以沼氣為紐帶的生態(tài)家庭農(nóng)場(chǎng)資源利用途徑分析

張?jiān)倨?陳可金+熊桂云

摘要：湖北省近年家庭農(nóng)場(chǎng)的規(guī)模和數(shù)量發(fā)展迅猛，經(jīng)營(yíng)模式多種多樣。以宜都市白龍山生態(tài)家庭農(nóng)場(chǎng)為例，詳細(xì)分析了農(nóng)場(chǎng)內(nèi)生態(tài)食物鏈結(jié)構(gòu)和資源利用途徑，并對(duì)湖北省開(kāi)展以沼氣為紐帶的家庭生態(tài)農(nóng)場(chǎng)建設(shè)提出了幾點(diǎn)建議，對(duì)推動(dòng)省內(nèi)家庭農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：生態(tài)家庭農(nóng)場(chǎng)；生態(tài)食物鏈；沼氣；生態(tài)休閑農(nóng)業(yè)

中圖分類號(hào)：F325.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）07-1238-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.07.010

Analysis on Resource Utilization Way of Ecological Family Farm with Biogas as Link：Take Bailong Mountain Ecological Family Farm of Yidu City as An Example

ZHANG Zai-qi1，CHEN Ke-jin2，XIONG Gui-yun1

（1.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China；

2.Office of Energy in Rural Areas in Hubei Province， Wuhan 430070，China）

Abstracts： In recent years， the family farm develop rapidly， the size and the number of business model are varied in Hubei province. Taking ecological family farm of Bailong Mountain in Yidu city as an example， the farm ecological food chain structure and resource utilization way were analyzed. And several proposals to the ecological family farm construction were put forward to carry out with biogas as link in Hubei province， which had important guiding significance to promote the development of the family farm in Hubei province.

Key words： ecological family farm； ecological food chain； biogas； ecological leisure agriculture

近年來(lái)，隨著土地流轉(zhuǎn)速度加快推進(jìn)，農(nóng)村富余勞動(dòng)力的大量轉(zhuǎn)移，湖北省先后出臺(tái)了《湖北省示范家庭農(nóng)場(chǎng)創(chuàng)建辦法》、《省農(nóng)業(yè)廳關(guān)于促進(jìn)家庭農(nóng)場(chǎng)健康發(fā)展的通知》，積極探索新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式，通過(guò)流轉(zhuǎn)土地興辦家庭農(nóng)場(chǎng)，推進(jìn)適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)，全省家庭農(nóng)場(chǎng)發(fā)展迅速，2014-2015年湖北省分別公布了第一批、第二批省級(jí)示范家庭農(nóng)場(chǎng)共607家。

宜都市高壩洲鎮(zhèn)白龍山生態(tài)家庭農(nóng)場(chǎng)就是一家省級(jí)示范家庭農(nóng)場(chǎng)，其占地面積約20 hm2，地處萬(wàn)里長(zhǎng)江之濱，清江之尾，交通便利，生態(tài)環(huán)境宜人。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，年平均氣溫16.8 ℃。雨量充沛，年降雨量為1 200 mm。境內(nèi)土壤別為黃棕壤土和石灰?guī)r土類。2000年，承包人籌措20萬(wàn)元資金買斷了荒蕪多年的白龍山果園場(chǎng)經(jīng)營(yíng)權(quán)，經(jīng)過(guò)5年的“開(kāi)疆拓土”式奮斗，改造了5.3 hm2柑橘園，開(kāi)發(fā)了1.3 hm2菜地，修建了兩棟年出欄1 000頭的標(biāo)準(zhǔn)化豬舍，4個(gè)沼氣池，承包了13.3 hm2白龍沖水庫(kù)，從外地引種了500多株品種多樣化的水果樹(shù)。本研究以此農(nóng)場(chǎng)為例，介紹了農(nóng)場(chǎng)內(nèi)生態(tài)食物鏈結(jié)構(gòu)和資源利用途徑，并對(duì)湖北省開(kāi)展以沼氣為紐帶的家庭生態(tài)農(nóng)場(chǎng)建設(shè)提出了幾點(diǎn)建議，以期為推動(dòng)湖北省家庭農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展提供指導(dǎo)。

1 家庭農(nóng)場(chǎng)資源生態(tài)循環(huán)利用途徑

2005年，白龍山家庭生態(tài)農(nóng)場(chǎng)已達(dá)到年出欄1 200頭牲豬的規(guī)模，年產(chǎn)豬糞便約1 100 t，大量的豬糞曾一度堆聚在豬場(chǎng)周圍，蚊蟲孳生，臭氣熏天，豬糞成了污染環(huán)境的一大公害。為了破解這一污染難題，2007年，在當(dāng)時(shí)市農(nóng)村能源辦等部門的支持下，將原來(lái)的4口小沼氣池改造，擴(kuò)建了兩口共300 m3的大型沼氣工程，專門用來(lái)消化處理牲豬糞便。修建了80 m3的沼氣沉淀池，50 m3的沼液微灌塔，鋪設(shè)3 500多米沼液排灌管。

沼氣工程投入運(yùn)行后，果園場(chǎng)由原來(lái)單純的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合成一個(gè)完整的生物質(zhì)資源多級(jí)利用的體系，使得家庭農(nóng)場(chǎng)形成了一個(gè)完整的生態(tài)食物鏈結(jié)構(gòu)布局，具體循環(huán)利用途徑見(jiàn)圖1。食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)中儲(chǔ)存于有機(jī)物中的化學(xué)能在生態(tài)系統(tǒng)中層層傳遞的過(guò)程[1]。在該系統(tǒng)中，豬、雞糞便經(jīng)沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生了沼氣、沼液和沼渣，簡(jiǎn)稱“三沼”。沼氣可用于炊事、照明，還可以用于豬舍的消毒，是一種清潔能源。沼渣一部分作為柑橘、蔬菜的基肥，另一部分用來(lái)繁殖富含高蛋白的蚯蚓。同時(shí)，蚯蚓又是雞、魚的優(yōu)質(zhì)飼料。沼液經(jīng)沉淀達(dá)標(biāo)后，由微灌塔自流至儲(chǔ)肥池，通過(guò)機(jī)動(dòng)噴霧器給柑橘、蔬菜噴施葉面肥；沼液也是養(yǎng)魚的優(yōu)質(zhì)飼料。果園場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)物質(zhì)多層循環(huán)和能量相互轉(zhuǎn)換，充分提高了資源的利用率。

2 家庭農(nóng)場(chǎng)資源生態(tài)循環(huán)利用模式的優(yōu)勢(shì)

2.1 通過(guò)利用沼肥，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保

系統(tǒng)內(nèi)資源高效良性循環(huán)利用，也伴隨著高產(chǎn)和高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品輸出。厭氧發(fā)酵是發(fā)酵微生物在厭氧環(huán)境下將有機(jī)質(zhì)原料（豬、雞糞等）進(jìn)行分解的復(fù)雜生化過(guò)程。在厭氧發(fā)酵過(guò)程中，微生物將發(fā)酵原料分解成多種蛋白質(zhì)、氨基酸及維生素、生長(zhǎng)素、糖類等多種水溶性物質(zhì)形成厭氧發(fā)酵液（沼液），而原料中不能被微生物分解或分解不完全的物質(zhì)，由于自身重力作用而沉淀在反應(yīng)器底部形成液態(tài)物質(zhì)，這些液態(tài)物質(zhì)干燥去除水分后就形成了沼渣[2]。

沼肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤培肥能力。其營(yíng)養(yǎng)成分具有多樣性及均衡性，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)30%～50%，腐殖酸含量達(dá)到10%～20%，發(fā)酵原料的N、P、K元素在發(fā)酵過(guò)程中損失較小，施用后其養(yǎng)分具有逐步穩(wěn)步釋放的特性。利用沼渣作為植物的基肥，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料。沼肥和其他有機(jī)肥主要成分詳見(jiàn)表1。由表1可以看出，沼液中可溶性養(yǎng)分多，但氮、磷、鉀含量較低。沼渣的養(yǎng)分含量高，有機(jī)質(zhì)含量是豬糞的2倍及以上，全氮、全磷、全鉀的含量均高于人糞和豬糞的含量。沼渣肥料中含有的腐殖質(zhì)疏松多孔又是親水膠體，能吸持大量水分，對(duì)土壤的保水能力有很大的提升。同時(shí)因腐殖質(zhì)帶有正負(fù)兩種電荷，能吸附陰、陽(yáng)離子，又因其以負(fù)電荷為主，所以它具有較強(qiáng)的吸附陽(yáng)離子的能力，其中作為原料養(yǎng)分的Ca2+、Mg2+、K+、NH4+等陽(yáng)離子被吸附后，就避免了隨水流失，能隨時(shí)被植物根系附近的其他陽(yáng)離子交換出來(lái)供作物吸收，仍不失其有效性。另外，腐殖質(zhì)是一種含有多酸性功能團(tuán)的弱酸，具有很強(qiáng)的緩沖酸堿變化的能力。當(dāng)連續(xù)使用沼渣肥料時(shí)，可增強(qiáng)土壤緩沖酸堿變化的能力[3]。

另外，沼肥具有環(huán)保性。化學(xué)肥料如碳氨、尿素等在大量使用過(guò)程中往往會(huì)伴隨大量的氮素，并以硝化氨的形式儲(chǔ)存在土壤中，長(zhǎng)期使用會(huì)改變土壤理化性狀，致使土壤板結(jié)，肥力降低，作物對(duì)化肥的依賴性增強(qiáng)。特別是在蔬菜種植方面，由于病蟲害增加，產(chǎn)量下降，品質(zhì)變差，加上盲目使用化肥、農(nóng)藥來(lái)追求高產(chǎn)，使蔬菜成為當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品中污染最為嚴(yán)重的作物之一。而通過(guò)施用沼肥可明顯改善土壤理化性狀和土壤酶活力，增加土壤微生物數(shù)量。沼液里含有數(shù)十種防治作物病蟲害的活性物質(zhì)、植物生長(zhǎng)激素、抗菌素等。農(nóng)場(chǎng)利用沼肥種植蔬菜的“豬-沼-蔬菜”模式，利用沼液噴灑白菜、萵苣等蔬菜葉面、莖部，蚜蟲死亡率在90%左右，防治蚜蟲效果與樂(lè)果相當(dāng)。對(duì)于菜青蟲的殺滅率一次防治率在70%左右，二次防治率可達(dá)95%[4]。農(nóng)場(chǎng)利用沼肥種植柑橘的“豬-沼-柑橘”模式，將沼液均勻噴施在柑橘葉面后，紅蜘蛛、黃蜘蛛3～4 h后開(kāi)始失去活動(dòng)能力，5～6 h后死亡，殺死率93.25%；矢尖蚧在3～8 h后開(kāi)始變黑翅殼，死亡脫落，殺死率為91.55%[5]。

用沼液葉面噴施蔬菜和柑橘，使其產(chǎn)量增產(chǎn)10%～20%。抗病防蟲能力得到了比較大的提升，減少了農(nóng)藥的使用量，提高了蔬菜、柑橘的品質(zhì)，農(nóng)場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)真正成為無(wú)污染、高品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)基地。2005年，這條生態(tài)循環(huán)環(huán)保食物鏈?zhǔn)辜彝マr(nóng)場(chǎng)年收入超過(guò)了百萬(wàn)元。

2.2 通過(guò)延長(zhǎng)食物鏈，實(shí)現(xiàn)家庭農(nóng)場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)

在沼氣發(fā)酵過(guò)程中，由于微生物菌團(tuán)和未完全分解原料的加入，使沼渣具有獨(dú)有的特性，既可作為肥料使用，又可用于某些特種養(yǎng)殖的飼料，主要有以下兩種模式。

2.2.1 利用沼渣繁殖蚯蚓的模式 即“沼渣-蚯蚓-雞、魚”模式。蚯蚓主要以腐爛的有機(jī)物為食，腐爛的落葉、作物秸稈、禽畜糞便以及生活垃圾都可以作為蚯蚓的食物來(lái)源。在人工養(yǎng)殖過(guò)程中，處理蚯蚓飼料方式一般是將禽畜糞便與一些有機(jī)生活垃圾進(jìn)行充分堆漚發(fā)酵的腐熟物質(zhì)作為飼料來(lái)使用。而沼渣作為完全發(fā)酵腐熟化后的產(chǎn)品，在有機(jī)質(zhì)含量、病蟲卵去除和酸堿度等條件上都比簡(jiǎn)單堆漚腐熟后的飼料更適用于蚯蚓人工養(yǎng)殖。目前農(nóng)場(chǎng)的蚯蚓養(yǎng)殖是半地下池養(yǎng)殖，這種養(yǎng)殖蚯蚓的方式效益不高，應(yīng)當(dāng)逐步改為立體箱式養(yǎng)殖，因?yàn)槠湔嫉厣佟B(yǎng)殖密度大、使用人力少、養(yǎng)殖環(huán)境容易控制、成品收集簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效益高。另外，應(yīng)盡量引進(jìn)具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的蚯蚓品種，選擇蛋白質(zhì)含量（干重含量）為53.5%～65.1%、脂肪含量為4.40%～17.38%的品種。蚯蚓體內(nèi)還會(huì)有豐富的維生素D以及鈣和磷等礦物質(zhì)元素。利用蚯蚓喂雞，不僅節(jié)約了雞飼料量，還可使雞產(chǎn)蛋量提高7.8%，經(jīng)濟(jì)效益增加9.6%[6]。

2.2.2 利用沼液養(yǎng)魚模式 即“豬糞-沼液-魚”模式。沼液按濃度10%測(cè)定，其蛋白質(zhì)含量為6.2%，還含有游離氨基酸、維生素、磷、鈣、鉀、銅、鐵、鋅、鎂等多種常量物質(zhì)，含有活力較強(qiáng)的纖維素酶、蛋白酶，而且是可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，易于消化吸收，能夠滿足魚的生長(zhǎng)需要。沼液施于魚塘，不僅可以改善養(yǎng)魚池的條件，促使塘內(nèi)浮游生物的繁殖比常規(guī)多37.48%，產(chǎn)氧量增加約46.86%，減少魚餌消耗，同時(shí)減少由于施新鮮豬糞帶來(lái)的寄生蟲及病菌，有效地控制爛鰓、腸炎、白頭白嘴病等魚病發(fā)生，避免翻塘。魚苗成活率可提高10%～20%，鮮魚產(chǎn)量增加19%～38%，而且改善了魚的品質(zhì)，增加了鮮味[7]。農(nóng)場(chǎng)里有13.3 hm2水庫(kù)，如合理使用沼液喂魚，其養(yǎng)魚效益更可觀。

通過(guò)以上方式，可延長(zhǎng)食物鏈，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)家庭農(nóng)場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。

3 生態(tài)家庭農(nóng)場(chǎng)今后發(fā)展的建議

3.1 充分發(fā)揮系統(tǒng)自身的整體效應(yīng)

生態(tài)家庭農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)有結(jié)構(gòu)和功能兩大屬性。系統(tǒng)的功能取決于生態(tài)結(jié)構(gòu)，如果生產(chǎn)結(jié)構(gòu)合理，不僅經(jīng)濟(jì)效益成倍地增長(zhǎng)，而且生態(tài)環(huán)境與生產(chǎn)條件也向良性與持續(xù)的方向發(fā)展。因此，要整體優(yōu)化需首先調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用生態(tài)學(xué)上的“整體功能大于個(gè)體相加之和”的原理，使系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)流、能量流、信息流和價(jià)值流進(jìn)行正常高效的運(yùn)轉(zhuǎn)、鏈接、交替與補(bǔ)償活動(dòng)[8]，促使家庭生態(tài)農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)整體納入良性高效循環(huán)的軌道。

3.2 遵循食物鏈原理，提高資源利用率

在家庭農(nóng)場(chǎng)里，有植物（柑橘、蔬菜）、動(dòng)物（牲豬、雞）和微生物（沼氣發(fā)酵微生物），由于各生物間存在依存關(guān)系，所以它們按一定數(shù)量比例有序地組合成有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和相應(yīng)功能的系統(tǒng)。在該農(nóng)場(chǎng)里運(yùn)行的“豬-沼-果”、“豬-沼-菜”模式就是在豬和果樹(shù)（蔬菜）兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間增加了厭氧發(fā)酵微生物這樣一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，在豬和厭氧微生物之間形成一條腐食食物鏈，使得該生物系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力都得以提高。在“豬-沼-蚯蚓-雞、魚”和“豬-沼-魚”模式中，通過(guò)增加相應(yīng)的生物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，用蚯蚓將沼渣的營(yíng)養(yǎng)成分轉(zhuǎn)化為雞、魚的飼料，提高了系統(tǒng)內(nèi)生物能的利用率。

3.3 通過(guò)開(kāi)展“三沼”多種形式的利用，拓展“三沼”的綜合利用率

3.3.1 沼氣溫室應(yīng)用于蔬菜大棚 沼氣中含有大量的甲烷和二氧化碳，甲烷燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的二氧化碳，同時(shí)釋放大量的熱能。一般燃燒1 m3沼氣可產(chǎn)生0.975 m3二氧化碳，釋放大約23 kJ的熱量。在塑料大棚中，沼氣具有兩方面作用，一是利用沼氣燃燒的熱量提高棚內(nèi)溫度或增加光照，二是利用沼氣燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳為蔬菜生長(zhǎng)提供“氣肥”，促進(jìn)光合作用，提高作物產(chǎn)量。試驗(yàn)表明，沼氣溫室可使黃瓜增產(chǎn)50%、西紅柿增產(chǎn)20%、辣椒增產(chǎn)30%[9]。

3.3.2 沼氣貯藏保鮮水果 在農(nóng)場(chǎng)里選擇適宜的貯藏場(chǎng)所，采取措施，用沼氣取代空氣，在缺少氧氣，高濃度二氧化碳的環(huán)境里，降低了水果（蔬菜）的呼吸強(qiáng)度，減弱代謝速度。在沼氣貯藏環(huán)境里，抑制乙烯的生成，阻礙了某些真菌的生長(zhǎng)，顯著減輕果品的腐爛。同時(shí)也抑制了害蟲、病菌的生長(zhǎng)，從而達(dá)到延長(zhǎng)水果、蔬菜保存期和提高完好率的目的[10]。

3.3.3 沼液、沼渣用于養(yǎng)殖特種水產(chǎn)品 農(nóng)場(chǎng)可依靠水域面積大的優(yōu)勢(shì)，利用沼液、沼渣養(yǎng)殖黃鱔、牛蛙等特種水產(chǎn)品。沼液、沼渣中含有較全面的養(yǎng)分，可供鱔魚、牛蛙直接食用，同時(shí)也能促進(jìn)水中浮游生物的繁殖生長(zhǎng)，為鱔魚、牛蛙提供餌料，減少餌料的投放，節(jié)約養(yǎng)殖成本，一般可降低成本30%左右。

3.4 大力推進(jìn)農(nóng)旅融合，致力發(fā)展生態(tài)休閑農(nóng)業(yè)

農(nóng)場(chǎng)依托綠水青山、田園風(fēng)光和瓜果飄香等自然資源，采取市場(chǎng)化運(yùn)作的辦法，發(fā)展集中種植養(yǎng)殖、休閑觀光、農(nóng)事體驗(yàn)融于一體的各具特色的生態(tài)休閑觀光農(nóng)業(yè)，把“種莊稼”變?yōu)椤胺N風(fēng)景”，實(shí)現(xiàn)農(nóng)區(qū)變景區(qū)，田園變公園，促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化觀光型休閑農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。2009年，該農(nóng)場(chǎng)投資30多萬(wàn)元興辦了在宜都還不多見(jiàn)的農(nóng)家樂(lè)。農(nóng)家樂(lè)一開(kāi)業(yè)，就吸引了宜昌等周邊城市消費(fèi)群，到白龍山采摘水果、垂釣休閑、觀光品嘗的游客絡(luò)繹不絕。一年下來(lái)，僅農(nóng)家樂(lè)就賺了10多萬(wàn)元。因此，家庭農(nóng)場(chǎng)應(yīng)該充分利用自身的資源優(yōu)勢(shì)，除了搞好生態(tài)農(nóng)業(yè)這個(gè)基礎(chǔ)建設(shè)以外，還應(yīng)該根據(jù)市場(chǎng)需求，探索出一條適宜自身發(fā)展的生態(tài)休閑農(nóng)業(yè)之路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王兆騫.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[M].北京：北京出版社，2001.

[2] 沈瑞芝，朱惠芬，程平宏，等.沼肥的養(yǎng)分性質(zhì)、特點(diǎn)及質(zhì)量的影響因子[J].中國(guó)沼氣，1984（1）：18-21，27.

[3] 蔡阿興，蔣其鰲，常運(yùn)誠(chéng)，等.沼氣肥改良?jí)A土及其增產(chǎn)效果研究[J].土壤通報(bào)，1999，30（1）：4-6.

[4] 宋洪川，張無(wú)敵，韋小巋.蔬菜種子在沼液中發(fā)芽的研究[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，37（3）：19-23.

[5] 王衛(wèi)平，陸新苗，魏章煥，等.施用沼液對(duì)柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤環(huán)境的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（11）：2300-2305.

[6] 孫振均.蚯蚓反應(yīng)器與廢棄物肥料化技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[7] 吳巨昌.沼液的飼用藥用價(jià)值[J].科學(xué)養(yǎng)魚，1995（3）：12-15.

[8] 藍(lán)盛芳.生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[9] 苑瑞華.沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[10] 袁書欽.農(nóng)村沼氣實(shí)用技術(shù)[M].鄭州：河南技術(shù)出版社，2005.