以沼氣為鏈的孟州生態(tài)果園新模式

以沼氣為鏈的孟州生態(tài)果園新模式

孟州市位于河南省西北部，總面積541.64公里，其中丘陵、平原和海灘各占三分之一。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.2，年平均降水614.2mm。每年209.8天，年平均日照時(shí)間為2866.9小時(shí)。充足的陽(yáng)光和自然的水果生產(chǎn)是必不可少的。全市2000年種果面積達(dá)6067hm2,約占全市耕地面積的26%。1生態(tài)果園建設(shè)本課題的提出是從當(dāng)?shù)貙?shí)際出發(fā),依據(jù)生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、能量學(xué)原理,以農(nóng)戶土地資源為基礎(chǔ),以沼氣為紐帶,以太陽(yáng)能為動(dòng)力,以牧促沼,以沼促果,果牧結(jié)合,建立起生物種群互惠共生、食物鏈結(jié)構(gòu)健全、能量流和物質(zhì)流良性循環(huán)的生態(tài)果園系統(tǒng),充分發(fā)揮果園系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)植物及光、熱、氣、水、土等環(huán)境因素的作用,實(shí)現(xiàn)生態(tài)果園的產(chǎn)業(yè)化和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展(如圖1)。孟州生態(tài)果園系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)主要以一個(gè)3335m2左右的成齡蘋(píng)果園為基本生產(chǎn)單元,在果園中修建一座帶有沼氣池和微型地炕的太陽(yáng)能豬舍(約10～20m2)、一眼水井或蓄水窖(約20～40m3)、一幢小型的簡(jiǎn)易看護(hù)房。1.1沼液防治蘋(píng)果病蟲(chóng)害技術(shù)沼氣池是生態(tài)果園系統(tǒng)的核心,起著連接養(yǎng)殖與種植、生活與生產(chǎn)用能的紐帶作用。在果園中建一口8～10m3的沼氣發(fā)酵池,既可解決照明、做飯所需燃料,又可解決人畜糞便等廢棄物的資源化利用,改善了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。同時(shí),沼氣池發(fā)酵后的沼液可用于果樹(shù)葉面的直接噴施,具有較強(qiáng)的防治蘋(píng)果病蟲(chóng)害作用。本課題組曾在孟州市東小仇鄉(xiāng)分別于2000年的3,5,7月底對(duì)蘋(píng)果樹(shù)進(jìn)行了三次沼液噴施試驗(yàn),防治蘋(píng)果樹(shù)病蟲(chóng)害的效果非常明顯,完全可以替代農(nóng)藥,從根本上解決了農(nóng)藥的污染問(wèn)題,且由于沼液中含有大量的氨態(tài)氮肥,在噴灑治蟲(chóng)時(shí)還起到葉面施肥的作用,肥效較好。另外,沼渣可完全代替化肥用于果園施肥,提高蘋(píng)果含糖量、口感等內(nèi)在質(zhì)量和產(chǎn)量,增加經(jīng)濟(jì)收入。生態(tài)型果園中的沼氣池一般建在果園一角的背風(fēng)向陽(yáng)處,既方便使用和管理,又有利于提高池溫和增加產(chǎn)氣量。沼氣池一般10m3為宜,并建在太陽(yáng)能豬舍的地下,全部采用糞便連續(xù)厭氧發(fā)酵工藝,啟動(dòng)時(shí)一次完成投料,運(yùn)行時(shí)自流進(jìn)出。1.2利用家庭暴力代替化肥和農(nóng)藥在果園中建豬舍養(yǎng)豬,是實(shí)現(xiàn)以牧促沼、以沼促果、果牧結(jié)合的前提。按每頭豬的年排糞量約600kg計(jì)算,每個(gè)果園養(yǎng)5頭豬的年排糞量約3000kg,既可滿足8～10m3沼氣池的發(fā)酵原料需求,又可以用沼液(渣)代替化肥和農(nóng)藥。太陽(yáng)能豬舍為磚木結(jié)構(gòu)(如圖2所示),主要由太陽(yáng)能溫室、微型沼氣地炕,豬舍、蔬菜區(qū)等部分組成。其豬舍的前拱架用竹木(或用鋼筋水泥砌成)搭成,冬季用塑料薄膜覆蓋,并依靠微型沼氣地炕輔助供暖;夏季用葡萄、絲瓜等綠藤類植物遮陰,降低豬舍的溫度。而在豬舍的南墻外部(豬舍皆為東西方向坐落)栽培一些蔬菜,形成太陽(yáng)能日光溫室蔬菜區(qū)。由于沼氣、豬舍與日光溫室聯(lián)建,其CO2濃度明顯高于普通日光溫室的CO2濃度,對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)非常有利,試驗(yàn)結(jié)果表明蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量都有明顯提高,黃瓜和番茄的增產(chǎn)率在20%～30%之間,維生素C和可溶性糖的含量分別增加10%以上,這是優(yōu)于普通日光溫室的一大特點(diǎn)。1.3水井或儲(chǔ)水在果園中配套水井(或蓄水窖),除供沼氣池及人蓄生活用水以外,還可保證果園的灌溉用水,防止關(guān)鍵時(shí)期缺水對(duì)果樹(shù)發(fā)育的影響。1.4照顧好的房間果園蓋看護(hù)房,既可住宿,又可就近利用沼氣為燃料生火做飯,還可用作儲(chǔ)藏室或器械室。極大地方便生產(chǎn)和生活之用。2綜合果園試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1實(shí)際運(yùn)行對(duì)比試驗(yàn)本研究于2000年8月在孟州市東小仇鄉(xiāng)建成14個(gè)生態(tài)果園示范戶,并在試驗(yàn)條件完全相同的情況下,對(duì)生態(tài)果園的關(guān)鍵技術(shù)——沼氣系統(tǒng)進(jìn)行了歷時(shí)73天的實(shí)際運(yùn)行對(duì)比試驗(yàn),即本模式的生態(tài)豬舍與普通豬舍的實(shí)際運(yùn)行性能及其應(yīng)用效果對(duì)比。結(jié)果表明生態(tài)豬舍的室溫、沼氣產(chǎn)率均明顯高于普通豬舍(見(jiàn)圖3、圖4)。2.2鑄造技術(shù)原因從圖3可以看出,在冬季比較寒冷(溫度為-2～-6℃)的環(huán)境條件下,生態(tài)豬舍內(nèi)微型沼氣地炕加熱豬舍的作用非常明顯,豬舍平均溫度超過(guò)15℃,而普通豬舍的溫度為3℃左右,生態(tài)豬舍溫度比普通豬舍溫度提高12℃以上。使豬舍溫度始終保持在豬的適宜生長(zhǎng)溫度,即15～17℃。顯見(jiàn),微型沼氣地炕及太陽(yáng)能溫棚在為沼氣發(fā)酵提供熱量的同時(shí),也為豬的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了適宜的環(huán)境,使其能量消耗相對(duì)減少,所以加熱采暖期間豬的增重較快,育肥期短,繁崽成活率高,提高了養(yǎng)豬的經(jīng)濟(jì)效益。在冬季天氣比較寒冷,尤其是氣溫在0℃以下時(shí),生態(tài)豬舍的沼氣池平均產(chǎn)氣率為0.14m3·m-3d-1,而普通豬舍的沼氣池平均產(chǎn)氣率為0.06m3·m-3d-1,二者相差0.08m3·m-3d-1,生態(tài)豬舍的沼氣產(chǎn)率是普通豬舍沼氣產(chǎn)率的2.3倍,顯然這是由于生態(tài)豬舍使用了微型沼氣地炕加熱技術(shù)的原故。生態(tài)豬舍內(nèi)的微型沼氣地炕及太陽(yáng)能日光溫室技術(shù)還為農(nóng)作物(蔬菜等)生長(zhǎng)提供了一個(gè)適宜的環(huán)境,完全可用沼液(渣)取代化肥和農(nóng)藥生產(chǎn)出無(wú)公害的生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品,提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,從而形成一個(gè)新的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),大幅度提高未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益,增加農(nóng)民收入。2.3投資回收期分析在孟州市東小仇鄉(xiāng)建設(shè)一個(gè)3335m2規(guī)模生態(tài)果園,初始投資需4827元,其中3335m2地年租金及果樹(shù)苗投資為1517元,占初始總投資的31%;沼氣系統(tǒng)需1340元,占初始總投資的28%;豬圈及其配套溫室建設(shè)需480元,占初始總投資的10%;灌溉設(shè)施需投資490元,看護(hù)房建設(shè)需1000元。生態(tài)型果園系統(tǒng)建成后,其運(yùn)行費(fèi)用主要包括沼氣池出料用工及設(shè)備更新費(fèi)用、養(yǎng)豬(按5頭計(jì)算)飼料、仔豬及人工費(fèi)、灌溉系統(tǒng)水電費(fèi)及設(shè)備維修費(fèi)等,果樹(shù)的壽命期一般為15年。孟州生態(tài)果園的效益分析見(jiàn)表1。本文對(duì)孟州生態(tài)果園進(jìn)行了財(cái)務(wù)評(píng)價(jià),當(dāng)選擇貼現(xiàn)率為10%時(shí),它的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值(NPV)為104287元,財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率(IRR)為78.13%,動(dòng)態(tài)投資回收期(RP)為4.24年。顯見(jiàn),孟州生態(tài)果園模式的內(nèi)部收益率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于社會(huì)貼現(xiàn)率(i=10%),表明孟州生態(tài)果園具有很好的財(cái)務(wù)贏利能力和較快的投資回收能力。同時(shí),生態(tài)果園中的沼氣池的沼氣年收益360元,而且用沼液(渣)取代化肥和農(nóng)藥,果品產(chǎn)量可提高10%,質(zhì)量也可大大提高,商品率由65%提高到90%以上,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力很強(qiáng)。3生態(tài)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃(1)通過(guò)以沼氣為紐帶的生態(tài)型果園建設(shè),可以促進(jìn)農(nóng)村果園生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流、能量流、養(yǎng)分流的良性循環(huán)和合理利用,協(xié)調(diào)燃料、飼料、肥料三者的關(guān)系。(2)孟州生態(tài)果園立足當(dāng)?shù)氐牡赜蛱攸c(diǎn)和資源優(yōu)勢(shì),以市場(chǎng)為導(dǎo)向,按照農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)理論,調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),從大農(nóng)業(yè)的整體效益出發(fā),由普通果園單一的果業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向“農(nóng)一畜一沼一果”生態(tài)型果園的綜合發(fā)展,逐步形成生態(tài)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,實(shí)現(xiàn)由粗放經(jīng)營(yíng)向集約經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)