汪普慶,章 龍,楊夫臣,魏志宇,李德振,鐘宇萍
(1.武漢輕工大學管理學院,武漢 430023;2.湖北滿園果生態農業有限公司,湖北 潛江 433115;3.湖北省農業科學院果樹茶葉研究所,武漢 430064;4.湖北省水產科學研究所,武漢 430071;5.潛江市蔬菜辦公室,湖北 潛江 433100)
隨工業化、城鎮化的快速推進,農業自然資源約束日益嚴重,耕地數量減少且質量下降,農業水資源短缺;化肥農藥過量施用、畜禽糞污排放、農膜等廢棄物殘留,造成農業面源污染加劇;農業生態服務功能弱化,農業生態系統退化等問題非常突出[1]。為應對環境危機,必須走農業可持續發展的道路,轉變傳統高投入、高消耗、資源過度開發的粗放型發展方式,推動資源利用高效化、農業投入減量化、廢棄物利用資源化、生產過程清潔化,促進農業提質增效和可持續發展;依靠科技進步推動農業綠色生產、種養循環、生態保育和修復治理[2]。
生態循環農業模式高度契合綠色發展、低碳經濟、循環經濟、生態經濟和可持續發展理念,有利于轉變農業發展方式、發展農業循環經濟、治理農業生態環境、提升農業競爭水平,已經成為破解農業資源環境約束的重要突破口[3]。政府陸續出臺了一系列生態循環農業相關的政策、規劃和措施,如《農業綜合開發區域生態循環農業項目指引(2017—2020年)》《全國農業可持續發展規劃(2015—2030 年)》《種養結合循環農業示范工程建設規劃(2017—2020年)》《農業綠色發展技術導則(2018—2030 年)》和《“十四五”全國農業綠色發展規劃》等,積極探索、創新與實踐,取得了一定成效。
生態循環農業的概念源于生態農業和循環農業。20 世紀60 年代,隨“石油農業”廣泛應用化肥、農藥、生長激素和除草劑等,在帶來高勞動生產率和豐富的物資產品的同時,也造成了生態危機,諸如生態環境惡化、水土流失、生物多樣性減少、食品安全事件頻發和能源危機等一系列問題。人們意識到石油農業系統的非生態性和不可持續性,并開始反思,進而探索農業發展的新途徑和新模式。以生態為基礎、經濟與生態相統一的生態農業發展模式,引起各國廣泛關注。
美國經濟學家Boulding 于1966 年提出了“循環經濟”的概念和思想,即在人、自然資源和科學技術的大系統內,在資源投入、企業生產、產品消費及其廢棄的全過程中,把傳統的依賴資源消耗的線性增長的經濟,轉變為依靠生態型資源循環來發展經濟;倡導通過資源的循環利用來保護生態環境,實現人類的可持續發展。之后,循環經濟的理念應用于農業,形成了循環農業。
生態循環農業是生態農業和循環農業的融合與發展,結合了兩者的優勢與特征,一方面重視對生態環境和系統的保護,另一方重視資源的節約和循環利用,強調經濟與生態環境的相互協調,形成經濟和生態的良性循環,實現經濟效益、社會效益、生態效益的高度統一,使整個農業生產步入可持續發展的良性循環軌道[4]。
生態循環農業是新的農業發展模式,其內涵主要包括3 個方面。
1)生態循環農業是利用現代科學技術和管理方法,構建種植業、畜牧業、林業、漁業等生產環節間的良性循環生態鏈,將農林牧副漁等第一產業與二三產業有機聯合[5]。
2)生態循環農業以保護農業生態環境為核心,因地制宜,建立農業經濟增長、農業資源利用與生態環境質量改善的動態均衡機制,達到了解決農業污染、降低農業資源消耗、優化產業結構、提高產出效果、保障食品安全的目的,實現經濟、社會、生態效益有機統一。
3)生態循環農業將循環經濟的理念應用于農業生產,基于減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(Recycle)的“3R”原則,在農業生產過程和產品生命周期中減少資源、物資的投入量和廢物的排放量,提升價值鏈,延伸農業產業鏈,盡量減少對生態環境系統的不利影響,努力實現資源利用節約化、生產過程清潔化、產業鏈接循環化、廢棄物處理資源化[1,6]。
中國生態循環農業主要有4 種模式[3]。
1)以沼氣為紐帶的資源能源模式。種植業、畜牧業在生產過程中所產生的廢料能通過沼氣池連接起來,農作物的秸稈、養殖動物的排泄物能通過沼氣發酵的方式形成新的燃料,生成新的能源。同時沼氣池中發酵后殘存的渣滓能用于種植業,增強土壤肥力,具有安全、無公害的生態特點。部分農村地區集中建立畜牧業糞便回收中心,農業廢棄物材料在經過集中收集及規范處理后,畜糞收集率及綜合利用率可以達到95%以上。主要有“豬-沼-菜(糧、桑、林)”“豬-沼-果(魚)”等模式。
2)觀光生態農業模式。觀光生態農業模式建立在生態學、環境學及旅游資源學基礎上,通過因地制宜建立當地養殖產業鏈,同當地自然環境有效結合形成可循環的內部生態系統,即自然-社會-經濟復合生態系統。該模式的另外一大優點在于通過依托農業生產模式,改善自然環境,促進第一產業同第三產業的深度結合,以生態農業帶動旅游產業,以旅游經濟提高農業循環經濟的效率,如山東壽光生態農業觀光園、中國臺灣宜蘭香格里拉休閑農場、福建龍佳生態農業觀光園等。觀光生態農業模式是滿足現代都市居民綠色消費觀的農業發展模式,在實施過程中需能平衡好生態環保與經濟發展的關系。
3)立體復合生態循環模式。立體復合生態循環模式主要借助于自然生物在生產過程中對空間環境需求不同的特點,通過對空間的配置,實現資源利用的最大化。該立體生態模式需同時具備太陽能、水源、土地等基本資源,形成多層次、立體的養殖模式。比較普遍的立體復合生態循環模式主要包括立體種植、立體畜牧養殖及種養結合3 種不同的類型。以種養結合為例,較為典型的模式如“魚-桑-雞”,在池塘內養魚,塘四周種桑樹,桑園內養雞。池塘淤泥及雞糞作桑樹肥料,蠶蛹及桑葉喂雞,蠶糞喂魚,使桑、魚、雞形成良好的生態循環。
4)以作物秸稈為紐帶的循環模式。作物秸稈焚燒問題成為環境污染的重要來源,實施秸稈還田,不僅能降低秸稈焚燒對于空氣的污染,還能增加農田土壤肥力。秸稈是農業生產的直接廢料,可作為食用菌生產、燃燒、養殖飼料的材料。農村地區通過完善基礎設備、更新優化生產方式,使秸稈的利用效益發揮,改善當地的環境質量,增加農業收入。圍繞秸稈飼料、燃料、基料綜合利用,可以因地制宜構建“秸稈-基料-食用菌”“秸稈-成型燃料-農戶”“秸稈-青貯飼料-養殖業”產業鏈。以作物秸稈為紐帶的循環模式,可實現秸稈資源化逐級利用和污染物零排放,使秸稈廢物資源得到合理有效利用,解決秸稈丟棄或焚燒帶來的環境問題和資源浪費問題,獲得有機肥料、清潔能源、生物基料。
湖北滿園果生態農業有限公司位于湖北省潛江市后湖管理區。該公司成立于2011 年11 月,是以果蔬生產銷售為主,集現代農業科技示范、生態農業觀光旅游于一體的多元化產業實體,并成為湖北省面積較大的新品種桃園和梨園基地。公司已發展桃、梨種植面積超過200 hm2,水產養殖面積約20 hm2,蔬菜種植面積約50 hm2,有少量設施農業(5 個大棚,約1 000 m2),大棚種植草莓、藍莓和桑葚等水果。
湖北滿園果生態農業有限公司在湖北省農業科學院和湖北省水產科學研究所相關專家的指導下探索并創建了“魚-果”模式,并在此基礎之上不斷完善與創新,升級為“魚-果-蔬”模式。該模式按照生態循環農業的理念和要求,種養結合,以養促種,以種扶養,形成生態鏈的循環,將林業(果樹)、水產業和蔬菜瓜果種植業等第一產業與第二三產業有機聯合,將農業與農產品加工、鄉村旅游和休閑農業等融合發展,逐步實現生態保護、資源循環利用,降低成本,多元經營。
“魚-果-蔬”模式中的“魚”指果園內起壟抬田,起壟形成寬6 m,深3 m 的蓄排水溝渠,在蓄排水溝渠內放養水產動物;“果”指水果,主要是種植桃樹和梨樹;“蔬”主要指果林下套種蔬菜和瓜果。
1)梨樹套種西瓜和甜瓜。選用中晚熟西甜瓜品種。西瓜品種(美翠、農康瑞豐、金玉甜、美佳)、甜瓜品種(東方蜜、脆玉)在4 月10 日左右采用基質育苗,苗齡30 d。移栽前10 d,在梨樹行間(距梨樹周圍1 m)進行整地施肥,每公頃在移栽行內施用商品有機肥7 500 kg、硫酸鉀復合肥375 kg、硼肥15 kg,深耕細耙,做到深溝髙畦,“三溝”配套。在5 月10 日左右移栽瓜苗,西瓜株行距50 cm×350 cm、甜瓜株行距60 cm×150 cm,邊栽邊澆定根水。活棵之后,噴施葉面肥和殺菌劑,提苗防病。甜瓜7 葉時開始摘心,子蔓6 葉時摘心,孫蔓5 葉時摘心,孫蔓坐果。西瓜蔓在1 m 左右進行整枝,留1 個健壯側枝,剪去其余側枝,留18~20 節位瓜。
2)梨樹套種白菜和甘藍。選用早中熟品種,白菜品種改良青雜3 號,甘藍品種日本靚春,在9 月5日左右采用基質育苗,10 月上旬移栽,移栽前10 d進行整地施肥,每公頃在移栽行內施用商品有機肥7 500 kg,硫酸鉀復合肥375 kg,深耕細耙,做到深溝髙畦,“三溝”配套。
3)水產養殖。在果園循環溝渠6 m 寬、3m 深的水體混養上中下層水生動物。①混養上層魚。鰱和鳙濾食浮游生物,攝食微囊藻,能防止藍藻暴發,以魚養水,凈化水質,使各類養殖的水生生物在良好的水環境下生長。②混養中下層魚。鯽、鳊、魴吞食殘餌,減少溝渠底部有機絮團含量,減少發酵產生氨氮、亞硝酸鹽和硫化氫;草魚攝食溝渠邊水草,黃尾密鲴、細鱗斜頜鲴刮食溝渠岸邊青苔。寄生蟲因缺少水草棲息環境,種群密度和數量大幅下降,從而減少魚病發生。③混養底層魚。青魚攝食昆蟲、螺蜆、幼蚌;黃顙魚幼魚以枝角類、橈足類為食,能大幅減少水體中錨頭鳋數量,減少因錨頭蚤造成的草魚、鰱、鳙皮下潰爛而引發的出血癥;泥鰍吃掉殘餌,減少水質敗壞;鯉、鯽習慣于在水底拱底,促進了底泥有機質分解,并能攝食水底殘餌和腐殖質,減少了水體底部有機物腐化分解,改良了水質,減少了魚病發生。④放養兩棲類。果園循環溝渠內放養蟾蜍,蟾蜍分泌蟾酥散,蟾酥散能殺死黃鱔等無鱗魚類的病菌[7]。
湖北滿園果生態農業有限公司的“魚-果-蔬”生態循環農業模式主要有4 個方面的益處。
1)減災增效。長期施化肥、打農藥的生產模式,加之災害天氣頻繁,造成土壤地力下降、果品品質下降,經濟效益下降,已不適應形勢發展需要。出現“果賤傷農”“砍樹毀園”,影響水果產業可持續穩定發展,需要把“平面水果”生產布局向“立體種養”轉變。果園內挖蓄水溝渠,一是可以防洪抗旱減災,二是可以開展“魚-果-蔬”模式向水下要效益,三是可以發展林下經濟,果樹下種瓜種蔬菜。
2)肥藥雙減加節水。“魚-果-蔬”模式能夠向水下要效益,該模式溝渠內養殖水產動物的排泄物在水體中形成有機絮團,在厭氧環境下,易造成氨氮、硫化氫、亞硝酸鹽超標。氨氮濃度超過0.2 mg/L、硫化氫超過0.1 mg/L,水生動物中毒死亡。亞硝酸鹽超過0.1 mg/L,水生動物紅細胞數量和血紅蛋白數量減少,血液載氧力減低,水產動物死亡[8]。因此,需研究凈水技術,促進物質循環利用,減少水污染帶來的魚病。養殖尾水澆灌果園菜地,“一水兩用”零排放,做到節水。微生物有機肥替代化肥種植果樹、蔬菜和瓜果,提升農產品品質,增加收入。
3)推進“無抗”種養,嚴格規范操作,保障農產品質量安全。“魚-果-蔬”模式中魚以散落的桃花、梨花、桃子、梨子、菜葉等為食,在整個種養殖過程中沒有使用抗生素、化學肥料,也沒有投喂含抗生素的飼料,確保產品質量安全。同時,湖北滿園果生態農業有限公司先后制定了《“魚-果-蔬”模式四大家魚放養技術規范》《“魚-果-蔬”模式泥鰍放養技術規范》和《“魚-果-蔬”模式黃鱔放養技術規范》等技術規范和操作規范,監督和規范生產行為。
4)促進鄉村旅游,創建科普基地,開展產學研合作。“魚-果-蔬”模式可以為消費者提供賞花、攝影、采摘水果、垂釣、野餐等活動的場所和機會;同時,充分利用農業生產、生態環境、動物植物、農村生活文化等資源開展農業科學技術和知識的普及。在當地教育局、工會和婦聯組織下,多所中小學生及留守兒童到公司基地開展研學活動,走進大自然,走進農村。公司聘請湖北省農業科學院和湖北省水產科學研究所農業專家為基地及周邊種植戶和養殖戶提供技術支撐;2021 年,公司開展農業技術培訓6 次,惠及500 余人,舉辦科普講座2 次,受益群眾1 000 人次以上。公司積極與高校、科研院所合作開展農業領域新技術、新工藝、新品種開發的創新示范工程,進行示范基地建設;已申請發明專利16 項,發表學術論文多篇。
通過不斷實踐與摸索,不斷創新與發展,生態循環農業模式逐漸成為推進農業供給側結構性改革的抓手;成為促進農民可持續增收的重要模式。大力發展生態循環農業,對于加快推動中國農業綠色低碳發展、農業可持續發展,全面推進鄉村振興,對助力“碳達峰”和“碳中和”的雙碳目標實現都具有重大的意義。
經過近5 年的不斷探索,湖北滿園果生態農業有限公司的“魚-果-蔬”生態循環農業模式已逐漸成熟,發展成為集農產品生產、農耕體驗、農業教育研學、科學普及、休閑體驗等生產、加工、服務等為一體的生態循環農業田園綜合體。“魚-果-蔬”模式成為推廣“兩減一節三提升”技術(減化肥、減農藥、節約水、提升耕地質量、提升產量、提升品質),從“平面水果”向“立體種養”戰略轉變的模式;該模式也是“一田多用、產品多收、品質安全、改善生態、增殖生境、滿眼桃花、伸手摘果、彎腰釣魚、科普教育、種養結合、農旅融合”的模式。該模式的經濟效益、生態效益和社會效益已逐步凸顯。