高原地區(qū)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式構(gòu)建與分析

劉晗曉，鄧洪英，關(guān)正軍，麥 翀，朱艷英，葛釗宇，冉 霞

1.西南大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400715；2.西藏自治區(qū)昌都市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，西藏 昌都 854000；3.西藏自治區(qū)昌都市科技局，西藏 昌都 854000；4.西藏自治區(qū)昌都市察雅縣農(nóng)推站，西藏 昌都 854300

2019年非洲豬瘟肆虐，暴露了工廠化養(yǎng)殖和跨區(qū)域調(diào)配生豬的弊端，推動(dòng)了全國(guó)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及中小型養(yǎng)殖業(yè)的改革步伐，循環(huán)農(nóng)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)．“十三五”農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和“整縣推進(jìn)”循環(huán)農(nóng)業(yè)示范項(xiàng)目建設(shè)，都預(yù)示著循環(huán)農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要性和巨大潛力．循環(huán)農(nóng)業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)可再生資源的循環(huán)利用，延長(zhǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)換鏈條，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境資源利用并舉，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力，調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[1]．循環(huán)農(nóng)業(yè)通過在養(yǎng)殖和種植之間建立一條全新的紐帶，協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境、改善農(nóng)業(yè)面源污染狀況和農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀．

從“?；~塘”到“四位一體”及“豬沼果”模式，以廢棄物的資源化和減量化為基礎(chǔ)，結(jié)合農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論，各地在積極轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，探索全新的農(nóng)業(yè)發(fā)展思路[2]，如三峽庫(kù)區(qū)循環(huán)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)[3]，北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)牧結(jié)合的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式[4]，遷安市“樂丫”種、養(yǎng)、加結(jié)合型模式[5]等，新型循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的探索，大多集中在平原、雨水充沛等適合農(nóng)業(yè)發(fā)展的區(qū)域．在青藏高原等高寒地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展受到海拔、氣候、環(huán)境和土壤等因素限制，農(nóng)業(yè)科技水平參差不齊，基礎(chǔ)建設(shè)相對(duì)落后，部分地區(qū)過度放牧導(dǎo)致土地荒漠化愈發(fā)嚴(yán)重[6]，高寒畜牧業(yè)已成為高原地區(qū)主要的生態(tài)污染源[7]，氮磷的富集加速了高原地區(qū)土壤有機(jī)碳的流失[8]．對(duì)于高原地區(qū)循環(huán)農(nóng)業(yè)的研究，部分學(xué)者進(jìn)行過小范圍試點(diǎn)運(yùn)行，但生產(chǎn)模式過度單一[9]，部分學(xué)者僅在概念層面進(jìn)行探索，未進(jìn)行實(shí)質(zhì)性項(xiàng)目建設(shè)[10]．西藏地區(qū)農(nóng)機(jī)化水平近年來(lái)雖有大幅度增長(zhǎng)，與內(nèi)地相比依舊處于落后水平[11]．各地援藏項(xiàng)目引進(jìn)內(nèi)地成熟的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，以推動(dòng)西藏地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展，但弊端也很明顯，大部分只是照搬內(nèi)地模式，投入產(chǎn)出比較低．西藏當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧專家結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)，也在探索設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，如西藏農(nóng)牧學(xué)院王忠紅等提出的“高寒兩用溫棚”技術(shù)，得到了較好地推廣使用，但其種養(yǎng)功能結(jié)構(gòu)較為單一，農(nóng)民依舊需要購(gòu)買大量牛糞進(jìn)行土壤改良[12]．

農(nóng)業(yè)發(fā)展是西藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)是西藏地區(qū)建設(shè)高原生態(tài)屏障的主要力量[13]．西藏地區(qū)主要城市果蔬自給率逐年上升，但未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品的供求關(guān)系依舊處于不平衡狀態(tài)，政府以“旅游+農(nóng)業(yè)”的發(fā)展模式，期望為高原農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)重大機(jī)遇和美好前景．西藏地區(qū)耕地生態(tài)承載力略低于全國(guó)平均水平，可持續(xù)發(fā)展指數(shù)位于臨界點(diǎn)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走向可持續(xù)發(fā)展的道路，才能保障高原生態(tài)不被破壞[14]．轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式，探索新的農(nóng)業(yè)發(fā)展思路，發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)技術(shù)研究投入，是西藏地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的唯一出路[15]．

本研究結(jié)合高原丘陵地區(qū)氣候特點(diǎn)，以棚室養(yǎng)殖形式為基礎(chǔ)，調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式進(jìn)行大膽的革新，在海拔3 200 m的高原丘陵河谷地帶構(gòu)筑起全新的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，并探索了生豬的立體養(yǎng)殖途徑，節(jié)約了養(yǎng)殖空間和土地成本，縮短了系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)能量交換距離，降低了農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)，將種植、養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)廢棄物處理有機(jī)結(jié)合在一起，促進(jìn)了三者的聯(lián)動(dòng)耦合效應(yīng)．結(jié)合農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)理論，對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式在運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益進(jìn)行評(píng)估，判斷其在高原發(fā)展的適應(yīng)性、可持續(xù)性和推廣意義．

1 種養(yǎng)循環(huán)一體棚技術(shù)構(gòu)筑

1.1 項(xiàng)目研究理念

種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式，以種植和養(yǎng)殖循環(huán)發(fā)展為主體，利用有限的資源，合理消納農(nóng)業(yè)廢棄物，延伸農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展．種養(yǎng)循環(huán)一體棚技術(shù)按照“資源→產(chǎn)品→再生資源”的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)模式，提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)能量多級(jí)循環(huán)利用效率，最大程度降低環(huán)境污染和生態(tài)破壞，同時(shí)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[16]．

結(jié)合山地丘陵地質(zhì)特點(diǎn)，構(gòu)筑立體式種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式，將種植、養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)廢棄物處理有機(jī)結(jié)合在一起，三位一體共同發(fā)展，降低運(yùn)輸距離，節(jié)約運(yùn)輸成本，避免農(nóng)產(chǎn)品及附屬產(chǎn)物運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的二次污染，合理利用空間布局，節(jié)省土地面積，更高效利用陽(yáng)光、土地和空氣資源，有利于養(yǎng)殖、種植和農(nóng)廢處理之間的碳、氮循環(huán)．

1.2 循環(huán)模式計(jì)算基礎(chǔ)

為保證設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，種養(yǎng)循環(huán)一體棚在規(guī)劃及運(yùn)行過程中需要有一定理論指導(dǎo)及計(jì)算依據(jù)，作為項(xiàng)目長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)．

1.2.1 種植物回收階段

種植物的回收階段是循環(huán)農(nóng)業(yè)運(yùn)行過程中重要的階段之一，為循環(huán)農(nóng)業(yè)的有序進(jìn)行提供能源和物質(zhì)基礎(chǔ)，此過程需要將種植階段的成品或成品殘?jiān)M(jìn)行回收再利用，將其作為養(yǎng)殖原料或發(fā)酵原料進(jìn)行處理．實(shí)現(xiàn)植物將C元素和N元素從土壤中吸收后再返回到土壤的第一步，也是物質(zhì)和能量由生產(chǎn)者到消費(fèi)者的過程，是物質(zhì)能量循環(huán)穩(wěn)定進(jìn)行的基礎(chǔ)．

種植回收階段以秸稈經(jīng)濟(jì)性回收模型為基礎(chǔ)[17]，參考秸稈資源化手段，結(jié)合其在工程領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用[18]．相關(guān)計(jì)算公式滿足：

(1)

式中：R為秸稈回收經(jīng)濟(jì)性半徑，m；α為工程規(guī)模系數(shù)，0<α≤1；D為作物島控制有效直徑，m；Y為工程總投資金額，元；Hc為作物秸稈產(chǎn)量，t/年；τ為道路彎曲系數(shù)；T為項(xiàng)目回收期限，年．式(1)以秸稈資源化利用模型為基礎(chǔ)，探究可更新種植資源與系統(tǒng)需求量之間的關(guān)系，以此作為確定種養(yǎng)循環(huán)一體棚中可更新種植資源面積的依據(jù)．

1.2.2 養(yǎng)殖廢棄物回收階段

種養(yǎng)循環(huán)一體棚規(guī)劃中，為實(shí)現(xiàn)資源高效利用，控制養(yǎng)殖污染，需要對(duì)養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)行回收和處理，避免資源浪費(fèi)．資源回收處理后，將有機(jī)肥施用到種植區(qū)域，使物質(zhì)和能量從消費(fèi)者回歸到生產(chǎn)者，通過養(yǎng)殖量估計(jì)廢棄物產(chǎn)生量，通過有機(jī)肥產(chǎn)量評(píng)估需要的消納種植面積[19]．

通過有機(jī)質(zhì)資源利用模型，以N元素為參考，保持系統(tǒng)內(nèi)N元素的流動(dòng)和投入產(chǎn)出的均衡性為基礎(chǔ)，判斷模式種植區(qū)域?qū)τ袡C(jī)肥的需求量．

1.2.3 元素循環(huán)模型

能量的交流是以物質(zhì)為載體，物質(zhì)是以化學(xué)元素作為體現(xiàn)．種養(yǎng)循環(huán)過程就是系統(tǒng)與外界和自身進(jìn)行物質(zhì)及能量交流的過程，通過可更新資源為載體，推動(dòng)循環(huán)模式的運(yùn)行．以系統(tǒng)內(nèi)元素流動(dòng)為脈絡(luò)，梳理模式運(yùn)行狀況，通過對(duì)元素的流動(dòng)過程分析，可以判斷和確定其能量和物質(zhì)的流動(dòng)情況，以評(píng)估種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式的能量流動(dòng)穩(wěn)定性、物質(zhì)循環(huán)的可持續(xù)性及其更新資源利用情況，這些指標(biāo)成為判斷種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式循環(huán)農(nóng)業(yè)可行性的重要指標(biāo)，其循環(huán)過程如圖1所示．

圖1 系統(tǒng)N元素循環(huán)過程

2 種養(yǎng)循環(huán)一體棚建立

2.1 項(xiàng)目選址

項(xiàng)目建設(shè)于西藏自治區(qū)昌都市察雅縣吉塘鎮(zhèn)，該地區(qū)屬于高原溫帶半干旱季風(fēng)性氣候區(qū)，日照充足，氣候溫和，年平均氣溫在11 ℃，年平均降水量在350 mm，地勢(shì)屬于丘狀高原，較為平坦，河谷寬淺，水資源豐富，水系發(fā)達(dá)錯(cuò)綜復(fù)雜，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)林木、水果蔬菜種植較多，是藏東的水果和蔬菜基地，是西藏自治區(qū)“十三五”農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)基地重點(diǎn)區(qū)域，適合養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展．

種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目位于平均海拔3 330.0 m的河谷淺灘，毗鄰瀾滄江(圖2)，緊鄰吉塘鎮(zhèn)及214國(guó)道，交通便利，水資源豐富，適合種植及畜牧業(yè)的發(fā)展．

圖2 種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目環(huán)境圖

2.2 種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式

種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式以棚室為邊界將種植、養(yǎng)殖和廢棄物處理相結(jié)合，構(gòu)筑起上層養(yǎng)殖，下層處理的立體養(yǎng)殖棚室模式，以好氧堆肥為紐帶，連接種植系統(tǒng)和養(yǎng)殖系統(tǒng)，種植系統(tǒng)年產(chǎn)蔬菜在4 000 kg左右，年產(chǎn)成品苗在39萬(wàn)株左右，出欄仔豬1 600頭左右．

通過棚室立體模塊化生產(chǎn)，將3個(gè)系統(tǒng)立體復(fù)合地連接在一起，3個(gè)子系統(tǒng)間可自主地實(shí)現(xiàn)氣體交流，并通過簡(jiǎn)單的人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物質(zhì)的循環(huán)交流．以現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械輔助項(xiàng)目運(yùn)行，保障養(yǎng)殖和種植過程實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化和機(jī)械化，使種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式符合現(xiàn)代化循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式標(biāo)準(zhǔn)．區(qū)域以系統(tǒng)棚室為邊界，種植、養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)廢棄物處理屬于系統(tǒng)邊界范圍內(nèi)(圖3)．按照其循環(huán)途徑劃分邊界外輸入、邊界外輸出和各子系統(tǒng)間流動(dòng)部分，虛線為系統(tǒng)邊界(圖4)．

圖3 種養(yǎng)循環(huán)一體棚系統(tǒng)邊界范圍內(nèi)模式

圖4 種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式運(yùn)行示意圖

2.3 養(yǎng)殖區(qū)域設(shè)計(jì)

2.3.1 養(yǎng)殖區(qū)域布局

養(yǎng)殖子系統(tǒng)分為三部分，分別為仔豬生活區(qū)、母豬妊娠區(qū)和種豬生活區(qū)．

母豬分娩時(shí)需要嚴(yán)格控制分娩環(huán)境，對(duì)分娩時(shí)期溫度、衛(wèi)生條件要求較高，仔豬保育階段皮下脂肪層較薄，要保證仔豬哺乳和保育階段生活場(chǎng)所的溫度適宜．高原地區(qū)晝夜溫差較大，氣候干燥，夜晚地面潮濕陰冷，高原河谷地區(qū)土地資源相對(duì)緊張，因此種養(yǎng)循環(huán)一體棚構(gòu)筑采用立體養(yǎng)殖形式，將母豬分娩和仔豬保育安排在遠(yuǎn)離地面的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)母豬分娩和仔豬保育過程中豬舍環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控．

仔豬生活區(qū)位于種養(yǎng)循環(huán)一體棚的二樓部分(圖5)，該區(qū)域用于母豬分娩及仔豬保育．該區(qū)域較為干燥，環(huán)境衛(wèi)生條件容易調(diào)控，遠(yuǎn)離地面潮濕、雜亂的環(huán)境，使母豬分娩環(huán)境較為穩(wěn)定，提高仔豬存活率，該區(qū)域受太陽(yáng)直射，白天溫度較高，可為母豬分娩和仔豬生長(zhǎng)提供必要的溫度保障．該區(qū)域中間布置漏縫地板(圖6)，下部設(shè)置有異位床發(fā)酵系統(tǒng)，發(fā)酵的同時(shí)可以為仔豬生活區(qū)提供保溫．仔豬生活區(qū)頂部為溫室棚頂，棚頂采用塑料薄膜覆蓋，仔豬在生活過程中可以全天候接受到太陽(yáng)光照，保證仔豬生活過程中光照充足，太陽(yáng)光過于強(qiáng)烈時(shí)，可放下單側(cè)遮陽(yáng)板，即保障仔豬生活區(qū)溫度適宜又不會(huì)因陽(yáng)光直射導(dǎo)致仔豬出現(xiàn)不適癥狀．仔豬生活區(qū)兩側(cè)地面為種植區(qū)，可以高效地和種植區(qū)進(jìn)行氣體交流，以改善仔豬生活氣體環(huán)境．

圖5 仔豬生活區(qū)

圖6 養(yǎng)殖區(qū)域漏縫地板

母豬妊娠區(qū)是母豬備孕和妊娠階段主要生活場(chǎng)所，母豬妊娠區(qū)左側(cè)直接與種植區(qū)相鄰，可改善母豬飼喂環(huán)境，保障其新鮮空氣供給．母豬妊娠區(qū)右側(cè)是種豬生活區(qū)，與種豬隔欄養(yǎng)殖，方便母豬與種豬交流，促進(jìn)母豬發(fā)情，縮短發(fā)情周期，提高母豬的繁殖效率．母豬即將分娩時(shí)，通過位于母豬妊娠區(qū)一端的貨梯進(jìn)入二樓的仔豬生活區(qū)，開始母豬分娩和仔豬保育工作，母豬哺乳21 d后仔豬斷奶，母豬由貨梯重新返回到母豬妊娠區(qū)，將劣質(zhì)母豬淘汰，更新種群結(jié)構(gòu)，優(yōu)質(zhì)母豬繼續(xù)開始下一輪繁殖過程．

種豬生活區(qū)是種豬生活、配種的主要區(qū)域(圖7)．因種豬的生活特性，為保證種豬的生活和活動(dòng)空間充足，種豬生活區(qū)劃分為5組網(wǎng)格區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)可養(yǎng)殖1～2頭種豬，種豬由統(tǒng)一的飼養(yǎng)槽進(jìn)行定時(shí)定量飼喂．種豬生活區(qū)和母豬妊娠區(qū)直接接觸，可將發(fā)情母豬直接輸送到種豬生活區(qū)，完成交配過程，整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單方便，沒有其他影響因素．

圖7 種豬生活區(qū)

2.3.2 養(yǎng)殖種群結(jié)構(gòu)規(guī)劃

結(jié)合當(dāng)?shù)厣i繁殖特點(diǎn)和養(yǎng)殖特色，以年出欄1 600頭仔豬為養(yǎng)殖目標(biāo)，確定養(yǎng)殖種群數(shù)量和養(yǎng)殖規(guī)模．通過李保明等[20]《設(shè)施農(nóng)業(yè)工程工藝及建筑設(shè)計(jì)》中規(guī)?；B(yǎng)殖生豬種群計(jì)算方法，對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式養(yǎng)殖過程中母豬、仔豬的種群結(jié)構(gòu)和規(guī)模進(jìn)行規(guī)劃計(jì)算．種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式是屬于小型養(yǎng)殖，養(yǎng)殖繁殖節(jié)律選為10d．

1) 年產(chǎn)窩數(shù)計(jì)算

母豬的產(chǎn)仔率為10仔/窩，年平均產(chǎn)仔2.5窩，作為高原小型養(yǎng)殖項(xiàng)目，母豬的繁殖節(jié)律為10 d制．查閱相關(guān)數(shù)據(jù)了解到，仔豬產(chǎn)仔存活率為90%，哺乳期到保育期仔豬存活率為90%，保育期仔豬存活率為95%．則豬場(chǎng)母豬年總窩數(shù)由公式(2)可以計(jì)算，得到養(yǎng)殖母豬總產(chǎn)窩數(shù)為208窩/年

(2)

2) 繁殖周期內(nèi)轉(zhuǎn)群頭數(shù)計(jì)算[22]

① 分娩母豬數(shù)，已知繁殖節(jié)律為10d，每年有36個(gè)繁殖周期，則每個(gè)分娩周期內(nèi)分娩母豬數(shù)約為6頭(208/36)

② 妊娠母豬，妊娠母豬的分娩率為95%，則需要妊娠母豬約7頭(6/0.95)．

③ 配種母豬數(shù)．母豬的受胎率為80%，為保證每個(gè)繁殖周期內(nèi)7頭母豬受孕，每個(gè)繁殖周期內(nèi)約需要9頭(7/0.8)空懷母豬參與配種．

④ 哺乳仔豬，每個(gè)繁殖周期有6頭母豬分娩，每頭母豬平均分娩10頭仔豬，仔豬存活率為90%，則每個(gè)繁殖周期內(nèi)仔豬存活為54頭．

⑤ 斷奶仔豬，仔豬21日齡斷奶，從出生到斷奶階段，仔豬的存活率為90%，則每個(gè)繁殖周期斷奶仔豬為49頭．

⑥ 保育仔豬，仔豬保育到70日齡出欄銷售，在保育階段仔豬的存活率為95%，則每個(gè)繁殖周期內(nèi)仔豬存活量為47頭．

3) 豬群組數(shù)計(jì)算

豬群組數(shù)計(jì)算滿足公式(3)，通過公式可以計(jì)算出各階段豬群的數(shù)量．

(3)

4) 種豬頭數(shù)計(jì)算

種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式屬于自繁自養(yǎng)模式，按照種豬∶母豬=1∶16比例搭配種豬，養(yǎng)殖過程中，種豬一般為全年飼養(yǎng)，多年更換．

通過計(jì)算可以得到如表1所列數(shù)據(jù)，在以10 d為繁殖節(jié)律，以年計(jì)劃出欄1 600仔豬為目標(biāo)下，養(yǎng)殖場(chǎng)常年存欄量在433頭左右，其中空懷、妊娠、哺乳階段的母豬存欄量分別為27，56，12頭，哺乳仔豬存欄量為98頭，保育期仔豬存欄為235頭．養(yǎng)殖系統(tǒng)以仔豬養(yǎng)殖和出售為主，縮短了養(yǎng)殖周期，降低了養(yǎng)殖的風(fēng)險(xiǎn)，在這種豬群結(jié)構(gòu)下可以保證養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益，減少土地資源使用，降低養(yǎng)殖污染．

表1 養(yǎng)殖模式種群存欄數(shù)量表

2.4 種植子系統(tǒng)

種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式內(nèi)的種植子系統(tǒng)分為蔬菜種植區(qū)和育苗區(qū)兩部分，為實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢棄物的完全消納，完成豬飼料的種植生產(chǎn)等工作，棚室外配有大量常溫種植區(qū)域．該區(qū)域?qū)儆诜N養(yǎng)循環(huán)模式范疇，但本項(xiàng)目計(jì)算過程中，只對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，常溫種植區(qū)域與棚內(nèi)的物質(zhì)能量交流轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和投入．

蔬菜種植區(qū)位于母豬活動(dòng)區(qū)旁邊，光照充足，陽(yáng)光輻射強(qiáng)度較大，能夠有效保證蔬菜生長(zhǎng)過程對(duì)陽(yáng)光的需求，此區(qū)域主要以種植高品質(zhì)瓜果類蔬菜為主(圖8)，該區(qū)域可與養(yǎng)殖區(qū)域?qū)崿F(xiàn)自主氣體交流．育苗區(qū)設(shè)置有22組7×3 m的育苗池(圖9)，加蓋薄膜保水保溫，育苗池內(nèi)鋪設(shè)水暖設(shè)備，循環(huán)利用發(fā)酵床產(chǎn)生熱量對(duì)育苗池進(jìn)行保溫，也可直接使用電加熱方式，保障育苗池溫度．

圖8 種植系統(tǒng)果蔬

圖9 育苗池分布

2.5 發(fā)酵子系統(tǒng)

發(fā)酵子系統(tǒng)是處理養(yǎng)殖和種植廢棄物，實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用的主要場(chǎng)所，是連接養(yǎng)殖和種植實(shí)現(xiàn)環(huán)保型農(nóng)業(yè)和循環(huán)型農(nóng)業(yè)的重要紐帶．因當(dāng)?shù)貧夂蚋稍?，晝夜溫差較大，綜合考慮發(fā)酵床選用好氧異位床發(fā)酵的模式．

異位床發(fā)酵區(qū)在仔豬養(yǎng)殖區(qū)下方，豬糞通過漏縫地板直接到達(dá)發(fā)酵床內(nèi)，操作簡(jiǎn)單，方便原料收集，降低運(yùn)輸成本，減少原料運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的二次污染．當(dāng)?shù)貢円箿夭钶^大，好氧發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，可直接為仔豬生活提供保暖，發(fā)酵池半埋入地下，保溫性能好，兩側(cè)設(shè)立水循環(huán)裝置，可直接加熱為好氧菌繁殖提供溫度保障，也可吸收發(fā)酵產(chǎn)生熱量，保證發(fā)酵熱環(huán)境處于平衡狀態(tài)，水暖裝置與育苗池保暖裝置連接，水資源和熱資源循環(huán)利用，為發(fā)酵和育苗提供溫度保障．發(fā)酵池與種植區(qū)通過通風(fēng)窗連接，翻拋機(jī)工作后，可快速實(shí)現(xiàn)氣體循環(huán)交換過程．

2.6 輔助系統(tǒng)設(shè)置

建立完善的循環(huán)養(yǎng)殖體系，需要一定輔助區(qū)域及相關(guān)配套設(shè)備．在二樓仔豬養(yǎng)殖區(qū)旁建有消毒區(qū)、藥品存儲(chǔ)區(qū)、飲水區(qū)、工作區(qū)等，并配置太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，為養(yǎng)殖用水進(jìn)行加熱殺菌處理．一樓種豬飼養(yǎng)區(qū)旁建設(shè)飼料貯藏、加工等區(qū)域，棚室外建病死豬處理室．

3 循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價(jià)值流特征分析

價(jià)值流分析有助于了解整個(gè)循環(huán)鏈條內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各系統(tǒng)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè)的精益化，保障系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)和能量得到完整、高效利用．計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本和資源價(jià)值，以貨幣形式進(jìn)行計(jì)算和分析，以價(jià)值的形式來(lái)體現(xiàn)物質(zhì)和能量的效用，通過效用的分析判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，衡量系統(tǒng)可以作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方式[23]．

為保證種養(yǎng)循環(huán)一體棚循環(huán)模式可以在高原地區(qū)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，評(píng)判其抗風(fēng)險(xiǎn)能力和經(jīng)濟(jì)收獲能力，需對(duì)其在運(yùn)行過程中的生產(chǎn)價(jià)值流進(jìn)行分析，明確各特征值的狀態(tài)，評(píng)估該模式運(yùn)行的可行性和可推廣性．

3.1 種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目運(yùn)行分析

種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目在運(yùn)行過程中，由3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：養(yǎng)殖系統(tǒng)、種植系統(tǒng)和發(fā)酵系統(tǒng)，3個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，又不斷進(jìn)行物質(zhì)和能量交流，三者相輔相成，共同發(fā)展．三者物料轉(zhuǎn)換和價(jià)值交流的耦合關(guān)系，構(gòu)成了循環(huán)農(nóng)業(yè)的主體和基本框架．

通過項(xiàng)目運(yùn)行過程中各系統(tǒng)內(nèi)狀態(tài)和系統(tǒng)間交流情況，得到表2種養(yǎng)循環(huán)一體棚投入產(chǎn)出表，用于分析系統(tǒng)價(jià)值流流動(dòng)狀況．

表2 種養(yǎng)循環(huán)一體棚投入產(chǎn)出表

續(xù)表2

由表2可以看出項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)過程中，系統(tǒng)通過有機(jī)能和無(wú)機(jī)能的投入，產(chǎn)出一定經(jīng)濟(jì)能和非經(jīng)濟(jì)能維持系統(tǒng)運(yùn)行和穩(wěn)定．每個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)都需要有機(jī)能和無(wú)機(jī)能的投入，并不是所有系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生非經(jīng)濟(jì)能，有機(jī)能投入類型高于無(wú)機(jī)能投入類型，經(jīng)濟(jì)能的產(chǎn)出是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)價(jià)值的主要表現(xiàn)部分．

3.2 價(jià)值流評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建

種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式是由企業(yè)作為運(yùn)行主體的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，評(píng)價(jià)該模式是否成熟，不能僅僅分析系統(tǒng)投入產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)能力，需要按照企業(yè)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)去判斷模式的經(jīng)濟(jì)效益，考慮其貨幣價(jià)值隨著過程的改變程度，動(dòng)態(tài)分析成本在系統(tǒng)運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)效益，客觀地考慮其成本、收入、日常維護(hù)費(fèi)用等之間的關(guān)系，因此采用現(xiàn)金流量表的形式，對(duì)循環(huán)農(nóng)業(yè)的價(jià)值流動(dòng)狀況進(jìn)行分析．現(xiàn)金流量表是反映計(jì)算期內(nèi)各年的現(xiàn)金流入、流出和凈現(xiàn)金流量的計(jì)算形式，本研究的價(jià)值流分析選擇以下指標(biāo)進(jìn)行分析．

1) 總成本：總成本是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、銷售成本和項(xiàng)目模式構(gòu)建所產(chǎn)生費(fèi)用的總和．

(4)

式中：COt為第t年的總成本費(fèi)用；n為投資回收期；t為投資年限(t=1，2，3，…，n)．

2) 總收入：總收入是系統(tǒng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所創(chuàng)造的所有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值．

(5)

式中：CIt為第t年的總收入費(fèi)用．

3) 累計(jì)凈現(xiàn)值：按照投資者所接受的最低投資回收率，將投資項(xiàng)目在計(jì)算期內(nèi)各年凈現(xiàn)金流量，折現(xiàn)到投資期初的現(xiàn)值之和．

(6)

4) 成本利潤(rùn)率：是指系統(tǒng)獲得利潤(rùn)和投入成本的比值，可判斷系統(tǒng)的獲利水平，從一定程度上反映輸入系統(tǒng)物質(zhì)的利用效率和用途．

(7)

5) 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)投比：是指系統(tǒng)總收入與總成本的比值．表示模式運(yùn)行過程中經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所得現(xiàn)金滿足其運(yùn)營(yíng)所需現(xiàn)金流出的程度．

(8)

6) 年均收益率：指模式運(yùn)營(yíng)中平均每年收益額與項(xiàng)目總投資的比率，是一種理論收益率，是對(duì)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)過程中一段時(shí)間內(nèi)獲利情況的分析．

(9)

7) 投資回收期：是指模式達(dá)到收益和成本持平所需要的時(shí)間，也叫投資回收年限，從模式投資起始年算起．

(10)

3.3 價(jià)值流流動(dòng)形式及產(chǎn)投結(jié)構(gòu)分析

通過現(xiàn)金流量表(表3)對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式的價(jià)值流進(jìn)行分析，其中現(xiàn)金的主要流出包括土地流轉(zhuǎn)和整治費(fèi)用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)經(jīng)費(fèi)、項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本．基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用主要包括豬舍的建設(shè)經(jīng)費(fèi)、溫室棚的建設(shè)經(jīng)費(fèi)、農(nóng)機(jī)設(shè)施的購(gòu)買及安裝．運(yùn)營(yíng)費(fèi)用包括項(xiàng)目日常運(yùn)營(yíng)過程中需要的投入，如飼料、水、電、勞力等費(fèi)用．系統(tǒng)的現(xiàn)金流入是農(nóng)產(chǎn)品的銷售收入為主，以苗圃、蔬菜、仔豬和有機(jī)肥等銷售效益為主．

表3 種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式現(xiàn)金流量表 萬(wàn)元

通過對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式的現(xiàn)金流量表的分析可以發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目運(yùn)行的第1年養(yǎng)殖子系統(tǒng)以種母豬的入群馴化為主要工作，養(yǎng)殖系統(tǒng)收益不明顯．伴隨著母豬繁殖和仔豬保育階段的完成，在第2年養(yǎng)殖系統(tǒng)開始正常運(yùn)行，此時(shí)種植子系統(tǒng)也開始逐漸趨向穩(wěn)定發(fā)展，具有穩(wěn)定的現(xiàn)金流出．

種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式第1年運(yùn)行過程中主要是對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，模式內(nèi)部資金流動(dòng)狀態(tài)以固定資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金的投入為主，其中固定資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金的投入占第一年資金總投入的79.09%，資金投入占比較高，項(xiàng)目在第一年運(yùn)行過程中抗風(fēng)險(xiǎn)能力較差，容易因市場(chǎng)波動(dòng)受到影響．項(xiàng)目運(yùn)行第一年種植系統(tǒng)開始實(shí)現(xiàn)資金流入，流入數(shù)量較少，發(fā)酵系統(tǒng)開始逐步穩(wěn)定運(yùn)行．

種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式運(yùn)行的第2年，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和固定資產(chǎn)投入開始大幅度降低，主要的現(xiàn)金流出以運(yùn)營(yíng)費(fèi)用為主，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用中主要以飼料、畜牧和勞務(wù)為主，分別占運(yùn)營(yíng)過程中項(xiàng)目資金流出的35.01%，23.20%和27.03%．項(xiàng)目第2年種植子系統(tǒng)的資金輸入已經(jīng)逐漸趨向穩(wěn)定，苗圃和蔬菜種植的收獲分別維持在每年39萬(wàn)元和0.8萬(wàn)元，此時(shí)養(yǎng)殖子系統(tǒng)開始實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，仔豬開始出欄，逐步成為養(yǎng)殖子系統(tǒng)主要的資金盈利項(xiàng)目，項(xiàng)目的凈現(xiàn)金流量開始出現(xiàn)正值，實(shí)現(xiàn)盈利．

項(xiàng)目運(yùn)行過程的第3年，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)投入和產(chǎn)出趨向穩(wěn)定，項(xiàng)目的凈現(xiàn)金流量逐漸穩(wěn)定為正值，累計(jì)凈現(xiàn)金流量開始出現(xiàn)正值，項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)過程成本投入基本收回，項(xiàng)目開始凈盈利．

針對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行30年的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析可以看出，種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式基礎(chǔ)設(shè)施投入在277.6萬(wàn)元，前期基礎(chǔ)設(shè)施投入較大，但相對(duì)于項(xiàng)目總投入而言，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)經(jīng)費(fèi)僅占9.4%，占比較?。?xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本主要的經(jīng)濟(jì)開支是飼料購(gòu)買和人工費(fèi)，分別為1 848.32萬(wàn)元和601.1萬(wàn)元，占項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的57.8%和18.8%．飼料的購(gòu)買開支是項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)過程中的主要開支，占項(xiàng)目總成本的56.79%．

種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目的主要經(jīng)濟(jì)收入來(lái)自仔豬、蔬菜、苗圃和有機(jī)肥的銷售活動(dòng)，其中仔豬的銷售收入7 470.4萬(wàn)元占比最高，占項(xiàng)目總銷售收入的84.84%．

3.4 種養(yǎng)循環(huán)一體棚價(jià)值流指標(biāo)分析

通過現(xiàn)金流量表，可以確定項(xiàng)目運(yùn)行過程中經(jīng)濟(jì)流動(dòng)走向，分析價(jià)值流各項(xiàng)指標(biāo)，明確項(xiàng)目循環(huán)經(jīng)濟(jì)水平，通過計(jì)算得到種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)表(表4)．

表4 種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)表

通過對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)進(jìn)行分析，種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式折現(xiàn)后的總成本為3 254.86萬(wàn)元，折現(xiàn)后總收入為4 582.69萬(wàn)，累計(jì)凈現(xiàn)值為1 351.83萬(wàn)元，說(shuō)明項(xiàng)目在運(yùn)行過程中具有較大的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)金流和較高的經(jīng)濟(jì)獲利水平．

成本利潤(rùn)率是判斷經(jīng)濟(jì)可行性的指標(biāo)，原則上成本利潤(rùn)率大于0，即可認(rèn)為項(xiàng)目具有可實(shí)施價(jià)值，成本利潤(rùn)率越高，說(shuō)明項(xiàng)目獲得利潤(rùn)的能力越強(qiáng)，通過對(duì)項(xiàng)目分析，種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式的成本利潤(rùn)率為54.65%，說(shuō)明該項(xiàng)目具有較高水平的利潤(rùn)獲取能力．

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)投比是判斷模式利用投入經(jīng)濟(jì)成本獲取收入的能力，是評(píng)估項(xiàng)目盈利水平的重要指標(biāo)．種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)投比為1.42，說(shuō)明項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)過程中具有一定盈利能力，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)債運(yùn)營(yíng)的狀況．種養(yǎng)循環(huán)一體棚的年均收益率在1.56%，項(xiàng)目具有一定的經(jīng)濟(jì)獲取水平．

項(xiàng)目投資回收期為2.98年，具有較短的動(dòng)態(tài)投資回收期．西藏等高原地區(qū)氣候環(huán)境較為復(fù)雜，而農(nóng)業(yè)企業(yè)發(fā)展前期投入較高，容易為模式的發(fā)展帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)，通過對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚的投資回收期研究發(fā)現(xiàn)，其投資回收期較短，可以使投資者在較短時(shí)間內(nèi)收回項(xiàng)目投資成本，在一定程度上降低了模式的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)．

4 結(jié) 論

本文對(duì)高原農(nóng)牧區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)和循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，農(nóng)業(yè)資源匱乏，農(nóng)業(yè)收入又是高原地區(qū)農(nóng)民收入的主要來(lái)源，高原農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)資源保護(hù)之間的矛盾越發(fā)突出，為緩解這種矛盾，結(jié)合高原農(nóng)牧區(qū)種養(yǎng)特色，提出了種養(yǎng)循環(huán)一體棚循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，該模式利用物質(zhì)循環(huán)再生原理和生態(tài)學(xué)食物鏈原理，以農(nóng)業(yè)廢棄物資源化為導(dǎo)向，將種植、養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)廢棄物處理有機(jī)地結(jié)合，構(gòu)筑起立體的循環(huán)養(yǎng)殖模式，三者不再限制于空間的束縛，實(shí)現(xiàn)全方位的相互利用、相互依存、相互發(fā)展，系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)和能量的穩(wěn)定循環(huán)，降低了系統(tǒng)對(duì)外界物質(zhì)的依賴，優(yōu)化了經(jīng)濟(jì)成本，保持經(jīng)濟(jì)能高產(chǎn)出，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益協(xié)調(diào)發(fā)展．

通過對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式分析可以看出，種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目是一種有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)可行性的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目，其利潤(rùn)獲取能力較強(qiáng)，成本利潤(rùn)率為47.89%，可獲得較高的經(jīng)濟(jì)收入，項(xiàng)目投資回收期僅為2.98年，項(xiàng)目投資回收期較短，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力．該項(xiàng)目長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析數(shù)據(jù)顯示，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)均可以穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，項(xiàng)目運(yùn)行過程中負(fù)債率低，盈余高，在獲得較高經(jīng)濟(jì)收入同時(shí)，具有較強(qiáng)的抵抗風(fēng)險(xiǎn)能力．該項(xiàng)目可高效地實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化，維持系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)和能量的平衡，保障經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益同步發(fā)展，緩解高原農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益需求和脆弱資源環(huán)境的矛盾．

種養(yǎng)循環(huán)一體棚項(xiàng)目運(yùn)行狀況需要長(zhǎng)期的觀察和數(shù)據(jù)調(diào)研，而循環(huán)模式在運(yùn)行過程中的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)評(píng)估也需要不斷完善，因此，依然需要對(duì)種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式進(jìn)行深入研究．種養(yǎng)循環(huán)一體棚模式主要的經(jīng)濟(jì)利益來(lái)源于種植和養(yǎng)殖，對(duì)市場(chǎng)依賴性較強(qiáng)，在模式運(yùn)行過程中需要適當(dāng)延長(zhǎng)模式生態(tài)鏈長(zhǎng)度，增加種植和養(yǎng)殖品種，以增強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)波動(dòng)的抵抗能力．