作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2016/6/1 9:09:31
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循环农业开启太湖生态保护之门

生态园俯视图 

循环农业发展模式应该成为未来我国农业应有的一个发展方向,这也为太湖流域的面源污染治理提供了全新的思路。

■本报记者 张晴丹

太湖流域是我国经济十分发达、投资增长最具活力的地区之一,经济高速发展和人口的大量聚集造成太湖流域水质污染严重。近年来,太湖水体富营养化治理和蓝藻水华控制一直是国家和当地政府十分关注的生态环境问题。

目前,来自工矿企业等点源的富营养化污染物质已得到较大幅度的削减,而来自农业、农村和农场等地表径流的面源污染由于技术手段和经济成本等因素尚未得到很好控制。因此,如何有效控制面源污染,仍然是太湖富营养化治理和蓝藻水华控制面临的重要挑战。

基于对上述问题的认识,吴江东之田木生态园(以下简称生态园)与南京农业大学、复旦大学等合作,经过十多年的精心设计和实践完善,走出了一条低投入、高产出、低排放的循环农业发展道路。

“循环农业发展模式应该成为未来我国农业应有的一个发展方向,这也为太湖流域的面源污染治理提供了全新的思路。”生态园负责人任伯民在接受《中国科学报》记者采访时如是说。

种养结合循环利用

多年来,生态园利用优越的自然环境,坚持不懈地走循环经济发展之路,按照“植物生产、动物转换、微生物还原”的原则,将农、林、牧、渔等有机结合起来。

经过10多年的努力探索和艰苦创业,“目前,已经形成了较为完善的以养殖业和种植业为主业,以沼气池为废弃物转化枢纽,以闭合环绕型生态湿地为径流拦截和净化手段的极具特色的循环型农业经济复合生态系统。”任伯民说。

据了解,生态园的养殖业系统主要以附加值高、资源消耗和排污较少的巴马香猪养殖为主,兼顾鸡、兔等禽畜类和黄鳝、泥鳅、甲鱼等特种水产养殖。

在生态园区可以看到,鸡、兔养殖在林下空间,既能充分利用果树林提供的荫凉环境和林下青草,又能在一定程度上控制林下杂草中的害虫。鳝、泥鳅、甲鱼等特种水产养殖在生态渠和水塘中,既可利用这些水域空间得到经济产出,又可对其中的有害生物进行有效控制,以及对吸收氮、磷等富营养化物质的沉水植物等进行转化利用。

而种植业系统以水果翠冠梨为主,同时充分利用梨园空地和冬季落叶的特点种植高质量牧草、蔬菜或中药材。牧草可为养殖系统提供饲料,同时还可吸收沼液滴灌时梨树来不及吸收的多余沼肥,减少地表径流,降低夏季地表温度,为梨树生长创造更佳的地表环境。

近年来,复旦大学环境科学与工程系教授王寿兵为生态园区循环产业链的进一步完善提供了重要技术支持。在王寿兵看来,循环农业模式中值得一提的是,围绕整个园区边界设置的闭合环绕型生态湿地系统。

“该系统在雨天承接果园地表径流,防止外排污染;而在需要浇灌时则提供用水,方便浇灌和节能。此外,在生态湿地内种植净化作用强、经济价值高的观赏植物和水生蔬菜(如空心菜、水芹等),一方面发挥其吸收氮、磷等营养物质的净化作用;另一方面,可充分利用空间资源,得到一定的经济产出。”王寿兵在接受《中国科学报》记者采访时介绍。

据介绍,生态园区内已构建并运转了多条循环经济产业链条,其中具有代表性的循环经济链有4条:“猪—沼—梨—人”生态产业链、“猪—沼—草—鸡(兔)—人”生态产业链、“猪—沼—菜—人”生态产业链、“猪—沼—沟塘—渔(菜)—人”生态产业链。

任伯民表示,在整个循环经济系统中,各类物质得到了最大程度的利用,真正实现了减量化、资源化、无害化和产业化的目标,在节能、节水、节材、资源综合利用及清洁生产等方面效益显著。

科学搭配不断完善

目前,许多地方的农业生产基地由于种、养分离,且片面追求规模,造成养殖规模过大。并且种植业有机肥需求有限,造成粪尿过剩,污染环境的情况时有发生。

“本园区各单元则按照‘食物链’各营养级的生态承载力大小和经济效能进行科学量化和布局。”任伯民介绍说,比如根据园区果园和菜地等正常生产所需肥量,确定沼渣和液态肥的量,由此确定厌氧池和沼气池的处理规模,再根据沼气池和厌氧池的规模,结合产排污系数,确定香猪养殖规模和场区生活允许排污量。

按照这一过程,园区利用21.2公顷土地每年可安全消纳5000头巴马小型猪排出的畜禽粪便。这种方法与欧盟等国家根据土壤对畜禽粪便等污物的安全承载力来确定养殖规模类似。“这样既避免了资源的浪费,又避免了环境的污染,还减少了废弃物运输和处置的额外成本。”王寿兵说。

沼气池虽然可以处理废弃物,但是在专家看来,其经济价值仍然相对较低。为此,王寿兵为生态园提供了一条全新的“路”。

“我们建议可以把猪粪、鸡粪等动物粪便用来养殖黑水虻昆虫,这种昆虫是腐生性的水虻科昆虫,适应性很强,可靠取食禽畜粪便为生。”王寿兵说。

有研究表明,黑水虻幼体可减少蛋鸡粪或猪粪50%或更多,可将牛粪中的速效磷减少61%~70%,氮减少30%~50%,同时无需消耗其他资源(如能源)。黑水虻幼体还会抑制细菌增长和家蝇产卵,有效改畜牧养殖场卫生条件。

专家指出,这些虫子同时又是高价值的动物蛋白饲料(含有40%~44%的初蛋白),可以用来喂养鸡、鱼等,进一步提高了经济效益和环境效益。

“科技的介入,帮助生态园进一步提升了附加值,完善了循环链。”王寿兵说。

现在,黑水虻昆虫已经在生态园内养殖,养殖人员还在摸索其最佳的生存条件和生活习性。

农业面源污染治理典范

太湖流域水、光、热资源充足,具有发展农、林、牧、渔业的有利条件。流域内有耕地超过2000万亩,复种指数高达200%,畜禽养殖业十分发达,成为水体污染的重要来源之一。

经过多年的治理,尽管目前太湖水质恶化的趋势有所好转,但整体仍处于轻度富营养状态,蓝藻水华仍时有爆发,总体形势仍不容乐观。

“三农”(农业、农民、农村)问题和“三生”(生产、生活和生态)问题紧密相关,如何通过农业生产改善农民生活,保护生态环境,是太湖流域乃至我国未来农业发展中仍将长期面临的艰巨任务。

以固体废弃物(如畜禽粪便、农作物秸秆)资源化利用为主要特征的生态农业在我国虽然已有较多应用,在减少废弃物排放和化肥施用方面也发挥了一定作用,但仍然还存在诸如地表径流污染较高、经济效益一般等问题。

实践证明,生态园这种新型农业发展模式,不但能通过种植业、养殖业为社会提供高品质的水果、猪肉、鸡肉、鸡蛋、水产、蔬菜等农副产品,大幅提高单位农地的经济效益,减少水资源消耗,还能最大限度地减少农业地表径流带来的污染。

“经过十几年的探索,我们的模式已经基本成熟,这种接近‘零排放’的模式可以用来解决农业面源污染的相关问题。”任伯民说。

正如王寿兵在现场考察后所言,“这种模式堪称太湖流域农业面源污染治理的典范”。如果在整个太湖流域推广普及,必将对太湖的富营养化污染治理和蓝藻水华控制产生重要促进作用。

在环境治理方面,“我比较主张采取小流域内循环的模式。”复旦大学新农村发展研究院副院长蒯本科在接受《中国科学报》记者采访时表示,农业本身是一个强调社会效益、环境效益重于经济效益的领域,而这个循环模式非常值得去深入地探索。

“从生态角度来讲,静下心来,立足长远,用相对较长的时间去建设和完善生态循环农业系统,这可能是解决中国农业生态环境污染的一个值得推崇的模式。”蒯本科说。

太湖地区物华天宝,自古以来就是国家财富重地,著名的江南水乡,以“鱼米之乡”著称。这里主要还是以水稻种植为主,面源污染主要来自于水稻生产体系。

对此,蒯本科指出,如果把小流域内循环的模式拓展延伸到主流农业的生产体系中,才能对大农业污染治理产生深远的意义,对太湖流域环境治理产生重要的影响。“这需要和政府联手一起来探索,政府和科研机构要承担起更多的责任。”

《中国科学报》 (2016-06-01 第8版 区域)
 
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