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有机农业基地的生态设计

2012年11月3日的“富平-有机会第三期农业沙龙”中,有机农业专家、富平学校农业团队资深顾问张壬午教授和到会嘉宾做了“有机农业基地的生态设计”的分享。张壬午教授1959年曾就读于北京大学生物学系,1984年赴美国宾州大学做研究,主要从事生态毒理学、污染生态学、农业生态学以及农业可持续发展的工作。早在上世纪70年代,张教授就开始从事生态农业的研究和实践,参与过国际有机农业联盟的工作,还曾担任农业部环境保护研究所生态室主任。以下是张教授的现场分享内容:

张壬午教授在做“富平-有机会农业沙龙”现场

张壬午教授在“富平-有机会农业沙龙”现场

合格的生产基地是有机企业的基础。首先,不论是谁要去开创一个有机的产业,都是离不开生产基地的。在中国现在这种信任缺失的时代,拥有一个可靠的基地也才能够让人对有机企业和产品产生信任。

那么什么才是可靠的基地呢?最关键的有两点:第一点是要有健康的环境(水、土、气),但是这个健康的环境是要逐步去实现的,我们现在在这种污染严重的环境下,是不可能找到一个绝对健康的地方去生产有机农产品的,要做到100%有机的确很难。所以我的一个很重要的观点是,我们要逐步朝着有机的方向发展,这个过渡的过程是无法跨越的。第二点,生产基地需要效益最大化,需要达到安全、品质和成本的统一。

有机生产基地的设计思路

现在化学农业中,种植和养殖大多是分开的。大多数废弃物没有被资源化,不但污染了环境,而且也降低了农业生产的效率。分开的种植和养殖农场都无法自己满足自己的需求,所以必须不断进行大量的外部投入(比如化肥、农药、激素等)。

对于传统农业生产来说,其设计也并不完善,虽然种植和养殖是结合的,是安全、可持续的,但是最大的缺点是生产力比较低,只能自给自足,不能发展商品化的农产品。

那么我们现在需要的,不是化学农业,也不是完全回归传统,而是发展新型的、循环的、产业化的生态农业基地建设。需要把所有的废弃物通过良性循环链接起来,变成有益的资源回到种植养殖当中去。

案例分享

案例——日本农户的堆肥场

这是我们今年去日本考察时看到的一个案例。日本很多农场的规模比较大。而我们知道,其实在中国常见的几亩地的小农场里,是很难实现资源的循环利用的。

在我们看到的这家日本农场上,动物粪便需要经过一定温度下的微生物发酵来制成肥料。为了提高发酵效率,需要给粪便喷水,而渗漏下来的水分会被收集起来,重新喷施到沤肥堆中,不仅进行水的循环使用,也可以让水中的发酵菌重新回到沤肥堆中被反复利用。既节省水资源,也节省了进一步购买菌剂的费用。

海林农场

案例——黑龙江海林农场

现在很多中国农村的沼气站因为缺乏合理的服务和规划而停用了。但是也有一些好的案例,比如黑龙江的国家级生态示范区之一海林农场。这里养殖了上万头奶牛,最早发展沼气发酵并非是为了做有机农业,而是因为那里的职工实在忍受不了牧场上的臭味。于是该场就建了厌氧发酵的沼气池。不仅用上了牛粪,还巧妙利用了温度达40℃的甜菊糖有限责任公司排放的污水,给沼气发酵加温。产生的沼气解决了当地多家农户的生活用能问题。

沼气站每年产出的沼渣肥、沼液肥用来种植有机青贮和有机水稻及蔬菜,有机青贮用来饲喂奶牛,排出的粪用来生产沼气和有机肥,来发展有机农业,真正形成了比较完整的循环经济链。该农场目前计划建设200座温室大棚生产有机蔬菜。所产沼渣将分出一部分用于蔬菜基地的绿色生产。

案例——天津嘉里禾奶牛场

嘉里禾奶牛场和周围的农户签订了合同,将其作为饲料基地。但是奶牛场产生的大量粪便处理难度较大,排污的话也会增加成本。所以该场引起了国外的循环农业技术来进行粪便的处理。先用水冲洗牛舍,收集达到一定的量后进行分离,上浮的垫草收集、晒干后再回到牛舍中去,下层的粪便则送到好氧发酵堆肥场,产生的肥料运送给周边签订合同的饲料种植基地,作为饲料作物种植的有机肥。剩下的液体,则输送到厌氧发酵池,得到的沼气作为奶牛场内的能源。厌氧发酵后的水,还可以循环用来冲洗牛舍中的粪便,这样既减少污染,又达到了高效。现在该厂正在申报有机牛奶的审批。

实现农场良性循环的设计思路

横向耦合

即模仿食物链网的形式、对不同产业和行业之间横向耦合,集生产、流通、消费、回收、环境保护及能力建设为一体的产业链网。比如稻田养蟹,水稻可以为河蟹清新水质、遮阴,河蟹可以为水稻消灭杂草虫害,其排泄物还可以作为肥料。这种结合的种养方式逼着农民避免农药使用,而且也自然而然地减少了病虫害、提高了农业效益。

区域耦合

将农场当地的河流、湖泊、山地、绿洲等地貌结合起来整体考虑、整体设计,这样才能够达到最佳的效益。

循环农业

构建循环的系统链接

  • 产品链的构建:形成主导产业明确,产业多样化的产业结构布局;
  • 废物链的产业化开发:废物链中主要考虑有综合利用价值的废物的资源化,通过对废物处置,减少环境风险;
  • 水生态链:包括企业内部或外部水的梯级利用、区域水的供给和集中处理以及污水处理后的回用,减少新鲜水的使用和污水的排放;
  • 能源生态链:包括能源的梯级利用、余热综合利用以及废物的能源化。通过能量的多级传递与充分利用,以减少能源的消耗和热污染;
  • 信息技术链:通过信息,畅通市场,优化物质和能量的流动从而减少资源的消耗和废弃物的最终排放,提高经济效益。(特别适用于虚似的基地园区)

良性循环型生产基地的两种形式

  • 有形的园区:园区内是将具有上述关系的种养产业在空间上聚集在一起的载体;
  • 虚似的基地园区:通过区域内外农牧产业合作,空间分布虽然不在一起,通过协议、物流耦合在一起,则称为虚似生态系统良性循环园区。

产业化基地生态设计应优先考虑到问题

  • 农牧复合系统(种养复合)建设是实现良性循环的前提。
  • 产品链是对资源的持续加工,要进行规模化的种植、大力发展加工增值企业,包括废弃物资源化产业,提高效益,和产品的可信度。
  • 多样化设计:强调生物多样性,逐步实现基地产业集群发展,景观多样化布局;物种和景观的多样化对于实现避免使用化学农药和肥料是很关键的。
  • 目前促进基地良性循环的关键是产业链接技术、废弃物资源化及生物多样化的技术突破。重点是技术创新和“本土化”。

比如民间传统经验中,向日葵不能够种在石榴园附近,以避免向日葵遭到病虫害;但是通过转换思维,这一经验可以被巧妙地利用,成为防治石榴树害虫的好方法。

再比如,河北省枣强县农民安金磊的“生态棉田”——在农田中心种一点小米,在棉花外围种一圈玉米,玉米外再种一圈芝麻。“种小米是为了引鸟吃粟吃害虫,种玉米是为了引诱飞蛾,种芝麻是为了驱赶蚜虫。这些都最大限度地保护了棉花的生长。”当然这个方法使得很多工作无法进行机械化,需要耗费大量劳动力,也是个需要解决的问题。

结语

适度规模的基地建设是保证可信任关系的前提。没有可靠基地的有机产品无法获得消费者的信任,而基地只有达到一定规模了,才可能用科学的方法去管理。

农牧复合的良性循环是减少外部投入、降低成本、控制外源污染、改善土壤质量,实现可持续发展的保证。本质上是通过系统设计实现常规农业向生态可持续的绿色农业发展的转化。

参考信息来源:富平-有机会第三期农业沙龙

图片来源:网络

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