生态农业原理与典型模式

生态农业原理与典型模式

生态农业原理与典型模式

覃龙华,王会肖

(北京师范大学水科学学院,北京100875)

摘要 叙述中国生态农业的理论依据和主要技术、稻—草—鹅(鱼)和以沼气为纽带的两种中国生态农业最典型模式的结构和效益、中国生态农业的主要模式。针对中国国情,指出生态农业是中国实现可持续发展的必经之路,并分析生态农业建设的成就和存在的不足。关键词 生态农业;生态学原理;生态农业模式;可持续发展

中图分类号 S181 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2006)11-2484-03

PrinciplesandTypicalPatternsofEco-agricultureinChinaQINLong-huaetal (SchoolofWaterSciences,BeijingNormalUniversity,Beijing100875)Abstract Thebasicprinciplesandmajortechnologieswerespecificallydescribedinthispaper.Twotypicaleco-agriculturepatternsweretakenasthecasestudiestointroducethedevelopmentofeco-agriculture.EachofotherpatternsofChina’seco-agriculturewasexpoundedinshort.OnthebasisofChina’sfact,itpointedoutthateco-agricultureisnecessaryforsustainabledevelopmentofChina.Finally,acommentaboutthecontributionanddefectofmodernChina’seco-agriculturewasgiven.Keywords Eco-agriculture;Ecologicalprinciple;Eco-agriculturepattern;Sustainabledevelopment

我国的生态农业是人们自觉运用生态学、生态经济学原理及系统工程方法,把现代科学技术同传统农业的精华结合起来,指导和组织农业的生产建设,以建成良性循环、持续发展、三效益(经济,生态,社会效益)统一,高产、优质、高效的现代化农业生产体系,是我国实现农业高效、持续健康发展和现代化的必由之路[1-3]。1 生态农业的基本原理

“生态农业”一词最早是由美国土壤学家WAlbreche于1970年提出的,1981年英国农学家MWorthington将生态农业明确定义为生态能自我维持、低输入、经济上有生命力以及在环境、伦理和审美方面可接受的小型农业系统[4]。

我国生态农业的概念于1981年首次提出。它不同于西方的生态农业,不是发达国家生态农业的简单引入,而有其深厚、古老的农业传统背景与基础,有着悠久的历史,又具有一定的发生、发展过程。中国生态农业是以生态学原理和生态经济规律在系统科学的思想和方法的指导下,以生态、经济、社会三大效益的协调统一为目标,融现代科学技术与传统农业技术精华于一体,具有生态、经济良性循环以及可持续发展的综合农业体系,马世骏将其概括为:整体、谐调、循环、再生[5,6]。

1.1 生态效益与经济效益统一原理 生态农业是人类的一种经济活动,目的是为了增加产出和经济收入,而在生态经济系统中经济效益和生态效益的关系是多重的,既有同步关系,还有背离关系,还有同步与背离相互结合的关系。在生态农业中,为了同时取得高的经济效益和生态效益,就必须遵循:①资源合理配置原则,应充分合理利用国土,这是生态农业的一项重要任务。②劳动力资源充分利用原则,在农村生产劳动力大量过剩的情况下,一部分农民从事农产品加工、农村服务业与土地分离。③经济结构合理化原则,既要符合生态要求,又要适合经济发展和消费的要求。④专业化,社会化原则,生态农业只有突破了自然经济的范畴,才可能向专业化和商品化过渡。

作者简介 覃龙华(1981-),男,湖南石门人,硕士研究生,研究方向:生

态需水、水资源和环境。

收稿日期 2006-12-12

1.2 生物与环境协同进化原理 生态系统中的生物和环境不是孤立存在的,它们之间有着密切的相互联系和复杂的物质、能量交换关系。环境为生物的存在提供了必要的物质条件,生物为了生存和繁殖必须从环境中摄取物质与能量,如空气、光、水分、热量和营养物质等,与此同时,在生物生存、繁殖和活动过程中,也不断地通过释放、排泄及其他形式把物质归还给环境,环境影响生物,生物也影响环境,而受影响改变的一方又反过来影响另一方,如此反复进行从而使两方不断地相互作用、协同进化。遵循这一原理,因地因时制宜,合理布局,合理轮作倒茬,重养结合。

1.3 生物之间链索式的相互制约原理 生态系统中的众多生物通过食物营养关系相互依存、相互制约,例如从绿色植物到食草动物再到食肉动物,通过捕食与被捕食的关系构成食物链,多条食物链相互交错、连接构成了复杂的食物网,由于它们相互连接,其中一个链节的变化都可能影响其他的链节,甚至会影响到整个食物网。在生物之间的这种食物链关系中有着严格的量比关系,处于相邻链节的生物,在个体数目、生物量上均有一定比例,通常前一营养级生物能量转化成后一营养级生物能量的比例为10∶1。中国生态农业遵循这一原理巧接食物链,能最大程度挖掘资源潜力。

1.4 能量多级利用与物质循环再生原理 生态系统中的食物链既代表了能量的流动、转化关系,也代表了物质的流动、转化关系,从经济上来看还是一条价值增殖链。根据能量物质逐级转化10∶1的关系,食物链越短、结构越简单,它的净生产力越高。在农业生态系统中,由于人类对生物和环境的调控及对产品的期望不同,必然有着不同的表现和结果,例如对秸秆的利用,直接返回土壤的话,它经过很长时间发酵分解才能发挥肥效,参与再循环,而如经过糖化或氨化过程使之成为家畜饲料,利用家畜排泄物培养食用菌,生产食用菌后的残菌床又用于繁殖蚯蚓,最后将蚯蚓利用后的残余物返回农田作肥料,使用于生物食物和排泄未能参与有效转化的部分能得到利用、转化,从而使能量转化效率大大提高,如图1所示。

1.5 结构稳定性与功能协调性原理 自然生态系统中,经过长期的相互作用,在生物与生物、生物与环境之间,建立了相对稳定的结构,具有相应的功能。生态农业要提供优质高

生态农业原理与典型模式

产的农产品,必须建立稳定的生态系统结构。为此,要遵循:①发挥生物共生优势原则,如利用蜜蜂采蜜和传授花粉的优势,把果树栽培与养蜂结合起来,以及稻田养鱼,鱼稻共生,都可以在生产上和经济上起到互补作用。②利用生物相克以趋利弊害的原则,如白僵菌防治措施等。③利用生物相生相养的原则,如利用豆科植物的根瘤菌固氮、养地和改良土壤结构等。这种生物与生物、生物与环境之间相互谐调组合保持一定比例关系而建成的稳定性结构,有利于系统整体

功能的充分发挥。

图1 秸秆的多级利用

2 典型生态农业模式实例

2.1 稻—草—鹅(鱼)模式 稻—草—鹅(鱼)模式是按照农业生态系统的能量流动和物质循环规律而设计的一种良性循环的生态农业系统,生物之间相互依存又相互制约,一个生态系统中并存多种生物,它们通过食物链联系在一起,而一个生产环节的产出(如废弃物排出)是另一个生产环节的投入,使得系统中的各种废弃物在生产过程中得到再次、多次和循环的利用,从而获得更高的资源利用率,并有效地防止了废弃物对环境的污染。

2.1.1 结构特点。稻—草—鹅(鱼)生态农业模式由种植、养鹅、鱼塘3个子系统组成,做到了以草养鹅,以草养鱼,鹅粪肥塘,鹅粪肥田,塘泥肥田,充分利用系统内物质资源,变废为利,从而提高了整个系统的生产力,如图

2所示。

图2 稻—草—鹅(鱼)生态农业系统

其中,种植系统引进牧草替代小麦,以稻、牧草套复种代替稻、麦套复种,在保证水稻高产的同时,着重开发牧草的高产高效栽培技术,如黑麦草与豆科牧草混播高产高效栽培技术、牧草周年高产高效栽培技术等。养鹅系统不仅提高鹅的饲养技术,也重视鹅与牧草的衔接技术。鱼塘系统调整和优化混养鱼类品种和比例,充分利用系统内饵料资源,如牧草、粪便等。以草食性鱼类如草鱼、鳊鱼为主,搭配肥水性鱼类如鲢鱼、鳙鱼和杂食性鱼类如鲫鱼等,采用轮捕轮放等高产养鱼技术。

2.1.2 效益分析。以江苏常熟冶塘镇为例,稻—草—鹅(鱼)生态农业系统中,初级生产者黑麦草与传统麦—稻系统中麦类的生长季节相同,但其蛋白质产量是大麦的5.2倍、脂肪是大麦的5倍、碳水化合物是大麦的2.8倍(表1),此

外,由于黑麦草的根系多,而且让茬早而灵活,有利于提高土地生产力和后茬水稻直播栽培方式的推广应用,因此稻—草—鹅(鱼)生态农业具有较高的生态效益[7]。

表1黑麦草与大麦收获产量的比较种类 收获次数脂肪含量

碳水化合物含量经济产量

次

2

2

2

黑麦草营养体 2～31755.9

460.5

65790.0

大麦籽粒 1334.593.0300.0黑麦草与大麦比2.5

5.2

5.0

2.5

表2种草养鹅与种植小麦的经济效益

种类 产量载鹅数

产鹅量

产值

投入纯收入2

只/hm2

2

元/hm2

元/hm2

元/hm2

黑麦草6000～750015203967.6025700175008200小麦

3750

--4200

3225

975

注:黑麦草产量为鲜草产量;小麦产量为籽粒产量。

稻—草—鹅(鱼)生态农业系统不仅有良好的生态效益,而且能明显提高经济效益。将种植黑麦草与种植小麦的经

济效益比较,结果看出,种草养鹅的纯收入是种植小麦的8.4倍,并可生产40多t肥料(表2),从而减少稻田化肥施用量,增加土壤有机质含量,提高水稻产量,而且可减少田间杂草数量,减少化学除草剂用量,有利于环境保护和提高食用的安全性,粪肥还可以肥塘养鱼,降低养鱼成本,提高经济收入。

2.2 以沼气为纽带的立体生态农业模式 以沼气为纽带的立体生态农业模式是根据生物之间链索式的相互制约原理和能量多级利用和物质循环再生原理,利用生物之间的相互关系,兴利避害,充分利用空间把不同生物种群组合起来,多物种共存,多层次配置,多级物质能量循环利用的立体种植、立体养殖或立体种养的农业经营模式。

立体种养是在半人工或人工环境下模拟自然生态系统原理进行生产种植,巧妙地组成农业生态系统的时空结构,建立立体种植和养殖业的格局,组成各种生物间共生互利的关系,合理利用空间资源,并采用物质和能量多层次转化手段,促使物质循环再生和能量的充分利用,同时进行生物综合防治,防止有害物质进入生态系统。通过高技术与劳动密集相结合的途径,使农业结构处于最优化状态,最终实现生

态效益与经济效益的结合,发挥系统的整体性与功能整合性。

2.2.1 结构分析。由农户和饲养场排出的废弃物如鸡、牛、猪粪中含有蛋白质、脂肪和其他营养物质,经过沼气站发酵后产生的沼渣水再经过沉淀和颗粒加工后可用于鱼塘、农田、菜园、果园、苗圃,是有机饲料和颗粒有机肥料,而由沼气站生产出的沼气可直接作为农户的生活燃料、食品厂及其他加工厂的生活能源使用,这样就做到了化害为利,变废为宝,从而使以沼气为纽带的生态系统得到了良性循环,如图3所示。

2.2.2 效益分析。以浮山综合生态场为例,浮山综合生态场以养殖业为基础,沼气工程为纽带,多层次综合利用资源,改善农村生态环境,变废为宝,化害为益,取得了显著的生态效益,并大大加快了浮山村生态农业的建设步伐。沼液作为

生态农业原理与典型模式

浮山综合生态场沼气工程的副产品,除用于养鱼、喂猪外,还是种植业的良好肥源(表3)。沼液不仅可代替部分化肥,而且还可提高作物产量,这对于改变目前普遍存在的因过量施用化肥而导致肥效降低的状况,具有十分重要的意义。不仅如此,沼液的施用还明显地改善了农田土壤结构,提高了土大大降低了饲养成本,且施用沼肥的果树抗寒、抗旱和抗病能力明显增强,而且果实的品质得到大幅度的提高。3.3 西北“无配套”生态农业模式 “无配套”生态农业模式是解决西北干旱地区用水问题和促进农业持续发展的重要模式。具体形式是每户建一个沼气池、一个果园、一个暖圈、壤肥力,形成了养分的良性循环,保证了良好的生态环境[8

,9]。

图3 以沼气为纽带的立体生态农业模式

表3施用沼液对农业化肥量和粮食产量的影响年份化肥用量比1988年粮食产量比1988年2

减少∥%2

增加∥%19882310108751989180022.41228513.01990147036.41369513.01991

675

76.8

14430

32.7

沼气工程的经济效益主要体现在对全场经济效益的带动上,1983～1993年,浮山农场的经济效益逐年增加,1988年

为建设700m3的沼气工程,该场广泛依靠社会力量筹集资金

投入20万元,但仅1年时间,所有沼气工程的建设资金就全部收回,并取得64.3万元的纯利润,为生态场的规模扩大、生产项目的调整及新项目的引进奠定了基础。1988年沼气工程建成以前,该场经济效益虽有增长,但增长速度缓慢,沼气工程建成后,经济效益增长速度加快,尤其是1991～1993年,通过调整生产项目,适当减少市场渐趋饱和的肉鸡生产,增加引进市场看好的种鹅、种鸭和特种水产甲鱼的生产项目,经济效益增长速度显著增加,1993年的产值、利润比1991年分别增长190.46%、55.85%。3 其他主要生态农业模式

3.1 北方“四位一体”生态农业模式 是一种庭院经济与生态农业相结合的新的生产模式,以生态经济学、系统工程学为原理,通过生物质能转换技术,在全封闭的状态下,将沼气池、猪禽舍、厕所和日光温室等组合在一起,所以称为“四位一体”模式。这种模式使圈舍温度在冬天提高了3～5℃,不仅使猪的生长期减少了5～6个月,而且由于猪舍下的沼气池得到了太阳能而增温,解决了北方地区冬季产气的技术难题,而且猪呼出的二氧化碳大大改善了日光温室内作物的生长条件,使蔬菜产量增加,质量得到提高。

3.2 南方“猪—沼—果”生态农业模式 是以沼气为纽带,带动畜牧业、林业、果业等其他农业产业共同发展的生态农业模式。主要形式是户建一口沼气池,人均年出栏两头猪,人均种好一亩果。它是用沼液加饲料喂猪,猪可提前出栏,

一个蓄水窖和一个看营房。实行人厕、沼气、猪圈三结合,圈下建沼气池,池上搞养殖,除养猪外,圈内上层还放笼养鸡,形成鸡粪喂猪、猪粪池产气的立体养殖系统。它的好处是净化环境,减少投资、减少病虫害,增产、增收、增效。

3.4 西南区模式 这种模式是在高处修建窑式蓄水池,实行高水高蓄,在旱坡地上聚土筑垄,在垄底先放有机肥,垄上种植怕渍作物,如红薯、花生、棉花,垄沟深耕培肥,种植需水作物,如蔬菜、玉米等,沟内建横的土挡,增加对降水的拦蓄作用,夏季收获垄上作物后留基免耕,秋季实行少耕,垄和沟定期互换,地的周围种树,利用落叶作有机肥。这种模式大大降低了土壤侵蚀和径流,明显地增加了土壤贮水和提高了水分利用率,也大幅度地提高了产量[10]。4 小结

我国生态农业是适应中国国情的农业可持续生产模式,它在内涵和外延上基本具备了具有自身特色的理论和技术体系,是对国际可持续农业的重要补充,具有强大的生命力。经过十几年的发展,我国生态农业的规模得到了明显的壮大,生产模式也越来越呈现多样化,并取得了巨大的社会、经济和生态效益,引起了国内外社会各界的关注和高度评价,认为我国走在了世界可持续农业发展的前列,到目前为止已有7个生态农业建设点被联合国环境规划署授予“全球环保500佳”的称号。

中国生态农业高速发展的同时,由于受其自身基础和实际国情的限制,也存在着不少的问题,主要有:①生态农业理论方面的研究还不够深入,生态农业专项技术比较欠缺,高新技术的引进和应用不足。②国家缺乏必要的生态农业政策法规和相应的保护机制,部分地方政府思想认识不足,参与不够。③农业的现代化水平和产业化水平不高。④推广的力度不够,服务水平和建设能力还达不到市场化的要求。⑤生态农业的主要建设者———农民的积极性不高,文化知识素质还有待于提高。⑥和外国农业建设的交流还不够,还没有真正做到“相互借鉴,取长补短”。参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mi2j.html