沼氣系統在稻田養魚中的應用

張加穩，林衛東，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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沼氣系統在稻田養魚中的應用

張加穩，林衛東，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)

稻田養魚是把水稻種植和魚類養殖有機結合的一種綜合生態農業模式，它同時優化了種植業和養殖業，最終讓農民實現稻魚雙豐收，這種高效的生態模式對于推動農業經濟發展具有較大的促進作用。該研究的核心是在傳統稻田養魚的基礎之上，以“沼氣系統”為紐帶，把除水稻之外的種植業和畜禽養殖業連入其中，形成“以農帶牧、以牧促沼、以沼促魚促稻”的立體生態農業模式。分別從傳統稻田養魚的生態循環及意義、沼氣系統與稻田養魚聯合后的生態循環及效益和稻田養魚的未來展望等方面展開論述，并通過沼氣系統聯合前后效益的對比凸顯出了其對于稻田養魚的發展具有重要地位和作用——它擴大了稻田養魚的生態范圍，增強了農業生態系統的活力和穩定性，最終實現了農村經濟的可持續發展。

稻田養魚；沼氣系統；生態農業；可持續發展

我國是世界上稻田養魚最早的國家，有著悠久的歷史，但究竟始于何時，學術界的觀點各不相同，前后出現了5種觀點：“《詩經》時代說”、“戰國說”、東漢說”、“三國說”和“唐代說”。在這些學說中，通過文獻和考古“雙重證據法”所得出的“東漢說”已被大多數學者所接受[1-2]。古代關于稻田養魚的文獻記載很多，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。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，乃養民之上術。”這段文字反映了我國早在古代就熟知稻田養魚之術，農民利用其優勢來增產增收。

早期，稻田養魚的常規方法是將魚自然放養，讓其自給自足，以自然經濟的形勢發展。這種養殖的缺點是魚的放養量低，效益不顯著，不能把稻魚養殖優勢充分體現出來。但隨著稻田養魚的發展，由平板式粗放養殖已發展為多種放養模式[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量，而且人們還加入飼料喂養，效益變得更明顯。目前，隨著農村沼氣系統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魚中的應用作了相關試驗。如胡坤壽等都得出在稻田生態養魚中施用沼肥對水稻和魚的產量提高和品質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和稻田生態養魚模式聯合起來的報告和產業并不多。筆者分別對沼氣系統與稻田養魚聯合前后的效益和生態循環進行了論述，最終凸顯出了沼氣系統與稻田生態養魚的聯合發展能帶動整個生態農業的經濟、能源、社會和生態效益的共同發展，真正引導農民脫貧致富，促進農村經濟的可持續發展。

1 稻田養魚的生態循環圖

該生態圖(圖1)的產生主要是基于稻田養魚系統中的能量流動和物質循環過程，通過圖中顯示出的稻田生態因子和非生態因子的相互利益關系，可以進一步了解稻魚之間互利共生關系的具體體現。如圖1所示，整個生態鏈的能量流動和物質循環以“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。物質循環是這樣完成的：水生雜草在稻田養魚生態中可以變害為利，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的含量，而魚又以這些浮游生物、底棲動物和腐殖質作為餌料，這就實現了不用喂料也能產魚的目的。此外，魚和底棲動物代謝所產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，同時也為魚提供O2，這樣就完成了物質的整個循環過程。總之，稻田養魚就是在這樣的物質循環和能量流動過程中實現稻魚雙豐收的。

2 稻田養魚的意義

我國已經成為世界上規模最大的稻田養魚國。20世紀80年代以來，稻田養魚的科學技術取得了顯著的成果，特別是在“八五”計劃以后，我國科技部和農業部已把這項技術作為重點項目來推廣應用，農村經濟也因此得到快速發展。我國稻田養魚不僅能使水稻增產10%左右，而且還能使魚產量逐年增加。據部分統計，1982年稻田養魚中的魚產量為70 kg/hm2，隨后魚產量逐年增加，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，能用于稻田養魚的面積為1 000萬hm2，但實際稻田養魚的面積約為100萬hm2，僅占1/10，其發展潛力巨大。

稻田養魚的優勢很多，具體表現在以下幾方面：①稻田能養魚，魚又能養稻，兩者互惠互利，可使收益擴大。人們常說稻田養魚是1 hm2稻田、2 hm2產量、3 hm2效益。②稻田養魚能凸顯出農村產業的活力，不需要喂飼料也能收獲魚，同時還能使稻谷增產，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稻田養魚對搞活農村經濟能發揮重要作用，例如可有效改變農村傳統的耕作制度，增加養殖業的效益和比重，豐富農村菜籃子等。

3 稻田養魚與沼氣系統的聯合

該生態農業以“沼氣系統”為紐帶，圍繞“稻田養魚”為中心，實現了除水稻之外的種植業、畜禽養殖業和稻田養魚業的有機結合，可以對整個農業系統的資源進行合理的利用，在生態農業中呈現出多元性的特點，形成了“以農帶牧、以牧促沼、以沼促魚促稻”的良性生態循環發展模式，有效推廣了沼氣系統的綜合利用。傳統稻田養魚的生態結構相對比較單一，經濟效益不顯著，而該系統則更加完整，使其他種植業和養殖業也為稻田養魚服務，使農業資源和能量得到了多級利用，集能源、社會、經濟和生態為一體，實現其效益的最大化，可以進一步凸顯出稻田養魚在農業生態系統中的重要作用，真正引導農民脫貧致富，創造農村良好的生態環境，促進農村經濟的可持續發展。

3.1 生態循環圖該生態圖(圖2)的產生是基于沼氣系統與稻田養魚聯合后的能量流動和物質循環過程，它主要是展示了沼氣系統可擴大傳統稻田養魚的生態范圍，進而使該生態系統具有更強的活力和穩定性，同時可產生更好的效益。與傳統的生產模式相比，該模式對于農村經濟的發展能發揮更顯著的作用，值得大力推廣。

如圖2所示，以太陽能為能量起源，通過種植業的光合作用固定后流入居民生活和畜禽養殖業，其代謝后產生的糞便與種植業產生的農作物秸稈混合加入沼氣池發酵產生“三沼”，即沼氣、沼液、和沼渣，以此為橋梁形成物質的良性循環，進而改變了農村傳統的生活和生產模式。沼氣解決了農民的生活用能問題，改變以前那種依靠燃燒秸稈和木柴供能的狀況，這對于農村生活環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村產業發展的一筆財富，制成的沼肥具有化肥農藥的雙重功能，而且效果較好，這樣能在田間地里減少甚至避免化肥農藥的使用，可以獲得綠色有機食品。經實踐，“三沼”在稻田養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，維持了稻田生態系統的多樣性；此外，沼肥不僅能為稻田養魚提供優質餌料，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量，間接提高了魚的產量和品質；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魚的效益。魚和水生生物代謝產生的糞便又為水稻和雜草提供了養分，且CO2還是光合作用的原料，這就形成了物質的良性循環過程。

3.2 效益分析該農業生態系統將原來松散的產業結構匯集成了一個整體，對農村的資源進行了合理的調配和有效的利用，進而對農村經濟發展能起到催化劑的作用。它能增強農業生態系統的穩定性和活力，使農村不同產業間協調發展，互相促進，把能源、經濟、社會和生態效益集為一體，最終實現其他種植業、畜禽養殖業和稻田養魚業的同步發展。

3.2.1經濟效益。 在該生態系統中，人畜糞便和農作物秸稈等農村有機廢棄物得到了充分利用，使其參與到物質循環系統中，實現了變廢為寶的目的，在沼氣發酵之后，產生了“三沼”，為農村產業發展帶來了巨大的經濟效益。沼氣的使用除解決了農村能源供需緊張的局面和為農戶節約生活用能的開支外，還能用于沼氣燈誘蟲來提高魚的產量。此外，沼液和沼渣經加工后的沼肥也為稻田養魚注入了新的活力，它既可作為稻谷的肥料和農藥，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，魚又以它們為餌料，這樣具有提高魚產量和品質及節約化肥、農藥、除草劑開支的雙重功能。總體來說，沼氣系統與稻田養魚聯合模式跟傳統自給自足的稻田養魚模式相比，它既能節約農村生產成本，又能增產增收，其經濟效益前景更好，有助于農村由自然經濟向商品經濟模式的蛻變。如1985年春，湖北省應城縣某農戶把承包的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生態效益。人畜糞便和秸稈經過沼氣池發酵處理后，不僅解決了糞便污染和以前農村雜、亂、臟等環境問題，而且還為稻田養魚的長遠發展提供了優質的物質原料，使得稻田養魚的生態效益更加顯著：首先，由于沼肥在稻田中的使用，避免了化肥農藥所帶來的污染，如地表水的污染和水體富營養化等，同時對稻田里生物多樣性也起到保護作用，為稻和魚的生長創造了一個更完整的生態系統；其次，使逐年板結的土質得到了極大的改善，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，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。該生態農業的綜合開發能有效促進農村產業間的相互合作和產業結構的優化，使得生產鏈緊密結合在一起，更有利于農村勞動力的分配和流動。這樣農村勞動力可以不用跑到大城市打工同樣可以賺錢，最終可用有限的農業資源和人力資源創造出最多的社會財富。此外，隨著農村產業發展模式的轉變，農民能以高效的生產效率向城市人民提供豐富而優質的有機食品，這樣既提高了群眾生活水平，同時也使農民真正走上脫貧致富的小康之路，加速社會建設新農村的步伐。

4 稻田養魚的發展對策

從目前來看，我國稻田養魚的形勢較好，每一年的放養面積都在不斷擴大，已經慢慢從傳統的自然經濟向商品經濟模式轉變。但總體來說，絕大多數農戶還是采取自給自足的稻田養魚模式，效益不顯著，稻田魚在市場上的供應仍然緊張。因此，要發揮出稻田養魚在農業中的最大效益，應該把稻田養魚與沼氣系統充分聯合起來，通過農村其他產業的發展來把稻田養魚業搞活搞大，使農村經濟走上一條以“農促牧、以牧促沼、以沼促魚促稻”的農漁協同之路，最終讓稻田養魚業在未來的道路上健康快速發展。但要真正實現這一目標，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，我國開展稻田養魚的省、市、區在逐年增加，但真正聯合沼氣系統來開展大面積稻田養魚的地區并不多見。其主要原因有兩點：一是政府相關部門對這種農漁協同的生態模式認識不到位，導致政策方針引導不足；二是民眾對稻田養魚和沼氣系統的效益認識不到位，他們認為稻田養魚只是小打小鬧，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，不能形成較大的養殖面積，最終稻田養魚的潛在效益就不能被凸現出來。因此，政府必須要發揮重要的引領作用，切實把稻田養魚和沼氣系統的聯合發展作為農民增產增收的重要舉措來抓，各級農業、漁業部門協調合作，統籌規劃，通過抓典型、搞示范、加強宣傳等方式來調動農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，政府相關部門應出臺優惠政策來扶持和鼓勵企業來發展這種新型稻田養魚模式，如發放貸款、免稅等，這對農村經濟的發展和勞動力的分配將會起到極大的促進作用。

4.2 走“綠色生態之路，提高產品的產量和品質”沼肥具有化肥和農藥的雙重功效，對蔬、糧、果的增產效果較好，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藥的過度施用所帶來的環境和生態問題，同時沼肥的施用可以改變之前傳統的稻田養魚模式，既節約開支，效益又顯著 。因此，可以通過大力開發沼肥的利用價值來使稻田養魚走上一條綠色生態之路，不僅可增加農產品產量，也能生產出真正的綠色有機食品，提高其品質，這必將會受到廣大消費者的青睞，進而可以拓寬產品的銷售渠道和提高其經濟價值，最終引導農民脫貧致富，實現新農村建設的目標。

4.3 積極推廣先進技術，開展技術培訓和經驗交流會我國農業部一直以來把稻田養魚先進技術的推廣列入了國家“豐收計劃”項目，結果產生了較好的效益。針對這種新型稻田養魚模式，其先進技術的推廣將直接關系到它能否得到發展。所以，要想擴大稻田養魚與沼氣系統聯合生產的規模，首先必須積極推廣先進技術，開展各種形式的培訓。特別在一些農業生產技術水平較低下的地區，可以首先培訓部分具有一定知識水平的技術人員，使他們較好地掌握新技術，例如，開展如何搞好稻田養魚的基礎設施建設，維持沼氣系統的正常運行，開展“三沼”的有效利用，還有怎樣抓好魚苗的生產和供應，如何搞好病蟲害防治及開展沼肥養魚工作注意事項等技術培訓，然后讓他們作為示范，以實際生產來對其他農民作出指導和啟發。此外，還可以定期組織民眾舉行關于該項生產技術的經驗交流會，或者邀請知名專家來作技術指導，這樣可使大家積累更豐富的技術經驗，最終將會促進該生態模式更好更快地發展。

[1] 曾蕓，王思明.稻田養魚的發展歷程及動因分析——以貴州稻田養魚為例[J].南京農業大學學報：社會科學版，2006，6(3)：79-81.

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[3] 李春桃.《嶺表錄異》及其校本[J].社會科學家，2004(3)：158-159.

[4] 倪達書，汪建國.我國稻田養魚的新進展[J].水生生物學報，1988，12(4)：364-374.

[5] 胡坤壽，戴廷江，楊培東，等.沼肥稻田養魚試驗[J].貴州農業科學，2004，32(5)：73.

[6] 蔡景行，馬永兵.沼肥應用在稻田生態養魚中的效益初探[J].貴州農業科學，2003，31(4)：57-58.

[7] 尹芳，張無敵，劉士清，等.沼氣發酵液對農作物病害的防治[J].災害學，2007，22(2)：70-72.

[8] 張無敵，尹芳，李建昌，等.農村沼氣綜合利用[M].北京：化學工業出版社，2009：212-213.

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)；云南省科技創新平臺建設計劃項目(2013DH041)。

張加穩(1989- )，男，云南富源人，碩士研究生，研究方向：生物質能與環境工程。*通訊作者，研究員，博士生導師，從事生物質能研究與開發利用工作。

2014-11-19

S 181.3

A

0517-6611(2015)01-236-03