國內(nèi)種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式應(yīng)用現(xiàn)狀

劉瓊峰，周峻宇，吳海勇，谷 雨，李明德，洪 曦，吳金水，肖和艾

（1湖南省土壤肥料研究所，長沙 410125；2中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長沙 410125）

0 引言

隨著國內(nèi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化程度不斷提高，種植業(yè)化肥施用量不斷增長，種植與養(yǎng)殖業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)，導(dǎo)致種養(yǎng)廢棄物資源浪費以及環(huán)境污染問題日益突出，如何實現(xiàn)種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)能增長與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，是種養(yǎng)系統(tǒng)可持續(xù)性面臨的重大挑戰(zhàn)。種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)通過協(xié)調(diào)種植、養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)生物質(zhì)和養(yǎng)分等資源的循環(huán)利用，從而降低投入，促進(jìn)種養(yǎng)廢棄物的合理利用，把傳統(tǒng)的依賴農(nóng)業(yè)資源消耗的線性增長方式，轉(zhuǎn)換為資源節(jié)約與高效利用型的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長方式[1]。種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)發(fā)展是解決國內(nèi)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的根本出路，是破解農(nóng)業(yè)面源污染難題、實現(xiàn)種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)綠色生產(chǎn)的重要途徑[2]。綠色種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的應(yīng)用推廣對于促進(jìn)鄉(xiāng)村振興，推動農(nóng)業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的構(gòu)建是根據(jù)區(qū)域種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)特點及資源現(xiàn)狀，通過種養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計和管理，調(diào)整和優(yōu)化種養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，延長產(chǎn)業(yè)鏈條，利用生產(chǎn)中每一個物質(zhì)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)物質(zhì)能量資源的多層次、多級化的循環(huán)利用，達(dá)到種養(yǎng)系統(tǒng)的自然資源利用效率最大化、購買性資源投入最低化、可再生資源高效循環(huán)化、有害生物和污染物可控化的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)[3]。種養(yǎng)復(fù)合模式是國內(nèi)循環(huán)農(nóng)業(yè)實踐探索最為典型和主要的模式[4]，與區(qū)域自然條件、產(chǎn)業(yè)類型及資源稟賦緊密相關(guān)，目前已形成南方以沼氣為紐帶的“豬-沼-果”模式，北方“四位一體”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，山東壽光以秸稈綜合利用、畜禽糞便利用和沼氣為紐帶的資源利用型種養(yǎng)循環(huán)模式[5-6]，南方“牧草-肉牛-蔬菜”環(huán)保型種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式[7]等。根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)體系的特點，國內(nèi)種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)的典型模式有：種植業(yè)與生豬養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合的“豬-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式、種植業(yè)與草食動物養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合的“牧草（秸稈）-草食動物養(yǎng)殖-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式、稻田種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式如稻鴨共生、稻田養(yǎng)魚、稻蝦共作等，已取得明顯的生態(tài)經(jīng)濟效益和實踐經(jīng)驗。

1 “豬-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式

根據(jù)種植系統(tǒng)土地利用類型與種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)特點，“豬-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式有“豬-沼/肥-農(nóng)田種植系統(tǒng)”、“豬-沼/肥-園地種植系統(tǒng)”等?！柏i-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式以規(guī)模化生豬養(yǎng)殖為源頭，通過技術(shù)集成，拓寬糞污循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展糞污治理、沼氣能源、食用菌、種植業(yè)、有機肥料等產(chǎn)業(yè)，解決規(guī)?；B(yǎng)豬場區(qū)域內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的“廢棄物”再利用問題。生豬養(yǎng)殖廢棄物資源的循環(huán)利用是實現(xiàn)種養(yǎng)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，固體廢棄物可生產(chǎn)沼氣或肥料化利用生產(chǎn)有機肥實現(xiàn)資源循環(huán)利用，養(yǎng)殖廢水的無害化處理與綜合利用是農(nóng)業(yè)面源污染防控的重點，養(yǎng)殖廢水通常運用沼液肥水一體灌溉技術(shù)實現(xiàn)沼液低成本還田[8]，生態(tài)處理模式有生態(tài)濕地、氧化塘等，對于高濃度的養(yǎng)殖廢水，單一類型生態(tài)處理工藝難以實現(xiàn)廢水的高效處理，通過種養(yǎng)結(jié)合模式實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水的組合生態(tài)處理與循環(huán)利用具有較好的應(yīng)用前景，較為典型的模式有“豬-沼/肥-草”模式、“豬-沼/肥-藻”模式等。

1.1 “豬-沼/肥-農(nóng)田種植系統(tǒng)”循環(huán)模式

“豬-沼/肥-農(nóng)田種植系統(tǒng)”典型模式有“豬-沼/肥-稻”、“豬-沼/肥-玉米”、“豬-沼/肥-菜”等，是發(fā)展生豬養(yǎng)殖和無公害糧食作物和蔬菜生產(chǎn)、提高物能利用率、降低農(nóng)本的典型模式。該模式以沼氣為紐帶，把豬糞、秸稈等作為沼氣池的原料，生產(chǎn)沼氣供能，沼液、沼渣用于喂豬和種植糧食、蔬菜作物[9]。目前，國內(nèi)“豬-沼/肥-農(nóng)田種植系統(tǒng)”循環(huán)模式在環(huán)保、增效方面比較好的做法有：（1）采用有機生豬養(yǎng)殖、有機稻種植技術(shù)，發(fā)展有機農(nóng)業(yè)[10]。有機生豬養(yǎng)殖模式在豬的養(yǎng)殖過程中不使用生長激素、化學(xué)色素和防腐劑等化學(xué)物質(zhì)，以有機飼料為主進(jìn)行飼養(yǎng)；有機稻的種植選擇清潔土壤和水源，不使用化學(xué)肥料和農(nóng)藥，糞污采用生態(tài)環(huán)保綜合利用型工藝模式處理，經(jīng)過生化處理的廢水要求達(dá)到國家排放或灌溉標(biāo)準(zhǔn)后方可循環(huán)利用[11]。（2）控制養(yǎng)殖規(guī)模，合理配置農(nóng)田種植面積。規(guī)模豬場所產(chǎn)生的糞污作為有機肥施用于種植業(yè)基地供農(nóng)作物吸收利用，其關(guān)鍵在于養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)的有機結(jié)合，要求豬場周邊或附近有與豬場養(yǎng)殖規(guī)模相匹配的農(nóng)地，養(yǎng)殖規(guī)模不宜太大，農(nóng)田要距離豬場500 m內(nèi)，便于沼液管道通往農(nóng)地，以消納豬場達(dá)標(biāo)排放的沼液、沼渣[12-13]。（3）利用閑置土地種植飼草，促進(jìn)秸稈轉(zhuǎn)化利用，如采用狼尾草飼喂生豬，可節(jié)省精飼料的使用量，降低生豬的飼養(yǎng)期成本[13]。

1.2 “豬-沼/肥-園地種植系統(tǒng)”循環(huán)模式

“豬-沼/肥-園地種植系統(tǒng)”典型模式有“豬-沼/肥-果”、“豬-沼/肥-茶”等，是以沼氣和沼渣為紐帶，將生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)與柑橘、臍橙、獼猴桃、茶葉等種植產(chǎn)業(yè)聯(lián)系起來的種養(yǎng)模式。該模式采取豬舍雨污分流，糞尿干濕分離，養(yǎng)殖場采用干清糞方式，將固體糞污統(tǒng)一收集經(jīng)堆積發(fā)酵處理后，作為有機肥料輸入果園、茶園作為底肥和冬季基肥，豬尿及廢水統(tǒng)一納入沼氣池厭氧發(fā)酵處理后作為追肥對果園、茶園和配套牧草地等進(jìn)行灌溉，實現(xiàn)化肥、農(nóng)藥等資源的減量使用[14-16]?！柏i-沼/肥-果”模式的果園面積、畜禽養(yǎng)殖規(guī)模與沼氣池容積需合理搭配[17]；“豬-沼/肥-茶”模式根據(jù)茶葉種植面積的年需肥量，按照生豬年糞尿排泄量計算養(yǎng)豬比例，可實現(xiàn)生豬飼養(yǎng)與茶葉種養(yǎng)協(xié)調(diào)、循環(huán)發(fā)展[16,18]。針對種植業(yè)的經(jīng)營方式和生豬養(yǎng)殖場的規(guī)模不同，種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)的養(yǎng)殖廢棄物資源化利用模式也不同，如重慶三峽庫區(qū)的“豬-沼/肥-果”庭院循環(huán)模式以分散養(yǎng)殖、分散利用為特點，將小型養(yǎng)殖場建設(shè)在分散果園中，通過沼氣工程處理后還田解決了農(nóng)戶燃料和果園肥料的供應(yīng)問題；規(guī)模種植循環(huán)模式以分散養(yǎng)殖、集中處理和集中使用為特點，主要是適度規(guī)模集中連片果園與養(yǎng)殖管理的生產(chǎn)循環(huán)模式，依托企業(yè)將周邊分散養(yǎng)殖糞污集中處理；集體果園和大中型養(yǎng)殖場企業(yè)生產(chǎn)循環(huán)模式以集中養(yǎng)殖、集中處理、分散使用為特點，在數(shù)個循環(huán)農(nóng)業(yè)示范園以大中型養(yǎng)殖場為依托，通過糞污沼氣化處理、沼液重金屬脫除、肥水一體管理還田，并發(fā)展水果加工業(yè)延長循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈條，提高社會經(jīng)濟效益[15]。

1.3 “豬-沼/肥-草”循環(huán)模式

“豬-沼/肥-草”循環(huán)模式是減控生豬規(guī)模養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)面源污染的典型模式，將養(yǎng)豬產(chǎn)生的糞污制取沼氣，養(yǎng)殖污水經(jīng)厭氧發(fā)酵后，產(chǎn)生的沼液作為有機肥用于黑麥草、狼尾草等飼草的周年輪耕輪作，春夏季種植美洲狼尾草、雜交狼尾草等，秋冬季種植黑麥草、牧草作為青綠飼料喂豬或養(yǎng)鵝、魚等，建設(shè)沼液儲存池可解決寒冬、雨季存放沼液的問題，既有利于沼液的再沉淀分解，又能避免沼液形成二次污染，青飼料基地可采用自動噴灌系統(tǒng)進(jìn)行澆灌，滲流出的沼液水通過管溝收集到池塘中養(yǎng)綠萍、魚等，使水質(zhì)達(dá)到二級以上排放標(biāo)準(zhǔn)[19]。該模式豬場糞污作為有機肥料被植物完全吸收利用，有效地解決了種植園有機肥來源問題；經(jīng)過沼液和有機肥料滋養(yǎng)的牧草是養(yǎng)豬的好飼料，可大大節(jié)約養(yǎng)殖成本；而且，雜交狼尾草和黑麥草具有適應(yīng)性強、生長速度快、多次收割、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的特點，能消納大量的豬場廢水和沼液，改變傳統(tǒng)模式對環(huán)境及水源的污染，達(dá)到變廢為寶、環(huán)保生態(tài)的目的[20]。

1.4 “豬-沼/肥-藻”循環(huán)模式

當(dāng)前，建立養(yǎng)殖場廢棄物的生態(tài)處理系統(tǒng)是既經(jīng)濟可行又能高效去除養(yǎng)殖廢水氮磷的技術(shù)方法[21]，較為典型的有“豬-沼-綠狐尾藻-有機肥/飼料”循環(huán)模式，該模式通過集成綠狐尾藻生態(tài)濕地消納氮磷技術(shù)、稻草治理養(yǎng)殖廢水技術(shù)、廢水氮磷的資源化利用技術(shù)解決生豬養(yǎng)殖污水處理問題?！柏i-沼-綠狐尾藻-有機肥/飼料”循環(huán)模式的養(yǎng)殖廢水經(jīng)沼氣池、稻草基質(zhì)消納池、多級綠狐尾藻生態(tài)濕地進(jìn)行氮磷的生態(tài)消納處理。養(yǎng)殖廢水經(jīng)沼氣池發(fā)酵后沼渣可制有機肥、沼液形成液體有機肥，沼氣池的作用主要是厭氧消化，利用微生物發(fā)酵可有效降低養(yǎng)殖廢棄物中COD，但對氮、磷的去除能力很低；稻草基質(zhì)消納池以稻草為材料，利用其建立的生物膜，有效吸附處理較高濃度的氮磷；多級綠狐尾藻生態(tài)濕地主要利用耐高氮磷污水、生物量大的綠色植物狐尾藻對污水進(jìn)行處理，由于生長的狐尾藻富含氮磷，可作綠肥施到種植系統(tǒng)，或作為飼料供生豬食用?！柏i-沼/肥-藻”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式把濕地植物、水產(chǎn)業(yè)和畜牧環(huán)保業(yè)延伸到畜牧產(chǎn)業(yè)鏈中，具有能耗省、投資成本低、處理效果好、資源回收利用率高等特點，養(yǎng)殖廢水中的氮磷經(jīng)過生態(tài)消納處理后的排水水質(zhì)可達(dá)到禽畜養(yǎng)殖業(yè)污染物的國家排放標(biāo)準(zhǔn)，是減控生豬養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)面源污染的典型模式[7,22-23]。

當(dāng)前，國內(nèi)的規(guī)?；i養(yǎng)殖體系普遍從其他農(nóng)場和地區(qū)購買所有飼料，飼料的質(zhì)量安全難以控制，且部分養(yǎng)殖廢棄物中還含有重金屬、抗生素等污染物，作為肥料施用于種植業(yè)也影響到農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)安全，因此，飼料無害化、養(yǎng)殖廢棄物資源化利用以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等問題成為目前生豬養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)相結(jié)合發(fā)展種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)的瓶頸，適用于規(guī)?；i養(yǎng)殖場的環(huán)保型種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)模式仍是目前循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展迫切需要探求的重點和難點。

2 “牧草（秸稈）-草食動物養(yǎng)殖-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式

種植業(yè)與草食動物養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合的種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式具有節(jié)糧、廢棄物資源循環(huán)利用率高、不污染環(huán)境、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)等特點，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）發(fā)展草食動物養(yǎng)殖業(yè)可減少對外部飼料的依賴，擴大牧草及飼料作物的種植，促進(jìn)“糧、經(jīng)、草（飼）”三元種植結(jié)構(gòu)的形成；（2）由于草食動物以牧草或作物秸稈為主要飼料來源，可大大提高秸稈資源的轉(zhuǎn)化率，并且通過飼草質(zhì)量安全控制可保障養(yǎng)殖排泄物的無害化，提高養(yǎng)殖廢棄物的肥料化還田利用率與循環(huán)利用率，減少廢棄物排放對生態(tài)環(huán)境造成的污染，且提供優(yōu)質(zhì)肥料供種植業(yè)施用，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，是國內(nèi)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要模式。各地結(jié)合區(qū)域優(yōu)勢條件，以草食畜牧業(yè)為中心已形成不同類型的模式，如西藏地區(qū)的“青稞-酒-牛-肥-菌-農(nóng)田系統(tǒng)”模式[24]、福建漳州、泉州等地“草-牛-沼-蔬”、“果-草-牧-菌-沼”、“竹-草-羊-魚-菇-沼”模式[25]，江蘇里下河地區(qū)的“鮮食玉米-羊-沼氣-牧草”、“牧草-鵝-鮮食玉米”模式[26]，湖南長沙縣金井鎮(zhèn)“牧草/水稻-肉牛-有機肥-果蔬茶”循環(huán)模式[7]等。

2.1 “牧草（秸稈）-肉牛（奶牛）-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式

“牧草（秸稈）-肉牛（奶牛）-沼/肥-種植系統(tǒng)”模式是種植業(yè)與草食畜牧業(yè)相結(jié)合最為典型的模式，該模式應(yīng)用生物質(zhì)循環(huán)利用與污染物消納凈化原理以及物質(zhì)多層次高效利用技術(shù)，通過構(gòu)造和建立種植業(yè)、肉牛（奶牛）養(yǎng)殖業(yè)與土壤之間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)生物質(zhì)生產(chǎn)和循環(huán)利用。如江蘇“雙鏈型”鮮食玉米-奶牛-沼氣-龍蝦-牧草循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，生物食物鏈?zhǔn)酋r食玉米秸稈或牧草飼喂奶牛、奶牛糞及殘飼進(jìn)入沼氣池發(fā)酵、沼液養(yǎng)殖龍蝦、沼渣或龍蝦池塘底泥作鮮食玉米或牧草生長的有機肥[27]。“飼料玉米（兩茬）-肉牛-沼/肥-小麥（大麥或蔬菜）”循環(huán)模式的種植戶采用“（一茬）小麥+（兩茬）飼料玉米”、“（兩茬）飼料玉米+（一茬）蔬菜”適度規(guī)模糧經(jīng)飼三元種植模式，形成“飼料玉米種植-秸稈回收養(yǎng)牛-牛糞尿沼氣發(fā)電-有機肥生產(chǎn)還田-玉米、小麥、大麥或蔬菜種植系統(tǒng)”等綜合循環(huán)利用高效生態(tài)循環(huán)鏈[28]。養(yǎng)殖場廢水含有許多養(yǎng)分，經(jīng)無害化處理后可用于種植農(nóng)作物、牧草，以及培育土壤、肥水養(yǎng)魚等，養(yǎng)殖場廢水的就地消納問題是草食動物養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)相結(jié)合發(fā)展種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，南方規(guī)模化奶牛場的草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式基于規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖對鮮草需要量大、雜交狼尾草產(chǎn)量高且對奶牛場污水氨氮吸收率高等因素而構(gòu)建，象草、黑麥草可作為畜牧場高質(zhì)量濃度污水修復(fù)植物進(jìn)行全年輪作，通過保障種植面積并適時收割，可消納養(yǎng)殖場終端糞污中的氮、磷[29]。湖南省長沙縣金井鎮(zhèn)循環(huán)農(nóng)業(yè)基地構(gòu)建的“牧草/水稻-肉牛-有機肥-果蔬茶”模式發(fā)展環(huán)保型循環(huán)農(nóng)業(yè)，該模式包括種植系統(tǒng)、肉牛養(yǎng)殖系統(tǒng)、廢棄物無害化處理系統(tǒng)、環(huán)境保育系統(tǒng)。種植系統(tǒng)種植牧草、水稻、玉米、蔬菜等作物，通過集成牧草/稻草重金屬減控、稻草農(nóng)藥殘留阻控、飼用稻草營養(yǎng)強化等技術(shù)從源頭控制污染源輸入，保障飼草質(zhì)量安全。廢棄物無害化處理系統(tǒng)包括固液分離處理子系統(tǒng)、固體廢棄物無害化處理子系統(tǒng)、液體廢棄物無害化處理子系統(tǒng)，養(yǎng)殖廢棄物經(jīng)固液分離后，固體廢棄物生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機肥，液體廢棄物利用智能管控平臺、水肥一體化管道輸送到蔬菜地、果園等種植系統(tǒng)。為了解決循環(huán)農(nóng)業(yè)基地的環(huán)境污染控制問題，建設(shè)生態(tài)溝渠、綠狐尾藻生態(tài)濕地等構(gòu)建環(huán)境保育系統(tǒng)，消納養(yǎng)殖污水的氮磷，該模式通過種養(yǎng)結(jié)構(gòu)平衡、周年合理配置作物種植面積與肉牛養(yǎng)殖規(guī)模，使肉牛養(yǎng)殖排泄物的氮磷資源被種植系統(tǒng)完全消納，達(dá)到廢棄物減量排放，資源高效利用的目標(biāo)，實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟效益的共贏[7,22]。

2.2 “牧草（秸稈）-羊-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式

在國內(nèi)農(nóng)區(qū)，尤其是南方丘陵區(qū)坡地分布廣、水源足、氣候宜，具備牧草種植條件，而且秸稈產(chǎn)出量大，發(fā)展“牧草（秸稈）-羊-沼/肥-種植系統(tǒng)”循環(huán)模式對于促進(jìn)養(yǎng)羊業(yè)的規(guī)?；?、提高秸稈資源利用率、保持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)、改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義[30]。如江蘇泰州“梨-牧草-牛羊-肥”循環(huán)模式利用架式栽培和非架式栽培2 種方式的大樹冠稀植梨園密植套種牧草，套種牧草栽培品種實現(xiàn)多元化搭配，兼顧牛羊生長營養(yǎng)需要和連續(xù)產(chǎn)草量的要求，牧草機械刈割后水肥一體化配套管理，在空間和地面立體生產(chǎn)，通過合理拼裝、資源循環(huán)配套利用，實現(xiàn)樹-牧草-牛羊-牛羊廢棄物回田的物質(zhì)與能量輸送，經(jīng)濟和生態(tài)效益顯著[31]。渭北旱塬“果-草-肥-羊”生態(tài)種養(yǎng)循環(huán)模式是以草業(yè)為紐帶，將果、草、畜合理配套的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)，在蘋果園行間種植生草有助于提高果園土壤理化性質(zhì)、酶活性，改善土壤細(xì)菌群落組成特征，草種組合以多年生黑麥草+紫花苜蓿產(chǎn)量和營養(yǎng)價值最高，以羊糞、秸稈、玉米等為原料加入不同比例的生物復(fù)合菌、助發(fā)酵劑等輔助料，利用發(fā)酵堆肥工藝制成的生物有機肥養(yǎng)分含量高且對環(huán)境友好，羊糞利用率在90%以上[32]。利用秸稈養(yǎng)羊可以在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮不斷向系統(tǒng)歸還營養(yǎng)物質(zhì)的作用，維持植物―動物―微生物三者之間組成的食物鏈的良性循環(huán)，使物質(zhì)和能量的輸入、輸出互相交換，互相調(diào)節(jié)，互相補償，可為建立一個良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造有利條件[30]。如“秸稈+羊+沼氣+水稻”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式以沼氣建設(shè)為紐帶、以水稻種植和畜牧養(yǎng)殖為支撐、以秸稈回收利用為載體來促進(jìn)種養(yǎng)殖業(yè)循環(huán)發(fā)展，將羊只的排泄物和秸稈作為沼氣發(fā)酵的重要原料，每飼養(yǎng)5 只羊配置8～10 m3的沼氣池，在羊排泄物不充足的情況下堆漚處理過的秸稈作為沼氣池發(fā)酵原料補充來源，沼氣池每日可產(chǎn)出沼氣1 m3，沼液沼渣可為作物生長提供優(yōu)質(zhì)肥源[33]。

種植業(yè)與草食動物養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合發(fā)展新型環(huán)境保育型循環(huán)農(nóng)業(yè)是可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。環(huán)境保育型循環(huán)農(nóng)業(yè)摒棄了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展忽視了與生態(tài)環(huán)境保育共存的理念，強調(diào)農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境的調(diào)和，將污染物源頭控制、過程阻控、末端消減、資源循環(huán)利用等基本原則和措施融入農(nóng)業(yè)時空布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)配置和生產(chǎn)的全過程，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)作為生態(tài)環(huán)境中的一個子系統(tǒng)，以低投入、低排放、循環(huán)化、廢棄物資源化利用為技術(shù)支撐，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[7]。為了實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效和生態(tài)文明建設(shè)的共贏，在傳統(tǒng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的基礎(chǔ)上，發(fā)展新型環(huán)境保育型循環(huán)農(nóng)業(yè)是循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要途徑。

3 稻田種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

稻田種養(yǎng)結(jié)合模式充分利用稻田立體空間的光、熱、水及生物資源，將種植業(yè)中水稻淺水的生態(tài)環(huán)境加以利用，與魚、蝦、蟹、鱉、鴨等生物共同構(gòu)成一個較完整的生態(tài)系統(tǒng)，使其互利共生，提高稻田綜合利用率[34]。目前，國內(nèi)典型稻田種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式主要有“稻-魚”種養(yǎng)、稻鴨共生、稻蝦共作模式等，相關(guān)研究涉及稻田養(yǎng)分循環(huán)與能流、物流特征，土壤肥力狀況、水稻產(chǎn)量與稻米品質(zhì)、病蟲害動態(tài)、生物多樣性及水體環(huán)境的影響等[35-38]，在國內(nèi)稻區(qū)已開展不同形式與各具特色的實踐探索。

3.1 “稻-魚”種養(yǎng)模式

“稻-魚”種養(yǎng)模式應(yīng)用稻田養(yǎng)魚、魚養(yǎng)稻、稻魚共生理論，利用生物種群、群落之間的生存競爭及動態(tài)協(xié)同，最大限度地提高稻田產(chǎn)出率，在減少化肥及農(nóng)藥的使用、生物防治、可持續(xù)發(fā)展等多方面具有優(yōu)勢[39]?！暗?魚”種養(yǎng)模式在浙江、福建、江西、湖南、四川、廣西等省份廣泛應(yīng)用，已成為南方稻作區(qū)提高水稻栽培產(chǎn)量和效益的一種主要模式，與單種水稻相比，生態(tài)和經(jīng)濟效益顯著[40]。已有研究表明，在常規(guī)施氮量基礎(chǔ)上，減施15%～30%的氮肥不會顯著降低“稻-魚”模式中水稻齊穗期劍葉的SPAD值和水稻籽粒產(chǎn)量，氮肥減施比例與土壤基礎(chǔ)肥力、土壤類型、水產(chǎn)養(yǎng)殖管理水平如投入的飼料有關(guān)[41]?！邦^季稻+魚+再生稻”栽培模式可增加土壤中全效和速效養(yǎng)分含量，且全量氮、磷、鉀含量在整個生育期內(nèi)維持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)[42]?！暗?魚-綠肥”周年循環(huán)模式在水稻種植期間稻魚共作，稻田害蟲、雜草、浮游生物為魚提供天然餌料，水稻收獲后，充分利用冬閑田輪作綠肥，為后茬水稻提供養(yǎng)分，有效提高土壤肥力，減少化肥施用，促進(jìn)當(dāng)季水稻增產(chǎn)[43]。云南省保山市隆陽區(qū)應(yīng)用“優(yōu)質(zhì)稻谷+鮮魚+油菜苔+油菜籽”稻魚菜油周年綠色輕簡高效模式可實現(xiàn)周年產(chǎn)值超75000 元/hm2[44]。湖南辰溪縣23 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)用稻田養(yǎng)魚模式平均每公頃增加稻谷產(chǎn)量763.5 kg，減少68%農(nóng)藥和24%化肥的使用量[40]。

3.2 稻鴨共生模式

稻鴨共生模式是在水稻移（拋）栽返青后，將雛鴨放入稻田，直到水稻齊穗期鴨子都生活在稻田里的稻鴨共育循環(huán)模式，要求稻田水資源豐富，水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，水利設(shè)施健全，排灌便捷，地勢適宜，具有較強的抗旱防澇能力，鴨田集中連片，土層深厚，土壤肥沃[45]。水稻品種一般要求相對高稈、株型緊湊，抗倒伏，生長力強，但因各地方的環(huán)境、氣候、土壤特質(zhì)不同，具體種植品種也不同，一般為雙季稻的早秈稻、雜交秈稻，也可以是單季稻區(qū)的中晚稻，如湖南省南縣開展的試種展示試驗優(yōu)選出的稻田生態(tài)種養(yǎng)主推優(yōu)質(zhì)水稻品種有‘農(nóng)香42’、‘徽兩優(yōu)絲苗’、‘深兩優(yōu)867’等[46]；鴨子品種主要是小型肉鴨或者役用鴨，對鴨子的要求是好動、抗病性強并且抗疲勞、捕食能力強、消化排泄系統(tǒng)強[34]。稻鴨共生模式能顯著增加水田田面水銨態(tài)氮和磷含量，提高土壤養(yǎng)分，增加土壤微生物數(shù)量和酶活性，從而促進(jìn)水稻分蘗，增加水稻各類養(yǎng)分積累，增產(chǎn)效果顯著[47]。應(yīng)用稻鴨共生模式生產(chǎn)綠色水稻方面積累了豐富的實踐經(jīng)驗，如廣西富川瑤族自治縣的稻田養(yǎng)鴨模式采用經(jīng)有機認(rèn)證的稻田進(jìn)行有機水稻種植，以花生餅、谷殼和米糠等制備的有機肥做肥料，以稻鴨共生等生物和物理技術(shù)防控水稻病蟲草害，通過循環(huán)利用有機肥，不使用化學(xué)農(nóng)藥和除草劑，保障稻米的品質(zhì)安全，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和有機稻米生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展。稻鴨共生模式一方面利用鴨子除草滅蟲，松土增加田間通透性，鴨糞肥田，減少化肥、農(nóng)藥的用量，提高稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)；另一方面，稻田又為鴨子提供活動場所和餌料，可節(jié)省養(yǎng)鴨成本，提高鴨產(chǎn)品的品質(zhì)，是生產(chǎn)綠色食品的生態(tài)循環(huán)模式[48]。

3.3 稻蝦共作模式

稻蝦共作模式是將水稻種植與小龍蝦養(yǎng)殖有機結(jié)合于一體，充分利用稻田淺水環(huán)境和冬閑期，在稻田四周開挖環(huán)形溝渠、筑埂，能夠在穩(wěn)定水稻種植面積和產(chǎn)量的基礎(chǔ)上大幅減少化肥農(nóng)藥的投入和使用，同時產(chǎn)出高品質(zhì)的小龍蝦[49]。當(dāng)前稻蝦模式主要有溝凼模式、寬溝模式、生態(tài)池模式3 種類型[50]，技術(shù)模式基本以學(xué)習(xí)湖北、安徽等地為主。浙江省根據(jù)水稻種植制度特點，創(chuàng)新發(fā)展了稻蝦高效綠色種養(yǎng)模式，利用單季稻種植后的冬閑田養(yǎng)殖小龍蝦，稻田不開挖環(huán)溝，只加高加固田埂，不破壞稻田耕作層，實現(xiàn)了水稻和小龍蝦的雙豐收[51]。與常規(guī)水稻相比，稻蝦共作模式可有效提高土壤肥力、改善土壤通氣狀況、控制雜草生長、提升水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，稻谷單價較常規(guī)種植可提高21.4%，稻田禾本科雜草、闊葉類雜草、莎草科雜草分別降低71.9%、66.3%和53.7%。稻蝦共作可提高稻田土壤有機碳及其活性組分含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水稻對氮素的吸收利用，提高系統(tǒng)界面氮素利用率[52]，加大水稻根系的下扎深度，改善固持速效養(yǎng)分的能力，從而提升稻田土壤生物肥力[53]。

近年來，稻田種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的安全優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展成為關(guān)注的重點，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要有以下方面：產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，水源充足且水質(zhì)無污染，土壤肥沃且蓄水能力強，有良好的排灌條件且田埂堅固；實行測土配方施肥技術(shù)，多施有機肥，化肥施用量比單種水稻減少20%左右；采用“預(yù)防為主，綜合防治”的水稻病蟲害防控技術(shù)，以農(nóng)業(yè)防治為基礎(chǔ)，選擇抗病品種、合理密植，物理措施如在田間合理設(shè)置頻振式殺蟲燈，降低田間害蟲發(fā)生量，性誘技術(shù)如推廣害蟲性誘防控技術(shù)，有效控制二化螟等害蟲，化學(xué)防治方法有推廣種子包衣處理，提倡秧苗帶藥移栽，盡量不施化學(xué)農(nóng)藥。

4 討論

種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是提高種養(yǎng)系統(tǒng)養(yǎng)分利用效率和降低環(huán)境污染，系統(tǒng)養(yǎng)分資源管理調(diào)控的首要任務(wù)是優(yōu)化養(yǎng)分管理、保持養(yǎng)分合理流動與循環(huán)、減少系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的養(yǎng)分排放，其核心是通過改善畜禽糞尿管理，減少養(yǎng)分的損失和提高養(yǎng)分在農(nóng)田循環(huán)的比例和數(shù)量[54]。養(yǎng)分平衡和流動研究是進(jìn)行養(yǎng)分資源綜合管理的基礎(chǔ)，種植、養(yǎng)殖和環(huán)境等子系統(tǒng)的養(yǎng)分平衡是依賴相互之間養(yǎng)分循環(huán)流動實現(xiàn)的，只有通過養(yǎng)分循環(huán)和流動才能使有限的養(yǎng)分得到最大限度的利用，各養(yǎng)分流動項不僅代表一個養(yǎng)分的輸入/輸出端口，同時也起著調(diào)節(jié)器的作用，影響著農(nóng)田、畜牧子系統(tǒng)甚至整個種養(yǎng)結(jié)合體系的養(yǎng)分動態(tài)轉(zhuǎn)化[55]。飼料轉(zhuǎn)化、養(yǎng)殖廢棄物還田利用是調(diào)控種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)模式養(yǎng)分流動的2個主要環(huán)節(jié)。合理的飼料配比可有效提高飼料氮的利用效率，優(yōu)化飼草配置以及飼料養(yǎng)分投入成為調(diào)控畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)養(yǎng)分流動的主要途徑之一[55]。同時，通過畜牧系統(tǒng)養(yǎng)殖廢棄物的還田利用，不僅能解決畜禽糞便問題，減少其排放后對環(huán)境的污染，而且還有效地利用了畜禽糞便中的營養(yǎng)資源，極大地提高了資源的利用效率，增加土壤肥力[56]。畜禽糞便養(yǎng)分管理最關(guān)鍵的任務(wù)是在估算養(yǎng)殖場糞肥養(yǎng)分供給量基礎(chǔ)上，判斷合理的糞肥施用量[57]，一般養(yǎng)殖場的畜禽糞便往往具有氮磷含量高的特點，大型養(yǎng)殖場畜禽糞便的肥料化還田利用，易導(dǎo)致氮、磷在土壤中的大量積累，過量的糞肥極大地提高了氮、磷淋失和對地表水、地下水污染的風(fēng)險性[58]，因此養(yǎng)殖廢棄物資源肥料化還田利用必須要考慮土地對畜禽糞便的承載量和種植系統(tǒng)吸收糞肥養(yǎng)分的能力，利用種養(yǎng)結(jié)合方式處理畜禽廢棄物時，植物種類和土地廢棄物消納量的研究至關(guān)重要[59-61]。根據(jù)種植系統(tǒng)作物種類、養(yǎng)分需求特點和養(yǎng)殖系統(tǒng)對飼料質(zhì)量需求特點，調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)和養(yǎng)殖規(guī)模以提高種養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)部氮磷供應(yīng)量、糞污還田比例和優(yōu)化飼料結(jié)構(gòu)等，降低化肥氮施用量、提高系統(tǒng)氮磷養(yǎng)分總利用率，是實現(xiàn)種養(yǎng)平衡和可持續(xù)發(fā)展的重要措施和途徑[62]。

由于國內(nèi)種植業(yè)與規(guī)模化養(yǎng)殖場的經(jīng)營主體往往不同，尚未形成以種養(yǎng)結(jié)合養(yǎng)分平衡管理為基礎(chǔ)的準(zhǔn)入制度，更缺乏適合不同區(qū)域、不同作物的種養(yǎng)結(jié)合操作指南。因此，在種養(yǎng)結(jié)合條件好的地區(qū)以及養(yǎng)殖密集區(qū)域，設(shè)置區(qū)域性畜禽糞肥施用第三方服務(wù)組織、構(gòu)建專業(yè)化種養(yǎng)結(jié)合畜禽廢棄物利用模式是促進(jìn)養(yǎng)殖廢棄物資源化利用和污染防治的重要措施。針對不同規(guī)模養(yǎng)殖場，加強種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式養(yǎng)分資源管理，建立畜禽廢棄物養(yǎng)分管理制度，針對不同農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)和作物類型設(shè)置聯(lián)網(wǎng)試驗，根據(jù)農(nóng)田作物的養(yǎng)分需求，研究農(nóng)田作物對畜禽養(yǎng)殖廢棄物的消納能力以及有機肥替代化肥的機理與調(diào)控途徑對于種植業(yè)、畜牧業(yè)的綠色生產(chǎn)具有重要意義[2]。構(gòu)建種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式養(yǎng)分資源綜合管理體系、創(chuàng)新發(fā)展環(huán)境保育型種養(yǎng)復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式是實現(xiàn)中國種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)綠色生產(chǎn)的重要途徑。