生态种养循环农业发展简述

吴小琳 ，张 兴

（1.湖南农业大学资环学院，湖南 长沙 410131；2.湘潭市畜牧水产技术研究和推广中心，湖南 湘潭 411101）

近年来，随着对环境保护的重视，我国农业生产范围中的畜禽粪污、农膜、农药等引起污染物排放量总体在下降，但农业源污染物的总量仍然居高不下，种植业和养殖业产生的污染占到农业源污染物的90%以上。据农业农村部公布的数据显示，我国每年养殖业粪尿等污染物的量约38亿t，但粪污等废弃物综合利用率却低于60%。据《第二次全国污染源普查公报》通报，与第一次污染普查相比，养殖业水污染物排放量中化学需氧量、总氮、总磷分别达 1.0×103、0.596×102、0.12×102万t，第二次分别降低21.11%、41.81%、25.37%，但畜禽等养殖业粪污一直是农业面源污染的主要治理对象。近年来，全国畜牧总站梳理推荐的种养结合是畜禽粪污资源化利用技术模式之一。据吴浩玮等报道，通过对我国畜禽粪便资源化的潜能进行系统评估得出，我国畜禽粪便能源潜力巨大，畜禽粪便资源化可在一定程度上满足氮、磷肥的需求，并能减少过量化肥施用对农田土壤造成的危害。据高书凝等报道，种养结合生态农业模式将种植业和养殖业结合起来，实现资源的高效利用，不但能促进可持续发展，而且保护了生态多样性，为建设生态循环农业和乡村振兴提供良好的发展模式。种养结合是实现有限农业资源绿色发展的有效方式之一。本文通过简介种养结合模式的概念、形成机制、模式与展望，指导种养户通过结合自身的实际情况，选择合适的种养结合模式，改变种养结合不紧密、循环利用不充分、农业面源污染较突出的问题，实现种养农业绿色可持续发展。

1 种养结合模式概念

种养结合是将种养殖业紧密结合的生态农业模式，是将养殖业生产的粪污作为种植业的肥料来源，种植业为养殖业提供饲料，并消纳养殖业废弃物，使物质和能量在动、植物之间转换的循环式农业，能形成从资源-产品-废弃物再利用的农业生态循环产业链。

2 种养循环农业形成机制

2.1 共生关系

种养循环农业产业链的建立离不开种养殖业相关产业之间的共生关系。在生态产业链中，企业和农户的依赖关系基于资源的相互依赖，上游生产出的废弃物用作下游生产原料，之后再次进入生产，实现了产业链中物质和能量的循环。

2.2 经济利益驱动

在目前的农业生态产业链中，企业、合作社、家庭农场、专业大户和传统小农户各自都能从中获取一定的经济效益，形成参与整个生态产业链的动力。种养殖业经营主体有不同需求，通过循环产业链的构筑，实现了技术与经济需求的资源循环，满足了各经营主体资源节约和经济收益。

2.3 追求生态效益

随着绿色发展理念不断深入人心，人们对环境保护的追求及政府出台的环保政策，使种养殖业农业经营主体提升对产业生态效益的关注，同时注重平衡经济与生态效益，减少环境问题导致的负面影响。不同种养殖业农业经营主体主动寻求联系合作，从而形成稳定循环的农业生态产业链。

3 主要种养结合循环模式

3.1 家庭式小型生态循环农业园区模式

该模式中，以家庭农场为基础，规模适度，面积约4.67 hm2（70亩）种植农作物，按区域管理，主要包括餐饮区、蔬菜区、采摘区、粮食区、养殖区等。其中，餐饮区0.13 hm2（2亩）让游客休息就餐；采摘区2.67 hm2（40亩），主要种植桃树等果树；蔬菜区0.33 hm2（5亩）种植土豆等。秋季粮食作物为优质小麦，约1.06 hm2（16亩）。夏季作物有水稻、玉米、黄豆等，面积1.06 hm2（16亩）。养殖区为放养的芦花鸡，肉质鲜美，具有一定的保健功效，年存栏约700只。另外，利用蚯蚓养殖分解鸡粪，生产蚯蚓粪有机肥，保障作物对营养物质的需求；同时种植桑树、金银花等，饲喂芦花鸡，实现替抗养殖芦花鸡。利用田园景观、自然环境资源等，结合农林牧生产、经营、文化，为消费者提供休闲旅游等服务，实现了种养殖业可持续发展。该模式以家庭为单位，通过人为、科学、合理的干预，让种养殖业的生态系统种群结构合理，实现生态和谐共生，并把中兽医理念融入养殖业生产中，推动农业生态循环流动的持续优化。该模式实现了种植、养殖、旅游、餐饮等多业态融合，推动种、养结合与二、三产业发展，延长了产业链条，提升了附加值与管理效能。

3.2 菜蚓鳝立体种养模式

该模式采用生态学的边缘效应原理，将农田划分为特色蔬菜种植、排水沟黄鳝养殖与土壤蚯蚓养殖喂鳝3个子系统，形成了高效循环农业发展模式。建立农田增产、增效流程，减少农药与化肥的使用，改变了传统菜田较为单一种植模式，提高了农田的生产效力。该模式的循环路径为：通过利用蔬菜与畜禽废弃物资源，将种植蔬菜与畜禽粪尿等发酵还田，进行蚯蚓养殖。运用蚯蚓养殖黄鳝和生物耕作，优化了农田机械耕作方式，解决了农业废弃物丢弃问题，补充了土壤营养，加强农田“自净”能力。利用有机肥替代化肥，为蔬菜和黄鳝生长提供较好的环境，从源头上减少菜田面源污染。菜田中养殖的蚯蚓作为黄鳝饲料，减少了人工养殖饲料成本，蚯蚓活动有利于治理田间结块与防控土传病害，蚯粪和鳝粪还田还补充有机肥。既促进蔬菜生长，又实现了“菜蚓鳝”的循环生长。该模式的经济效益：主要投入包括黄鳝与蚯蚓种苗、肥料、农药、水电费用等，与传统模式相比，第一年增加投入55 223元/hm2，净收益-59 253元/hm2，第二年 净 收 益19 403元/hm2， 第三年，菜蚓鳝立体种养生态系统进入较为稳定时期，净收益74 627元/hm2， 远 远 大 于 传统模式。第四年和第五年净收益分别是89 104元/hm2和90 896元/hm2，达到传统模式的7～8倍，经济效益显著。该模式的生态效益：实施5年后，由于蚯蚓的活动及废弃物的还田利用，该模式使用化肥减少75.2%，施用农药次数减少50%，有机质提升了73.33%。该模式显著降低了农田肥料农药用量，减轻了农业面源污染。该模式适用于发展都市型郊区循环农业。

3.3 食用菌菌渣、畜禽粪污和作物秸秆循环利用模式

该模式由四川省蓬溪县创建，“粮经作物-秸秆-食用菌（猪、牛）-菌渣（沼肥）-粮经作物（果树）”。该模式种植的水稻等农作物秸秆，主要通过食用菌企业统一收购，加工制作成栽培基料，部分养殖企业制成青贮饲料。食用菌生产企业产生的菌渣，一部分送到种植基地，堆沤发酵后作为有机肥还田，其余部分成为有机肥厂制成有机肥。养殖企业产生的畜禽粪污，经干湿分离后，干粪送到种植基地，堆沤发酵后还田。污水进行沼气厌氧发酵和好氧处理后，沼渣送到种植基地直接还田，沼液灌溉还田。发酵产生的沼气用于燃料等。废旧菌袋等废弃物，定期回收并实现废弃物资源化利用。例如蓬溪县项目区域内生猪养殖企业存栏生猪约9 580头，肉牛养殖企业存栏肉牛约2 000头，食用菌企业年产菌渣约15 000 t，年产猪粪0.44万t，牛粪0.88万t，累计猪牛粪便1.32万t，用于生产有机肥的菌渣1.28万t，主要施用于项目区大田作物种植消纳基地中。大田农作物种植地约1 340 hm2，其中水田轮作水稻、蔬菜，旱地轮作玉米、蔬菜；果树基地630 hm2，主要种植柑橘等；蔬菜基地13 hm2，主要种植大白菜等蔬菜。依据大田作物和果园产量测算有机肥（沼液）的用量，项目区产生的畜禽粪便和沼液完全可就近利用，实现了1/3到2/3替代率。蓬溪县位于四川东部丘陵区，不能进行大规模机械化作业，以家庭农场为主，种养结合将是绿色农业的重要模式。因涉及到种养殖和废弃物处理等多个环节，链条比较长。推广蓬溪县的循环模式，需要以市场化为导向，由相关主管部门采取有效措施，引导相关龙头企业、合作社、农户来参与种养循环，推动种养循环农业的有效发展。

3.4 韶山灌区生态循环农业园种养发展模式

该模式在韶山灌区实施。韶山灌区是湘乡市及韶山市的市区饮用水源及湖南最大的引水灌溉区。韶山灌区引涟水灌溉湘乡、湘潭等5县市区约70 000 hm2的稻田。其中最受益的湘乡市旱涝保收面积3 158 hm2，占水稻田77.7%。2021年湘潭市存栏生猪195.2万头，出栏生猪309.5万头。湘潭县和湘乡市是全国生猪调出大县。据测算，1头猪产粪尿2 t/头，污水排放量约30 kg/d。1个万头猪场所产生的空气和水土污染与5—10万人的集镇相当。韶山灌区是全国稻、猪密度最大的区域，也是种养殖业点源立体交叉污染的区域。李林杰等报道，水稻种植中实施稻-鸭生态工程，甲烷排放环境成本降低了66.52元/hm2，其经济效益在扣除环境成本后，增加4 274元/hm2。通过研究区域内的低碳高值农业，建立生态循环农业园种养业产前、产中与产后深加工三部分低碳高值化技术创新产业，论证了低碳高产农业有一定的可行性，需要不断推进稻、草、树、药和猪、牛、鸡、鸭、鱼的低碳生态种养业发展。

3.5 稻莲渔综合种养生态循环模式

据欧仕柱等报道，凯里市稻田养鱼项目在凯里市凯堂镇新村实施。全村共416户，1 918人。人均耕地面积不足0.067 hm2（1亩），森林覆盖率40%，地理和气候条件适合发展生态种养殖业。通过选择稻田集中连片、水源条件好、排灌方便、保水性强等水源；加高加固田埂等田间建设；开完渔沟渔溜；每亩施农家肥1 000～1 500 kg等田间管理；种养殖疫情防控等方式，与单纯的种植业相比，发展综合种养具有较高的经济、环境和社会效益。稻鱼综合养殖模式，改变了传统单一的水稻种植模式，大大提升了土地资源利用率，同时也提高了种养殖户的生产效能。与传统模式相比，户增收4 520～6 150元。农户畜禽产生的粪尿流入收集池，经过发酵后变成肥料，这样不但可节约肥料和水，而且可解决畜禽粪尿不能及时处理的问题。通过推广稻渔综合种养，巩固提升了传统水稻种植业优势农业产业，也提升了农业生产的比较优势。湘潭是我国湘莲主产区，也是重要的水稻种植区。近几年来，湘潭市结合莲田种莲、稻田种植水稻等传统种植业，积极推广发展莲（稻）渔综合种养模式，2022年全市推广莲（稻）渔综合种养8 667 km2（130 000亩），综合种养水产品产量13 200 t，产值2.15亿元，亩平利润近2 000元。取得了调优农业生产结构，又增加农户收入的双重效果。

通过建立稻莲渔综合种养共生循环系统，提高了稻莲田能量和物质利用效率，减少了种养殖业的污染和废弃物排放及病虫草发生，较好地改善了农业农村生态环境。该模式要以当地的农业产业资源禀赋条件为依托，发展稻莲鱼养殖模式需要优质的水源条件作为前提条件，才能充分发挥其比较优势。

4 生态种养循环农业发展前景

农业绿色发展的必由之路是建立生态种养循环发展体系。通过源头控制，坚持种植与养殖绿色生产，末端治理，推进秸秆粪污资源化利用；以生态种养循环农业为纽带，解决种养业脱节、脱钩问题，实现生态平衡与多样性发展是发展现代农业的基本要求，生态种养循环农业是实现低碳种养殖业、生态农业、高效农业的有效途径之一。未来应充分调动社会各界对资源化利用的参与度和积极性，加快生态型农业转变，完善种养结合，打造废弃物供需平衡，构建资源化利用市场，推动种养相关产业融合发展。

由于种养结合模式的粪污全量还田和粪尿肥料化利用均要通过必要的无害化环节，需要氧化塘技术处理，并很大程度上依赖沼气工程。因此，要考虑对沼气工程、氧化塘技术建设与运行的处理成本、处理效能、二次污染产生等问题进行持续优化。在未来，种养结合循环农业中开发沼液浓缩制肥、微藻养殖等产生高附加值沼液运用技术等值得探究。另外，昆虫转化技术具有生产成本较低、资源化利用率较高、无再次污染等优点，能将粪便中干物质、粗蛋白、粗纤维等物质资源进行循环利用，并有一定的经济、环境效益，是一项有开发前景的新型生态技术。