蒋高明的博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/蒋高明 中国科学院植物研究所研究员,从事植物生态学研究

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《生态农场纪实》连载之三十九:元素循环一笔账

已有 3937 次阅读 2013-8-9 23:16 |个人分类:建言新农村|系统分类:科研笔记|关键词:纪实,连载,农场,生态,元素循环| 生态, 连载, 纪实, 元素循环, 农场

蒋高明


我们建立的的生态农场,其核心思路是充分利用生态学原理,实现农业可持续发展,不能使用化肥、农药、除草剂、农膜、添加剂和转基因技术,这就对生态技术提出了很高的要求。要做到六不用,还要保证农业高产,那么,我们就必须充分利用农场内外的一切生态要素,尤其要让元素循环起来。

中国18亿亩农田里除了产出5亿吨粮食外,还产生约7亿吨的秸秆。这7亿吨秸秆其实就是巨大的粮食仓”、“肥料厂”和“能源库”。根据我们的实测数据估算,我国7亿吨秸秆可换回1亿吨牛肉。1斤肉相当于5斤粮的热量,扣除养殖过程中的粮食和精料损耗,相当于增加了约3亿吨粮。有机质还田还能够养地并固碳,还可杜绝秸秆焚烧,保护农田生态环境。因此,秸秆综合利用其实是生态循环农业的突破口。

在我们开始实验前的2006年,蒋家庄只有一户农民养两头牛,现在有十六户养殖一百五六十头,每年产生150—160万斤牛粪。这些牛粪用来肥田,减少了化肥使用,最多的一户仅用了原来化肥的四分之一,产量还维持最高。我们帮农民建立了130座沼气池,改善了卫生条件。以前被农民废弃的玉米秸秆,现在每吨可直接卖出70元的现金,亩均可增收70~100元。

已故导师侯学煜曾提出大农业(即农林牧副渔都是农业)、大粮食(即广义上的食物,人类一切可食的热量都算粮食”)观点,然而侯先生的观点很少在现实中被人应用。现在,我们建立起一条基本完整的生态循环链,验证了农业生态系统的生产力能不能提高,化肥农药污染能否控制,耕地能否维持高生产力不下降,并固定工业过程排放的碳。这些我们都基本搞清楚了,一些论文将陆续在国内外发表。还有重要的收获就是,经济效益方面,每7斤秸秆,配合1斤玉米面,1斤豆粕或棉籽粕,可获得1斤活牛重,折算下来,利用秸秆养殖一头肉牛每年的经济效益在2000—3000元左右(不算劳动力成本)。这里还没有考虑一头牛带来的牛粪和沼气替代液化气能源等经济收入。

为了让元素循环起来,在弘毅生态农场,我们建立了以下几条生态链和产业链:

生态循环链条1:秸秆(玉米、小麦)-青贮饲料--牛粪-沼气-农田。秸秆收获后,直接用打包机打包成70公斤一包的面包草或青贮,保存了秸秆养分。采用秸秆养牛的农户,为了降低成本,直接将秸秆露天存放,粉碎后给牛吃。

生态循环链条2:庄稼-害虫-诱虫灯-母鸡-柴鸡蛋。农场摒弃农药,选择诱虫灯作为灭杀害虫的主要方法。夏季虫害集中的季节,一天晚上农场最多可以灭杀10斤的害虫。害虫经晒干、粉碎后加入蛋鸡饲料。

生态循环链条3:秸秆--牛粪-蚯蚓、黄粉虫-散养柴鸡。利用牛粪养殖昆虫,充分利用牛粪中的养分。通过牛粪养殖蚯蚓、黄粉虫,农场每年可以节约鸡饲料1-2万元。养殖过蚯蚓的牛粪,里面有蚯蚓粪,施入农田有更好的改良土壤结构的作用。

生态循环链条4:农田-杂草-鹅(淡水鱼)。农田杂草控制是难题,恢复传统人工除草,但为了保证效益,除掉的杂草用于发展鹅、草鱼、蝗虫等食草动物。

我们的农场是研究型试验农场,科研团队是扎根在农村的,发现问题解决问题,科学家与农民密切结合,学习人民群众的智慧,在具体的实践探索中,不断有发明专利产品产生。在试验过程中,环境改善了,新能源开发了,生物多样性大大增加了,优质食品出现了。

 

6-1 弘毅生态农场生态链。

 

很多人对于我们放着大量的化肥、农药不使用而不理解,以为我们搞生态循环农业就是回到了原始社会,其实这是对我们的巨大误解。要从源头解决环境污染、耕地退化、食品安全隐患,要发展高附加值的有机农业,必须杜绝六大害,然而常规的种子、机械化、水利化以及信息化,我们欣然接受并且充分利用。

那么,告别了化肥,农场内的元素能循环起来吗?这必须要建立在严格的理论计算与实验方面,让数据说话。以植物生长发育必须的氮元素为例,在弘毅生态农场,我们就考虑了如下要素:1) 大气中干湿沉降含氮量,在北方农田,干沉降中氮含量约为每公顷1.2~1.5公斤纯氮;湿沉降量约为每公顷11.4~19.1公斤氮;2)土壤氮库含氮量,以土壤含氮量在0.3~0.75/公斤之间,土壤容重1.4 /立方米,取土壤耕作层为30厘米估算;3)沼液含氮量,以一个10立方米的沼气池年产沼渣4吨,沼液6吨,可供1500平方米作物全年所需肥计算;4) 杂草中的氮,我们不用化学灭杀,将杂草视为合成氮的机器,以总杂草的生物量为130 公斤/公顷,杂草固定的氮量约19.6 /公斤计算,5)豆科植物的固氮量,依据紫穗槐每吨生物产量的年固氮量45公斤,铵每公顷生物产量3545吨计算,其年固氮量每公顷约为150200公斤计算,我们将利用田间地头的空地种植豆科植物,一是防虫,而是增加绿肥;6)籽粒带走的氮,小麦籽粒纯氮为1.58-4.56%玉米籽粒纯氮为0.8-3.2%计算;7)反硝化损失氮素,以农田化肥反硝化损失氮总量为16 公斤/公顷/年计算;8)土壤渗漏损失的氮量,以不同有机肥处理下氮淋溶量42.46公斤/公顷/年计算。9)作物秸秆带走的氮量,按照玉米秸秆含氮量1%,小麦秸秆含氮量0.7%计算。

考虑上述九个环节,博士生甄珍对弘毅生态农场,全部采取有机肥的最低使用量为,全部种植小麦和玉米的土壤氮亏损量36公斤/亩,每亩需要施加含氮量2.1%的牛粪,有机肥约1.7吨。这是有机种植下的情景,如果有机肥量供应不足,可考虑硝酸钾矿石直接添加,其含氮量高达13.8%,含钾量38.6%,只是我们不经过工厂而已,这样全部过程就实现了有机循环。





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3 孙刚 陈辉 赵建民

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