当前生态农业开发的重点接口技术
(一)废弃物资源化技术
我国是个农业大国,每年产生的农业废弃物是相当可观的,弃而不用,或只低效率的利用,无疑是一种巨大的资源浪费。例如,长期以来,由于广大农村生活用能没有很好解决,大量秸秆用作燃料直接燃烧,每年要烧掉2亿多吨以上,损失的氮、磷、钾相当于全国化肥产量的60%左右,这是导致土壤肥力下降的一个重要原因。废弃物的不加处理利用还造成环境污染和自然生态恶化。
以菲律宾马雅(Maya)农场为例,他们将场内第一性生产者水稻、蔬菜、森林产生的稻草、菜叶和树叶供养殖场作饲料用,牲畜粪便和肉类加工厂排出的有机废水送入发酵池生产沼气。沼气供作场内生产和生活所需的能源,沼液经曝气处理用来养鱼鸭和繁殖水藻,水藻又可喂猪,部分沼液作为液体肥料灌农田,沼渣为优质有机肥返田。通过一整套废物综合利用技术,使农场废弃物的循环再生利用成为联接各生产过程的纽带,把种植业、养殖业和工副业联成一个有机整体。这一完整而协调的大农业生产系统,不仅提高了资源利用率,变废为宝,解决了饲料、肥源、能源问题,还全面消除了废物的直接污染和大量施用化肥的污染,保护了农业生态环境,同时还强化了生态系统中还原者的作用,以较低的物能消耗,取得了最佳的生态、经济、社会效益。我国自20世纪80年代初推行生态农业以来,已建设成类似于马雅农场模式的不同类型和规模的生态农业试点单位近千个。其中像辽宁大洼种猪场等单位获得了全球环保500佳的荣誉称号,极大地促进了生态农业的发展,同时各种模式生态工程技术日臻成熟。
生态农业中有机废弃物利用上,一般是先将有机废物加工处理后,配合部分精饲料喂养禽畜;利用禽畜粪便配合青绿植物、秸秆等制取沼气;再将沼液和沼渣作农田肥料。这种方式把有机废物中的营养元素转化成甲烷和二氧化碳,将其余的各种营养元素较多地保留在发酵后的残渣中。
(二)厌氧发酵物开发利用技术
我国农村,特别是植被较差的西部地区,生活用能有相当大的比例依靠生物能,按最低需要限度计算,农村生活用能仍短缺20%。在适宜地区,特别是在我国西南地区沼气开发利用,既简便可行,又有利于生态平衡,是解决农村能源供应、保护环境,实现废弃物资源化,促进农牧业生产发展的战略措施。
目前沼气发酵的主要材料是牲畜粪便和作物秸秆。据测算,每公斤秸秆从直接燃烧改为沼气燃烧可使有效热值提高94%,还将不能直接燃烧的有机物如粪便中所含的能量加以利用。而且作物秸秆、人畜粪便经厌氧发酵后,还消灭了寄生虫卵和病菌。至1992年底,我国已推广户用沼气池498.21万户,利用酒厂、粮厂、畜禽场、食品加工厂的有机废弃物为发酵原料,建沼气池集中供气站439处,可供应7.33万户用沼气,以上两项年产沼气12多亿立方米,使我国505.5多万户人口用上了清洁、方便的生活燃料。
江苏省沼气研究所和长江水产研究所多年养鱼经验证明,沼渣养鱼较猪粪处理的增产25.6%,其中白鲢、花鲢增产幅度大致可达44.7%,还改善了鱼的品质,增加了鲜味,降低了养鱼成本。
沼渣有机质含量比目前栽培平菇常用的原料棉籽壳高0.85%~0.95%,而且含有更多的促进食用菌生长发育及可利用的速效养分,能加快平菇菌发育,杂菌污染少,出菇时间早,根据经验,采用60%沼渣,40%棉籽壳,并按棉籽壳用量每50kg加水80kg拌匀,再与沼渣充分混匀即可上床接种。栽培后的沼渣残留物还可继续用来培养蚯蚓、养鱼或作为肥料还田。据推算,一个10m3沼气池,每年出2次料,总出渣量不少于3m3,其中1/4作食用菌栽培料,约750kg,折干物质300kg,相当于180kg棉籽壳,栽培平菇可获得鲜菇120~150kg。
沼液中含有较高容量的氨和铵盐,氨水能使棉花枯萎病得到抑制。沼液中还含有速效磷和水溶性钾,这些物质比一般有机肥含量高,有利于棉株健壮生长,增强抗病能力。沼液防治棉花枯萎病效果明显,而且可以提高产量,同时既节省了农药开支,又避免了环境污染。比如,沼液与氧化乐果按2500∶1的浓度配制,经5天两次喷洒,平均杀虫率达到99.25%。用沼液加乐果,防治费用每公顷减少一半以上。此外,由于沼液的使用还可使粮食增产5%~10%。在沼气池内添加主要成分是多种微量元素的“活力素”一起发酵,可使甲烷生成溴甲烷等物质,溴甲烷对西瓜“枯萎病”有防治作用。
(三)益于西部生态恢复的良性循环的草业开发技术
西部地区,特别是西北地区脆弱的生态环境的根本原因是植被覆盖差,生态建设的主要任务就是恢复植被。如果按照乔、灌、草的方式,进行生态恢复,往往难以奏效,特别是近期也难以发挥其生态效益。如果先从草业开始,不仅容易形成生物生产力有防止水土流失的作用,也可在较短时间内促进草食畜牧业,如养羊和牛或兔的发展容易调动农民积极性,参与生态环境建设。
长期以来,我国草食畜畜牧业主要以天然草场为主,与发达国家把草“当作庄稼对待”的观念是不一样的,往往忽视对草场的人工管理。全面建设西部草地特别是人工草地建立已势在必行,人工草地一般光能利用率为天然草场数倍至数十倍。北方牧区畜牧业最大的不稳定因素是冬春缺贮草,在天然条件较好的小生境下建立人工草,既提供了冬草来源,又缓解了天然草场的承载压力。
人工草场常见的是苜蓿、沙打旺、草木犀、红豆草、三叶草、黑麦草、柱花草、串叶松香草等。由于千百年来放牧引起的蹄压使土壤通气不良,略一松土会使促使牧草成几倍地提高生产力。陕西米脂县全县用地在农林牧比例上为1∶0.29∶0.13,而作为试点的高西沟村则曾调整至1∶1.12∶0.75,仅此一举就使该期人均收入提高1.6倍。而种植业内部结构主要建立一定面积的饲料基地,饲料基地与人工草场不同之处在于其完全属栽培饲料,投入更多,产量也更高。
草,特别是苜蓿,与养畜和经济效益相结合,比较容易为群众所接受。尤其在人均耕地0.3~0.4hm2以上的地区可逐步推广,今后还可与草业加工业相结合,发展苜蓿粉、苜蓿干草捆以及苜蓿配合饲料工业。灌木如柠条、沙棘等对水土保持效果快而好,乔木对防风固沙、减轻风蚀水蚀有积极的作用,但要选择降水量、集水量或渗水量较多的地方种植,在有条件的地方,要与经济林木相结合,以吸引农民的积极参与。在部分坡度大离村远的丘陵山区,如果一时顾不上治理,可以实行封山育草、灌,减轻水土流失。
(四)控制水土流失的等高固氮植物篱技术
等高固氮植物篱技术最初的思想出现于20世纪30年代,在印度尼西亚为了解决橡胶林的水土流失及土壤培肥问题,在林下种植豆料固氮植物,但该技术的研究和应用从70年代末以来在非洲热带和东南亚热带地区才得到重视,不少国际组织从不同角度开展了对该技术的研究,国际山地发展中心(ICMOD)也曾于1991年通过研究、试验和示范这一技术,在我国西南地区试种已经取得很好的效果。
该类植物篱属生长快、耐切割、萌蘖力强的多年生木本固氮植物,农作物及其他经济植物种植在植物篱之间的耕地上;待固氮植物篱生长至约1m以上时,幼嫩枝叶又是优良绿肥或饲料,在不种作物的季节,植物篱还可以减少切割次数以生产薪柴。
密集种植的固氮植物篱可以非常有效地降低地表径流和土壤侵蚀,低土壤养分的流失和淋失,加上每年植物篱根系的腐烂和绿肥,因而可以有效改善土壤肥力及土壤的团粒结构,提高土地生产力;在植物篱中还可以种植一些能与该技术配套的经济植物。
这一技术简便易行,不受地形和地块的限制,既适于大面积坡地和荒山荒坡的治理,也适宜于一家一户改造坡耕地使用,是一项投资少、效益好的适用技术,对山区农业生产的提高和农业生态环境的改善有极大意义。