生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)利用與案例分析

梁吉義

一、生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)利用的內(nèi)涵

生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)利用是一種新型種養(yǎng)加循環(huán)利用模式，是將種植業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)等與加工業(yè)有機(jī)聯(lián)系的綜合經(jīng)營方式，是利用高新生物技術(shù)、物種多樣化微生物技術(shù)，將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、信息農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)種養(yǎng)農(nóng)牧融合為一體，在農(nóng)、林、牧、副間形成一種生態(tài)鏈條良性循環(huán)系統(tǒng)。按照3R原則——減量化（Reduce）、再利用（Reuse）和再循環(huán)（Recycle），有效解決農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染問題，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，節(jié)約農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效果，打造新型的物質(zhì)能量多層次循環(huán)利用的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從而增加農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和營養(yǎng)，造就一個良性的生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)變強(qiáng)、農(nóng)民變富、鄉(xiāng)村變美?？梢哉f生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)模式是發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效生態(tài)農(nóng)業(yè)的必由之路，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

二、生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)利用發(fā)展的意義

1. 節(jié)約化肥，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，治理農(nóng)業(yè)面源污染

中國是一個農(nóng)業(yè)大國，有9億多農(nóng)民。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年消耗的化肥量高達(dá)6 000萬噸，平均每畝農(nóng)作物化肥施用量21.9千克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jié)、土壤酸化，水質(zhì)富營養(yǎng)化，而且浪費(fèi)資源，增加生產(chǎn)成本。實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)物質(zhì)能量循環(huán)利用，可節(jié)約大量的化肥，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，改善土壤結(jié)構(gòu)，培肥地力，治理農(nóng)業(yè)面源污染，生產(chǎn)大量綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品。

2. 變廢為寶，治理畜牧業(yè)糞便污染，改善農(nóng)村居民的生產(chǎn)生活環(huán)境

中國農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)已由過去農(nóng)民一家一戶分散飼養(yǎng)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)?；曫B(yǎng)，目前規(guī)?；B(yǎng)殖水平已達(dá)到60%以上。每年產(chǎn)生的畜禽糞便約38億噸，其廢棄物已成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。據(jù)調(diào)查，一個年出欄萬頭豬的規(guī)模化養(yǎng)殖場每年產(chǎn)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(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)物質(zhì)能量循環(huán)利用，把畜牧業(yè)產(chǎn)生的糞便等廢棄物有效利用，不僅改善農(nóng)村居民的生產(chǎn)、生活環(huán)境，重塑田園美好風(fēng)光，而且提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量、質(zhì)量，增加農(nóng)業(yè)收入和農(nóng)民收入，是一舉多得的好事。

3. 減少農(nóng)民外出打工，就地解決農(nóng)村勞動力就業(yè)

隨著城市化不斷發(fā)展，大量農(nóng)民外出打工，據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2018年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，2018年全國農(nóng)民工總量28 836萬人，其中外出農(nóng)民工17 266萬人，本地農(nóng)民工11 570萬人。一些偏遠(yuǎn)地方和山區(qū)農(nóng)村出現(xiàn)“空殼村”，青年人離開農(nóng)村進(jìn)城打工，剩下婦女、兒童和老年人留守，出現(xiàn)農(nóng)耕地撂荒。實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)物質(zhì)能量循環(huán)利用，延長農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，生產(chǎn)綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品，可以增加農(nóng)業(yè)收入和農(nóng)村勞動力就業(yè)崗位，解決了誰來種田和建設(shè)社會主義新農(nóng)村勞動力問題，是農(nóng)村發(fā)展的長遠(yuǎn)大計(jì)。

三、生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)利用模式

1. 種植-養(yǎng)殖-加工一體化物質(zhì)能量循環(huán)模式

這一模式是將種植、養(yǎng)殖、加工組成一個物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)，形成一個有機(jī)整體。通過種植農(nóng)作物（玉米、谷子、高粱等），將農(nóng)作物生產(chǎn)的糧食、秸稈發(fā)展畜牧業(yè)，再將發(fā)展畜牧業(yè)畜禽產(chǎn)生的糞便進(jìn)行科學(xué)處理作為肥料發(fā)展種植業(yè)（農(nóng)作物），完成物質(zhì)能量多級循環(huán)利用，同時，也可將種植生產(chǎn)的糧食進(jìn)行加工，加工產(chǎn)出的下腳料用于發(fā)展畜牧業(yè)飼養(yǎng)畜禽。如黃豆加工成豆腐，豆渣用來喂豬，豬糞用于種植農(nóng)作物，也可將豬糞投入沼氣池，經(jīng)過氣化處理后，產(chǎn)生的沼氣用于農(nóng)戶燒飯、照明，沼肥用于種植農(nóng)作物等。

在實(shí)施這一模式過程中要充分發(fā)揮和整合當(dāng)?shù)胤N植資源（農(nóng)作物）、畜禽資源（豬牛雞等）、加工資源的優(yōu)勢，大力發(fā)展種植-養(yǎng)殖-加工生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，延伸農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價值，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)集群升級，打造具有地方特色農(nóng)產(chǎn)品品牌，提升當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

2. 畜牧養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便綜合利用物質(zhì)能量循環(huán)模式

這一模式是圍繞畜牧養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便資源化逐級合理有效利用，應(yīng)用畜禽糞便沼氣工程技術(shù)、畜禽糞便高溫好氧堆肥技術(shù)，解決畜禽糞便污染環(huán)境和資源浪費(fèi)等問題，實(shí)現(xiàn)廢棄物零排放，優(yōu)化農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。構(gòu)建“養(yǎng)殖-畜禽糞便-沼氣工程-沼渣、沼液-種植業(yè)，沼氣-燃料-民用”物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)，就是把養(yǎng)殖場畜禽產(chǎn)生的糞便和沖洗的污水經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入沼氣設(shè)備發(fā)酵，經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣、沼渣和沼液。沼氣用于農(nóng)戶照明、燒飯，沼渣和沼液作為肥料用于周邊蔬菜、林果、農(nóng)作物種植，全部還田資源化利用。構(gòu)建“養(yǎng)殖-畜禽糞便-有機(jī)肥-種植業(yè)”物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)，就是對養(yǎng)殖業(yè)畜禽產(chǎn)生的糞便進(jìn)行集中收集、集中處理，生產(chǎn)有機(jī)肥，用于種植業(yè)。通過上述物質(zhì)能量循環(huán)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新，從而生產(chǎn)出清潔能源和有機(jī)肥料，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有效解決農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境污染，改善農(nóng)村居民生產(chǎn)生活環(huán)境，造就良好的生態(tài)環(huán)境。

3. 種植業(yè)農(nóng)作物秸稈資源綜合利用物質(zhì)能量循環(huán)模式

這一模式圍繞種植業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈資源進(jìn)行綜合開發(fā)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(gòu)建“農(nóng)作物秸稈-氣化-燃?xì)狻蔽镔|(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)，是把農(nóng)作物秸稈通過沼氣池氣化后產(chǎn)生沼氣，沼氣作燃?xì)庥糜谧鲲?，沼渣、沼液作肥料用于種植農(nóng)作物。構(gòu)建“農(nóng)作物秸稈-飼料-養(yǎng)殖-種植”物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)，是把農(nóng)作物秸稈合理處理用于發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)的飼料，主要是利用富含營養(yǎng)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(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)的糞便用于發(fā)展種植業(yè)。構(gòu)建“農(nóng)作物秸稈-肥料-種植”物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)，是把農(nóng)作物秸稈作肥料，通過過腹還田、腐熟還田和機(jī)械化粉碎還田等方式利用，不僅可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高耕地質(zhì)量，彌補(bǔ)磷鉀肥投入不足，減少化肥施用量，生產(chǎn)出綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品，還可凈化環(huán)境?？傊ㄟ^農(nóng)作物秸稈資源化利用，可以有效解決農(nóng)作物秸稈焚燒帶來的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題，促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

四、生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)利用案例

1. 寧海縣打造生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)三級模式案例

近年來，浙江省寧海縣堅(jiān)持“生態(tài)立縣”的指導(dǎo)思想和農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，建立了10萬畝生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)，打造出“點(diǎn)上小循環(huán)、區(qū)域中循環(huán)、縣域大循環(huán)”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)三級發(fā)展模式。他們的主要做法和經(jīng)驗(yàn)是：

①抓好生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)

一是科學(xué)規(guī)劃。該縣在“十一五”規(guī)劃中明確提出要建設(shè)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)示范區(qū)，打造寧海灣循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)和浙江東海岸農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)兩大園區(qū)，推進(jìn)10大循環(huán)經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，創(chuàng)建30家清潔生產(chǎn)示范企業(yè)，培育3類資源綜合利用企業(yè)等戰(zhàn)略目標(biāo)。

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(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)建設(shè)項(xiàng)目多次列入縣重點(diǎn)工程，5年直接投資4.5億元，支持發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)基地、生態(tài)養(yǎng)殖小區(qū)、大中型沼氣工程等重點(diǎn)項(xiàng)目。

三是機(jī)制保障。該縣縣政府出臺了《關(guān)于促進(jìn)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的若干意見》，每年安排600萬元財(cái)政專項(xiàng)資金，支持生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

②抓好生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)

一是土地流轉(zhuǎn)。自2001年起，全縣流轉(zhuǎn)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(guī)模經(jīng)營，為促進(jìn)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

二是培育龍頭企業(yè)，帶動生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。目前全縣已建立寧波市級以上農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)27家，農(nóng)民專業(yè)合作社250家。企業(yè)大力推廣集“貿(mào)、工、農(nóng)”于一體的“訂單（市場）+公司（合作社）+農(nóng)戶（農(nóng)民）”的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營模式，建立了1 000畝以上農(nóng)場和林場22個、500～1 000畝農(nóng)場和林場33個，構(gòu)建了茶葉、柑橘、竹筍、蔬菜、西瓜、土雞等6大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，有效帶動了縣域生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。例如：寧?？h綠豐生態(tài)有機(jī)肥有限公司，是一家以畜糞為主要原料的有機(jī)復(fù)混肥加工企業(yè)，年生產(chǎn)有機(jī)復(fù)混肥半成品能力3萬噸，解決了全縣9家規(guī)模牧場糞便問題，同時在全縣分片建立了5個養(yǎng)殖散戶畜糞收集加工點(diǎn)，年收集糞便2.5萬噸，有效解決了全縣50～500頭分散小規(guī)模養(yǎng)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(jī)肥。寧海縣利豐牧業(yè)有限公司是一個集飼養(yǎng)、加工和銷售于一體的奶牛生產(chǎn)民營企業(yè)，公司利用農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)作物廢棄物，飼養(yǎng)荷斯坦奶牛850頭，年消耗青飼料9 000余噸，使園區(qū)生產(chǎn)基地70%～80%的廢菜葉、稻稈、黃豆稈等種植業(yè)秸稈得到有效利用，實(shí)現(xiàn)了種植—養(yǎng)殖—有機(jī)肥料—種植的物質(zhì)能量循環(huán)，凈化了農(nóng)田生態(tài)環(huán)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(qū)域范圍的農(nóng)用瓶、罐、薄膜等廢棄物回收加工利用，回收率達(dá)到98.2%。寧?？h三禾生物質(zhì)能源有限公司等，將全縣種植基地所產(chǎn)生的12萬噸農(nóng)作物秸稈集中回收粉碎，制作成秸稈粉末作為有機(jī)肥加工輔料、秸稈煤、食用菌培養(yǎng)料等，秸稈資源循環(huán)再利用率達(dá)到95%以上。

三是抓好沼氣綜合開發(fā)。全縣采用“聯(lián)戶共建”形式，建成沼氣池397座，總?cè)莘e達(dá)到23 500米3。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，506座沼氣池每年厭氧發(fā)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(chǎn)沼氣192萬米3，沼氣用戶達(dá)到2 100余戶。

③打造生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)三級模式

一是以點(diǎn)帶線，建設(shè)以企業(yè)為重點(diǎn)的內(nèi)部小循環(huán)。在企業(yè)內(nèi)部開展從源頭到生產(chǎn)過程的清潔化、減量化生產(chǎn)。采取農(nóng)牧業(yè)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)畜禽糞便加工還田、沼氣工程、秸稈過腹還田等資源循環(huán)利用。

二是以線促片，建設(shè)以互利為紐帶的區(qū)域中循環(huán)。以建立“種、養(yǎng)、飼、加”一體化的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式為目標(biāo)，構(gòu)建了中小型畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程、畜禽糞便資源化利用、物質(zhì)能量多級循環(huán)利用、農(nóng)作物秸稈利用等資源循環(huán)利用發(fā)展模式，以及農(nóng)業(yè)廢棄物-奶牛養(yǎng)殖-有機(jī)肥加工-農(nóng)作物；畜牧養(yǎng)殖-糞（肥）-有機(jī)復(fù)混肥-瓜果菜等生態(tài)農(nóng)業(yè)物質(zhì)能量循環(huán)模式，使全縣農(nóng)產(chǎn)品加工轉(zhuǎn)化率和農(nóng)產(chǎn)品出口創(chuàng)匯率分別達(dá)到60%以上。

三是連片成面，建設(shè)以園區(qū)為載體的縣域大循環(huán)。按照“藍(lán)色東部”和“綠色西部”的生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，大力推進(jìn)連片成面生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)縣域聯(lián)動大循環(huán)。

綜上所述，寧?？h大力發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)三級循環(huán)模式，使全縣農(nóng)村清潔能源利用率達(dá)到85%以上，主導(dǎo)農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)到85%以上，全縣稻谷、蔬菜、茶葉、水果、毛竹等農(nóng)產(chǎn)品中有機(jī)、綠色和無公害農(nóng)產(chǎn)品種植面積達(dá)到40萬畝以上，創(chuàng)建了一大批農(nóng)產(chǎn)品知名品牌。

2. 廣西壯族自治區(qū)西江水系生態(tài)農(nóng)業(yè)物質(zhì)能量循環(huán)模式案例

2016年以來，廣西農(nóng)業(yè)廳環(huán)保站在西江水系“一干七支”沿岸實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)試點(diǎn)工作，經(jīng)多年的研究、試驗(yàn)、示范、實(shí)踐和總結(jié)建立了“豬+沼+果+燈+魚+捕食螨+水果套袋+黃板+生物有機(jī)肥”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

這一模式由養(yǎng)豬、沼氣池、養(yǎng)魚、果樹、誘蟲燈、捕食螨、水果套袋、黃板、生物有機(jī)肥、生草栽培等要素組成，構(gòu)建了一個相互聯(lián)系、相互作用、物質(zhì)能量相互轉(zhuǎn)換的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)有機(jī)整體。在區(qū)域布局中，對系統(tǒng)中的各個要素進(jìn)行合理組合，空間合理布置，形成要素之間相互連接的生態(tài)鏈和物質(zhì)能量循環(huán)鏈。通過系統(tǒng)生態(tài)鏈和物質(zhì)能量循環(huán)鏈的創(chuàng)新，建設(shè)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效、生態(tài)良性循環(huán)，種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

在這一模式的構(gòu)建中一般一戶農(nóng)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(huán)系統(tǒng)。圈內(nèi)養(yǎng)4～6頭豬，將豬的糞便排入沼氣池，發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣作為農(nóng)戶生火做飯用氣，沼渣和沼液作為果樹的有機(jī)肥，構(gòu)建起一個豬-沼氣、沼渣和沼液-果樹的物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)。

同時，在這一模式中再嵌入一個新的生態(tài)循環(huán)鏈，拓展增收渠道，即在果園內(nèi)建造一個下挖式磚體結(jié)構(gòu)，深1米，形狀一般為長方形，面積約10米2的養(yǎng)魚池，魚池設(shè)有上下排水管，池底放一定數(shù)量的瓦筒、瓦壇等作洞穴。在每年4～12月，分三批養(yǎng)殖塘角魚或雜食性魚類，每批放養(yǎng)800～1 000尾。在水田改建成的果園，開挖行溝養(yǎng)魚，一般每畝放養(yǎng)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(yǎng)魚的補(bǔ)充飼料，魚池養(yǎng)殖的水葫蘆入沼氣池，做沼氣池的原料，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)物質(zhì)的多級循環(huán)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(yīng)用天敵捕食螨，或采用水果套袋等生態(tài)技術(shù)，防治病蟲害，減少農(nóng)藥的施用量，生產(chǎn)無公害果品。

（作者聯(lián)系地址：山西省太原市長風(fēng)街2號山西農(nóng)科院13號樓 郵編：030006）