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研究生态循环农业的技术要点

作者:原创论文网 时间:2018-08-08 16:46 加入收藏

  摘要:生态循环农业能有效解决农村污染问题, 提高农产品质量。以发展生态农业为中心, 重点介绍动物粪便及人类其他固体垃圾、植物秸秆经有效利用转变为沼气和植物有机肥料;秸秆或发酵或碳化为人们所利用;雨污分流降低水污染, 轻污染水体经物理、生物手段简单处理再利用;建设农业新景象, 发展观光农业。通过生态大循环使农村污染减少, 资源充足, 环境美好。

  关键词:生态循环,农业,污水,沼气

  农业是人类最早的产业形态, 是人类衣食之源、生存之本, 是一切生产的首要条件。河南省是我国农业大省, 发展循环生态农业不仅是提高农业产量和质量, 增加农民收入的有效方法, 也是协调资源与环境保护, 接轨世界农产品市场的根本手段。河南省乃至全国农业的生态和循环概念薄弱, 发展农业使产量提高时资源浪费和环境污染严重, 产品技术含量较低, 不能保证质量, 加上市场竞争不规范, 产品进入市场组织化程度低, 严重影响了农村产业的收入与效益。目前河南省农村面临如下问题:一是秸秆焚烧问题严重;二是畜禽粪尿污染严重;三是施用大量农药化肥后, 农产品质量下降, 绿色有机食品不达标;四是农村水资源紧缺, 部分水源遭污染, 旱期农田灌溉用水甚至人畜吃水都很紧张;五是农村资源丰富, 但是资源循环利用率低, 绿化率高但生态旅游业不发达。

  生态循环农业是追求经济、社会、生态高度统一的可持续循环的轨道。在农业生产系统中, 生态循环农业强调各种农业资源循环利用与高效流动, 在提高经济效益的同时, 最大限度减少农业面源污染, 保持良好的生态环境, 走资源节约型、环境友好型的现代农业可持续发展之路。生态农业的关键是“循环利用”, 把农业上一级产生的废弃物, 变成下一级可利用的资源。

 



 

  一、秸秆、粪尿、厨余等的资源化利用

  (一) 沼气

  沼气系统是处理粪污的主要系统。经过配比的畜禽粪污等集中在沼气池中, 在分解菌和甲烷菌等厌氧菌的作用下分解粪污有机物, 产生甲烷等燃料气体, 用于生产、生活。沼气池的原料是人畜粪尿、生活污水、厨余、秸秆等可再利用生活垃圾, 有效地减少了环境污染。沼气池产生的沼渣可直接用作农田肥料, 也可加工成有机复合肥后适用于农田, 还能当作水产动物的食物。

  沼气系统最重要的环节就是发酵。产气率是评价发酵水平的常用指标。影响产气率的主要因素有温度、进入发酵池的原料种类以及菌种量。产气率一般随环境温度的升高而升高, 所以冬季沼气池产气率很低, 通常要埋设管道对其进行水暖加热, 把沼气池设在地下减少热消耗, 或者在其外部架设塑料大棚来提高温度。其次, 发酵原料的种类对产气率影响也很大, 动物粪尿较容易被分解产气, 植物秸秆和生活污水混合产气率较低, 但是秸秆资源闲置浪费严重, 部分农户甚至直接在农田里焚烧, 严重污染环境, 并且损坏土壤结构成分, 因此, 寻找合理方法对秸秆和动物粪尿进行混合发酵是一种有效的手段。此外, 产气率和沼气池中的菌种也有很大关系, 发酵菌种是厌氧型菌种, 要保证发酵池严格密闭, 并调节发酵池的PH接近于中性, 适当添加活性较好的污泥、老沼气池内的发酵液和老粪坑底脚。

  发酵后的沼渣沼液营养成分较丰富, 用途广泛。沼渣含有机质36%~49%, 腐殖酸10.1%~24.6%, 粗蛋白5%~9%, 氮0.4%~0.6%, 钾0.6%~1.2%, 可直接做肥料, 也可添加其他成分后加工成有机复合肥料, 不仅大大减少化肥的使用, 而且增强农作物的抗病能力, 减少病虫害的发生和农药使用, 提高农产品质量。

  (二) 秸秆碳化

  农作物秸秆除少量的用于造纸外, 大量的秸秆在秋收后被焚烧在田间地头, 造成很大的环境污染问题, 同时也是资源的极大浪费。将农作物秸秆进行回收碳化意义重大。目前一般将秸秆粉碎加粘结剂成型后进行碳化工作, 这种碳物理性能不好, 强度不高;也有添加50%木材和秸秆混合后进行碳化制成性能较优异的碳, 但是要消耗大量的木材资源;也有将生活污水处理厂剩余污泥、花生壳、玉米芯等和秸秆混合后碳化, 制得空隙结构较好的活性炭。

  (三) 其他利用方式

  除了用作制沼气, 部分秸秆直接用作动物饲料或者被直接燃烧, 一些秸秆、粪尿、厨余污水利用分离、膨胀、微生物等手段, 不经过沼气池发酵, 添加其他成分后做成动物饲料、肥料或其他植物营养液。

  陆善林发明了一种畜禽粪便处理剂, 往粪便中加入一定量的水、硫酸亚铁、硫酸镁和过硫酸钙, 搅拌后放置3~5天, 得到无臭的农作物增效肥料, 且其中大部分虫卵和病菌已被杀死。中国农业科学院公开了一种畜禽粪便及粪水快速生物无害化处理方法, 采用六种不同功能的蜡质芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、木霉、凝结芽孢杆菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌组成的复合微生物菌剂, 结合腐殖酸, 接种在猪粪尿中, 添加填充料后, 经发酵等工序后形成有机肥, 实现再利用。中国科学院发明了一种木霉菌生物肥料的生产方法, 利用畜禽粪便为培养基接种木霉菌种, 液态培养制备液态种子, 再把液态种子添加到生物质物料中, 经固态发酵, 制备固态木霉菌微生物肥料。

  二、种植与畜禽水产养殖

  (一) 种植

  种植方面要尽量减少农药化肥的使用, 尽量使用有机肥, 减少污染;充分利用固氮菌、分解菌等菌种以及二氧化碳吸收剂, 研发使用新型有机肥料;抽检土壤营养成分含量, 有机肥不满足植物所需时, 有目的、有标准地施用其他化学肥料;发展节水种植技术, 使用滴灌和喷灌等灌溉方法, 尽量淘汰漫灌给水, 节约利用水资源;尽少使用不可降解农膜, 减少农田白色污染;适当轮作和休耕, 减轻土地负荷, 培育高产优质无污染的绿色农产品。

  (二) 养殖

  养殖圈舍的选址要注意尽量建在远离居民区和生产管理区的下风口位置, 如果有较大规模的农田或果园想结合, 宜建在园区的中间位置, 同时充分考虑粪便污水处理和循环利用的便利;充分考虑养殖密度, 采用干湿分离圈舍;做好粪尿除臭和资源化再利用工作;做好疫病防治工作, 病死畜禽要妥善处理, 坚决不能流入市场。

  (三) 种养结合

  农牧结合中, 将农作物秸秆、牧草作为畜禽饲料, 畜禽粪便和秸秆经过沼气池分解或其他处理方法重新施用于农田, 或者将禽类粪便经熟化处理喂养鱼虾, 将植物秸秆经处理后培养食用菌等, 南方的鸭稻共养模式, 利用生态资源优势, 田间采用稻田养鸭、赤眼蜂生物防治、杀虫灯物理除虫、性诱剂防治二化螟及种植香根草诱虫植物等整套系列绿色防控技术措施。

  三、农业水循环

  (一) 雨水

  在农村, 雨水大部分自然渗入土地, 部分流入坑塘及河流, 用于农业灌溉、滞洪蓄水及景观生态等, 部分干旱地区用于解决人畜吃水问题。兴建雨水利用工程, 是缓解水资源短缺的重要途径。

  (二) 生活污水和畜禽养殖污水

  我国农村污水主要来源于农业种植、畜禽水产养殖及人类生活三方面, 主要污染物为COD、SS、氮、磷以及病原微生物。农村污水主要以随意、明渠、暗渠等未经处理的方式直接排入水体, 必将导致河流水质恶化、水体服务功能下降、湖泊富营养化加剧、地下水硝酸盐污染。我国农村污水处理率远低于城市平均水平, 高昂的处理成本成为限制农村污水处理的主要因素。通过简单的物理生物处理方法, 可以将水质提高到灌溉用水标准, 如水质污染程度较低的, 可通过格栅过滤、微生物降解池、生态渠、人工湿地等物理和生物手段处理;污染程度较重的, 要先经过化学方式处理, 在经过絮凝沉淀、酸碱中和、消毒等方法后, 再用物理和生物方法处理。畜禽养殖污水经过简单处理, 可以加入沼气池中, 辅助发酵后, 沼液也作为有机肥施用于农田。

  四、农业观光

  生态观光农业是一种以农业和农村为载体的新型生态旅游业, 是农业和旅游业边缘交叉的新型产业。伴随着农业产业化的发展, 现代农业不仅具有生产性功能, 还具有改善生态环境质量, 为人们提供观光、休闲、度假的生活性功能。

  发展观光农业首先要保证特色农业, 建立能吸引游客的动植物基地, 如, 目前郑州周边的草莓采摘园、葡萄采摘园等, 也可建立垂钓区, 个人种植养殖区等;其次要充分结合生态循环农业的特点, 如人工模拟渠道湿地既可以处理污水, 若能结合园艺技术加以规范化, 便可以做成一处景致;充分利用沼肥等有机肥, 种植果树、花卉、蔬菜等, 既能吸引游客, 又能产生经济效益。再次要保证卫生环境, 垃圾有序分类处理, 做好生态旅游的基础保障工作。

  五、发展与展望

  解决农民的实质性问题, 才能推进生态农业的发展。生态循环农业呼声高, 但环节众多, 具体实施难以落实。只有把每一步的技术参数都摸透, 环环紧扣, 才能解决农村的资源浪费和环境污染问题。

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