以沼气为纽带的生态家庭农场资源利用途径分析

1、以沼气为纽带的生态家庭农场资源利用途径分析摘要：湖北省近年家庭农场的规模和数量发展迅猛， 经营模式多种多样。以宜都市白龙山生态家庭农场为例，详 细分析了农场内生态食物链结构和资源利用途径，并对湖北 省开展以沼气为纽带的家庭生态农场建设提出了几点建议， 对推动省内家庭农场的发展具有指导作用。关键词：生态家庭农场；生态食物链；沼气；生态休闲 农业中图分类号： F325.15 文献标识码： A 文章编号：0439-8114( 2017) 07-1238-04DOI ： 10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.010Analysis on Resource Utilizat

2、ion Way of EcologicalFamily Farm with Biogas as Link ： Take Bailong Mountain Ecological Family Farm of Yidu City as An ExampleZHANG Zai-qi1 ，CHEN Ke-jin2 ， XIONG Gui-yun1(1.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer ， HubeiAcademy of Agricultural Sciences ， Wuhan 430064 ， China； 2.Office of E

3、nergy 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 c

4、hain 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.K

5、ey words ： ecological family farm ； ecological food chain； biogas； ecological leisure agriculture 近年来，随着土地流转速度加快推进，农村富余劳动力 的大量转移，湖北省先后出台了湖北省示范家庭农场创建 办法、省农业厅关于促进家庭农场健康发展的通知 ，积 极探索新型农业经营模式，通过流转土地兴办家庭农场，推 进适度规模经营，全省家庭农场发展迅速， 2014-2015 年湖 北省分别公布了第一批、 第二批省级示范家庭农场共 607 家。宜都市高坝洲镇白龙山生态家庭农场就是一家省级示范家庭农场，其占地面积

6、约 20 hm2，地处万里长江之滨，清 江之尾，交通便利，生态环境宜人。属于亚热带季风气候， 四季分明，光照充足，年平均气温 16.8 C。雨量充沛，年 降雨量为 1 200 mm 。境内土壤别为黄棕壤土和石灰岩土类。 2000 年，承包人筹措 20 万元资金买断了荒芜多年的白龙山果园场经营权， 经过 5 年的“开疆拓土” 式奋斗， 改造了 5.3 hm2 柑橘园，开发了 1.3 hm2 菜地，修建了两 ?年出栏 1 000 头的标准化猪舍， 4 个沼气池， 承包了 13.3 hm2 白龙冲水库， 从外地引种了 500 多株品种多样化的水果树。本研究以此农 场为例，介绍了农场内生态食物链结构和

7、资源利用途径，并 对湖北省开展以沼气为纽带的家庭生态农场建设提出了几 点建议，以期为推动湖北省家庭农场的发展提供指导。1 家庭农场资源生态循环利用途径2005 年，白龙山家庭生态农场已达到年出栏 1 200 头牲 猪的规模，年产猪粪便约 1 100 t，大量的猪粪曾一度堆聚在 猪场周围，蚊虫孳生，臭气熏天，猪粪成了污染环境的一大 公害。为了破解这一污染难题， 2007 年，在当时市农村能源 办等部门的支持下，将原来的 4 口小沼气池改造，扩建了两 口共 300 m3 的大型沼气工程，专门用来消化处理牲猪粪便。 修建了 80 m3的沼气沉淀池，50 m3的沼液微灌塔，铺设3 500 多米沼液排灌

8、管。沼气工程投入运行后，果园场由原来单纯的种植业和养 殖业结合成一个完整的生物质资源多级利用的体系，使得家 庭农场形成了一个完整的生态食物链结构布局，具体循环利 用途径见图 1 。食物链是生态系统中储存于有机物中的化学 能在生态系统中层层传递的过程 1。在该系统中，猪、鸡粪 便经沼气发酵后产生了沼气、沼液和沼渣，简称“三沼” 。 沼气可用于炊事、照明，还可以用于猪舍的消毒，是一种清 洁能源。沼渣一部分作为柑橘、蔬菜的基肥，另一部分用来 繁殖富含高蛋白的蚯蚓。 同时， 蚯蚓又是鸡、 鱼的优质饲料。 沼液经沉淀达标后，由微灌塔自流至储肥池，通过机动喷雾 器给柑橘、蔬菜喷施叶面肥；沼液也是养鱼的优质

9、饲料。果 园场生态系统通过物质多层循环和能量相互转换，充分提高 了资源的利用率。2 家庭农场资源生态循环利用模式的优势2.1 通过利用沼肥，达到高产、优质、环保 系统 内资源高效良性循环利用，也伴随着高产和高品质农产品输 出。厌氧发酵是发酵微生物在厌氧环境下将有机质原料 （猪、 鸡粪等）进行分解的复杂生化过程。在厌氧发酵过程中，微 生物将发酵原料分解成多种蛋白质、氨基酸及维生素、生长 素、糖类等多种水溶性物质形成厌氧发酵液（沼液） ，而原 料中不能被微生物分解或分解不完全的物质，由于自身重力 作用而沉淀在反应器底部形成液态物质，这些液态物质干燥 去除水分后就形成了沼渣 2 。沼肥可提高土壤有机

10、质含量，增加土壤培肥能力。其营 养成分具有多样性及均衡性，有机质含量达30%50%，腐殖酸含量达到10%20%，发酵原料的N、P、K元素在发酵 过程中损失较小，施用后其养分具有逐步稳步释放的特性。 利用沼渣作为植物的基肥，是一种优质的有机肥料。沼肥和其他有机肥主要成分详见表 1。由表 1 可以看出，沼液中可 溶性养分多，但氮、磷、钾含量较低。沼渣的养分含量高， 有机质含量是猪粪的 2 倍及以上，全氮、全磷、全钾的含量 均高于人粪和猪粪的含量。沼渣肥料中含有的腐殖质疏松多 孔又是亲水胶体，能吸持大量水分，对土壤的保水能力有很 大的提升。同时因腐殖质带有正负两种电荷，能吸附阴、阳 离子，又因其以负

11、电荷为主，所以它具有较强的吸附阳离子 的能力，其中作为原料养分的Ca2+、Mg2+、K+、NH4+等阳离子被吸附后，就避免了随水流失，能随时被植物根系附 近的其他阳离子交换出来供作物吸收，仍不失其有效性。另 外，腐殖质是一种含有多酸性功能团的弱酸，具有很强的缓 冲酸碱变化的能力。当连续使用沼渣肥料时，可增强土壤缓 冲酸碱变化的能力 3 。另外，沼肥具有环保性。化学肥料如碳氨、尿素等在大 量使用过程中往往会伴随大量的氮素，并以硝化氨的形式储 存在土壤中， 长期使用会改变土壤理化性状， 致使土壤板结， 肥力降低，作物对化肥的依赖性增强。特别是在蔬菜种植方 面，由于病虫害增加，产量下降，品质变差，加

12、上盲目使用 化肥、农药来追求高产，使蔬菜成为当前农产品中污染最为 严重的作物之一。而通过施用沼肥可明显改善土壤理化性状 和土壤酶活力，增加土壤微生物数量。沼液里含有数十种防 治作物病虫害的活性物质、植物生长激素、抗菌素等。农场利用沼肥种植蔬菜的“猪 -沼 -蔬菜”模式，利用沼液喷洒白 菜、莴苣等蔬菜叶面、茎部，蚜虫死亡率在90%左右，防治蚜虫效果与乐果相当。对于菜青虫的杀灭率一次防治率在 70%左右，二次防治率可达 95%4 。农场利用沼肥种植柑橘 的“猪 -沼-柑橘”模式，将沼液均匀喷施在柑橘叶面后，红 蜘蛛、黄蜘蛛34 h后开始失去活动能力，56 h后死亡， 杀死率93.25%;矢尖蚧在3

13、8 h后开始变黑翅壳，死亡脱 落，杀死率为 91.55%5 。用沼液叶面喷施蔬菜和柑橘， 使其产量增产 10% 20% 抗病防虫能力得到了比较大的提升，减少了农药的使用量， 提高了蔬菜、柑橘的品质，农场生态系统真正成为无污染、 高品质的优质农产品的生产基地。 2005 年，这条生态循环环 保食物链使家庭农场年收入超过了百万元。2.2 通过延长食物链，实现家庭农场生态系统良性循环 在沼气发酵过程中，由于微生物菌团和未完全分解原料 的加入，使沼渣具有独有的特性，既可作为肥料使用，又可 用于某些特种养殖的饲料，主要有以下两种模式。2.2.1 利用沼渣繁殖蚯蚓的模式 即“沼渣 -蚯蚓 -鸡、鱼” 模式

14、。蚯蚓主要以腐烂的有机物为食，腐烂的落叶、作物秸 秆、禽畜粪便以及生活垃圾都可以作为蚯蚓的食物来源。在 人工养殖过程中，处理蚯蚓饲料方式一般是将禽畜粪便与一 些有机生活垃圾进行充分堆沤发酵的腐熟物质作为饲料来 使用。而沼渣作为完全发酵腐熟化后的产品， 在有机质含量、 病虫卵去除和酸碱度等条件上都比简单堆沤腐熟后的饲料 更适用于蚯蚓人工养殖。目前农场的蚯蚓养殖是半地下池养 殖，这种养殖蚯蚓的方式效益不高，应当逐步改为立体箱式 养殖，因为其占地少、养殖密度大、使用人力少、养殖环境 容易控制、成品收集简单、生产效益高。另外，应尽量引进 具有较高经济价值的蚯蚓品种， 选择蛋白质含量 （干重含量） 为5

15、3.5%65.1%、脂肪含量为4.40%17.38%的品种。蚯蚓 体内还会有丰富的维生素 D 以及钙和磷等矿物质元素。 利用 蚯蚓喂鸡，不仅节约了鸡饲料量， 还可使鸡产蛋量提高 7.8%， 经济效益增加 9.6%6 。2.2.2 利用沼液养鱼模式 即“猪粪 -沼液 -鱼”模式。沼 液按浓度 1 0%测定，其蛋白质含量为 6.2%，还含有游离氨基 酸、维生素、磷、 ? 、钾、铜、铁、锌、镁等多种常量物质， 含有活力较强的纤维素酶、 蛋白酶，而且是可溶性营养物质， 易于消化吸收，能够满足鱼的生长需要。沼液施于鱼塘，不 仅可以改善养鱼池的条件，促使塘内浮游生物的繁殖比常规 多 37.48%，产氧量增

16、加约 46.86%，减少鱼饵消耗，同时减 少由于施新鲜猪粪带来的寄生虫及病菌，有效地控制烂鳃、 肠炎、白头白嘴病等鱼病发生，避免翻塘。鱼苗成活率可提 高 10%20%，鲜鱼产量增加 19%38%，而且改善了鱼的 品质，增加了鲜味7。农场里有13.3 hm2水库，如合理使用沼液喂鱼，其养鱼效益更可观通过以上方式，可延长食物链，进而实现家庭农场生态 系统良性循环。3 生态家庭农场今后发展的建议3.1 充分发挥系统自身的整体效应 生态家庭农场系统有结构和功能两大属性。系统的功能 取决于生态结构，如果生产结构合理，不仅经济效益成倍地 增长，而且生态环境与生产条件也向良性与持续的方向发 展。因此，要整体优化需首先调整生产结构，运用生态学上 的“整体功能大于个体相加之和” 的原理， 使系统内物质流、 能量流、信息流和价值流进行正常高效的运转、链接、交替 与补偿活动 8 ，促使家庭生态农场系统整体纳入良性高效循 环的轨道。3.2 遵循食物链原理，提高资源利用率 在家庭农场里，有植物（柑橘、蔬