蔬菜园艺场可持续生产模式的探索与建议

崔轶雄 ，杨华丽 ，黄丹枫

（1.上海交通大学，200240；2.上海城市产销专业合作社）

生态农业在食品安全及土地可持续利用等方面发挥着重要和不可替代的作用[1，2]，因此，发展生态农业是符合我国国情的农业发展趋势[3]。而生态农业技术是一种追求生态效益、社会效益和经济效益最优化的农业可持续发展技术[4]。从可持续发展的要求来看，发展和保护始终是中国农业生产面临的一对基本矛盾。近十几年来，中国农业生产力实现了高速增长，但这种高速增长在相当程度上是以牺牲生态环境为代价的，其结果是资源和环境承受的压力越来越大，甚至不堪重负。

种养结合、废弃物综合循环利用的农业生态园生产模式是一种依据循环经济理论和工业生态学原理建立的新型组织形态，其模拟自然生态系统“生产者－消费者－分解者”的循环途径，实现物质闭路循环和梯级利用，通过应用防虫网、杀虫灯、性引诱剂、黄板等绿色措施进行蔬菜病虫害防控，有效控制蔬菜病虫害的发生、减少蔬菜病虫害防治用药量[5，6]。沼气、沼液和沼渣综合利用的形式、内容与日俱增，在发展生态农业，实现农业生产无害化方面发挥着不可低估的作用[7]。发展以沼气为核心的生态农业，节本、提质、增效、环保、抗病虫，对农民增收、农业增产具有十分重要的作用；开展种养结合项目，构建“蔬菜种植、畜禽养殖、资源回收与能源再生”三位一体系统，利用猪粪尿肥田，增产蔬菜，利用蔬菜废弃物发展养殖业[8]，这种种养结合，相互依赖、相互促进的模式把人、土地、动植物和农场视为一个相互关联的整体，把农业生产系统中的各种有机废弃物重新投入到农业生产系统内，从而实现物质循环利用的综合农业系统，使得生态系统内各部分（生物、环境、人）的结构和功能处于相互适应与协调的动态平衡。本文以浦江现代农情园为例，介绍了该园可持续生产模式情况。

1 浦江现代农情园的可持续生产模式

1.1 可持续生产模式的主要内容

浦江现代农情园的可持续生产模式的主要内容包括：①蔬菜绿色种植、农残检测、肉禽轮地休养等相关技术培训；②浦江现代农情园示范基地病虫害绿色防控措施；③种养结合生产方式提高标准化蔬菜园艺场废弃物利用率；④在浦江现代农情园建立33.35 hm2“菜—禽—肥”的现代农情园，调整作物茬口结构，提升经济效益；构建“蔬菜种植、畜禽养殖、资源回收与能源再生”三位一体系统，建立标准化蔬菜园艺场可持续生产模式示范与集成基地。

1.2 本论文课题任务执行情况概述

该项目自2009年7月实施以来，上海城市食品配送有限公司遵循该课题任务书的要求，积极投入项目实施工作，已经完成项目所规定的目标任务，取得较好经济和社会效益，主要做了以下几项工作。

①完成课题前期准备，包括课题设计和人员分工 研究了“三位一体”种养结合模式的建立与运作管理技术，主要包括蔬菜绿色种植、肉禽轮地休养、废弃物分类处理等技术以及种养结合系统模式的组建运作等。对蔬菜绿色种植、农残检测、肉禽轮地休养等相关技术培训5次，累计100人次。

②完善园艺场基础设施 6 m大棚改建成为8 m的大棚；增加了养殖设施；增加了内外遮阳设施；完成了对沼气池区域的建设。

③蔬菜绿色种植技术即绿色防控、超低农药残留蔬菜生产技术应用示范 通过合理安排周年种养茬口与蔬菜品种结构优化改善土壤结构，降低蔬菜连茬指数；综合应用防虫网、杀虫灯、性引诱剂、黄板等绿色措施进行蔬菜病虫害防控，实现示范基地全覆盖应用，有效控制蔬菜病虫害的发生、减少蔬菜病虫害防治用药量，在改善园艺场空气、水质、土壤的同时，节约了生产成本。

④肉禽轮地休养技术应用示范 a.根据肉禽饲料类型需求特点与养殖技术要求，结合园艺场产生蔬菜废弃物种类与数量、肉禽销售情况、动物疫病的控制，研究确定肉禽养殖的种类和规模，有计划开展鹅与鸡两种肉禽的养殖研究。

b.根据蔬菜园艺场的土地资源情况以及相关政策规定，开展肉禽轮地休养技术研究，采用砻糠或木屑等垫料，轮换式利用空茬管棚进行肉禽的养殖，每批出售后调换养殖区域，对囤积的有机肥加以回收利用，调换区域可使原来的饲养地存在的动物病原体自然净化，确保养殖安全，同时使土壤中的有机物累积不至于过剩而影响种植。

c.根据不同苗龄研究喂料中相应的饲料和青料投放比例，通过补饲青料，延长养殖周期2～3个月，提高肉禽品质。

⑤废弃物分类处理技术应用示范 对于不同质地类型的蔬菜废弃物，研究合适的处理方法，将其作为饲料、垫料或者有机肥的原料；根据不可饲用的蔬菜废弃物和畜、禽粪便的储量，研究合适的腐熟方式以及相应的腐熟技术；通过堆制腐熟与沼气池发酵腐熟相结合的方式回收利用废弃资源，以有机肥的形式还田，减少环境污染、节约肥料成本的同时有效地改善园艺场土壤。

⑥种养结合模式系统的组建与运作 建立“菜—鹅—肥、菜—鸡—肥、菜—羊—肥、猪—沼—菜”4种种养结合模式系统，根据园艺场生产实际情况，进行种养示范；研究有机肥堆制腐熟与沼气池发酵腐熟以及地下发酵腐熟与地面堆制腐熟的合理布局，提高场地的利用率和工作效率；研究利用沼气开发电能制冰，满足蔬菜保鲜需要。

⑦废弃物生产沼气的开发应用 利用不同的蔬菜废弃物，进行沼气开发应用，电能转化应用等技术，并取得一定的效果。利用示范园艺场中的猪粪尿和部分蔬菜废弃物在沼气池中产生的沼气可以作为农场部分生活能源利用，冬季在大棚内安装沼气灯，既可为育雏加温，也可点灯为13 340 m2大棚施二氧化碳肥，同时增加棚温，提高蔬菜产量和品质；夏季利用沼气发电，制冰后为蔬菜配送加工保鲜用。沼液经酸化处理、固液分离主要作为茄果类蔬菜基质栽培的营养液，或通过微灌技术作为绿叶蔬菜叶面营养液，年沼液微灌3 000亩次，减少化肥使用和病虫害发生，提高蔬菜产品质量；沼渣可直接还田或作为好氧发酵的微生物菌源提高秸秆沤堆肥效。

2 研究过程和技术总结

2.1 蔬菜绿色种植技术

蔬菜绿色种植技术即绿色防控、超低农药残留蔬菜生产技术，通过合理安排周年种养茬口与蔬菜品种结构优化改善土壤结构、降低蔬菜连茬指数，综合应用防虫网、杀虫灯、性引诱剂、黄板等绿色措施进行蔬菜病虫害防控，实现了示范基地全覆盖应用，有效地控制蔬菜病虫害的发生、减少蔬菜病虫害防治用药量，改善了场地空气、水质、土壤等环境的同时节约生产成本5%。综合应用蔬菜绿色种植技术后，农场农药用量明显减少。浦江园艺场在全面应用绿色防控技术后，防控面积达100.05 hm2，其中小菜蛾性诱剂诱芯防控20 010 m2、黄板防控20 010 m2、亮挂频振式杀虫灯防控20.01 hm2和防虫网防控76.04 hm2。通过以上措施使得园艺场的全年用药量比2011年减少10.9%。

经检测，所有农场内蔬菜的产品农残检测合格率均达到100%，农药残留检测抑制率不超过30%，符合蔬菜绿色种植的标准。

2.2 沼气、沼液和沼渣在设施蔬菜生产上的应用

①利用沼气燃烧补充气肥 沼气中一般含有55%～65%的甲烷和30%～45%二氧化碳，燃烧1 m3沼气可产生0.975 m3二氧化碳，因此，可通过沼气在温室内的燃烧，为蔬菜提供二氧化碳来提高蔬菜产量和品质[7]。沼气灯或沼气灶在温室内安装数量要与温室面积相配套，二氧化碳气肥施用浓度应根据蔬菜种类、光照强度和温室温度的情况而定。一般黄瓜、番茄、芹菜和豆类等蔬菜在营养生长盛期需要二氧化碳浓度高一些，在强光、高温和叶面积系数大时宜采用较高二氧化碳浓度，反之，则采用较低浓度。另外，二氧化碳施用时间与光照强度有关，蔬菜上午光合作用最强，需要二氧化碳量比较大，特别是在早晨揭开草苫后，随光照强度增加，光合作用随之加强，温室内二氧化碳浓度迅速降低，这时开始点燃沼气灯或沼气灶施放二氧化碳气肥。

沼气燃烧后产生的CO2能为蔬菜的光合作用提供原料，使蔬菜增产20%～30%。具体做法是：沿温棚室北侧每50 m2安装1盏沼气灯，日出30 min后开始点火燃1～1.5 h，施放速度以0.5 m3/h为宜。同时注意燃火时间不应超过2 h，以免沼气中所含硫化氢燃烧产生的SO2浓度过高造成危害。阴雨天气，蔬菜光合效率低，可不燃烧。

②利用沼液追肥防病 选择产气30 d以上的沼气池，从出料口提取浮渣层下面的第2层清夜，通过以下2种处理方式对蔬菜进行防虫和防病。

a.叶面喷施。用纱布过滤澄清沼液，分别在蔬菜缓苗后定期进行全株喷雾，浓度应根据料液浓度、生育期和季节酌情确定。当料液浓度为10%时，在苗期和其他季节每份沼液对水3～4份，在成株期和其他季节每份对水2～3份，以10：00前或15：00后喷施为宜。一般7～10 d喷施一次。沼液还可与其他农药、化肥混合施用，以提高补养防病效果。

b.沟施和灌施。根据不同蔬菜的需肥特点，每次可结合浇水顺沟每667 m2追施沼液300～350 kg。茄果类蔬菜可按每份沼液对水3～4份灌根，每株灌液500 g左右，对控制根部病害发生有较好作用。

③利用沼渣施肥改土 a.基肥。蔬菜播种或定植前，每667 m2用沼液2 500～3 000 kg均匀撒施于地表，旋耕30 cm后，按不同栽种方式打垄筑畦。同时还可将部分沼渣在蔬菜栽种前进行穴施和沟施增加肥效。

b.追肥。可同沼液一起追施。在蔬菜需肥高峰期，提取沼液、沼渣的混合液搅匀，按每次每667 m2300～400 kg，结合浇水冲施。一般茎叶类蔬菜追施1～2次，茄果类蔬菜追施3～4次，不仅能有效提高产量，还能很好地改善蔬菜的外观和内在品质，达到安全无害的目的。

2.3 种养结合模式系统的组建与运作

为充分利用资源，提高场地的利用率，项目将研究有机肥堆制腐熟与沼气池发酵腐熟的合理空间布局，构建地下发酵腐熟与地面堆制腐熟的整体布局，同时研究利用沼气开发电能制冰以供蔬菜保鲜需要，并在各项技术研究的基础上建立 “菜—鹅—肥、菜—鸡—肥、菜—羊—肥、猪—沼—菜”4种种养结合模式系统，根据园艺场生产实际情况因地制宜构建适宜的运作体系，确保系统布局合理、运作科学、管理便捷。

①模式一：菜—鹅—肥 （蔬菜种植—大棚养鹅—鹅粪还田）：年养鹅4 000只，利用可饲类蔬菜废弃物给鹅补饲青料，年消化多余蔬菜废弃物4 800 t，减少2/3鹅饲料成本，同时提高鹅肉品质。禽粪与池塘污泥混合，并发酵成有机肥，用泥浆泵抽取还田，增加了肥效的同时还改良了土壤。

②模式二：菜—鸡—肥 （蔬菜种植—鸡舍养鸡—鸡粪还田）：年养鸡5 000只，多片或散养，将嫩菜类多余蔬菜废弃物喂养鸡，年消化多余蔬菜废弃物400 t，产生的鸡粪堆积沤成有机肥料。

③模式三：菜—羊—肥 （蔬菜种植—羊舍养羊—羊粪还田）：年养羊2 000只，将老菜类多余蔬菜废弃物喂羊，年消化多余蔬菜废弃物400 t。同时通过轮流方式放养羊，产生的羊粪堆积沤成有机肥料，年产有机肥146 t。

④模式四：猪—沼—菜 （肉猪养殖—厌养发酵—沼气沼渣沼液综合利用）：大棚养猪800只，用多余蔬菜和自有饲料喂养，年消耗200 t。利用产生的猪粪尿和部分蔬菜废弃物在沼气池中进行厌氧发酵使之产生沼气，年产沼气1.6万m3。产生的沼气可以作为农场部分生活能源利用，冬季在大棚内安装沼气灯，既可为育雏加温，也可点灯为13 340 m2大棚施二氧化碳气肥，同时增加棚温，提高蔬菜产量和品质；夏季利用沼气发电，制冰后作蔬菜配送加工保鲜用。日产沼液30～36 t，沼液经酸化处理、固液分离主要作为茄果类蔬菜基质栽培的营养液，或通过微灌技术作为绿叶蔬菜叶面营养液，年沼液微灌3 000亩次，减少化肥使用和病虫害发生，提高蔬菜产品质量。沼渣可直接还田或作为好氧发酵的微生物菌源提高秸秆沤堆肥效，具体数据见表1。

由表1可以看出，通过采取4种种养结合的生产方式后，废弃物被转化量达到了1 781.3 t/a，减少精饲料用量95.3 t，提高废弃物利用率30.7%。在未实行种养结合前，农场肥料用量大约为6 500 t/a，现直接生产出有机肥量达到了1 781.3 t/a，节约肥源的量为27.4%。

2.4 示范基地种植的蔬菜详情与轮作休养情况

在示范基地根据作物的不同生长周期习性，对园艺场的现有资源合理利用和对作物进行科学的茬口结构安排。通过作物茬口结构调整来优化改善土壤结构，降低蔬菜连茬指数，提升经济效益；再完成周年种养茬口的安排后，优化了蔬菜品种结构，已将6 m大棚改建成为8 m的大棚，增加了内外遮阳设施，对部分土地进行轮作休耕，从而构建“蔬菜种植、畜禽养殖、资源回收与能源再生”三位一体系统，建立标准化蔬菜园艺场可持续生产模式示范与集成的示范基地。

种植的蔬菜主要包括绿叶菜、香料、野生蔬菜和其他（表2），全年种植作物16.61 hm2，其中绿叶菜 86 043 m2、香料 12 673 m2、野生蔬菜 17 342 m2、生菜类 43 355 m2和育苗组 6 670 m2。通过对16.34 hm2不同季节性作物茬口结构的调整和轮作安排，实现了土地利用效益的最大化，使得蔬菜供应量增加了1 000 t/a，2 a内新增产值达到350万元，净利润达184万元。

3 结论与展望

3.1 结论

本项目是建立一个农业生态园模式，开展种养结合，构建“蔬菜种植、畜禽养殖、资源回收与能源再生”三位一体系统，利用猪粪尿肥田，增产蔬菜，利用蔬菜废弃物发展养殖业，把农业生产系统中的各种有机废弃物重新投入到农业生产系统内，从而实现物质循环利用的综合农业系统，是一种以保护和改善生态环境为前提，以提高经济效益为指标的新型农业发展模式，通过项目的建设促进标准化蔬菜园艺场可持续生产模式示范与集成，提升蔬菜的产能和质量，增强蔬菜的综合竞争力，并带动周边地区的农民来参与种植蔬菜，实现增加农民收入、农业增效的目的。

本园艺场的耕地面积为80.04 hm2，667 m2产量近5 t，年上市蔬菜5 800 t，每天则有近16 t的蔬菜废弃物，在处理过程中需要一定的人力和运输工具，本项目筹建生态养猪场可以使蔬菜废弃物转换为饲料，可节省劳力和运输开支；其次，园艺场每年需要花费大量资金购买有机肥，生态养猪场建成后，猪粪尿转换为有机肥，可为园艺场节省购肥资金；再次，以绿叶菜等有机饲料喂养的优质猪肉将为市民提供安全、放心的农副产品，从而带来一定的经济和社会效益。

表1 种养结合年经济效益分析

表2 浦江农场常年生蔬菜种植面积

另外通过这些农作物残体，如利用菜皮、菜壳和猪粪便发展沼气生产，生产沼肥，可降低肥料和农药成本近30%以上，而每年每667 m2常规在1 000元，因此可每667 m2节约300元，全年可节约36万元。

3.2 展望

尽管目前在建生态农业成效显著，取得了一些成果和经验，但存在的问题也很突出：一是从发展总体来看，生态农业只是初具规模，还没有成为经济发展的主导模式；二是循环模式产出效益仍不够高，缺少可控性与精准性；三是生态农业模式与社会、经济交融还不够紧密，属于初级水平循环农业。因此，如何在上海市率先构建一个以循环经济理论为指导，资源高效循环利用的都市型生态农业发展模式，实现都市经济与现代生态农业交融发展，是我们近几年的首要发展方向。

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