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循环经济生态栽培体系探讨

一、研究区概况

研究区地处庄浪县东南部万泉镇徐城村,该区多年平均降水量548.7mm,多年平均蒸发量1310.2mm,无霜期142d,≥10℃积温2640℃,年平均气温7.9℃。山地梯田为上世纪70年代以来修筑的基本农田,田面纵横坡比小于1%,耕作层深厚,土壤主要有黑土、麻土和黄绵土,耕地土壤中有机质含量0.61%、全氮0.10-0.12%、全磷0.11-0.16%。自2008年以来,庄浪县万泉镇在徐城村坟湾开展千亩红富士苹果标准化山地梯田果园规模化栽培试验和推广,果园面积逐年增加,2015年达到300hm2。

二、果树循环经济生态栽培体系的内涵

果树循环经济是农业循环经济的一个子系统,就是把循环经济和可持续发展理念应用于果树产业的生产体系中。在果园建设初期,利用园区空地种植低杆、价值高的经济作物,弥补幼树期园地产出效益低的损失,在果树进入盛果初期,通过建设沼气池、利用果园整形修剪枝叶和作物秸秆作为沼气池物料生产沼肥并作为果园生态肥源,以园区施用沼肥、沼液喷施防治病虫害等方式,实现果树循环栽培管理。同时,利用山地梯田果园地形特点,建设以涝池、水窖、道路燕翅坑等为主的小型水土保持工程[5],拦蓄道路和坡面径流,把农业水土资源可持续利用理念贯穿于果树栽植、生产、管理中,将单纯的果园果品生产与园地综合利用、农户养殖、沼气生产等循环经济理念有机地结合起来,提高资源耦合效应[1]。

三、果树循环经济生态栽培体系的构建

(一)果树循环经济生态栽培模式。根据试验区果树循环经济初期发展情况来看,主要为沼气池物料投放、沼渣沼液沼肥利用以及废物的回收等环节,果树生态栽培结构模式为“果树栽植—空地蔬菜作物(幼树期)—空地蔬菜或牧草套种(盛果初期)—以草养畜—排泄废物回收(牲畜排泄物、秸秆、果树整形修剪枝叶及枯落物)形成沼气—沼渣沼液回收做肥料—促进果树生长”。该生产模式主要为果树栽植初期,园区空地种植蔬菜、洋芋、黄豆等低杆作物,果树进入盛果期后,其产品以鲜果为主,其它副产品主要为果树整形修剪枝条、枯枝落叶、园地空地生长的杂草等,除新鲜果品直接至市场消费外,其它废物回收后填至沼气池成为生产沼气物料,后期生产的沼渣用于农田和果树,沼气作为农户生活清洁能源的补充。(二)果树循环经济生态栽培模式。运行机制根据试验点果树栽植、沼气池运行管理和沼渣、沼液利用情况来看,果园建立初期,园区空地套种黄豆、马铃薯、胡萝卜、白菜等低杆经济作物,弥补果树挂果前期经济和产出效益低造成的短期经济损失。果树栽植第4年因果树生长迅速、冠幅增大,空地地面遮荫面积增加,种植的作物蔬菜正常的光合作用受到影响,以种植当地适生禾草、谷草等为主,以草养畜,家畜家禽粪便作为沼气池生产沼气的物料,经过沼气池恶化、发酵,沼渣用于农地和果园肥料,同时,沼液喷施作物及果树叶论坛•农业经济面防治病虫害,利用沼液浸种、拌种,增加种植抗病害能力。进入盛果期(6年以上)时,沼气池主要物料为果树整形修剪的废弃枝条、枯枝落叶、污损腐烂果品,通过沼气池发酵恶化,沼渣用于农地和果园肥料,增加了沼气生产量、利用了废物,又增加农地有机肥施用量,降低了果园的生产成本,逐步形成良性循环生态经济系统。

四、果树幼树期空地利用方式及效益

(一)果树幼树期空地利用主要方式。1.荏(或胡萝卜):株距0.2m,行距0.5m,每行果树间栽植3行荏,距果树基部0.8m。2.坑种马铃薯:株距0.4m,行距0.6m,每行果树间种植4行马铃薯,距果树基部0.8m。3.黄豆:株距0.15m,行距0.2m,每行果树间种植12行黄豆,距果树基部0.8m。4.前茬地膜西瓜复种白菜:西瓜播种株距50cm,果树间空地种植2行,膜内行距40cm,膜外2行间距80cm,膜外侧距果树基部120cm,以利于西瓜藤向外扩展,复种白菜株距50cm,行距60cm。(二)不同种植方式效益对比分析。由试验区分区采收测试结果可知,覆膜处理套种方式增加了地膜和人机工投入,总体投入水平较露地均有不同程度增加。投入水平以西瓜种植最高,其它依次为坑种马铃薯、大田地膜玉米、白菜、黄豆、小麦、地膜荏(或胡萝卜),其中坑种马铃薯是露地小麦的3.58倍,黄豆是露地小麦4.57倍,西瓜、白菜分别是露地小麦的2.94倍和2.58倍[6]。从果园幼树正常生长发育的角度而言,地膜西瓜复种白菜投入产出水平较高,地膜荏在收获后期受当地气候条件影响,存在不能及时成熟而产量、品质降低的风险,投入产出水平下降,不宜大面积推广种植;马铃薯坑种和黄豆播种技术成熟,其产量高、种植技术简单、植株对果树幼树影响小,尤其黄豆根系具有良好的固氮效应,其根瘤菌可以培肥地力、增加经济收入,坑种马铃薯品质良好、植株低矮,后期收获时可以疏松土壤,有利于果树幼树成长。

五、生态栽培循环系统模式的效益分析

(一)果树生态栽培幼树期园地利用经济效益。2008年以来,庄浪县万泉镇开始在徐城村坟湾开始探索性的开展“千亩红富士标准化山地梯田果园规模化栽培”试验示范,至2015年底,累计果园面积达到4500亩,并在庄浪县南部山地梯田集中的朱店、万泉、阳川等乡镇建立生态循环栽培果园示范基地30hm2,辐射推广210hm2,2011年至2015年累计产值1108.8万元,示范推广果园套种低杆农作物,折合纯作物面积分别累计为黄豆62.4hm2,马铃薯78.6hm2,套种累计产值达到386.71万元,收获作物柴草154.3万kg,按照30%用于沼气池物料投入,生产沼气池发酵物料46.3万kg。从空地利用的经济产值来看,幼树期果园空地套种黄豆、马铃薯产值最大,两者产值达到344.84万元,占总套种作物产值的89.2%;从作物生长生产的柴草量来看,黄豆和马铃薯柴草生产量为141.92万kg,占总柴草量的92%。(二)果树生态栽培区沼气池建设及运行效益。1.沤制作物秸秆和果树枯枝落叶,为沼气池提供持续稳定物料来源。随着农村经济的发展,电作为农村生活能源,作物秸秆、林草枯枝落叶、果园果树整形修剪枝条和冬季落叶成为废弃物到处堆放,加之农村劳力较少,大部分被搁置在田间地头或附近沟边。通过果树栽培技术的推广和农村户用沼气池的建立,果树枝条、落叶及作物秸秆作为沼气池的物料得到较好的利用后,减少了传统焚烧作物秸秆、乱倒乱弃作物及果树落叶等废弃物、污染农村生态环境、影响当地人居环境的现象,同时,由于盛果期果树落叶的集中利用和作为沼气池物料,减少了果树落叶随意倾倒造成病虫害传播、影响果树生长发育造成的损失,一定程度上也降低了果园管理成本。2.按照沼气池物料填充配比,快速提高沼气池生产能力。在县能源办的主导下,通过联合举办各类培训班,示范沼气池修建、维护、运行管理及典型农户沼气池建设成效参观学习,辐射带动山地梯田果树栽培区农户建设沼气池,充分提高和利用沼气池生产效率。按照县能源办编制的《庄浪县农村沼气项目管理手册》并根据当地多年沼气池生产实践,沼气池池料主要采用池内堆沤的方式,配料为每50kg秸秆和树草枯枝落叶加1kg石灰水、5kg人畜粪便或沼气水,直到秸秆枯枝落叶吸湿发胀后再按照上述方法逐层加高,堆好后用塑料薄膜覆盖、堆沤5—8d下池。据西北农林科技大学刘娟娟等典型调查[4],单个8m3沼气池全年可生产沼肥15906kg,表明果园沼气池具有较大的生产潜力。3.沼液浸种和果树叶面喷施,提高作物种子发芽率、促进果树花芽分化。随着山地梯田果树栽培区沼气池建设和配套设施的完善以及农民对沼液利用意识的增强,典型农户在专业技术人员的指导下,将发酵3个月以上的沼液从沼气池水压间抽出、过滤,放置1—2d后喷施叶面,提高树叶吸收沼液量;对于幼龄果树和长势过旺的果树或当年挂果少、营养生长旺盛的果树,在喷施沼液中加入0.2—0.5%的磷、钾肥,促进了果树花芽形成数量。据2014—2015年对试验区12棵喷施沼液的产量典型调查,单株果树结实量较同龄级果树增加5.8—12.6kg,从树体表面来看,均比未喷施沼液的果树长势良好,叶色深、落叶时间滞后,印证了沼液喷施果树的综合效应,初步形成果树生态循环栽培管理技术模式。

六、结果与讨论

第一,初步探索形成的山地梯田果园生态栽培模式为:果树栽植—空地蔬菜作物(幼树期)—空地牧草套种(盛果初期)—以草养畜—排泄废物回收(牲畜排泄物、秸秆、果树整形修剪枝叶及枯落物)形成沼气—沼渣沼液回收做肥料—促进果树生长,提高了梯田资源利用效益。第二,通过幼树期园地空地不同利用方式的对比分析,覆膜处理套种方式由于增加了地膜和人机工投入,总体投入水平较露地均有不同程度增加。投入水平以西瓜种植最高,其它依次为坑种马铃薯、大田地膜玉米、白菜、黄豆、小麦、地膜荏(或胡萝卜),除地膜荏之外,其他作物产出投入水平大于小麦;幼树期空地种植坑种马铃薯、黄豆技术简便易行,增产效应良好,宜于在山地果园幼树期空地高效利用中大面积推广应用。第三,沼液浸种和果树叶面喷施,有利于作物种子发芽率、促进果树花芽分化,从树体表面来看,均比未喷施沼液的果树长势良好,叶色深、落叶时间滞后,印证了沼液喷施果树的综合效应,初步形成果树生态循环栽培管理技术模式。第四,生态栽培以及循环系统在整个果树循环中彼此联系、相互作用、形成互惠互利的效果,沼渣综合利用促进果树生长发育,使果树树冠郁闭度逐年增加,树冠截留减轻了降水对地面的溅蚀,增加土壤入渗,改善园地土壤结构,而且在这些沼渣沼液有机肥的支持下,果品质量也全面提高,增加了果园的单位产量。

参考文献:

[1]唐志鹏,何新华,孟定金,等.山区生态果园模式研究与效益分析[J].广西农业生物科学,2005,24(4):343—346.

[2]郭林榕,陈文光,蒋际谋.丘陵山地幼龄果园种植绿肥的效应[J].福建果树,2001,118(4):34—36.

[3]消列,薛疌,刘国彬.黄土丘陵区梯田果园土壤水分特征[J].植物营养与肥料科学报,2013,19(4):964—971.

[4]刘娟娟,邱凌,苑建伟.黄土高原沼气生态果园经济效益评价[J].农机化研究,2007,(4):49—52.

[5]段义字,白小丽.庄浪县坡耕地水土流失综合治理成效及存在的问题与对策[J].中国水土保持,2011,(10):34—36.

[6]白小丽,段义字.山地梯田果园幼树期园地利用效益初步分析[J].甘肃农业,2012,351(21):34—36.

作者:吴亚群 单位:甘肃省平凉市水利水电工程局

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