农业生态模式典范

6.3　农业生态模式典范——桑基鱼塘

自工业革命以来,由于石化能源、机械、化学肥料、生物工程及遗传工程的应用和发展,农业生产效率和产量大幅度提高,解决了人口膨胀粮食不足所带来的生存问题。但同时也带来了一系列农业生态环境问题:一是环境污染与破坏。农药、化肥的大量应用,在土壤中沉淀了大量硝酸盐、硫酸盐等有害化学物质,导致了土壤质量差,肥力下降,土层变薄,土地日益板结。工业化污染水灌溉农田加重了这种趋势,对土壤形成二次污染;大面积土地开垦、密集的耕种方式引起水土流失。二是生态破坏。资源与能源的过度消耗,破坏了人类赖以生存的自然生态环境,单一农产品的耕种和不适当的育种、生物遗传工程的使用,使生物物种越来越少,一些动物、昆虫、鸟类等因农药、化肥侵害濒临灭绝。三是食物污染。农药、化肥、动植物用药在食品中的残留危害了人类食品安全和健康。另外,大量使用化肥使农业生产成本也大幅提高,从而增加了国家的财政补贴和农民的负担。为此,进行农业改造,少用或不用石油和化学药品,利用生物之间的物质和能量循环,来获取人们所需要的产品,维护生态系统的良性循环,实施现代生态农业,成为实现农业资源持续发展的途径和模式。

6.3.1　桑基鱼塘模式

珠江三角洲桑基鱼塘是闻名中外的典型农业生态模式,已具有400百多年的历史,是经过长期历史演变发展而来的科学的生态—经济—社会复合系统,也是我国农业生态的典范。联合国人口与生物圈计划把基塘系统列为研究项目之一,并在全球推广应用于低洼地改良,开创了改造低洼积水地的新途径。丹麦成立基塘委员会研究发展中国家基塘系统,马来西亚的亚洲湿地局应用基塘系统理论开发低洼积水地等。

珠江三角洲的桑基鱼塘是在明朝初期发展起来的一种生态农业系统,当时的蚕丝业已经非常发达,养蚕效益大于其他农业(如种稻和果树)。桑基鱼塘得以发展的一个重要原因是国际生丝市场的开拓与扩大,17世纪90年代,蚕丝大量出口海外,刺激了桑基鱼塘的快速发展,清末时期桑基鱼塘已经达到100多万亩,“弃田筑塘,废稻树桑”的热潮兴起。20世纪初,第一次世界大战使欧洲蚕桑业受到打击,开始从中国大量进口生丝,国际市场需求的扩大刺激国内蚕桑业规模的扩大,珠江三角洲桑基鱼塘得到大规模发展,桑基鱼塘面积超过200万亩(陈玉银,1995年)。珠江三角洲桑基鱼塘成功实现了物质的循环利用,把种桑、养蚕、养猪和养鱼有机结合起来,是按一定面积比例建成的基面与鱼塘相结合的人工生态系统。基面种桑、甘蔗、果树(如香蕉、柑橘、荔枝、龙眼等)、蔬菜豆类等作物,基面、鱼塘间的能量、物质循环利用。

桑基鱼塘系统的生态结构:桑基鱼塘是由桑基种桑养蚕的陆地生态系统和鱼塘淡水生态系统组成的水陆资源相互作用的人工生态系统,桑基具有作物生产的初级生产力,鱼塘既具有初级生产力浮游植物,也有次级生产(鱼);基面种桑、桑叶养蚕、蚕沙养鱼、塘泥肥桑,通过桑叶、蚕沙(蚕粪和蚕吃剩的茎、叶混合物)、塘泥之间的物质循环和能量流动形成完整的农业生态系统。

桑基鱼塘系统基面上不同层次的光、温、水、土条件呈现有规律的时间序列,各层次之间联系十分紧密,使物质循环和能量交换持续进行,经久不衰。太阳能是系统的基本能源,基面的桑树可固定1%左右的太阳能,固定的太阳能中约52.2%含于桑叶中,42.5%含于增长的根茎中,5.3%含于枯枝落叶中。蚕食的桑叶中,只有75%的能量被吸收;在被摄取的能量中,有55%的能量随排泄物排出,只有45%的能量被吸收,其中蚕的代谢消耗占吸收能的58%,蚕茧只含喂桑能量的14%左右。根据对三角洲五基五水桑基鱼塘系统的研究,系统人工辅助能投入中有机能占85%以上,能量转化率为0.31%,产出能与人工辅助能比值为0.39(陈玉银,1995年)。桑树所固定的光合有效辐射,除维持生命有机体新陈代谢所需要的能量外,通过流动形式,向系统各组成部分逐渐转化,充分显示出水陆相互交换、植物和动物相互交换的高效能量转化过程。

桑基鱼塘系统的特点在于物质的多层次、多级循环利用,通过蚕桑次级生产中的废弃物塘泥,构成桑基鱼塘多样化的循环环节。蚕沙中含有机质40%～50%,氮1.44%,磷0.25%,钾0.13%,是养鱼的好饵料,鱼塘底的淤泥含有机质1.8%～2.6%,氮0.2%～0.5%,速效磷19～35ppm,pH值为0.2～6.5。鱼塘淤泥厚度可达13厘米,沉积量可达16.6吨/亩。对五基五水桑基鱼塘每年上“大泥”和夏秋季“泥花”各一次,全年上基的塘泥含氮68.1公斤/亩,占桑基总输氮量的71.7%,而每年桑基随地表径流归还鱼塘的氮为42.2公斤/亩,占鱼塘总输氮量的37.6%,因此,桑基鱼塘的物质循环效率高,氮、磷、钾三要素的循环效率分别为0.43、0.46、0.96,循环效益综合指数达1.85。另外,在干旱季节可利用塘水灌溉作物;在多雨季节,鱼塘又可容纳一定雨水,基塘系统有消除或减轻旱涝危害的作用。桑基鱼塘复杂的能量流和物质流使系统具有较高的物质循环和能量转化率,有较强的抗干扰能力和较高的稳定性,可充分发挥自然资源的生产潜力,达到系统的最大产出,实现生态效益、经济效益和社会效益的协调发展。

珠江三角洲是广东桑基鱼塘生产的起源地。但在近些年,由于市场经济的变化,桑基鱼塘生产基地已从珠江三角洲转移到西江、北江和东江流域等经济相对落后、劳动力充裕,又有一定养蚕经验的地区;目前,珠江三角洲的桑基鱼塘面积已不到200公顷(李之林等,1999年)。主要原因,一是环境污染给种桑养蚕带来危害,产量急剧下降。二是乡镇企业发展迅速,使劳动力价值提高,桑蚕经济收入相对下降。三是国际合成纤维、合成真丝技术日新月异,生丝销路不定,蚕桑地位下降。四是珠江三角洲地区不很适应目前一些销路佳、品质好、价值高的蚕种的饲养。

珠江三角洲传统的蚕桑业消失了,取而代之的是新蚕区的形成和发展,蚕业产业转移具有重要的意义。化州、濂江、翁源、遂溪、海康、郁南等地已成为新的蚕茧生产基地。1992年,产茧500吨以上的22个县中,有17个县是山区县,由于山区比沿海经济落后,种桑养蚕已经成为山区经济发展的支柱产业。

在国外,虽然基塘系统的形式和生产过程发生了变化,但它借鉴了桑基鱼塘系统充分利用水陆资源、能量转换和物质循环的基本原理。在广东,引进了国际农业发展基金改造低洼积水地,建立了几种新的基塘立体种养模式,如香蕉+香菇+香草+鸡+鸭+鲢+鳙+鲮+塘虱等。在我国,逐步展开了海滨地区的田塘系统、内河低洼积水的基塘系统和盐碱地的田塘系统等近似的水陆交互系统可持续发展,其基本模式是:阳生作物+阴生作物+两栖性生物+上层鱼+中层鱼+下层鱼,其中基面和鱼塘各有一个主生产层次,其余作为副生产层次,副层次的种群生产与主层次形成互补共生的关系。

低洼积水地是指土地处于低洼地带,地下水位较高或常年积水,高出水面的陆地不集中连片,遇到雨季有可能受到淹渍,但时间短,种植其他农作物收获成功率低的地方。

在西江产业带区域内,沿江沿海和湖泊地带可以利用低洼积水地带建立桑基鱼塘系统,发展生态农业,其基本方法是:

①低洼积水地的改造:投入人工砌墙保基,塘基的宽窄可根据实际地形地貌确定,也可按1.2～1.5米宽人工设置墙基。在加固墙基的同时,挖深洼地所积淤泥加高基面利于种桑,同时也增加鱼塘容积。鱼塘深度以80～120公分为宜。桑树在沿塘基两侧按株距12～15公分行栽。若塘基较宽则在塘基中间留采叶行,靠近水边的塘基两侧实行双行品字型栽桑。双行间距离25～30公分,采叶行距离70～80公分(廖先谋,1999年)。每年桑树夏伐时戽泥花一次,桑树冬伐时上大泥一次。先在桑根处开沟挖土,再回塘泥肥桑。

②系统的生态结构:低洼积水地经改造后,塘基种桑,塘边塔棚采桑养蚕。一部分蚕体喂养家禽或喂鱼;另一部分养蚕成茧。畜牧业生产过程中产生的下脚料禽粪或蚕沙投入鱼塘喂鱼,塘泥回地肥桑。通过桑叶、蚕体、禽粪(蚕沙)、塘泥之间的物质循环和能量流动,生产出蚕茧、活鸡、活鸭、鲜鱼出售,产生经济效益,形成一个完整的农业生态结构——桑基畜牧业鱼塘系统。该系统以塘基种桑,发展畜牧业生产的陆地生态系统和鱼塘的水生态系统构成一个水陆资源相互作用的人工生态系统,具有适合农、牧、渔不同生物生长发育的多层次的生态空间。

③系统的功能:低洼积水地经改造后,系统的各个组成成分之间的能量交换与物质循环是生态系统的基本功能。由于本身是一个水陆立体种养系统,其空间结构和时间序列较为复杂,能量的交换转化也较为强烈。如在桑树所固定的光合有效辐射能中,除了维持生命有机体新陈代谢所消耗的能量外,通过流动的形式,向系统各组成部分逐渐转化,充分显示出水陆相互交换、植物和动物相互交换的高效能量转化系统。

6.3.2　广新农业生态园

生态农业又称有机农业、现代自然农业、永续农业和再生农业等,是一种不使用石油化学产品和肥料,不污染自然环境、不破坏生态,利用生物之间的物质和能量循环,提供健康安全农产品的生产方式。生态农业(或永续农业)是一套系统的环境建设,它涉及食物生产、结构、科技、能源、自然资源、景观环境、动植物系统和社会经济结构等诸多方面。对合理利用资源、减少污染、规划设计健康家园和可持续的人类居住环境具有重要意义。

位于广东省肇庆高要市的广新农业生态园,建于1999年4月,占地面积5000多亩,是高要市委、市政府以土地整理推动农业综合开发的项目。该园以土地复垦、整理为基础,通过对山水田林路的综合治理,积极打造土地开发整理、环境教育、农业观光、科普教育等基地品牌。2000年12月,被省环境保护局授予“广东省生态示范场”称号;2001年1月,被省国土资源厅定为“补充耕地易地开发示范基地”;2001年10月,被省农业厅列入“广东省农业现代化示范区”;被省旅游局评为“广东省旅游新亮点”。也是广东省最大的农林果自然生态景区,是集土地整理示范、农业生态示范、环境教育、农业观光、休闲度假、商务会议于一体的理想之园。2004年,广新农业生态园获“首批全国农业旅游示范点”称号。

该园建设以静态为主,其原貌是一片由于不合理的盲目开发而遭受严重破坏,地表裸露贫瘠,水土流失严重。在建设过程中,突出环保、自然、生态,将昔日一片水土流失严重的荒芜地,通过土地整理和合理开发,运用生态学原理,实施立体种养模式和坚持资源再利用,形成良性生态循环,营造了人与自然协调和谐的生态环境。

该园的建设实行开发与保护并举,运用生态学原理,实施立体养殖,形成资源再利用和良性生态循环。同时,坚持以教促乐,以乐促教,使游乐、教育内容相互渗透,互为促进的主题;突出“自然生态、环保教育、农业科技”三大特色进行建设,形成了“桑基鱼塘”、“果基鱼塘”等立体种养农业生态模式。该园列入正在规划建设中的高要农业科技园核心区,目前已有省农科果树研究所、植保研究所、生物研究所、中山大学、华南农业大学等科研教学单位进园从事科研工作。