生態循環農業發展模式與推廣應用

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生態循環農業發展模式與推廣應用

傳統種植業導致的環境問題日益突出(如:化肥施用過量、利用率低,化學農藥施用量過大,秸稈遺棄、焚燒污染加重,土壤肥力下降等),發展生態循環農業勢在必行。生態循環農業將可持續發展和循環經濟理念應用到農業(林業)經營中,用農業生態學原理來指導生產,通過協調農業生產要素,促進農業生產增長、保護農業生態環境,實現優質高產、生態低耗和安全環保。隨著生態循環農業發展不斷深化優化,已形成了具有鮮明特色的發展模式與關鍵技術。

一、生態循環農業發展模式

我國生態農業經歷了“一控(農業用水量)兩減(化肥、農藥減量使用)三基本(畜禽糞便、農膜、農作物秸稈基本得到資源化、綜合循環再利用和無害化處理)”“種養結合循環利用”“資源節約型、環境友好型和生態保育型農業”“綠色發展,實現投入品減量化、生產清潔化、廢棄物資源化、產業模式生態化”等階段。生態循環農業發展模式要求遵循能量高效轉化原理、物質循環再生原理、產業鏈接循環原理、生物互作循環原理、生態經濟協調原理,結合循環經濟理論的3R原則(Reduce減量化、Reuse再利用、Recycle再循環)、農業循環4R原則(Reuse再利用、Recycle再循環、Reduce減量化、Regulate可控化),做到資源利用最大化、污染排放量最小化,實現清潔生產、資源再利用和綠色消費。常用的生態循環農業發展模式主要有4個基本類型,也可多類型綜合應用。

1.以減量化為目標的發展模式。減量化模式。主要是綜合運用農田(果樹等經濟林)肥料高效利用技術、作物(果樹等經濟林)有害生物綠色防控技術、農田耕種(果樹等經濟林管理)節能關鍵技術的生態循環農業發展模式。

2.以再利用為目標的發展模式。再利用模式。主要是綜合運用農田(果樹等經濟林)可再生資源直接還田利用技術、作物(果樹等經濟林)可再生資源高附加值技術、可再生資源能源化利用技術的生態循環農業發展模式。

3.以循環化為目標的發展模式。循環化模式。主要是綜合運用農業(林業)光、熱、水資源周年循環利用技術和農業(林業)產業間物質關聯循環生產技術的生態循環農業發展模式。

4.以控制化為目標的發展模式??刂苹J?。主要是綜合運用農業(林業)系統氮磷污染排放控制技術、農業(林業)面源污染控制技術、工業廢棄物污染控制技術的生態循環農業發展模式。

二、生態循環農業模式推廣應用關鍵技術

1.減量化模式應用關鍵技術。①肥料高效利用技術精準施肥。實施測土配方施肥,增施有機肥,根據作物(果樹等經濟林)當年需肥量,結合當年肥料利用率(氮肥為30%~40%,磷肥為10%~25%,鉀肥為40%左右)及上年剩余量,精準施用化肥。保持或增加土壤肥力及土壤微生物活性,提高土壤施肥效果。生物固氮。每年生物固氮的總量約占地球上固氮總量的90%。利用共生固氮微生物和自生固氮微生物固氮,減少氮肥施用量。如間作大豆等豆科植物,使根瘤菌與其共生,提升根瘤固氮能力,提升土壤肥力。氮素循環利用。農田換茬種植玉米等禾本科作物,將土壤中無機態氮轉化為植物體內的有機態氮,再把玉米等變為綠肥,綠肥分解過程中土壤微生物消耗土壤中的可溶性氮。也可在換茬期間作生長快、吸肥力強的蘇丹草等,吸收土壤中的氮素,增加土壤肥力。②農林有害生物綠色防控技術保護利用天敵。建立以生物防治等非化學防治措施為基礎的有害生物防治體系。田間(果園、林間)間作一些蜜源植物,增加植被多樣性,吸引天敵昆蟲棲息繁衍,達到以蟲治蟲的目的。捕食性天敵:螳螂捕食蝗蟲、蛾蝶類幼蟲和裸蛹、蟋蟀、蚜蟲、玉米螟、黃粉蟲等,草蛉捕食粉虱、紅蜘蛛、蚜蟲,棉鈴蟲、地老虎、銀紋夜蛾等害蟲的卵,大唼蠟甲捕食小蠹的卵、幼蟲和蛹,捕食性瓢蟲捕食蚜蟲、介殼蟲、粉虱、葉螨等,菌食性瓢蟲捕食真菌(白粉病的菌絲及孢子),蝽(花蝽科、盲蝽科、姬獵蝽科)捕食葉蟬、飛虱、蚜蟲、薊馬、葉螨及棉鈴蟲等害蟲的卵,食蚜蠅捕食蚜蟲、介殼蟲、粉虱、葉蟬、薊馬、鱗翅目害蟲的小幼蟲,捕食螨捕食紅蜘蛛、銹壁虱、二斑葉螨等葉螨。寄生性天敵:周氏嚙小蜂寄生美國白蛾的蛹,花絨寄甲寄生天牛、木蠹蛾等蛀干害蟲的老熟幼蟲和蛹,管式腫腿蜂寄生中小型天牛、白楊透翅蛾、楊干象、吉丁蟲等害蟲的幼蟲和蛹,中華甲蟲蒲螨寄生光肩星天牛、雙條杉天牛、柏膚小蠹、雙棘長蠹等多種蛀干害蟲幼蟲、蛹和成蟲,赤眼蜂寄生玉米螟、棉鈴蟲、斜紋夜蛾和地老虎等鱗翅目害蟲的卵,斑痣懸繭蜂寄生棉小造橋蟲、棉鈴蟲、桑劍紋夜蛾、斜紋夜蛾、銀紋夜蛾、梨小食心蟲等幼蟲,纓小蜂科寄生飛虱、黑尾葉蟬、棉葉蟬等害蟲的卵,寄蠅寄生鱗翅目、葉蜂、天牛、木蠹蛾、金龜子等幼蟲體內,亦寄生甲蟲、蝽象等成蟲體內。昆蟲病原微生物:白僵菌防治松褐天牛、松毛蟲、玉米螟、蠐螬、蝗蟲、馬鈴薯甲蟲、白蟻、茶小綠葉蟬、桃小食心蟲等,綠僵菌復合劑防治白蟻、蝗蟲等害蟲,蘇云金芽孢桿菌防治鱗翅目、直翅目、鞘翅目、雙翅目、膜翅目的多種害蟲。推廣生物農藥。加大生物農藥推廣力度,建立生物農藥防治應用示范區,從而取代或減少化學農藥用量。實行物理防治。利用昆蟲的趨光性,懸掛黑光燈或頻振式殺蟲燈誘殺成蟲,減少化學農藥用量。利用昆蟲的趨色性,懸掛色板(黃板、藍板)誘殺害蟲。利用昆蟲的趨化性,以糖醋液誘殺成蟲。利用生物修復。間作污染物富集植物,利用生物代謝活動減少污染環境中有毒有害物的濃度或使其無害化,使污染的農田(果園)部分或完全恢復原狀。如蜈蚣草是砷的超富集植物(富集能力是普通植物的20萬倍,每年可吸收土壤中10%~18%的重金屬,3~5年即可使受污染的農田恢復),東南景天吸附土壤中的重金屬鎘、鋅,菰和菖蒲吸附土壤中的鎘,商陸吸附土壤中的錳,鴨跖草、海州香薷、濱蒿和艾蒿吸附土壤中的銅,球果蔊菜吸附土壤中的鎘、砷,大葉井口邊草吸附土壤中的砷,香附子、泥蒿吸附土壤中的鉻,薇甘菊吸附土壤中的鉛,見表1。③農田耕種(果樹等經濟林栽培)節能技術保護性耕作。采用少耕、免耕及秸稈覆蓋、秸稈還田等措施,減少土壤裸露土壤侵蝕,保護土壤肥力和農田生態環境,節約勞動成本,實現豐產穩產,增加農民收入。以局部深松代替全面深耕,以耙茬、旋耕代替翻耕,在季節間、年份間輪耕,間隔帶狀耕種,減少中耕次數或免中耕等。重視農機、農藝相結合,在發展先進農機具的基礎上發展少耕免耕模式、農田覆蓋技術、節水施肥技術及優良品種的選育等綜合配套技術。生物耕作。土壤覆蓋作物秸稈,增加土壤有機質,促進蚯蚓活動。草本作物輪作、間套作綠肥作物,利于保持土壤有機質的穩定聚集,對作物(果樹等經濟林)根系的聚集影響最大,利于穩定土壤的免耕期。新型節能降耗栽培。減少農機整地次數,節約燃油,減少土壤水分散失,降低能耗。

2.再利用模式應用關鍵技術。①秸稈等廢棄物直接還田利用技術秸稈直接還田。糧食作物收獲時,利用聯合收割機進行秸稈還田。翻埋還田。對間作的綠肥作物、果樹等經濟林落葉,通過翻埋還田。堆漚還田。對作物秸稈、果樹等經濟林落葉等廢棄物,通過堆漚發酵的方式,經充分腐熟,形成優質有機肥后還田。②秸稈等廢棄物高附加值技術秸稈(樹葉)青貯技術。對收獲玉米的秸稈,采摘的樹葉,粉碎后,在青貯池內進行微生物發酵處理,變為適口性較好的牲畜飼料,通過飼喂牲畜轉換為肉食產品,增加其附加值。秸稈(樹葉)飼料化技術。花生、小麥、玉米、薯類等采收剩余物、樹葉,富含豐富的纖維素、半纖維素、木質素等粗纖維,是反芻動物牛、羊等家畜的優質飼料。常用飼料化技術,除青貯外,還有秸稈堿化、氨化,通過堆垛、窯池、氨化爐、氨化袋加工轉化,秸稈壓塊飼料加工(粉碎后,添加必要的其他營養物質,經高溫下軋制而成塊狀或顆粒飼料)等。秸稈等廢棄物有機肥加工化技術。常用方法有:堆積肥(秸稈粉碎,持水量65%,50~70℃下高溫堆漚40天)、秸稈腐熟劑堆制(秸稈粉碎,持水量65%,每1000千克秸稈(干重)加301菌劑、HEM菌劑、催腐劑、酵素菌等腐熟劑1千克、尿素5千克,堆漚25天)、工廠化生產(經機械翻拋、高溫堆腐、生物發酵等過程,采用機械化手段,將秸稈轉化為優質有機肥)等。秸稈生產食用菌技術。利用機械粉碎秸稈后,作為食用菌栽培基料。經過原料準備、輔料添加、拌料、裝袋、滅菌、接種、菌絲培養和出菇等工序,生產食用菌增加附加值。秸稈加工工藝品。利用麥穗稈、玉米苞葉(色白柔軟、厚薄適宜)等草編原料編制草帽、汽車墊、沙發墊、提籃、門簾、地毯等工藝品。每畝玉米產苞葉40千克左右,可加工增收100~180元,經濟效益十分可觀。③秸稈等廢棄物能源化利用技術作物秸稈等廢棄物,經粉碎、蒸汽攪拌,在一定溫度下經擠壓(壓縮)、干燥等工序,加工生物質顆粒燃料(密度大、成型率高、熱值高),用于專用鍋爐、取暖爐、壁爐等燃料,替代煤、石油等不可再生能源,減少環境污染。

3.循環化模式應用關鍵技術。①光熱水資源周年循環利用技術農田(果園)光熱水資源周年循環利用技術。利用生物之間的互補效應,增強農田(果樹等經濟林)生態系統多樣性及其穩定性,提高光熱資源利用率及物質產出率,實現農田物質與能量利用效益最大化。農田(果園)復合系統生物多熟立體配套技術。采用糧菜間作、林農間作等立體種植技術,長短結合,提高單位面積經濟效益。②農業(林業)產業間物質關聯循環生產技術農田(果園)與牧業循環接口技術。堅持“以生態環境可持續發展、廢棄物最大化還田”為原則,以地定養、以養促種、種養結合、循環利用。因地制宜開展草牧結合、林下養殖畜禽等模式,增加經濟收入。農田(樹林)與菌業循環接口技術。利用作物(樹木)庇蔭,開展草菇、林下平菇等食用菌栽培,增加收益。農業(林業)與加工產業鏈接技術。進一步拓展農林產品加工產業鏈,開展綠色農林產品精深加工(加工玉米膨化食品、糖炒栗子、玫瑰精油、牡丹食用油等)。農業(林業)與休閑旅游業鏈接技術。采用綠島模式,結合當地實際,融合發展有機茶、超級稻、高山蔬菜、生態公益林等高效生態產業,生態休閑、健康養生、生態觀光等生態旅游產業,同時加強生態人居環境、美麗鄉村、生態小鎮建設,形成“綠島名優特稀果品產業基地”“綠島牛(豬)-沼-果生態農業生產基地”和“綠島循環農業生產基地”等生態農業(林業)循環發展模式。采用蟹島模式,農業(林業)和旅游業相結合,農林產品直接供應游客消費,度假區直接采購區內產品,以旅游業促進農林業發展,增加經濟收入(20%左右);游客的排泄物經發酵腐熟作為農林業有機肥料,節省購買肥料支出,降低生產成本(10%左右),增加收益。

4.控制化模式應用關鍵技術。①農業系統氮磷污染排放控制技術生物控制技術。通過對農林有害生物的生態調控、生物防治、非化學藥劑等生態友好型技術及生物制劑的應用,減少農田(果樹等經濟林)生態系統化學農藥使用量,實現農田(果樹等經濟林)生態健康、農林產品食用安全、生產過程無害化的目的。工程控制技術。通過控制污染源的方式進行污染排放控制,減少農業面源污染。對白色污染,實施地膜回收,推廣使用可降解地膜。對農藥污染,采取減少化學農藥使用量、推廣飛機超低微量施藥等控制技術。對化肥污染,采取有機肥部分替代化肥,精準配方施肥等控制技術,減少化肥用量。②工業廢棄物污染控制技術工業污水污染控制技術。建立污水處理系統,采取化學處理、物理化學處理、好氧生物處理、厭氧生物處理等技術,對超標污水處理后,實現中水達標排放,循環利用。工業廢氣污染控制技術。推廣使用潔凈燃燒技術,安裝煙氣、顆粒污染處理裝置等控制技術,實現達標排放。重金屬污染控制技術。嚴格控制重金屬污染,實現達標排放。對已污染的農田(果樹等經濟林),通過種植高吸附植物(表1)進行修復控制。

作者:王中林 單位:山東省濰坊市自然資源和規劃局坊子分局

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