農業生態工程

農業生態工程是套用農業生態系統中物種共生與物質再生產的原理，多種成份相互協調和促進的功能原理，以及物質和能量多層次、多途徑利用和轉化的原理，採用系統工程的最最佳化方法而設計的分層次多級別物質的農業生態系統。

基本介紹

• 中文名：農業生態工程
• 性質：生態工程
• 屬性：農業
• 省份：江蘇省

工程簡介

其目標是在促進自然界和農業生態系統良性循環的前提下，充分發揮物質的生產潛力，防止環境污染，達到經濟效益與生態效益同步發展。農業生態工程的設計，必須遵循以下基本原則：①保持農業生態系統的整體性。即在一定的地域條件下，設法使光、熱、水、氣、土、肥料、種子等多種成份在質和量上相互協調，使種植、養殖和加工同山、水、田相互補充、形成一個不可分割的生產整體；②維持物質和能量的正常代謝。掌握合理的種養、灌溉、施肥等的時間和質與量，通過適當的結構組合及多層次利用，使物質循環與能量交換正常進行，實現生物資源的有效再生和良性循環；③維持輸入與輸出的生態平衡。考慮生物體從環境中獲得營養元素輸出一定的產品必須同輸入的物質能量相適應，及時補充環境中失去的物質，並根據生物體內的需要增加物質與能量的投入，使生物體正常增殖和繁衍。

農業生態工程，就是在一定的區域範圍內因地制宜套用生態農業技術，將多種農業生物生產進一步組裝為合理的生態農業系統。農業生態工程有效地運用生態系統中各生物種充分利用空間和資源的生物群落共生原理，多種成分相互協調和促進和功能原理以及物質和能量多層次多途徑利用和轉化的原理，從而建立能合理利用自然資源，保持生態穩定和持續高效功能的農業生態系統。我國已湧現一批典型的農業生態工程，促進了生態農業的發展。農業生態工程主要有三大類：區域整體規劃的農業生態工程、生產自淨農業生態工程、庭院經濟農業生態工程等。

區域整體規劃

區域整體規劃的農業生態工程就是在一定的區域內，根據自然資源特點，運用生態規律將山、水、林、田、路進行全面規劃，協調生產用地與庭院、房舍、草地、道路、林地等的比例及空間配置，把種植、養殖、培養、加工、行銷聯成一體，提高自然環境調節能力，從而取得較高的經濟效益和生態效益。

在我國農村的村一級單位，往往是一個自然地理小單元。因此，以村為單位建立生態農業體系，是比較合理的，也比較容易成功，如江蘇省建湖董徐村、大豐圩東村，山東省淄博西單村、街頭芙蓉村。在我國生態村以至縣和地區正在不斷湧現，已有一些好典型。江蘇省大豐市、江都市、海安縣，山東省五蓮縣等市縣，自大力發展生態農業以來，全面調整農村產業結構，走“種養培並舉，農牧漁結合”的道路；引進和創造了多種生態農業技術並因地制宜組裝為多種生態農業體系。通過組裝，將種植業、養殖業、林業、加工業結合為完整系統，以種植業為基礎，以發展養殖業為重點，抓住農畜漁產品綜合利用這一關鍵，形成產業環流大力發展生物能，著重辦好沼氣。出現了由單一經濟向種、養、培、加結合的綜合型經濟轉變，由封閉自給性經濟向開放性商品經濟轉變，由惡性循環向良性循環轉變。

區域整體規劃的農業生態工程在不同的地理條件下有不同的表現形式如：農、牧、漁農業生態工程、低洼地基塘農業生態工程、農、林、牧農業生態工程等等。

（一）農、牧、漁農業生態工程

在有農田和較大水面的平原地區，過去以種植業為主，可實行農、牧、漁農業生態工程。實行種植業、養殖業、培養業及生物能生產相結合，陸地生產與水體生產相結合，以比較高的飼料和能源自給能力，比較高的物質、能量和資金轉化效率及環境自淨能力。

採用農、牧、漁結合是行之有效的農業生態工程。具體做法是（圖2-5-1）：

1、在種植業中實行用養結合，以有機肥為主，提高地力，實現持續增產；

2、發展鏈式養殖技術，實行陸地和水產養殖結合，提高動物產品的品種、數量和質量； 3、利用加工鏈環多層次利用農副產品，提高人類對生物產品的直接利用率和商品率： 4、普及發展沼氣，充分利用生物能和有機物，改善農村環境條件；

5、利用農業廢棄物發展食用菌培養和腐食動物養殖，提高有機物的利用率。

江蘇省建湖董徐村、無錫河埒村均為此種類型。

（二）低洼地基塘農業生態工程

在以水面為主的低洼的濕地水網地區，過去以水產養殖業為主，可實行基塘式水陸結合生態工程。它是當地農民長期與低洼水淹作鬥爭所建立的高效能的能量和物質轉換系統。盛行於珠江三角洲和太湖流域。

由於當地地勢低洼，常受水淹，農民把一些多災的低洼田挖成魚塘，挖出的土將周圍地基墊高稱為“基”，在基上種植桑、果、稻、蔗等，稱為桑基魚塘、果基魚塘、稻基魚塘和蔗基魚塘等。基塘系統一般由2個或3個亞系統構成，基面亞系統和魚塘亞系統是兩個基本的亞系統。前者是陸地系統，主要組成是生產者；後者是淡水系統，既有生產者，也有消費者；第三個亞系統是聯繫系統，一般為第一級消費者，起著聯繫基面亞系統和魚塘亞系統的作用，系統的分解者則存在於每一個亞系統中。（圖2-5-2） 1、基塘的形態

基面寬度以6-10m左右較好，過窄，種植面積小且耕作不方便；過寬則塘泥供應困難。基面高度以高於魚塘平常水面0.5-1m為好；小於0.5m對作物生長不利，如遇暴雨魚塘水位上升，作物受淹，造成減產或絕收；如高於是1m以上，作物易受旱，同時基高則坡陡，水土易流失。 魚塘的形狀以長寬比為6∶4的長方形較好，東西向能接受較多的陽光，有利於提高水溫。魚塘面積以0.3-0.4hm2較好，不宜超過0.7；太小養魚不多，受基面遮蔭比例大，而且受風作用面積小，塘水波動小，不利於水中溶氧、增氧；過大供應餌料和捕撈不方便，而且風浪大易沖毀塘基。魚塘深度以2.5-3m為宜；太淺則水量不足，影響放養量也不利於分層混養，且夏季易增溫，冬季易降溫影響魚的正常生長；太深，則下層水溫低，光照不足，溶氧不足，對魚類生長也不利。

基塘面積比例與綜合效益有密切關係。根據從土地利用、物質循環、經濟效益、生態效益等多方面綜合分析，基塘面積比例以4∶6左右為宜。

2、基塘系統的生態效益

（1）物質循環具有較強的封閉性，除產品輸出外，蓁部分營養物質基本回到系統中參加再循環，很少丟失；

（2）魚塘是比較節約能源的生態系統，這是由於浮游植物光合效率高，且魚類是涼血動物，呼吸消耗少，能量轉化效率高；

（3）農畜漁結合的基塘系統，營養結構複雜而且協調，系統穩定性強；

（4）低塘高基降低了地下水位，為作物種植提供了條件。

（三）農、林、牧農業生態工程

在水面較少的山區、高原和平原地區，過去以種植業為主，或以養殖業為主，可實行農林牧結合的農業生態系統工程。這是黃淮海平原和西北黃土高原地區著力發展的生態工程。這些地區由於旱、澇、鹼、沙、薄等災害，影響到作物高產穩產，限制了畜牧業的發展，單獨進行種植業或養殖業都難以獲得較好的效益。建立農、林、牧生態系統，使農、林、牧結合，組成一個按比例發展的大農業體系，可以有效地擴大物質循環，提高能量轉化效率，增進經濟效益。（圖2-5-3） 1、農、林、牧業生態系統的特點

（1）把林果和綠肥的比重增加到總面積的15—20%，按轉化的日光能計算，相當於農業產能的50—8，並有利於保持水土，涵養水分，提高地力，生態效益巨大。 （2）經濟作物比重調到占耕地面積的1/4左右。

（3）多種類型的畜牧業產品，在飼料自給的條件下，達到農業產能的1—2%。

（4）農業能量總投入中，生物能源占80%左右。

（5）系統生產的全部有機物質，約一半左右歸還土壤再利用。

（6）氮素總輸入中，有機氮占一半左右。

2、農、林、牧業生態系統的優點

（1）適應本地旱澇鹼沙薄的自然特點，發揮土地資源的生產力，突出本地優勢，生產糧、棉、油、豆、肉、蛋、果、林及外貿需要的多種產品，獲得較多的系統生產力；

（2）能提供較多的農、林副產品和有機物，解決飼料、肥料、燃料的矛盾，促進農業的全面發展；

（3）通過合理地組織產品利用和再循環，保證足夠的有機物和營養物質歸還土壤，實現有機物質的積累和分解，植物養分收入和支出之間的平衡，使物質循環不斷擴大，土壤肥力穩步提高；

（4）大幅度增加生物能源，節約化石能源，提高化石能源的投放效率，實現大面積平衡增產；

（5）生物結構的多樣性，提高了系統的抗逆能力和穩定性，並逐步改善農業生產的生態環境；

（6）有利於全面發展經濟，增加收入，為擴大再生產，實現集約化創造條件，迅速改變窮困面貌。

生產自淨工程

大型養殖場的廢棄物（糞便、墊草等）不科學處理就會地周圍環境造成嚴重污染。隨著工農業的發展，污水處理及牲畜糞便的合理利用日益受到重視。由於工業式污水處理技術的耗能高，在農村受到限制，因而使經濟節能和具有廣譜除污效能的技術特別是多級氧化塘和土地淨化技術得到發展。通過污水灌溉、污水塘養魚和種植水生植物、沼氣發酵等，利用污水增加生產，淨化環境，使有害廢物變成了一種農業資源。

（一）氧化塘工程

中國科學院水生生物研究所根據生態學原理，設計了幾個串聯的氧化塘，利用水域生態系統中菌、藻、水生植物、水生動物的多種功能，淨化污水，並生產生物產品。水生植物在陽光下可放出氧氣並富集重金屬等有毒物質，細菌可分解毒物和有機質，為其他生物提供營養，魚類通過吃食藻類，吸收水中的氮磷等營養元素，有利於防止水體富營養化。這種氧化塘處理污水技術已在漁業上得到套用。

（二）沼氣綜合利用工程

以沼氣發酵為樞紐，再經過微生物、植物、動物的生物作用，淨化污水並生產生物產品的過程。如：上海崇明島奶牛場，飼養著750頭奶牛，第六天排出糞便40多噸，大多四散污染環境。在上海交通大學協助下，建設了大型（50m）保溫沼氣池（冬季沼液溫度仍在24℃左右），平均產氣0.5m/m·天。用沼液培養光合細菌，菌體加工成高蛋白飼料（蛋白質含量65%），沼液流入溫室，可進行蔬菜等作物的無土栽培，以後再流入低洼水池，用以栽培水生植物飼料。這樣整個奶牛場的生產流程成了生產與自淨密切結合的無污染的流程。

（三）多級生物淨化工程

根據不同生物對污水的承受能力和利用能力，對污水進行多次淨化，達到既淨化污水又生產生物產品的目的。如：遼寧省大窪農墾局西安種畜場，1978—1984年平均每年養豬1736個豬單位，該場將豬糞水首先放入高度耐肥的水葫蘆塘內，初步淨化放入綠萍田，進行第二次淨化；然後導入魚和蚌混養的魚塘中；經第三次淨化後，作為稻田灌溉用水；經過稻田淨化後的水再作沖洗豬舍用水。隨著水的流動循環，進行物質的流動轉化與循環，生產水生飼料，豬、魚、珍珠和稻穀、稻草等產品。每頭標準豬單位，相應地種1株葡萄，5棵樹，養10個河蚌，種15m水生植物，20m養魚育珠（每m米養1條成魚），種1m菜。水生飼料養豬不限量，能節省混合飼料40%。1984年每個豬單位年採食量為1137.7公斤，其中精飼料366.1公斤，青飼料8公斤。水生飼料（紅萍、水葫蘆）產量高達每公頃67.5—82.5萬公斤，每公頃蛋白質產量相當於11.5公頃大豆蛋白質產量。飼料的能量轉換效率為25.81%，較一般情況提高52%。豬場草缺病多的問題可基本得到解決。肥豬出欄率1984年達67.83%,，豬死亡率比1978年下降82.3%，料肉比1980年的5.23，下降到1984年的4.32，1984年前一直虧損，1984年盈利萬多元。

庭院經濟工程

庭院農業生態工程就是利用庭院內外土地、水面、房舍等，從水平和垂直空間上進行多物種多層次科學配置綜合生產。農家庭院生產經營場地狹小（一般0.2—0.5畝），必須根據各種農業生物的不同生長發育特性和它們對生態條件的不同要求，進行多物種、多層次的科學配置，最大限度地利用空間和時間，利用各種農業資源，才能提高庭院生產的經濟效益。在我國農村發展庭院生產，農民樂於接受。據中國科學院石家莊農業現代化研究所調查，當地庭院一般占地相當於總土地面積的6—10%，這部分土地的產值是高產農田的5.92倍。庭院生產項目多，便於集約化經營，土地利用率高，資金周轉積累快，對人的生活環境質量影響最為直接。庭院是整個農業生態系統的重要組成部分，在系統的物質、能量、資金和信息的流通轉換中起重要作用。

庭院農業生態工程的核心是全方位、多層次的利用庭院空間，包括陸地立體空間（地面、地下、地上、屋頂、陽台、牆體）和水體空間（水面、水下、水上）。由於庭院的土地被房屋或其它設施分割成為零星小塊，造成光照、溫度、水分、土壤肥力等生態環境的差異。因此，庭院利用應注意因地制宜 ，因種制宜，必須根據種植的作物或飼養的畜禽等到的生長發育特性，適地種養。在種植上，在光照較強的環境中配置果樹、蔬菜等陽性植物；在光照較弱的環境中配置陰性植物。

在養殖上，為了充分利用空間，可改傳統的平面單層養殖為立體多層養殖，或利用不同動物種群混養（雞、羊、豬混養等）、套養（同品種個體大小不同，畜、禽、魚套養）、兼養（以一養為主，帶養其他，如蚯蚓、雞、豬兼養）以及高空養殖，如房上養鴿、魚、金魚、水貂、福壽螺等；地下室可養蠍子、蝸牛、土元等。

庭院水體一般單一養魚、養鴨或種蓮藕。為了充分利用有限水體宜進行立體開發，以發展水生生物為主體，種養結合，分層養魚，混養魚禽，等到。池邊種葡萄可用去架拉引線引向水上空間。

在庭院總體利用上，宜採用水陸空並舉，立體經營；池塘（河溝）養魚，繁殖蚌珠和圈養鴨、鵝；陸地和塘邊（溝邊）種植牽蔓性葡萄和瓜類，向水面延伸，向空間發展，並在葡萄或瓜類架下圈養蛋雞、肉雞等，利用雞糞養豬，豬糞生產沼氣，沼液沼渣餵魚，形成良性循環的立體生產體系。