农牧光互补型生态循环农业技术模式

蒋广洁　董夫英　任振峰　李超　钟世军

摘要    本文介绍了以肉牛养殖为核心的农牧光互补组合生态循环农业技术新模式，以转换新旧动能方式发展农业农村经济新业态。其构成要素是利用肉牛规模养殖场棚顶安装太阳能电池组件，开发应用光伏发电系统集成技术，生产绿色电能，就近并入国家电网;养殖棚内实施标准化肉牛养殖，生产特产肉牛;以沼气工程为纽带，对养殖粪污和部分作物秸秆实行资源化利用，沼气用作发电和生产生活燃料，发酵后的沼渣、沼液进行干湿分离，沼渣用作生产有机肥的基料，沼液及有机肥产品作为生态循环农业示范种植基地的肥料，种植的作物（饲料）秸秆进行青贮作为肉牛饲料、沼气池填料、粉碎直接还田，实现了企业生产系统内资源的循环利用，产生了良好的经济、社会、生态效益，具有示范带动作用。

关键词    肉牛养殖;农牧光互补;生态循环农业;技术模式

中图分类号    X171.3        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）24-0182-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

自2014年以来，以市级农业龙头企业枣庄市牧天牛养殖开发有限公司为基点，探索了以肉牛养殖为核心，以农牧光互补组合发展生态循环农业经济技术模式，即在肉牛规模养殖场棚顶安装太阳能电池组件，开发应用光伏发电系统集成技术，生产绿色电能，同时就近并入国家电网，产生发电收入;养殖棚内实施标准化肉牛养殖，生产中高端特产肉牛;以沼气工程为纽带，把养殖粪污和部分作物秸秆作为沼气池填料实行资源化利用，产生的沼气用作发电和生产生活燃料，对发酵后的沼渣、沼液进行干湿分离，沼渣用作生产有机肥的基料，沼液及有机肥作为生态循环示范基地种植作物的肥料;作物秸秆进行青贮（饲用、氨化或黄化）作为肉牛饲料或粉碎后直接还田，实现了企业生产系统内资源的循环利用，产生了良好的经济、社会、生态效益，形成了示范带动作用，创新了新旧动能转换发展农业农村经济的新型业态。

1    自然区位与模式试验概况

1.1    自然区位

枣庄市地处鲁中南低山丘陵南部地区，为黄淮冲击平原，属暖温带季风型大陆性气候区，年均气温14.4 ℃、日照时数2 131 h、降水量787.3 mm，雨热同期，自然条件优越。境内河流属淮河流域运河水系，京航运河枣庄段全长39 km，横穿枣庄市南部，共有大小河流24条，汪塘遍布，载誉“江北水乡”城市名片;京沪高铁、京福高速等国、省级干线交织，水陆通衢，区位独特。曾南部隶属西楚、中北部隶属齐鲁，现为山东省辖市，有“山东南大门”之称[1]。

1.2    模式创新的必要性与机遇

枣庄是一座煤炭资源城市，逾100年的工业化发展历史，铸就了“因煤而立”“因煤而兴”的城市发展历程，其曾是华东地区重要的能源基地，也是鲁南地区重要城市之一;但是由于种种历史因素制约，没能充分利用煤炭的资源优势而进一步发展成为经济大市;随着煤炭资源的日益枯竭，2009年枣庄被国务院确定为东部地区唯一的资源枯竭型城市，大量过剩的产业工人和因过度开采而造成的生态环境日趋恶化成为改革发展不可逾越的两大难题[2]。秉持生态文明发展理念，“绿色崛起”成为了当前经济社会转型发展、可持续发展的现实选择，从农村改革“试验田”、现代农业“示范地”，再到农业可持续发展“示范区”，协同推进国家农村改革试验区、现代农业示范区、农业可持续发展试验示范区建设，成为全国唯一整建制推进“三区”建设的地级市，担负着为全国农村改革探路子、为现代农业建设出经验、为农业可持续发展创模式的重任[3]。

1.3    模式試验

枣庄市牧天牛养殖开发有限公司是市级农业龙头企业，实行养殖场方式进行规模化肉牛养殖，为枣庄市提供优质特色畜产品，效益突出;但大量产生和排放的养殖粪污，制约着企业自身进一步扩张、地方水污染治理、农业可持续发展。针对存在的瓶颈问题，对农牧光互补发展生态循环农业关键技术进行了研究、试验和示范，探索出了以肉牛养殖为核心，以农光互补、农牧结合组合发展生态循环农业经济技术模式，即在肉牛规模养殖场棚顶安装太阳能电池组件，开发应用光伏发电系统集成技术，生产绿色电能，同时就近并入国家电网，产生发电收入;养殖棚内实施标准化肉牛养殖，生产中高端特产肉牛;以沼气工程为纽带，对养殖粪污和部分作物秸秆作为沼气池填料实行资源化利用，产生的沼气用作发电和生产生活燃料，发酵后的沼渣沼液进行干湿分离，沼渣用作生产有机肥的基料，沼液及有机肥作为生态循环示范基地种植作物的肥料;作物（饲用）秸秆进行青贮（氨化或黄化）作为肉牛饲料，实现了系统内资源循环利用;配套建立了农牧光互补型生态循环农业技术模式操作规程，自2014年以来进行不断地试验、总结、完善、示范，适度引导农牧光互补型现代生态循环农业示范基地的规范建设，创新了新旧动能转换发展农业农村经济的新型业态，产生了良好的经济、社会、生态效益和示范带动作用，为山东省乃至全国该技术模式的推广提供技术参考。

2    模式要素组合与流程

2.1    要素组合

农牧光互补型生态循环农业技术模式要素组合为规模化养殖场进行标准化肉牛养殖+棚顶架设光伏组件进行太阳能发电+大型沼气工程+有机肥生产场所设施设备+生态循环农业种植示范基地+秸秆青贮等配套设施场所。

2.2    流程

农牧光互补型生态循环农业技术模式流程如图1所示。

3    政策依据

枣庄市牧天牛养殖开发有限公司位于枣庄市辖台儿庄区，2016年9月被国务院新增为国家重点生态功能区，根据国家重点生态功能区定位，要加强生态保护和修复，保持并提高生态产品供给能力[4]。2017年9月，《关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见》颁布，要把农业绿色发展摆在生态文明建设全局的突出位置，全面建立以绿色生态为导向的制度体系，基本形成与资源环境承载力相匹配、与生产生活生态相协调的农业发展格局。到2020年，严守1.24万hm2耕地红线，主要农作物化肥、农药使用量实现零增长，全国森林覆盖率达到23%以上，全国粮食（谷物）综合生产能力稳定在5.5亿t以上，实现农业可持续发展、农民生活更加富裕、乡村更加美丽宜居[5]。2017年12月，枣庄市被农业部等六部委联合列为第一批启动的国家农业可持续发展试验示范区暨开展农业绿色发展先行先试工作，通过3年左右的努力，因地制宜地总结一批农业绿色发展模式和技术集成，提炼推广一批农业绿色发展制度，努力形成农业绿色生产方式和绿色生活方式[6]。

国家鼓励和支持利用可再生能源和清洁能源发电并网[7]，将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域[8]，并将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域[9]，从而确立了优先发展可再生能源的战略地位。光伏发电、沼气均属于绿色清洁可再生能源，枣庄市牧天牛养殖开发有限公司承担了中央预算内投资大中型沼气工程（鲁农生态字〔2012〕42号），对项目初步设计与概算进行了批复并下达了项目资金[10]。

耕地是农业生产的基础。加快推进耕地质量提升，对保障粮食生产安全、农产品质量安全和农业生态环境安全具有长远的战略意义，对促进农业持续增产、农民持续增收、农村环境持续改善具有重要的现实意义。为进一步提升山东省耕地质量，规划编制《山东省耕地质量提升规划》（2014—2020年），旨在通過规范化、标准化使用化学投入品，无害化处理、资源化利用农业废弃物，不断增强耕地可持续生产能力，提高资源利用率和劳动生产率的过程。未经处理的畜禽粪便直接排入农田，不仅会造成耕地污染，还会引发动物疫病传播和人畜共患疾病的发生。将秸秆未有效利用、畜禽粪便污染等问题列入耕地质量提升工程[11]。枣庄市牧天牛养殖开发有限公司申报、承担了2017年耕地质量提升畜禽粪便治理工程项目（枣农字〔2017〕47号），对《2017年台儿庄区耕地质量提升项目实施方案》进行了批复并下达了项目资金计划[12]。

4    技术工艺原理

4.1    分布式光伏发电工艺流程

利用规模化肉牛养殖场棚顶安装太阳能电池组件，将太阳能转化成直流电能，通过汇流箱汇流，再通过并网逆变器将直流电逆变成三相交流电，就近并入国家电网。主要装备包括太阳能晶硅电池组件、逆变器、汇流箱、电缆、配电、支架、监控检测系统等。

4.2    标准化肉牛规模养殖技术要领

中高档肉牛育肥养殖是本模式的核心，养殖场面积3.33 hm2，常年肉牛养殖规模2 000头;实行“基地+农户”经营方式，联合400多家肉牛养殖户育肥牛4 000头。实行标准化肉牛规模养殖是提高生产水平和经济效益的技术支撑，为了给企业提供技术性指导，规范了养殖场各分区和设施设备的配置、鲁西黄牛等优质肉牛良种的引进和运输、饲料和日粮配制、饲养管理、母牛的繁殖、卫生和防疫、粪便和废弃物处理、制度和档案管理等技术要领。

4.3    沼气工程综合效益显著

以沼气工程为纽带，资源化有效利用畜禽粪污和农作物秸秆，促进农村能源转型。按照大中型沼气工程技术规范国家标准（GB/T 51063—2014）[13]，建设1 000 m3大型沼气工程，因地制宜地应用中温高浓度混合原料发酵工艺技术路线，资源化处理畜禽粪便和农作物秸秆，年产沼气32.5万m3，沼渣约2 000 t、沼液10 000 t以上，产生的沼气进行发电或企业生产、生活自用，沼渣、沼液作为有机肥生产基料和生态循环基地种植肥料，沼气工程综合效益显著。

利用畜禽粪便治理工程项目建设的有机肥生产线[14]，建设以绿色生态为导向的发展体系，实行种养互补科技示范，形成“牛-沼-菜（果、饲）”“水肥一体化”生产模式，精心实施生态循环农业建设项目，消纳沼渣、沼液，以沼渣和作物秸秆为原料生产有机肥，年产粉状、颗粒状2种类型有机肥各10 000 t，可供66.67 hm2生态循环农业示范基地种植蔬菜、西瓜及果类等使用，在生产绿色（无公害）农产品供应社会的同时，减少以菜、果、饲等为重点的特色产业的化肥、农药、灌溉用水和劳力的用量，降低农业生产投入成本，减轻对土壤的污染危害，提高农产品品质，增加农民收入，促进生态循环农业的可持续发展。

5    参考文献

[1] 枣庄市地方史志办公室.枣庄年鉴2010[M].北京：长城出版社.

[2] 山东省人民政府办公厅.山东省人民政府关于支持枣庄市做好资源枯竭城市转型工作的意见：鲁政发〔2009〕134号[A/OL].（2009-12-04）[2019-08-01].http：//www.shandong.gov.cn/sdxxgk/publi/message/detail.do？identifier=ml_0101-03-2009-000294.

[3] 中国山东网.枣庄：一座资源枯竭型城市的“绿色崛起”[N].农民日报，2017-11-06（001）.

[4] 国务院.国务院关于同意新增部分县（市、区、旗）纳入国家重点生态功能区的批复：国函〔2016〕161号[A/OL].（2016-09-28）[2019-08-01].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2016-09/28/content_5112925.htm.

[5] 中共中央办公厅，国务院办公厅.关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见[A/OL].（2017-09-30）[2019-08-01].http：//www.gov.cn/zhengce/2017-09/30/content_5228960.htm.

[6] 农业部，国家发展改革委，科技部，财政部，国土资源部，环境保护部，水利部，国家林业局.关于启动第一批国家农业可持续发展试验示范区建设 开展农业绿色发展先行先试工作的通知：（农计发〔2017〕121号）[A/OL].（2017-12-13）[2019-08-01].http：//www.moa.gov.cn/govpublic/FZJHS/201712/t20171213_5978311.htm.

[7] 全国人民代表大会常务委员会.全国人民代表大会常务委员会关于修改《中华人民共和国电力法》等四部法律的决定（2018年12月29日第十三届全国人民代表大会常务委员会第七次会议通过）[A/OL].（2018-12-30）[2019-08-01].http：//www.gov.cn/xinwen/2018-12/30/content_5353501.htm.

[8] 李俊峰，王仲颖，梁志鹏，等.我国未来可再生能源开发利用的战略思考[J].中国能源，2004，26（3）：5-11.

[9] 国家发展和改革委员会.国家发展改革委关于印发《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》的通知：特急 发改价格[2006]7号[A/OL].（2006-01-04）[2019-08-01].http：//www.gov.cn/ztzl/2006-01/20/content_165910.htm.

[10] 蒋广洁，韩航玲.关于枣庄市台儿庄区发展光伏农业大棚的思考[J].现代农业科技，2014（13）：225.

[11] 山东省农业厅.关于2012年中央预算内投资大中型沼气工程项目初步设计与概算的批复：鲁农生态字〔2012〕42号[A/OL].（2012-12-14）[2019-08-01].http：//www.sdny.gov.cn/zwgk/tfwj/stc/201212/t20121 214_641709.html.

[12] 山东省人民政府办公厅.关于印发山东省耕地质量提升规划（2014—2020年）的通知：鲁政办发〔2014〕48号[A/OL].（2014-12-23）[2019-08-01].http：//www.shandong.gov.cn/art/2014/12/23/art_2259_ 24679.html.

[13] 住房城乡建设部.关于发布国家标准《大中型沼气工程技术规范》的公告：中华人民共和国住房和城乡建设部公告第672号[A/OL].（2014-12-02）[2019-08-01].http：//www.mohurd.gov.cn/wjfb/201508/t20150830_224370.html.

[14] 山東省农业厅，山东省财政厅.关于组织实施2017年耕地质量提升和化肥减量增效补贴项目的通知：鲁农财字〔2017〕67号[A/OL].（2017-07-28）[2019-08-01].http：//www.sdny.gov.cn/zwgk/tfwj/cwc_2294/201707/t20170728_598325.html.