生態農業系統物質能量循環利用與案例分析

梁吉義

一、生態農業系統物質能量循環利用的內涵

生態農業系統物質能量循環利用是一種新型種養加循環利用模式，是將種植業、畜牧業、漁業等與加工業有機聯系的綜合經營方式，是利用高新生物技術、物種多樣化微生物技術，將精準農業、智慧農業、信息農業與傳統種養農牧融合為一體，在農、林、牧、副間形成一種生態鏈條良性循環系統。按照3R原則——減量化（Reduce）、再利用（Reuse）和再循環（Recycle），有效解決農業生態環境污染問題，優化農業產業結構，節約農業資源，提高農業產出效果，打造新型的物質能量多層次循環利用的農業生態系統，從而增加農產品的生產數量，提高農產品的品質和營養，造就一個良性的生態環境，實現農業變強、農民變富、鄉村變美。可以說生態農業系統物質能量循環模式是發展高產、優質、高效生態農業的必由之路，是實現農業可持續發展的必然要求。

二、生態農業系統物質能量循環利用發展的意義

1. 節約化肥，降低農業生產成本，治理農業面源污染

中國是一個農業大國，有9億多農民。農業生產每年消耗的化肥量高達6 000萬噸，平均每畝農作物化肥施用量21.9千克，遠遠高于每畝8千克的世界平均水平，是歐盟的2.5倍、美國的2.6倍。盲目過量施用化肥不僅造成耕地板結、土壤酸化，水質富營養化，而且浪費資源，增加生產成本。實施生態農業物質能量循環利用，可節約大量的化肥，降低農業生產成本，改善土壤結構，培肥地力，治理農業面源污染，生產大量綠色有機農產品。

2. 變廢為寶，治理畜牧業糞便污染，改善農村居民的生產生活環境

中國農村養殖業已由過去農民一家一戶分散飼養，逐步轉變為規模化飼養，目前規模化養殖水平已達到60%以上。每年產生的畜禽糞便約38億噸，其廢棄物已成為農業面源污染的主要來源。據調查，一個年出欄萬頭豬的規?；B殖場每年產生固體糞便約2 500噸、尿液約5 400米3，其利用率卻不到10%。如果實施生態農業物質能量循環利用，把畜牧業產生的糞便等廢棄物有效利用，不僅改善農村居民的生產、生活環境，重塑田園美好風光，而且提高農業生產的產量、質量，增加農業收入和農民收入，是一舉多得的好事。

3. 減少農民外出打工，就地解決農村勞動力就業

隨著城市化不斷發展，大量農民外出打工，據國家統計局發布的《2018年國民經濟和社會發展統計公報》顯示，2018年全國農民工總量28 836萬人，其中外出農民工17 266萬人，本地農民工11 570萬人。一些偏遠地方和山區農村出現“空殼村”，青年人離開農村進城打工，剩下婦女、兒童和老年人留守，出現農耕地撂荒。實施生態農業物質能量循環利用，延長農業產業鏈，生產綠色有機農產品，可以增加農業收入和農村勞動力就業崗位，解決了誰來種田和建設社會主義新農村勞動力問題，是農村發展的長遠大計。

三、生態農業系統物質能量循環利用模式

1. 種植-養殖-加工一體化物質能量循環模式

這一模式是將種植、養殖、加工組成一個物質能量循環系統，形成一個有機整體。通過種植農作物（玉米、谷子、高粱等），將農作物生產的糧食、秸稈發展畜牧業，再將發展畜牧業畜禽產生的糞便進行科學處理作為肥料發展種植業（農作物），完成物質能量多級循環利用，同時，也可將種植生產的糧食進行加工，加工產出的下腳料用于發展畜牧業飼養畜禽。如黃豆加工成豆腐，豆渣用來喂豬，豬糞用于種植農作物，也可將豬糞投入沼氣池，經過氣化處理后，產生的沼氣用于農戶燒飯、照明，沼肥用于種植農作物等。

在實施這一模式過程中要充分發揮和整合當地種植資源（農作物）、畜禽資源（豬牛雞等）、加工資源的優勢，大力發展種植-養殖-加工生態循環農業，延伸農業產業鏈，提高農業生產價值，促進循環經濟發展，推動產業集群升級，打造具有地方特色農產品品牌，提升當地農業經濟實力。

2. 畜牧養殖業畜禽糞便綜合利用物質能量循環模式

這一模式是圍繞畜牧養殖業產生的畜禽糞便資源化逐級合理有效利用，應用畜禽糞便沼氣工程技術、畜禽糞便高溫好氧堆肥技術，解決畜禽糞便污染環境和資源浪費等問題，實現廢棄物零排放，優化農村生態環境。構建“養殖-畜禽糞便-沼氣工程-沼渣、沼液-種植業，沼氣-燃料-民用”物質能量循環系統，就是把養殖場畜禽產生的糞便和沖洗的污水經過預處理后進入沼氣設備發酵，經厭氧發酵產生沼氣、沼渣和沼液。沼氣用于農戶照明、燒飯，沼渣和沼液作為肥料用于周邊蔬菜、林果、農作物種植，全部還田資源化利用。構建“養殖-畜禽糞便-有機肥-種植業”物質能量循環系統，就是對養殖業畜禽產生的糞便進行集中收集、集中處理，生產有機肥，用于種植業。通過上述物質能量循環鏈和產業鏈創新，從而生產出清潔能源和有機肥料，促進養殖業、種植業的可持續發展，有效解決農村養殖業帶來的環境污染，改善農村居民生產生活環境，造就良好的生態環境。

3. 種植業農作物秸稈資源綜合利用物質能量循環模式

這一模式圍繞種植業生產的農作物秸稈資源進行綜合開發利用， 推廣飼料化、肥料化、基料化、原料化、燃料化等利用方式。構建“農作物秸稈-氣化-燃氣”物質能量循環系統，是把農作物秸稈通過沼氣池氣化后產生沼氣，沼氣作燃氣用于做飯，沼渣、沼液作肥料用于種植農作物。構建“農作物秸稈-飼料-養殖-種植”物質能量循環系統，是把農作物秸稈合理處理用于發展養殖業的飼料，主要是利用富含營養成分的花生、豆類等秸稈，以及番薯藤蔓、玉米秸、甜菜葉等加工制成氨化、青貯飼料，發展養殖業，養殖業的糞便用于發展種植業。構建“農作物秸稈-肥料-種植”物質能量循環系統，是把農作物秸稈作肥料，通過過腹還田、腐熟還田和機械化粉碎還田等方式利用，不僅可增加土壤有機質含量，提高耕地質量，彌補磷鉀肥投入不足，減少化肥施用量，生產出綠色有機農產品，還可凈化環境?？傊?，通過農作物秸稈資源化利用，可以有效解決農作物秸稈焚燒帶來的環境污染和資源浪費問題，促進生態農業的可持續發展。

四、生態農業系統物質能量循環利用案例

1. 寧?？h打造生態循環農業三級模式案例

近年來，浙江省寧?？h堅持“生態立縣”的指導思想和農業發展戰略，建立了10萬畝生態循環農業示范園區，打造出“點上小循環、區域中循環、縣域大循環”生態循環農業三級發展模式。他們的主要做法和經驗是：

①抓好生態循環農業建設的重要環節

一是科學規劃。該縣在“十一五”規劃中明確提出要建設生態循環農業示范區，打造寧海灣循環經濟示范區和浙江東海岸農業循環經濟示范區兩大園區，推進10大循環經濟重點項目建設，創建30家清潔生產示范企業，培育3類資源綜合利用企業等戰略目標。

二是縣委、縣政府重視。該縣從2007年開始，縣委、縣政府就將生態循環農業建設項目多次列入縣重點工程，5年直接投資4.5億元，支持發展生態循環農業的產業基地、生態養殖小區、大中型沼氣工程等重點項目。

三是機制保障。該縣縣政府出臺了《關于促進生態循環農業發展的若干意見》，每年安排600萬元財政專項資金，支持生態循環農業發展。

②抓好生態循環農業發展的基礎

一是土地流轉。自2001年起，全縣流轉耕地22.83萬畝、林地34.1萬畝，分別占全縣耕地面積的67.4%、林地面積的21.05%。土地資源的適度規模經營，為促進生態循環農業發展奠定了基礎。

二是培育龍頭企業，帶動生態循環農業發展。目前全縣已建立寧波市級以上農業龍頭企業27家，農民專業合作社250家。企業大力推廣集“貿、工、農”于一體的“訂單（市場）+公司（合作社）+農戶（農民）”的產業化經營模式，建立了1 000畝以上農場和林場22個、500～1 000畝農場和林場33個，構建了茶葉、柑橘、竹筍、蔬菜、西瓜、土雞等6大主導產業，有效帶動了縣域生態循環農業發展。例如：寧?？h綠豐生態有機肥有限公司，是一家以畜糞為主要原料的有機復混肥加工企業，年生產有機復混肥半成品能力3萬噸，解決了全縣9家規模牧場糞便問題，同時在全縣分片建立了5個養殖散戶畜糞收集加工點，年收集糞便2.5萬噸，有效解決了全縣50～500頭分散小規模養殖戶畜禽糞便難處理的問題，還研制出了柑橘、蔬菜、水稻等多種專用有機肥。寧?？h利豐牧業有限公司是一個集飼養、加工和銷售于一體的奶牛生產民營企業，公司利用農業主產區的農作物廢棄物，飼養荷斯坦奶牛850頭，年消耗青飼料9 000余噸，使園區生產基地70%～80%的廢菜葉、稻稈、黃豆稈等種植業秸稈得到有效利用，實現了種植—養殖—有機肥料—種植的物質能量循環，凈化了農田生態環境，解決了秸稈焚燒污染問題。寧波天虹再生資源有限公司等，把公司區域范圍的農用瓶、罐、薄膜等廢棄物回收加工利用，回收率達到98.2%。寧海縣三禾生物質能源有限公司等，將全縣種植基地所產生的12萬噸農作物秸稈集中回收粉碎，制作成秸稈粉末作為有機肥加工輔料、秸稈煤、食用菌培養料等，秸稈資源循環再利用率達到95%以上。

三是抓好沼氣綜合開發。全縣采用“聯戶共建”形式，建成沼氣池397座，總容積達到23 500米3。據調查統計，506座沼氣池每年厭氧發酵處理尿液沖洗水47.33萬噸，削減COD 4 969.65噸。20 385米3沼氣池每年產沼氣192萬米3，沼氣用戶達到2 100余戶。

③打造生態循環農業三級模式

一是以點帶線，建設以企業為重點的內部小循環。在企業內部開展從源頭到生產過程的清潔化、減量化生產。采取農牧業相結合的方式，實現畜禽糞便加工還田、沼氣工程、秸稈過腹還田等資源循環利用。

二是以線促片，建設以互利為紐帶的區域中循環。以建立“種、養、飼、加”一體化的生態循環農業模式為目標，構建了中小型畜禽養殖場沼氣工程、畜禽糞便資源化利用、物質能量多級循環利用、農作物秸稈利用等資源循環利用發展模式，以及農業廢棄物-奶牛養殖-有機肥加工-農作物；畜牧養殖-糞（肥）-有機復混肥-瓜果菜等生態農業物質能量循環模式，使全縣農產品加工轉化率和農產品出口創匯率分別達到60%以上。

三是連片成面，建設以園區為載體的縣域大循環。按照“藍色東部”和“綠色西部”的生態產業發展格局，大力推進連片成面生態循環農業建設，實現縣域聯動大循環。

綜上所述，寧?？h大力發展生態循環農業三級循環模式，使全縣農村清潔能源利用率達到85%以上，主導農產品標準化達到85%以上，全縣稻谷、蔬菜、茶葉、水果、毛竹等農產品中有機、綠色和無公害農產品種植面積達到40萬畝以上，創建了一大批農產品知名品牌。

2. 廣西壯族自治區西江水系生態農業物質能量循環模式案例

2016年以來，廣西農業廳環保站在西江水系“一干七支”沿岸實施生態農業產業帶建設試點工作，經多年的研究、試驗、示范、實踐和總結建立了“豬+沼+果+燈+魚+捕食螨+水果套袋+黃板+生物有機肥”生態循環農業模式。

這一模式由養豬、沼氣池、養魚、果樹、誘蟲燈、捕食螨、水果套袋、黃板、生物有機肥、生草栽培等要素組成，構建了一個相互聯系、相互作用、物質能量相互轉換的生態循環農業系統有機整體。在區域布局中，對系統中的各個要素進行合理組合，空間合理布置，形成要素之間相互連接的生態鏈和物質能量循環鏈。通過系統生態鏈和物質能量循環鏈的創新，建設生態循環農業，實現經濟高效、生態良性循環，種植業、養殖業的可持續發展。

在這一模式的構建中一般一戶農家庭院建一個8米3沼氣池，與廁所、豬圈相連接，形成一個閉合循環系統。圈內養4～6頭豬，將豬的糞便排入沼氣池，發酵后產生沼氣作為農戶生火做飯用氣，沼渣和沼液作為果樹的有機肥，構建起一個豬-沼氣、沼渣和沼液-果樹的物質能量循環系統。

同時，在這一模式中再嵌入一個新的生態循環鏈，拓展增收渠道，即在果園內建造一個下挖式磚體結構，深1米，形狀一般為長方形，面積約10米2的養魚池，魚池設有上下排水管，池底放一定數量的瓦筒、瓦壇等作洞穴。在每年4～12月，分三批養殖塘角魚或雜食性魚類，每批放養800～1 000尾。在水田改建成的果園，開挖行溝養魚，一般每畝放養2 000尾。在魚池或果園行溝上方固定安裝誘蟲燈，誘殺果樹害蟲，作為養魚的補充飼料，魚池養殖的水葫蘆入沼氣池，做沼氣池的原料，實現生態農業物質的多級循環利用。

在果園合理布置安裝誘蟲燈、黃板誘殺害蟲，蕓香科類果樹園可合理應用天敵捕食螨，或采用水果套袋等生態技術，防治病蟲害，減少農藥的施用量，生產無公害果品。

（作者聯系地址：山西省太原市長風街2號山西農科院13號樓 郵編：030006）