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北方庭院生态系统能量分析及养分平衡研究

来源:中国环境资源网  作者:中国自然资源学会  更新时间:2005-11-21 10:32:16   

提 要 以基于食用菌生产的北方庭院生态系统为研究对象,通过对沈阳南郊一典型农户庭院生态系统的能量分析与养分平衡研究表明,该庭院生态系统的产品总输出能为 41 872.14MJ/a,其中平菇产品的生物能占 65.45;输入输出系统的 N、P2O5 及 K2O 基本上保持着养分平衡;该庭院生态系统是一个生产力高、综合效益可观的系统,对指导该地区农村庭院生态系统建设具有重要的现实意义。

关键词 庭院生态系统 能量分析 养分循环 食用菌生产 北方

分 类 中图法 S181

  农村庭院生态系统是农业生态系统的重要组成部分,其生产潜力是巨大的,这一点已被人们所接受。沈阳远郊平原地区城镇密集,人口稠密,人均占有耕地资源较少。北方农村高效庭院生态系统的建设,促进了生态系统的能量流动和物质循环,提高了农村有机废弃物(如秸秆、人畜粪便等)的生物能利用效率,为农业生产提供了优质的肥料,改善了农村生态环境,改变了农村生活能源的结构,在资源的保护与利用方面具有更大的实际意义。

  我们从 90 年代初开始连续 5 年在沈阳市苏家屯区十里河村进行该项研究工作,建立和推广的庭院优化模式取得了很大的经济效益、社会效益和生态效益。对该庭院优化模式生态系统中能量和养分平衡进行了分析,并作出客观的科学评价,从而为该地区农村庭院生态系统的建设和农业持续发展提供科学依据。

1 研究地区概况

  十里河村地处沈阳市苏家屯区南部,距沈阳市区 35km,交通十分方便,属平原地区,平均海拔 30m 左右。大田作物以水稻、玉米、大豆为主,所在地区是我国重要商品粮基地之一。

  该地区属于暖温带半湿润季风气候区,气候的主要特点为:雨热同季、日照充足、无霜期较长、春季风多而大。年平均气温 7.7℃,无霜期 150.5 d;大于 10℃的积温为 3300~3400℃,生理射量 41.95KJ/cm2。雨量较丰富,年降水量 755.4mm,其中 5~9 月平均降水量为 530mm,而且多集中在 6~8 月。主要土壤类型为潮棕壤、草甸土等,土壤有机质平均含量为 1.79%。

  该村共有农户 698 户,人口为 2460 人,其中劳力 960 人,而从事农业生产的劳力为 450 人,占劳力总数的 47%。庭院平均面积为 348m2。总耕地面积 240hm2,人均占有耕地 0.1hm2。平均每年粮食总产量 676.5 t,平均单产为 7245kg/hm2,平均每年向国家交商品粮 300 t。

  1994 年该村农业总收入 187.8 万元,其中种植业收入 141.1 万元,农民人均收入 1820 元,高于全国农村人均收入 1200 元。梁文举等:北方庭院生态系统能量分析及养分平衡研究

2 庭院优化模式的结构

  1990 年春,选十里河村民张熙家作为示范户。3 口之家,农业劳力 2 人;庭院总面积 605m2,房屋面积 91m2,庭院内园田面积 220m2

  该庭院优化模式生态系统划分为如下几个基本组成成分 ( 或亚系统 ):塑料大棚、沼气池、猪舍厕所、园田和居民。图 1 为该庭院设计的平面示意图

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图 1 庭院优化模式平面示意图
Fig. 1 A plane sketch map of the courtyard optimization pattern

2.1 塑料大棚亚系统

  在庭院房屋前建一座 136.5m2 的塑料大棚,棚内一年生产两茬平菇,即夏季(8 月至来年 11 月)和冬季(11 月至来年 6 月)。

  夏季因棚内温度较高,装袋后的培养料不能堆放过高,所以投料较少,平均每年投料为 1266.7kg,产菇 1135.8kg;而冬季可适当增加投料,平均每年投料 5416.7kg,产平菇 4581.7kg。这样,该塑料大棚一年四季均可进行食用菌生产,平均每年总投料 6683.4kg,可产平菇 5717.5kg,料菇比为 1∶0.86。

  大棚栽培食用菌始于 1992 年 6 月,前两年因尚在试验摸索阶段,投料较少(平均每年投料 5400kg),没有最大限度地利用大棚空间,所以平菇的总体产量不是很高(平均每年产菇 4576.3kg)。随着生产经验的积累和技术水平的提高,在 1994 年 6 月至 1995 年 5 月这一年度中加大了培养料投入,总投料 9250kg,产平菇为 8000kg,效益几乎成倍增长。

  平菇培养料中 75% 为玉米芯,15% 为稻草,10% 为稻糖,都是当地农业生产的副产品,经加工再利用,创更高的效益。

2.2 沼气池亚系统

  在大棚西端地下建一个 7.5m3 的沼气池,池上为猪舍和厕所,人畜粪便自动进入沼气池,经发酵产生沼气供居民照明,沼渣作生活燃料之用。平均每年产沼气近 150m3,每年进入沼气池的人粪尿为 320kg(干重),猪粪便 1830kg(干重);每年可产沼气渣肥 1400kg,用于庭院内园田生产的为 150kg,而用于庭院外大田生产的为 1250kg。

2.3 猪舍厕所亚系统

  在沼气池上为 19.5m2 的猪舍和厕所,猪舍内每年饲养两批生猪,平均每年饲养 10.3 头猪,耗料 3255kg,产猪肉 825kg,并每年向沼气池提供 2150kg(干重)的人畜粪便。

2.4 庭院园田亚系统

  庭院园田面积为 220m2

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