种养结合生态循环农业新模式探讨—以南阳市雅民农牧有限公司为例

郑青焕,李拴柱,*,宋江春,王建玉,张秀阁,杨玉华,马 瑜,赵 昭,朱 旭,贾毛毛,时曼丽

(1.河南省花生产业技术体系南阳试验站/南阳市农业科学院,河南 南阳 473008;2.南阳市雅民农牧有限公司 )

近年来,我国养殖业迅速发展,禽畜粪便排放的增加也成为了养殖业的痛点,给生态环境带来了沉重的负担,严重阻碍了农业可持续发展的脚步。我国对农业的可持续发展高度重视,农业部发布的《全国农业可持续发展规划(2015—2030年)》中指出“优化调整种养业结构,促进种养循环,推进生态循环农业发展”。2018年中央一号文件指出“以绿色发展引领乡村振兴,推进有机肥代替化肥、禽畜粪污处理”。2019年中央一号文件进一步提出“加大农业面源污染治理力度,发展生态循环农业,推进畜禽废弃物等农业废弃物资源化利用,实现畜牧业养殖大县粪污资源化利用整县治理全覆盖”。因此种养结合的农业模式迅速成为畜牧养殖业新的突破点,但是也存在一些养殖大户受经济效益和专业技术的限制,对农业废弃物的利用还不够充分,种养不平衡,做不到绿色生产,从而导致一系列的环境问题,成为畜牧业新的发展瓶颈。只有探索出种养结合的科学模式,才能走可持续发展的道路,才能满足人类日益变化的生活需求,同时保护我们的金山银山。

目前国内很多学者因地制宜设计了多样化的循环农业模式,获得了极好的生态效益和经济效益。根据生态系统建立起一种集种、养、加、产、销为一体的产业化链条,实现立体“种、养、加”相结合提高了资源利用率。南阳市雅民农牧有限公司在遵循这一原则的基础上,结合南召县太山庙乡的气候特征,摸索出了一条新的生态循环农业之路,即“黄牛-农作物-食用菌”。该模式构建了以黄牛养殖、玉米种植、双孢菇栽培、蚯蚓养殖、废弃物无害化处理再利用为主的微型循环农业系统。本研究以南阳雅民农牧作为典型案例进行分析,梳理这一循环模式的基本原理,并探讨其现实实践路径,以期进一步完善种养结合循环模式理论,为具有相似生态环境特点地区的农业可持续发展提供参考。

1 “黄牛-农作物-食用菌”立体循环模式的生产流程与循环路径

该模式根据生态平衡理论以及多学科交叉理论,以家畜养殖为基础,设计了由黄牛、青贮玉米、食用菌、蚯蚓等多生物组成的生态循环农业模式,通过废物的交互利用、要素耦合、资源循环再利用实现了清洁生产。

1.1 生产环节和流程

1.1.1 黄牛养殖 黄牛养殖是整个循环的核心。南阳黄牛是全国五大良种黄牛之一,其特征主要体现在:体干高大,力量大,耐力强,肉质细嫩,口感一流,具有明显大理石花纹。南召县太山庙乡冯庄村属于浅山丘陵地区,伏牛山的南麓,地处亚热带到暖温带过渡区,南阳盆地优越的生态区位和自然资源,相对独立的地理单元,为饲养黄牛提供了先天优势。育肥牛的生长过程中,需要合理的精粗料配比,通常是2∶1～4∶1。根据吴海船和孙雪丽的试验结果以及对养牛大户的调研发现,青贮玉米饲养肉牛的育肥效果和经济效益最好。一头肉牛一天的粪尿排泄量约19 kg,以1 000头规模的肉牛养殖场计算,每年肉牛的粪尿排泄量大约有7 000 t,数量巨大,如果能够“变废为宝”,将获得可观的经济效益和生态效益。

1.1.2 青贮玉米种植 玉米青贮料营养含量丰富、柔软适口、气味清新,鲜样中粗蛋白含量可达3%以上,同时糖类的含量也很多样化,是一种高产量、高营养的饲料。每667 m2青贮玉米的产量饲喂牛羊相当于1 500 m2左右粮食玉米的产量。通过喂养青贮玉米,可以减少一大部分精饲料的投入,解决了人畜争粮问题。青贮玉米绿色秸秆含有的酸性洗涤纤维(ADF)低于干秸秆,ADF影响动物的消化率,所以ADF越低越好,玉米青贮料可提高动物的消化率35%以上。青贮玉米一般四月底种植,六月下旬抽穗,玉米籽粒长至乳熟末期至蜡熟前期是最佳收割时期,机械整株收获切段后运回青贮窖,一般每667 m2产3 t左右。每生产100 kg青贮玉米干物质所需要的氮、磷、钾量分别为0.57 kg、0.26 kg、1.58 kg,投入肥料成本约150元。

1.1.3 食用菌栽培 菌类是有机物的主要分解者,有研究表明利用牛粪栽培食用菌不仅可以废物利用,降低对环境的污染,同时可以拓宽农民增收途径。双孢菇属中低温型草腐菌,是栽培最悠久,栽培面积最大,消费人群最广的食用菌,也被成为“世界菇”。宋俊芬等利用牛粪和秸秆混合发酵后栽培双孢菇,每平米可消纳牛粪 18 kg,生产双孢菇 19 kg,;孙海清等将牛粪和秸秆按照1∶1 的比例混合之后进行堆肥发酵种植双孢菇,每平方米可消纳牛粪12.5 kg,生产双孢菇菇 12.5～15.0 kg,净利润在 100元/m2以上;王胤晨等的研究表明每平方米栽培双孢菇可消纳干牛粪 14.75 kg,鲜牛粪约为 36.86 kg。可见牛粪栽培双孢菇已经很成熟了。

1.1.4 蚯蚓的养殖 将黄牛的粪尿直接用来养殖蚯蚓。蚯蚓又可作为饵料,蛋白含量高,营养成分丰富,可作为禽畜和高档水产养殖的优质饲料,用蚯蚓作鱼类和牛蛙等的饲料,能缩短这些水产品的摄食时间,减少饲料的浪费,对水质污染小,水产品生长快,品质佳,并且产生的蚯蚓粪还可以做配合饲料的组成原料。每667 m2土地在管理条件好的情况下,能产鲜蚯蚓 5 t,利用牛粪 62.5 t。

1.2 循环模式

该模式以牛粪资源化利用为纽带,将青贮玉米种植、黄牛的养殖、双孢菇栽培、蚯蚓饲养等相互连接,形成立体循环农业链。一部分牛粪直接进入沼气池消化分解,产生的沼气可以用于生产的日常炊事和照明;一部分黄牛粪经过发酵,与秸秆等混合之后作为基质栽培双孢菇,出菇品质好,产量高;一部分牛粪经处理后用来养殖蚯蚓,技术难度低,经济效益好。牛粪沼气化产生的沼渣和沼液、双孢菇收获之后的菌渣和蚯蚓养殖产生的蚯蚓粪中都含有大量的有机质和氮、磷、钾、微量元素等,可以作为有机肥施入大田,既能增加土壤的有机质含量,又能改善土壤的理化性质,还能提高青贮玉米的产量和品质,降低肥料投入(如图1)。这一生态链以共生共存的方式,在粗放型传统农业生产的条件下,对黄牛的粪便进行无害化处理,使家畜粪便转化为种植业、菌菇栽培、蚯蚓养殖的原料,实现养殖粪便的隐形经济价值,同时达到养殖废弃物的零排放和环境友好的目的,减少农业生产成本的投入、提高农产品的品质,并且也提高了资源的综合利用率,形成了农业生产的绿色可持续,不仅提高了农民的经济收入,而且还实现了多种生物的良性互动,极大提高了农民种植和养殖的积极性

图1 “黄牛-农作物-食用菌”循环路径

2 南阳市雅民农牧有限公司具体实践

2.1 实施现状

南阳市雅民农牧有限公司位于河南省南阳市南召县太山庙乡冯庄村,占地160 hm2。其中牛棚9个,占地约2 200 m2,菇棚13个占地约3 000 m2,配料间1个,发酵棚1个,蚯蚓养殖池50 000 m2,玉米种植80 hm2。通过“黄牛-农作物-食用菌”立体循环农业模式,年出栏肉牛2 000头,年生产食用菌30万kg,年产鲜蚯蚓12.6万kg。

2.2 效益分析

2.2.1 经济效益 通过“禽畜-农作物-食用菌”立体循环农业栽培模式,年出栏肉牛2 000头,实现销售收入4 200万元;年产双孢菇4茬,实现销售收入75万元;年生产蚯蚓126 t,年销售收入75.6万元。通过这种循环农业栽培模式,三项合计年收入4 350.6万元。

该模式利用种植青贮玉米直接作为饲草,按照青贮玉米3 t/667 m2的产量,市价420元/t,年可节约精饲料费用151万元;发酵后的牛粪作为养殖双孢菇的原料,年消耗牛粪132 t,年节省原料投入约9万元,发酵产生的沼气可以用作做饭、照明、取暖等日常活动;菌渣和蚯蚓粪可以直接用来还田,年可以节约肥料成本18万元;蚯蚓养殖年消耗牛粪与沼渣3840t,年节省原料费约30万元。年总节省开支225万元。

2.2.2 社会效益 这种循环模式对传统产业结构进行了优化调整,极大提高了农业资源的利用率和生产效率,推动了农业生产方式的变革。通过示范带动和聘请南阳市农科院专家,为农户进行现场指导和技术答疑,解决农民种地难题。农民群众通过接受技术培训,能较快地提高自身的专业知识和种地水平。同时该模式的实施能大力示范带动周边农村经济的发展,南阳雅民农牧的这种循环模式辐射带动了周边3个乡镇200多户养牛、安排农村劳动力300余人就业,在农忙季节可安排用工2 000人次,极大解决了农村劳动力剩余的问题,农户无需外出务工,可以一定程度上解决农村留守儿童问题;另外公司投资200万元购买农业机械成立农机分部,农忙时节为周边农户提供全程机械化服务,年深松土地1 333 hm2左右、收获秸秆3 000 hm2左右,实现了农业和农村经济可持续发展。

2.2.3 生态效益 这种模式的特色在于资源的循环利用,该区域位于国家大Ⅰ型水库鸭河口水库的上游,水质优良,是南阳市区的主要饮用水源。黄牛排出的粪便全部资源化利用,青贮玉米作为饲草完全满足家畜养殖的营养需求,食用菌下脚料和蚯蚓粪完全满足青贮玉米所需的养分,实现了在同一块土地空间的种养并举,农业废弃物的循环利用,开源节流,增效创收,形成“农作物种植-黄牛养殖-双胞菇栽培-蚯蚓养殖-废弃物再利用”的立体生态循环模式。该循环模式的实施不仅很大程度提高了资源利用率,而且改善了土壤的理化性质,更重要的是保护了生态环境,实现了农业绿色循环发展。

3 种养结合生态循环农业新模式前景广阔

这种种养模式以黄牛养殖为核心,粮食作物种植、食用菌栽培、蚯蚓养殖为路径,形成了循环产业链,全称“废弃物”再利用,优化了农业产业结构,实现了种养结合,解决了畜牧养殖高消耗、高排放的问题,将自然生态系统中的物质流和能量流按照自然规律重新构建经济系统,使物质和能量得到最大化的利用,从而降低对环境的负面影响。具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

同时,再好的农业循环模式也需要相应的配套措施。要形成畅通的产业链,发挥食用菌、作物栽培在其中的关键作用,离不开专业的技术支持和成熟健全经济政策支持力度,这是发展循环农业的关键所在。因此要加大对循环农业技术的研发投入,鼓励专业技术人员对农业循环路径技术的深入研究,完善制度供给,从整个农业系统的角度出发,先进的技术措施和传统农业相对接,从而实现农业废弃物的资源化利用,实现农业绿色可持续发展。