓糞作肥料種植蔬菜，增強了土壤的肥力，種出來的蔬菜不僅質量好也保障了食品的安全。

1.1.2 畜禽養殖和養魚系統

桂和公司畜禽養殖以養牛為主，養殖需要大量的飼料，以農作物秸稈為原料公司探索出一個“粗飼料為主，精飼料合理搭配”的飼養方法：養奶牛用75%的粗飼料、25%的精飼料；養肉牛用90%的粗飼料、10%的精飼料；粗飼料由50%的青貯玉米秸稈、50%的干稻草加工而成，精飼料由50%的玉米、10%麩皮、20%的豆粕、8%的菜籽粕、12%的棉籽粕及一些其他成分加工而成。該方法較好地利用了農作物秸稈等農業廢棄物，為農業廢棄物資源化利用開辟了廣闊的空間。

養魚的飼料以牛尿經沼氣池處理的沼渣及沼液為主，通過發酵的沼液及沼渣能夠滿足養魚塘生態系統內各種生物所需的營養，魚的產量和質量亦得到提高，魚餌不足的問題得到解決。

1.1.3 蚯蚓養殖系統

桂和公司現有存欄奶牛1 700余頭，年出欄肉牛7 000余頭。這些奶、肉牛每日排糞量相當可觀，如果不適當處理，就會對環境造成負面影響。用牛糞養殖蚯蚓既能減輕畜禽廢棄物對環境的危害，生產的蚯蚓糞可以作為肥效高的有機肥，養殖的蚯蚓可以出售，達到了較高的經濟效益和生態效益。

圖1 桂和循環農業的模式

1.2 效益分析

1.2.1 生態效益

隨著畜禽養殖業的發展，特別是規?；B殖的高速發展，使畜禽養殖由過去的分散經營、飼養頭數少、主要分布在農區轉變為現在的集中經營、飼養頭數多、分布在城市郊區或新城區。在此過程中產生了大量的畜禽糞便，如果不能合理地處理這類農業廢棄物，對生態環境會帶來相應的污染。桂和公司將牛尿廢水等經發酵池處理后，所得的沼渣用于魚塘飼喂，這樣減少了養殖過程中污水、廢水的排放，降低了對養殖場周邊壞境的危害，同時沼渣飼喂魚能滿足池塘生態系統內多層和多級分布的生物增殖所需的營養。此外，桂和公司用牛糞養殖蚯蚓，牛糞經蚯蚓處理后產生的蚯蚓糞是很好的肥料，改變了土壤結構，提高土壤肥力，另一方面降低了畜禽糞便臭味的產生，對生態環境保護具有一定的益處［7-9］。

1.2.2 經濟效益

桂和模式遵循“4R”理念，提高資源利用率，對環境友好的同時也帶來了一定的經濟效益。沼液投放到水中培水養魚，基本上不用再投放別的飼料，667 m2水面黃白鰱年產量平均可達500 kg、創收4 000多元，桂和擁有的33.3 hm2水面每年便可創收200多萬元。

飼料的加工也可創造出可觀的收益。每頭牛每年平均需要粗飼料約13 000 kg，公司8 000頭牛每年需購買干稻草和青玉米秸稈約104 000 t。如果收購干稻草的價格按0.42元·kg-1，收購青玉米秸稈的價格按0.4元·kg-1，按照以上的配比，公司每年購買干稻草和青玉米秸稈的花費為4 264萬元。每頭牛每年平均需要精飼料約17 000 t，其中玉米8 500 t、麥麩1 700 t、豆粕3 400 t、菜籽粕1 360 t、棉籽粕2 040 t。除去玉米不算，如果收購這些農產品下腳料的價格分別是麥麩2.1元· kg-1、豆粕4.7元·kg-1、菜籽粕3.4元·kg-1、棉籽粕3.8元·kg-1，公司每年購買這些農產品下腳料的花費為3 192.6萬元。

這樣每年公司通過收購農作物的秸稈和農產品下腳料，就為社會帶來了7 456.6萬元的收益，還避免了因露天焚燒而造成的環境污染。

2 基于桂和生態養殖模式探究循環農業

合肥桂和農牧漁發展有限公司以“4R”理論為指導，以養殖奶、肉牛為重點，兼顧發展水產養殖、蚯蚓養殖和生態農業及食品深加工，整個產業鏈上下游連成一體、相互銜接形成循環體系，蘊涵著循環農業的理論精髓和大量實踐。循環農業是循環經濟理念在農業經濟建設中的體現和應用，它以物質、能量梯次和閉路循環使用為特征，遵循“4R”原則，即減量化原則（Reduce）、再利用原則（Reuse）、再循環原則（Recycle）和可控制化原則（Regulating），運用科學技術成果和現代管理手段組織農業生產，使農業資源、環境和經濟有機融合，實現生態的良性循環與農業的可持續發展［10］。

循環農業和傳統農業的主要區別在于產業發展理念、生產方式和產業模式3個方面。首先在產業發展理念上，循環農業注重把循環經濟理念應用到農業生產中，倡導對農業生產過程和農產品生命周期的控制；其次在生產方式上，循環農業摒棄了傳統農業高投入、高產出、高消耗、高排放的生產方式，加強資源的高效率利用，減少外部投入，降低污染排放量；最后在產業模式上，傳統農業往往忽略了與相關產業的聯系，局限于內部的小產業，循環農業則從整體角度構建農業與其他相關產業的物質循環產業體系，構成大產業系統［11］。循環農業核心是運用可持續發展思想、循環經濟理念、產業鏈延生理念，提高農業系統物質能量的多級循環利用，因此其本質特征是產業鏈的延生和資源節約［12-14］。通過廢棄物交換、循環利用、要素耦合以及產業連接等方式形成網狀的相互依存、協同作業的農業產業化網絡體系，其資源得到最佳配置，廢棄物得到有效利用，環境影響減少到最低水平。

3 循環農業模式

循環農業模式是在遵循“4R”原則的基礎上，以低消耗、低排放和高效率為指導理念，根據循環農業特征和目標并結合外部環境特征，對農業生產進行系統規劃和統籌安排，達到農業資源合理利用的目的，從而實現經濟和社會的可持續發展［15-16］。

3.1 循環農業模式設計的目標

發展循環農業是為了提高農業生產中廢棄物綜合利用率，變污染負效益為經濟正效益，保護農村自然環境，促進農業生態化發展，實現經濟效益和生態效益的雙贏，推動農業可持續化發展［17-18］。因此循環農業模式設計的目標主要有以下方面。

3.1.1 保證農業經濟可持續化發展

循環農業模式設計的重要目標是保證農業經濟的可持續化發展，充分實現農業的經濟效益。當前農業發展面臨的資源與環境的約束越來越明顯，因此必須要改變農業發展方式，提升農業效益。循環農業作為農業經濟增長的新方式，運用可持續發展思想，兼顧經濟、環境和社會效益，解決了農業生產發展、環境污染與生態破壞的矛盾，實現農業生產各環節的價值增值和生態環境優美，使農業生產和生活真正納入到農業生態系統循環中，實現生態環境的良性循環和農村建設的和諧發展。

3.1.2 保護農業資源

循環農業模式設計從合理高效利用農業資源的角度出發，保護耕地、土壤和水等自然資源，選擇種植適宜的農作物，減少耕地的浪費，充分利用好每一塊耕地；同時提高資源利用率，減少污染，降低農業生產過程對土壤和水資源的危害。

3.1.3 降低農業廢棄物的排放

農業廢棄物主要包括作物秸稈和畜禽糞便兩大類。合理利用農業廢物，變廢為寶，降低污染是農業生產過程中能否實現循環利用的關鍵環節。針對合理利用農業廢棄物設計的循環農業模式不僅可以延長農業產業鏈和產品鏈，提高資源利用效率，提升農副產品的附加值，而且還可以促進農業清潔生產，減輕環境處理負荷，全面消除廢棄物的直接污染，保護農業生態環境，以較低的物能消耗，取得最佳的生態、經濟、社會效益。

3.2 循環農業模式分類原則

3.2.1 生物立體共生原則

這一原則是根據各生物類群的生物學、生態學特性和生物之間的互利共生關系而組合的循環農業模式。該模式中處于不同生態位的各生物類群在系統中各得其所，相得益彰，建立一個空間上多層次、時間上多序列的結構，更好地利用太陽能、水分和礦質營養元素，從而獲得較高的經濟效益和生態效益。其主要模式包括立體種植類型、立體養殖類型和立體種養類型。

3.2.2 產業鏈延生原則

以農業廢棄物資源的多級循環利用為目標，通過將加工業引入到以種植業和養殖業為主體的循環鏈條中，從而延伸產業鏈條，提高經濟效益［19］。根據生產結構的物質循環方式，可以分為種植業內部物質循環利用類型，養殖業內部物質循環利用類型，種養結合的物質循環利用類型，種、養、加三結合的物質循環利用類型，種、養、沼三結合的物質循環利用類型和種、養、加、沼四結合的物質循環利用類型等。

3.2.3 區域整體規劃原則

根據這一原則，運用生態規律將山、水、林、田進行全面規劃，將工農商聯合成一體，提高自然環境調節能力，從而獲得較高的經濟效益和生態效益。此類模式是多元產業各層次的時空配置與整合而形成的復合循環農業模式，它除了具有更大尺度的生態功能外，還表現出明顯的經濟效益和生態效益［20］。這種整體規劃的循環農業模式可以分為：農林牧復合循環農業模式、農林漁復合循環農業模式、農牧漁復合循環農業模式和林牧漁復合循環農業模式等。

3.3 循環農業模式在實踐中的運用

3.3.1 種植-畜禽模式

種植-畜禽模式是最為常見的循環農業模式，其結構如圖2所示。該模式的組成與結構較為簡單，生產者主要表現為種植業，包括糧食作物、蔬菜與經濟作物等。畜牧業的養殖品種主要為豬和牛，畜牧業的飼料來源于剩余的糧食和作物秸稈［21］。

對于種植-畜禽模式來說，畜禽養殖從飼料中獲得物質和能量，其中相當數量要消耗于畜禽代謝和儲存在畜禽產品中，排泄的養分只占飼料中的一部分。另外，種植業中所獲得的養分不能全部供給牧業，在物質循環上，農牧業對彼此都有一定的限制。因此，為了高產穩產要注意減少物質循環損耗，以增加模式內部物質流的有效數量，同時探索牧業以外的肥料來源和農業以外的飼料來源［22］。

3.3.2 種植-畜禽-沼氣模式

該模式中農田作為生產者，種植的主要是水稻，畜牧業的品種主要為豬和牛。農田的秸稈一部分還田，一部分與畜禽糞便投入沼氣池，通過微生物發酵；沼液沼渣用于肥田，沼氣用作部分燃料（圖3）。

圖2 種植-畜禽的模式

圖3 種植-畜禽-沼氣的模式

種植-畜禽-沼氣模式減少了非生產性消耗，農作物秸稈一方面秸稈還田，同時作為飼料，通過畜牧業轉化為畜產品和糞肥。畜牧業產生的廢棄物下到沼氣，池產生的沼氣供生活燃料。該模式以農業廢棄物資源化利用為導向，既提高了資源利用率也降低了農業生產中對環境的污染［23-25］。

3.3.3 種植-畜禽-沼氣-養魚/蔬菜模式

與“種植-畜禽-沼氣”模式相比而言，“種植-畜禽-沼氣-養魚/蔬菜”模式中種植業仍是以水稻為主，但是比重有所下降，而蔬菜的種植比重提高，同時發展了漁業生產［26-27］。漁業除了為人類提供優質的動物蛋白外，還以塘泥肥沃農田，作物的非經濟產量部分以及田間雜草、畜禽糞便經發酵作用后產生的沼液沼渣可用作魚的餌料，使農業廢棄物得到了較好的利用。水陸結合，農漁相促（圖4），提高了資源利用率，減少了非生產損耗［28-29］。

圖4 種植-畜禽-沼氣-養魚/蔬菜的模式

4 小結

當前農業發展面臨的資源與環境的約束越來越明顯，因此必須要改變農業發展方式，提升農業發展。循環農業作為農業經濟增長的新方式，運用可持續發展思想，兼顧經濟、環境和社會效益，解決了農業生產發展、環境污染與生態破壞的矛盾，實現農業生產各環節的價值增值和生態環境優美，使農業生產和生活真正納入到農業生態系統循環中，實現生態環境的良性循環和農村建設的和諧發展［30］。在遵循“4R”原則的基礎上，以低消耗、低排放和高效率為指導理念，發展循環農業。根據不同的生態功能區選擇相應的循環農業模式，建立并健全區域生態整合機制，從而最大程度地發揮各種循環農業模式的內在機制作用［31］，大幅度提高整體農業生產水平，切實解決農業發展和生態環境保護的矛盾，實現農業的可持續發展。

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（責任編輯：盧福莊）

S 823

A

0528-9017（2014）09-1459-04

2014-07-07

國家科技支撐計劃課題（2012BAD14B13-3）

張正旺（1990-），男，安徽合肥人，碩士研究生，從事農牧生態系統碳循環研究工作。E-mail：aswanice@163.com。

王榮富（1954—），男，教授，博士生導師；

閆曉明（1963—），男，研究員，碩士生導師。

文獻著錄格式：張正旺，王榮富，閆曉明，等.基于規?；B牛場生態養殖的循環農業模式研究［J］.浙江農業科學，2014（9）：1459-1462，1465.