石羊河流域绿色农业循环模式研究

石羊河流域绿色农业循环模式研究

车宗贤¹　于安芬²　李瑞琴²　赵有彪²　苏永生²

（1甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所　甘肃兰州　730070；2甘肃省农业科学院畜草品种改良研究所　甘肃兰州　730070）

摘要：本研究以绿色农业理念为基础，针对石羊河流域绿洲灌区环境资源特点、产业优势及生产中存在的问题，通过对当地玉米、小麦两大主栽作物秸秆饲料化利用、肉牛健康养殖、废弃物综合利用、农畜产品生产全程质量监控等技术的组装配套，试验研究总结形成种养结合、资源循环利用、清洁生产的绿色农业发展模式，即种养结合型模式“玉米—牛—沼—肥”、大田设施配套型模式“小麦—菇—肥—果（葡萄）”、小型养殖场型模式“牛—沼/蚯蚓—肥/饲料”。并对模式、特点、技术集成要点及效益进行阐述分析。对该3种模式在石羊河流域典型区域武威市凉州区谢河镇示范验证，农田节水30%，秸秆养殖利用率达到60%，牛羊良种化率提高30%，奶牛母犊牛生产率达88%，减少化肥施用量20%，减少生活能源支出55%，减少农业废弃物排放75%，提高农业综合效益36%。

关键词：河西走廊；绿色农业；循环模式

绿色农业模式创新形成了一个自然资源、生产要素互为条件、互为利用和循环永续的生产机制，以种植、养殖、资源循环利用各环节的主要生物要素构成生物链，整个循环过程做到了废弃物的再利用和减量化排放，甚至是零排放，大幅降低农药、兽药、化肥及水、煤炭等化学投入品和不可再生能源的使用量，形成一个封闭或半封闭的农业生态循环系统^[1]。石羊河流域是西北荒漠生态区水资源开发强度高、供需矛盾突出、生态恶化严重的地区^[2]。本研究针对石羊河流域绿洲灌区光热资源丰富、干旱缺水的自然条件和水资源依赖性农业特点^[3]，紧抓目前农牧业生产中存在的亟待解决的问题，通过对石羊河流域典型农业区武威凉州区玉米、小麦两大主栽作物节水栽培、秸秆饲料化和资源化利用、肉牛健康养殖、废弃物综合利用、农畜产品生产全程质量监控等技术的推广应用，试验研究构建节水高效、种养结合、大田设施配套、资源循环利用、清洁生产、物质能量平衡的绿色农业发展模式。

注：本文发表于《中国农业资源与区划》，2011，32（2）：34～37.

1　研究区概况

本研究及示范区选在位于石羊河流域东部的武威市凉州区，海拔1440.0～3262.9 m，总面积5080.97 km²，耕地面积9.73万hm²，森林覆盖率10.13%，有效灌溉面积9.31万hm²。属冷温带大陆性干旱气候，太阳辐射强，日照充足，夏季炎热，冬季严寒，年均降雨量210 mm，蒸发量2053.4 mm，空气干燥，昼夜温差悬殊。农业生产自然灾害主要有旱灾、冻灾、雹灾、干热风、扬沙扬尘、沙尘暴及病虫害等。全区农村辖37个乡镇，农业人口80.26万人。土壤类型南部祁连山以草甸黑土、栗土为主，中部平原以灌漠土为主，北部荒漠区以沙质土为主，土层深厚，质地优良。2009年，农作物播种面积9.56万km²，夏秋比例52.8∶47.2，粮、经、饲比例76.7∶20.2∶3.1。科技对农业的贡献率为49%^[4]。

2　农牧业发展主要制约因素

石羊河流域绿洲灌区是甘肃省重要的高产、高效农业区，社会经济发展水平较高。近年来，灌区农业经济发展速度较快，但水资源的短缺和粗放的生产方式，使其可持续性发展的空间愈来愈小，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。目前农牧业发展主要存在以下突出问题。

2.1　水资源供需矛盾突出

农业用水占到全区总用水量的90%以上，水资源使用过量。“有水即为良田、无水便成荒漠”的资源依赖性农业特点极为显著。

2.2　种植结构不合理

高水低效作物如小麦、玉米等种植面积偏大；低水高效作物如马铃薯、双孢菇等种植面积偏小。

2.3　农作物秸秆资源浪费严重

大量的作物秸秆、尤其是玉米秸秆无法利用，在田野直接焚烧，造成了严重的环境污染和资源浪费。只有少量秸秆用于养殖，但也只是简单的直接饲喂，饲用效率很低。同时，随着双孢菇生产面积的扩大，用于培养基料的小麦秸秆出现紧缺状况。提高玉米秸秆饲用效果、寻找秸秆新的利用途径，已成为避免作物秸秆资源浪费、污染环境的亟待解决的问题。

2.4　畜牧养殖业滞后

牛羊良种化率低，秸秆饲喂效益不高，健康养殖技术不规范，严重制约着当地畜牧业的快速发展。

2.5　种—养结合不紧密，没有形成资源循环利用的生产模式

在示范区，对种植业产生的秸秆量、养殖业对饲草料的需求量、双孢菇发展规模对小麦秸秆的需用量、沼气池规模对牛粪的需用量等方面，尚未形成资源循环利用的生产模式。

2.6　产业规划未遵循生态平衡原则

农业产业链中，种植、养殖、资源利用等缺乏合理规划，农业生产系统内物质传递与能量流动由于人为因素导致不平衡，造成部分农业产业盲目发展等问题。

3　模式特点、技术集成要点及效益

3.1　“玉米—牛—沼—肥”种养结合型模式

“玉米—牛—沼—肥”模式，是指农田种植玉米，玉米秸秆养牛，牛粪生产沼气，沼液、沼渣还田肥地的循环农业模式。即通过玉米抗旱良种和节水高效栽培技术的推广应用，提高产量和水分利用率，发展玉米产业；对产生的大量玉米秸秆青贮发酵，提高秸秆消化利用率和采食率，促进肉牛生长；对当地的土种黄牛，通过引进良种肉牛冻精和高产奶牛冷冻胚胎，进行杂交改良和胚胎移植，改善牛养殖结构，使黄牛繁殖优良奶牛，提高牛良种化率和养殖效益，并通过舍饲健康养殖技术推广，提高肉牛、奶牛养殖水平；利用牛粪或人畜粪便生产沼气，用于农户照明、取暖、烧水、做饭等，改善农村居住环境和农民生活条件，节省农村能源；沼液、沼渣是无公害农产品生产的优质肥料，可提高作物产量和改良土壤，降低生产成本、减少农业面源污染。

3.1.1　模式特点

模式以沼气为纽带，使种植业和养殖业结合紧密；同时，该模式在努力提高农业经济效益的同时，更加注重农业自然资源的持续利用和废弃物的资源化利用、农村生态环境和农民生活条件的改善，追求社会、经济、生态综合效益的稳步提高。

3.1.2　关键技术集成与要点

（1）玉米节水高效栽培技术

大田玉米或制种玉米，选用节水抗旱的中晚熟优良品种，如郑单958、武科2号、沈单16号等。规模肉牛养殖户宜选用优质高产的粮饲兼用型玉米品种，如：中原单32号、农大364等。

选择垄作沟灌、玉米/豌豆套种、一膜两年用、免冬灌等先进的节水高效栽培方式，并按照相应技术要求进行大田玉米或制种玉米种植。

（2）玉米秸秆青贮技术

青贮池建设：按照青贮池修建技术规范，根据养殖规模建造相应容积的青贮池。玉米秸秆青贮：适时收获，按玉米秸青贮技术要求、利用青贮机械及时青贮。对饲用玉米进行全株青贮。

（3）肉牛健康养殖技术

品种改良：引进良种肉牛冻精，如：西门塔尔、夏洛来冻精，对当地土种黄牛进行杂交改良；引进高产奶牛冷冻胚胎，如：菏斯坦奶牛胚胎，对黄牛进行胚胎移植。

健康养殖：规模养殖场要从养殖环境、投入品、防疫、饲养管理和牛肉产品质量检测等方面，按照国家相关规定和使用准则执行，并因地制宜，开展秸秆饲用、舍饲健康养殖。

（4）沼气建造与高效产气技术严格按照农业部农村户用沼气池施工技术规范，由具有资质的沼气生产工负责建造。沼气池启动后，严格执行沼气池日常管理办法，提高沼气产气量，确保沼气持续不断的充足供应。

（5）沼液、沼渣的肥料化利用技术

沼液用于作物浸种、叶面肥、追肥和农作物病虫害防治。沼渣用作基肥、追肥；或与化肥进行合理配方施肥，减少化肥施用量；或配制营养土，用于蔬菜、花卉和特种作物的育苗。

（6）质量监控技术

玉米生产、肉（奶）牛养殖过程质量控制，按农业部无公害食品产地条件要求和生产技术规程执行；对耕地质量、种子、农药、化肥、有机肥、灌溉水、畜禽饮用水、饲料、玉米、牛肉、牛奶等，采用国家相关检测方法标准进行质量检测，从产地到餐桌进行全程质量控制。

（7）物质传递与能量流动平衡技术

以农户为单元，根据配水定额，调整种植结构、合理布局，确定适宜的玉米种植面积；根据玉米秸秆数量确定养牛数量；根据农户人口数量和养殖规模，确定沼气池容积；沼液、沼渣合理施用，改良土壤。使模式中物质传递与能量流动达到平衡、生态系统良性循环。

3.1.3　模式各环节运行示范效益

通过对该模式各环节运行效果测评，结果如下：

玉米种植环节：大田玉米增产7.8%～8.9%，制种玉米增产4.3%～12.9%，水资源利用率提高35%。

肉牛养殖环节：玉米秸秆消化利用率提高15%以上，采食率提高21%以上，肉牛生长速度提高15%左右，养殖效益提高25%。

沼气生产和肥料环节：提高产气量12%，减少化肥用量20%。

3.1.4　模式综合效益评价

通过对该模式运行综合效果测评，农田节水35%，秸秆养殖利用率达到60%，减少化肥施用量20%，减少生活能源支出65%，减少农业废弃物排放75%，提高农业综合效益36%。

3.2　“小麦—菇—肥—果（葡萄）”大田设施配套型模式

“小麦—菇—肥—果（葡萄）”模式，是指农田种植小麦，利用小麦秸秆和牛粪生产双孢菇，双孢菇培养基废料还田肥地的循环农业模式。即对当地大面积种植的高耗水作物小麦，通过种植抗旱良种、采用节水高效栽培方式，减少灌水定额，提高小麦产量和水分利用率；利用小麦草和牛粪生产双孢菇，尤其通过小麦草和玉米秸秆的合理配比，改进双孢菇培养料配方，缓解当前随双孢菇生产规模的扩大导致小麦秸秆的不足，并为大量闲置的玉米秸秆的高效利用开辟新的途径；推广应用双孢菇良种和高效栽培技术，改变当地品种单一、产量水平不高的现状；双孢菇培养基废料作为一种优质有机菌肥，做为日光温室种植红提葡萄的基料还田。

3.2.1　模式特点

该模式以节水为主线，以双孢菇高效生产为纽带，通过作物秸秆、牛粪和双孢菇培养基废料等废弃物的资源化高效利用，将大田和设施农业紧密相连，使环境污染治理与发展地方特色产业得到有机结合。

3.2.2　关键技术集成与要点

（1）小麦节水高效栽培技术

选用优质、高产、节水、抗旱的优良品种，如：宁春39号、武春5号、陇春24号等。采用垄作沟灌栽培方式，达到节水高效的目的。

（2）双孢菇节水高效栽培技术

良种选择：选用高产优质的双孢菇优良品种，如：双13、As2796等。

栽培技术：针对河西地区自然气候条件，按照双孢菇栽培技术规范要求种植。在培养料配方上，选择采用“小麦草牛粪”培养料、“大麦草牛粪”培养料和“（30%玉米秸秆+70%小麦草）牛粪”培养料。在投入品使用上，应选择优质、高效、安全的生长调节剂以提高产量和抗病性。如：在现蕾期喷施20 000倍纯天然植物生长调节剂“爱密挺”。

（3）培养基废料肥料化利用技术

双孢菇培养基废料做为日光温室种植红提葡萄的基料还田，改良果园土壤。

3.2.3　模式各环节示范效益

通过对该模式各环节运行效果测评，结果如下：

小麦种植环节：增产7.8%～21.7%，节约水资源35%。

日光温室双孢菇生产环节：提高双孢菇产量40%以上，提高种植效益30%。

双孢菇培养基废料还田肥地的环节：减少化肥用量20%，提高效益8%。

3.2.4　模式综合效果评价

该模式示范运行综合效益：农田节水30%，秸秆种菇利用量65%，减少化肥施用量20%，减少农业废弃物排放90%，提高农业综合效益40%。

3.3　“牛—沼/蚯蚓—肥/饲料”小型养殖场绿色农业循环模式

“牛—沼/蚯蚓—肥/饲料”是指充分利用小型养牛场奶（肉）牛生产所产生的废弃物牛粪，将其做为生产沼气或养殖蚯蚓的原料，所产沼气用于牛奶消毒和牛舍取暖和职工生活，蚯蚓作为高蛋白饲料喂牛，副产品沼液沼渣作为优质冲施肥还田。

3.3.1　模式特点

以沼气生产和蚯蚓养殖为纽带，将牛粪的资源化利用和牛的养殖有机联接起来，获得高蛋白饲料和优质有机肥，延长养殖产业链，清洁养殖场环境，投资小、效益高。

3.3.2　关键技术集成

“牛—沼/蚯蚓—肥/饲料”模式的运行，主要集成了牛健康养殖技术、奶牛性控欲胚胎移植技术、蚯蚓蛋白饲料应用技术、蚯蚓繁殖技术、沼气低温产气技术、沼液沼渣肥料利用技术等。

3.3.3　模式示范效益

该模式示范运行综合效益：牛良种化率提高30%，奶牛母犊牛生产率达88%，显著改善肉、奶制品质量和安全水平，减少生产、生活能源开支55%，减少农业废弃物排放85%，提高综合养殖综合效益25%。

4　小结

第一，试验研究构建了河西走廊绿洲灌区种养结合型模式“玉米—牛—沼—肥”、大田设施配套型模式“小麦—菇—肥—果（葡萄）”、小型养殖场型模式“牛—沼/蚯蚓—肥/饲料”，并阐述分析了模式的原理、特点、技术集成要点及效益。

第二，在武威市凉州区谢河镇示范验证了所构建的3种绿色农业循环模式，模式运行使农田节水30%，秸秆养殖利用率达到60%，牛良种化率提高30%，奶牛母犊牛生产率达88%，减少化肥施用量20%，减少生活能源支出55%，减少农业废弃物排放75%，提高农业综合效益36%。显著改善肉、奶制品质量和安全水平，农村生态环境和农民生活条件得到改善，社会、经济、生态效益显著。