浅析沼气生态农业模式及特点

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析沼气生态农业模式及特点范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

以沼气为纽带的生态农业工程作为农业生态工程遵循农业生态工程的基本原理，作为按照生态学原理和经济学规律建立起来的社会、经济和生态三种效益相统一的农业生产体系，它遵循生态学原理。农业生态工程的生态学原理可概括为“整体、协调、循环、再生”，而以沼气为纽带的农业生态工程以沼气建设为纽带，将养殖业、种植业等有机地结合在一起，实现物质和能量的多级利用，达到农业生产的高产、高效、优质、低耗的目的。上世纪90年代以来出现的多种多样的以沼气为纽带的生态农业模式，如“四位一体”模式、“猪-沼-果(菜、莲、稻、鱼)”模式，“五配套”模式，“中部地区生态果园模式”，“沼气生态农场”等模式多样，五花八门，日新月异，本文通过对这些模式的共性和特点进行归纳总结，并分析其效益，以供同行共同探讨。沼气生态农业其实质是以沼气建设为纽带，上下左右连动种植业和养殖业，最终实现农业生产的经济效益、生态效益和社会效益的协调统一，因此各地模式根据其共性和特点可归纳为3种类型：生态温室模式、生态果园模式和生态农场模式。

一、以沼气为纽带的生态温室模式及特点

以沼气为纽带的生态温室模式的主要组成要件包括：沼气池、日光温室、畜禽舍。在此基础上，还可以增加厕所、蚯蚓养殖槽等内容。在模式各组成要件中，沼气池起着联结养殖与种植、生产与生活用能的纽带作用，处于核心地位。畜禽舍内的家畜和家禽起着为沼气池提供发酵原料的功能，畜禽粪便在沼气池内发酵后，产生的沼气用于为大棚增温及提供二氧化碳气肥的作用；产生的沼液可用作大棚内植物的液面肥和杀虫剂，还可用来喂猪；产生的沼渣用作有机肥，也可用作蘑菇栽培的基质；另外，畜禽呼吸产生的废气二氧化碳为植物提供光合作用所需的二氧化碳，而植物的呼吸则为畜禽提供新鲜的氧气。模式各组成部分之间的关系见图。

这种类型的生态农业模式较典型的有北方“四位一体”模式和中部“生态温室”模式。

北方“四位一体”生态农业模式是辽宁省在20世纪90年代研究探索出来的一种生态农业模式，目前已在我国北方农村得到了大范围的推广，取得了显著的经济、能源和生态效益。这种模式的特点可归结为以下6点。

1、多业结合，集约经营。通过模式单元之间的联结和组合把动物、植物、微生物结合起来，加强了物质循环利用，使得养殖业与种植业通过沼气纽带作用紧密联系在一起，形成一个完整的生产循环体系。这种循环体系达到高度利用有限的土地、劳力、时间、饲料、资金等，从而实现集约化经营，进而获得良好的经济、社会和生态效益。

2、合理利用资源，增值资源。模式实现了对土地、空间、能源、动物粪便等农业生产资源的最大限度的开发和利用，从而使得资源实现了增值。

3、物质循环，相互转化，多级利用。生态模式充分利用了太阳能，使太阳能转化为热能，又转化为生物能，达到合理利用。通过沼气发酵，以无公害、无污染肥料施于蔬菜和农作物，使土地增加了有机质，粮食增产，秸秆还田，并转化为饲料，达到用能与节能并进。

4、保护和改善自然环境和卫生条件。生态模式把人、畜、禽、作物联结起来，进行第二步处理，达到规划合理、整齐、卫生，从而保护了环境。同时通过沼气发酵，消灭了病菌。粪便中含有大量的病原体，它可以通过多种途径污染水体、大气、土壤和植物，直接或间接地影响着人体健康。沼气发酵处理粪便使粪便达到了无害化效果。在常温沼气发酵条件下，钩虫卵30天被杀灭，蛔虫卵30天被杀灭，沙门菌平均存活6天，痢疾杆菌40天被杀灭，减少了对土壤的污染。这就改变了农村粪便、垃圾任意堆放的状况，消灭了蚊蝇的孳生场地，切断了病原体的传播途径。因此，沼气发酵处理粪便，净化环境，减少疾病，大大改善了农村的卫生面貌。

5、有利于开发农村智力资源，提高农民素质。生态模式是技术性很强的农业综合型生产方式，是改革传统农业生产模式，实现农业由单一粮食生产向综合多种经营方面转化的有效途径，因此，推广应用北方生态模式，极大地增强了农民的科技意识和技术水平，提高了农民素质。

6、社会效益、经济效益、生态效益提高。高度利用时间，不受季节、气候限制，在新的生态环境中，生物获得了适于生长的气候条件，改变了北方地区一季用余，二季不足的局面，使冬季农闲变农忙；高度利用劳动力资源，生态模式是以自家家庭为基地，家庭妇女、闲散劳力、男女老少都可从事生产；缩短养殖时间，延长农作物的生长期，养殖业和种植业经济效益较高，一般每户可养猪20头，种植蔬菜150平方米，年效益可达纯收入5000元。

中部地区生态温室模式是近年来在河南地区发展起来的一种生态农业模式，其特点可归结为：生态化、立体化、设施化和高效化。

1)生态化。就是运用生态学食物链原理开发宏观与微观生产的物资良性循环、能量多级利用的再生资源高效利用技术，提高资源利用效率，实现物质流动的良性循环，增强可再生资源利用与环境容纳量的持续性。为了实现系统运行的生态化，可采取以TYL个措施：一是通过厌氧发酵技术的应用，为模式的生产提供优质有机肥和有机营养液以替代化肥和农药；二是最大限度地利用太阳能、生物质能等可再生能源，减少农业生产过程中化石能源的利用量；三是通过合理的技术衔接，充分发挥和利用动物、植物和微生物之间固有的依存关系，减少生产过程对外来物质的引入。

2)立体化。就是在模式的设计过程中，充分利用地下、地表和空中的空间，以求使设施内的空间得到最大限度的合理利用。在设计方面将沼气池埋入温室的地下，地面空间分成两部分，一部分用于植物种植，另一部分用于家畜养殖，养殖区上部的空间用于家禽养殖。

3)设施化。为了改变自然环境对农业生产的影响和限制，模式的整个生产都布置在以太阳能日光温室为主体的设施内，从而保证了模式的可控化运行。

4)高效化。这里所说的高效化可以从两个方面加以理解：其一是系统运行效率高，这主要体现在通过各种技术接口，强化了系统内部各组成部分之间的相互依赖和相互促进的关系，从而保证了整个系统运行的高效率；其二是系统的效益高，这主要是由于系统的生产严格遵循了自然规律，也就是实现了生态化生产，所以模式生产的农产品的品质和产量就得到了提高，从而保证了系统的高效产出。

二、以沼气为纽带的生态果园模式及特点

以沼气为纽带的生态果园模式的主要组成要件包括：沼气池、畜禽舍和果园。其中沼气池起着为果园的生产提供沼肥和沼气的功能，而畜禽养殖承担着为沼气发酵提供原料的功能。这类模式的设计依据生态学、经济学、能量学原理，以农户土地资源为基础，以沼气为纽带，以太阳能为动力，以牧促沼，以沼促果，果牧结合，建立起生物种群互惠共生、食物链结构健全、能量流和物质流良性循环的生态果园系统，充分发挥果园内的动植物及光、热、气、水、土等环境因素的作用，从 而实现无公害果园的产业化和农业的可持续发展。

这种类型的生态模式较典型的有北方“中部地区生态果园”模式，南方“猪沼果”模式，西北“五配套”模式等。这些模式的特点可以归纳总结为以下几点。

1、利用沼气的纽带作用，将养殖业、果树种植业有机联结起来形成的农业生态系统，实现了物资及能量在系统内的合理流动，从而最大限度的降低了农业生产对系统外物质的需求，即降低了对农药、化肥等农业基本生产资料的需求，增强了系统自我维持的能力。同时，也使得农业生产的成本显著下降。

2、在基本内容相同的前提下，每种模式充分考虑了与其应用区域的地貌、气候、水土等特征相适应，如“五配套”模式考虑到我国西北缺水的显著，增加了水窖、滴灌等内容，而“中部地区生态果园”模式则考虑到当地冬季气候寒冷增加了猪舍火炕，从而体现了模式鲜明的地域性。符合我国地理纬度跨度大、地理、气候差别大的现实，为我国各地因地制宜的选择应用这种生态农业模式提供了技术保障。

3、这些模式都具有建造、操作和管理特点，与我国农村的现有的经济基础和生产力水平相适应，从而为模式的大范围推广应用提供了可能。

4、在保证模式基本建设内容沼气池、果园、猪舍的前提下，模式建设内容易于扩展，如可增加沼渣种蘑菇、养殖蚯蚓，果园内养鸡、养林蛙等内容，可根据使用者的具体情况对模式建设内容进行丰富，从而最大限度的发挥模式的功能。

三、以沼气为纽带的生态农场模式及特点

以沼气为纽带的生态农场是随着规模化养殖业的发展而发展起来的。20世纪90年代以来，随着中国经济的迅猛发展和人民生活水平的提高，以及政府制定的“菜篮子”工程的顺利实施，中国的养殖业得到快速发展，且发展呈现出向集约化、规模化和现代化方向发展的趋势，规模养殖占总量的比例不断上升，规模越来越大，分布趋于集中。据统计，我国规模化养殖场的养殖量约占全国养殖总量的10％，规模化奶牛场的养殖量约占全国总量的43％，规模化养鸡场的养殖量约占全国养殖总量的20％。而且这些规模化养殖场有近80％集中分布在人口稠密、环境保护压力大的经济发达地区，如北京、山东、江苏、浙江、上海、广东、辽宁等地区。

随着畜牧业的快速发展，畜禽粪便的产量也在不断增加。据有关部门研究，1995年我国猪、牛、养及家禽产生的粪便量约为17.3亿吨，而到了1999年，仅规模化养殖场排放的粪便量就已接近17亿吨。但是，实际上由于大中型养殖场粪便一般采用水；中式进行收集，所以粪便污水的量要远远高于粪便量。如1999年我国规模化养殖场的粪便的排放量不足17亿吨，而实际排放的粪便污水总量却超过200亿吨，其数量是粪便量的10多倍。

养殖业的发展在改善人们的生活，促进经济发展的同时，也带来了严重的污染问题。畜禽粪便对环境的污染主要表现在3个方面，即水体污染、大气污染和土地污染。

畜禽粪便每年向水体排放的污染物的量非常大。据国家环保总局南京环科所和上海市对上海集约化畜禽养殖场粪便进行的调查，畜禽粪便进入水体的流失率高达25～30％，据此保守估算1995年我国畜禽粪便污染物COD、BOD、NH3、－N、TP和TN的流失量分别为728.26万吨、498.83万吨、132.20万吨、41195万吨和245.5万吨。而同期工业废水的COD的排放量为768.57万吨，由此可以看出中国畜禽行业的COD排放量已接近全国工业废水的COD排放量。另外，我国氮肥的正常流失率在8-20％，磷肥的正常流失率为5％，按此计算，畜禽粪便氮、磷的流失量大于化肥的流失量，约为化肥流失量的122％和132％。因此，可以说，畜禽养殖污染正日益成为我国水体污染的主要因子。大量的氮、磷等营养元素排入水体后，会造成严重的水体富营养化问题。

畜禽养殖场刚排出的禽畜粪便含有氨气、硫化氢等有害气体，在未能及时清除或消除后不能及时处理时其臭味将成倍增加，产生甲基硫醇、甲硫醚、二甲胺及多种低级脂肪酸等有恶臭的气体，不仅危及周围居民的健康，而且也会影响场内禽畜的生长。同时养殖业还排放有大量的温室效应气体GH40。作为温室效应气体的主要成分之一，其对全球气候变暖的贡献率大约为15％，其中70％来自于农田土壤活动、农作物秸秆燃烧及畜禽养殖业等3方面。

由于大量的畜禽粪便得不到及时有效的处理，所以很多粪便被堆放在养殖场附近的土地上.长时间的堆放就会对土地造成污染。据资料报道，北京有大中型畜牧场2500家，蛋鸡场901个，因堆粪占据土地1200公顷。多个堆粪场附近的农田由于粪水的直接侵蚀使数千公顷的农田失去生产价值。此外粪尿中大量氮、磷渗入地下，使地下水中硝态氮、硬度和细菌总数超标。

为了控制畜禽养殖业带来的日益严重的环境污染问题，国家环保总局2001年12月了“畜禽养殖业污染物排放标准”(GBl8596-2001)，该标准2003年1月1日开始实施。

对规模化养殖场废弃物的处理，目前多采用以生物处理为主的方法加以处理，其中以沼气处理技术为核心处理粪便污水的能源与环境工程，由于其所具有的处理过程符合生态学规律，运行成本相对较低，且能使废弃物实现资源化利用等特点日益受到了重视，成为很多规模化养殖场处理污染物的首选工艺。

畜禽养殖场沼气工程一般可分两种模式，即“能源生态型”和“能源环保型”。以实现畜禽粪便处理资源化、减量化、无害化、生态化的目标。

1、“能源生态型”沼气工程。是以畜禽养殖场的畜禽污水处理后作为农田水肥利用的处理工艺。要求周围有足够的农田消纳沼液、沼渣，养殖业与种植业的规模要配套。工艺流程图如图。

适合于周边有一定规模的农田、果林、菜地、鱼塘的畜禽养殖场，它是以生态农业的观点统一筹划系统安排，使周边的农田、果林、菜地、鱼塘来消纳经厌氧消化处理后的废水。

2、“能源环保型”沼气工程。是在畜禽养殖场的畜禽污水处理后作达标排放或以回用为最终目标的处理工艺。要求最终出水达到一定的标准后排放到自然水体。工艺流程图如图。