探究農(nóng)業(yè)生態(tài)物質(zhì)能量高效利用對策

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摘要：食物鏈和食物網(wǎng)是物質(zhì)循環(huán)、能量流動的重要通道。本文從食物鏈、食物網(wǎng)和能量流動生態(tài)基本原理入手，闡明食物鏈的加環(huán)和優(yōu)化食物網(wǎng)的兩種方式，增加農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)價值鏈，建立多層多種立體結構和多級循環(huán)轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)體系，旨在提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。

關鍵詞：食物鏈；價值鏈；加環(huán)；食物網(wǎng)；循環(huán)農(nóng)業(yè)

1食物鏈加環(huán)與價值鏈高效利用

1.1食物鏈與價值鏈的關系

生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈是各組分通過吃與被吃的關系彼此聯(lián)系，有機物中貯存的能量在生態(tài)系統(tǒng)中逐層傳遞。農(nóng)產(chǎn)品價值鏈是農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)消費過程中，由于不同農(nóng)作物商品價值不同、消費者對農(nóng)產(chǎn)品有不同層次需求,導致其在利用價值上存在不同而建立的鏈鎖關系。價值鏈促使食物鏈向更為科學合理的方向調(diào)整，使其更符合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟收益規(guī)律，而食物鏈是引導和建立價值鏈的根基。食物鏈與價值鏈合理配置充分實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的耦合。

1.2食物鏈的加環(huán)

農(nóng)業(yè)生態(tài)學原理表明，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈結構對系統(tǒng)年凈生產(chǎn)量有顯著影響。自然生態(tài)系統(tǒng)中，能量沿食物鏈流動時，由于生物之間存在的食物關系，能量從低營養(yǎng)級向高營養(yǎng)級累積，可認為食物鏈越簡單，凈生產(chǎn)量相對較高；而農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有高度受人控制和影響的特殊性，能量沿食物鏈進行能量流動的過程中，由于能量載體形式本身的使用價值是用來滿足人類需要的。人類對生物種類、產(chǎn)量的調(diào)控和產(chǎn)品期望不同，人類需求具有層次性，能量并不是始終向需求層次高的方向累積。為了實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量高效利用的改造，通過食物鏈“加環(huán)”的方式，增加一些食物鏈環(huán)節(jié)，增加系統(tǒng)的產(chǎn)品和經(jīng)濟效益。

1.2.1一級產(chǎn)品“加環(huán)”

一級產(chǎn)品或剩余有機廢棄物有尚不能供給人類直接使用的部分，可作為次級產(chǎn)品的資源。適當延長食物鏈、加入新的食物鏈環(huán)節(jié)，使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中加環(huán)生物加以利用，經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化利用后，盡可能轉(zhuǎn)化為價值更高、人類可直接食用的產(chǎn)品，從而將農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力大幅提高。如將秸稈糖渣等通過加工配合成混合飼料用于養(yǎng)殖，能夠?qū)⒌蛢r值糖渣轉(zhuǎn)為高價值的肉、蛋、奶等畜禽產(chǎn)品。然后利用畜禽排泄糞便用于養(yǎng)魚，通過這一環(huán)完成由畜禽糞便到鮮魚的轉(zhuǎn)化。池塘淤泥和魚類排泄的糞便用來增加農(nóng)田肥力，可使作物增產(chǎn)，完成從低產(chǎn)量向高產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化，整個生產(chǎn)過程形成一個良性循環(huán)。

1.2.2殘渣食物鏈利用

殘渣食物鏈是指低等動物和微生物分解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物和農(nóng)業(yè)有機廢棄物的過程，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的最終利用過程。具有殘渣食物鏈的生態(tài)系統(tǒng)有較強的自身調(diào)控和適應性能力,能保持較高的穩(wěn)定性和物質(zhì)能量的良性循環(huán)。這種方式可以提高農(nóng)副產(chǎn)品的利用率，也能提高能量的利用率和轉(zhuǎn)化率。以平菇等食用真菌生產(chǎn)為主的食物鏈加環(huán)利用方式迅速發(fā)展，如，經(jīng)濟效益較高的稻草—平茹—蚯蚓—黃鱔殘渣食物鏈模式，平菇可利用稻草中豐富的纖維素和半纖維素，對粗蛋白及木質(zhì)素的利用率也達50%；菇渣養(yǎng)蚯蚓對菇渣中的物質(zhì)和能量利用率很高，但轉(zhuǎn)化率較低；蚯蚓飼養(yǎng)黃鱔8d后增重38.5%,物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化率均在15%以上。

1.2.3引入捕食性動物

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈結構簡單，引入捕食性昆蟲或動物能夠抑制以一級產(chǎn)品為食的害蟲發(fā)生，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少一級農(nóng)作物損失。明代《渭崖文集》有關于食物鏈加環(huán)的記載，在稻谷種植的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈條中加入鴨，鴨能夠捕食破壞稻谷的害蟲，這個食物鏈加環(huán)是適宜的，提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量。

2食物網(wǎng)優(yōu)化與循環(huán)農(nóng)業(yè)

生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)結構越復雜，生物食物來源豐富，物質(zhì)能量流動的渠道越多，形成復雜的食物網(wǎng)，生產(chǎn)力也就越高。因而因地制宜設置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構和設計農(nóng)業(yè)布局顯得尤為重要，注意群落間的合理搭配，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應建立多級循環(huán)轉(zhuǎn)化的綜合結構和多層多種的生產(chǎn)體系，延長農(nóng)業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟，促進物質(zhì)、能量的網(wǎng)狀多級綜合利用，對實現(xiàn)物質(zhì)、能流利用的最大化，促進農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收也達到了對環(huán)境危害的最小化目的。

2.1北方“四位一體”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

“四位一體”庭院循環(huán)農(nóng)業(yè)模式是我國北方生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展中形成的最為成功的典型生態(tài)模式。這種模式以農(nóng)業(yè)土地資源為根基，充分利用太陽能，以沼氣為紐帶，利用生物轉(zhuǎn)換技術，種植、養(yǎng)殖業(yè)相配合；農(nóng)戶庭院中，把豬圈和沼氣池建在生產(chǎn)蔬菜的日光溫室中，沼氣池、畜禽圈舍、日光溫室等相互連接，形成“四位一體”綜合生態(tài)農(nóng)業(yè)體系。這種生態(tài)模式中能量流動轉(zhuǎn)向人類需求的方向，物質(zhì)良性循環(huán)，資源高效利用，是一種綜合效益明顯的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。技術特點為：圈舍的溫度略有提高，為禽畜提供高效的生產(chǎn)條件，可使飼養(yǎng)量增加，畜禽糞便為沼氣池提供了充足的產(chǎn)氣原料；沼氣池因太陽熱能增溫增加產(chǎn)氣量，解決了北方冬季的產(chǎn)氣量少的技術難題。

2.2南方稻田養(yǎng)魚立體生態(tài)結構

稻—萍—魚共生的生態(tài)農(nóng)業(yè)結構是多層多種的立體結構的成功案例。在南方種植水稻地區(qū)廣泛應用，水稻田結合養(yǎng)萍、養(yǎng)魚技術。魚類取食浮游生物和水稻害蟲，減少病蟲害，增加水體溶解氧含量；魚類的糞便和排泄物作為水稻的肥料，有利于水稻生長。萍既可作為生產(chǎn)沼氣的原料，又可直接作為魚的飼料。畜禽利用和生產(chǎn)沼氣后的畜禽糞便又可返回稻田，促進水稻增產(chǎn)。水稻增產(chǎn)、稻草增加又可為畜禽提供更多的飼料，為稻田提供更多的有機糞肥。稻田養(yǎng)魚立體生態(tài)結構廣泛分布在四川、湖南、江蘇、廣東等地區(qū)。

3結語

農(nóng)業(yè)的特性是將自然再生產(chǎn)與社會再生產(chǎn)相互交織。從生態(tài)經(jīng)濟學的角度出發(fā)，運用能量流動與生態(tài)系統(tǒng)食物鏈、食物網(wǎng)兩個原理才能發(fā)展好循環(huán)農(nóng)業(yè)。食物鏈加環(huán)、食物網(wǎng)優(yōu)化是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量高效利用兩個重要手段，把農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)改造向符合人類對生物、生境的調(diào)控和產(chǎn)品期望的方向，增加了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)品和經(jīng)濟效益。

作者:辛雨菡 單位:河北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院