北方四位一体生态模式及配套技术.docx
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北方四位一体生态模式及配套技术
为进一步促进生态农业的发展，2002年，农业部向全国征集到了370种生态农业模式或技术体系，通过专家反复研讨，遴选出经过一定实践运行检验，具有代表性的十大类型生态模式，并正式将这十大类型生态模式作为今后一个时期农业部的重点任务加以推广。
这十大典型模式和配套技术是：
北方“四位一体”生态模式及配套技术；南方“猪--沼--果”生态模式及配套技术；平原农林牧复合生态模式及配套技术；草地生态恢复与持续利用生态模式及配套技术；生态种植模式及配套技术；生态畜牧业生产模式及配套技术；生态渔业模式及配套技术；丘陵山区小流域综合冶理模式及配套技术；设施生态农业模式及配套技术；观光生态农业模式及配套技术。
具体如下：
一、北方“四位一体”生态模式
（一）“四位一体”生态模式概述
“四位一体”生态模式是在自然调控与人工调控相结合条件下，利用可再生能源（沼气、太阳能）、保护地栽培（大棚蔬菜）、日光温室养猪及厕所等4个因子，通过合理配置形成以太阳能、沼气为能源，以沼渣、沼液为肥源，实现种植业（蔬菜）、养殖业（猪、鸡）相结合的能流、物流良性循环系统，这是一种资源高效利用，综合效益明显的生态农业模式。
运用本模式冬季北方地区室内外温差可达30C以上，温室内的喜温果蔬正常生长、畜禽饲养、沼气发酵安全可靠。
这种生态模式是依据生态学、生物学、经济学、系统工程学原理，以土地资源为基础，以太阳能颤动力，以沼气为纽带，进行综合开发利用的种养生态模式。
通过生物转换技术，在同地块土地上将节能日光温室、沼气池、畜禽舍、蔬菜生产等有机地结合在一起，形成一个产气、积肥同步，种养并举，能源、物流良性循环的能源生态系统工程。
这种模式能充分利用秸秆资源，化害为利，变废为宝，是解决环境污染的最佳方式，并兼有提供能源与肥料，改善生态环境等综合效益，具有广阔的发展前景，为促进高产高效的优质农业和无公害绿色食品生产开创了一条有效的途径。
二）“四位一体”生态模式的特点
“四位一体”种养生态模式的基础设施为塑膜覆盖日光温室（面积为
6mx70m），在温室的一侧由山墙隔离出面积为15----20m2的地方，地面上建畜禽舍和厕所，地下建沼气池（池容为8----10m3）。
山墙的另一侧为蔬菜生产区。
沼气池的出料口设在蔬菜生产区，便于沼肥的施用。
山墙上开2个气体交换孔，以便畜禽排出的C02RNB气体进入蔬菜生产区，蔬菜的光合作用产生的氧气流向畜禽舍。
畜禽粪便冲洗进入沼气池，并加入适量的秸秆进行厌氧发酵，产生的沼渣可用作底肥，沼液可用作叶面施肥，也可作为添加剂喂猪、鸡。
温室内具有适宜的环境温度，即使在严冬也能保持在10C以上，在温室内
饲养猪、鸡增收效果明显。
因此它具有如下特点和优势：
1、立体经营：
多业结合，集约经营。
充分利用地下、地表和空中的空间，以求使设施内的空间得到最大限度的合理利用。
在设计方面将沼气池埋入温室的地下，地面空间分为两部分，一部分用于植物种植，另一部分用于家畜养殖，养殖区上部的空间用于家禽养殖。
把动物、植物、微生物结合起来，加强了物质循环利用，提高了经济效益、社会效益和生态效益。
2、保护环境：
由于该模式，充分循环利用了各种资源并不对自然产生危害，因此该模式保护改善了自然环境与农村的卫生条件。
3、多级利用：
植物的光合作用为畜禽提供新鲜氧气；畜禽呼吸吐出的二氧化碳给植物的光合提供了原料；沼液用于叶面肥料和作物的杀虫剂；沼渣用作农田的有机肥及蘑菇栽培的基质；沼气中的①甲烷提供给日光温室可增温和光照，②二氧化碳可促进植物的光合作用。
4、系统高效：
这里所说的高效化可以从两个方面加以理解：
其一是系统运行效率高，这主要体现在通过各种技术接口，强化了系统内部各组成部分之间的相互依赖和相互促进的关系，从而保证了整个系统运行的高效率；其二是系统的效益高，这主要是由于系统的生产严格遵循了自然规律，也就是实现了生态化生产，所以模式生产的农产品的品质和产量就得到了提高，从而保证了系统的高效产出。
（三）“四位一体”生态模式的技术要点
1、核心技术：
沼气池建造及使用技术；猪舍温、湿度调控技术；猪舍管理和猪的饲养技术；温室覆盖与保温防寒技术；温室温、湿度调控技术；日光温室综合管理措施等。
2、配套技术：
无公害蔬菜、水果、花卉高产栽培技术；畜、禽科学饲养管理技术；食用菌生产技术等。
“四位一体”工程实施场地应选在宽敞、背风向阳、没有树木或高大建筑物遮光的地方，一般选择在农户房前。
总体宽度仔
5."5〜7米，长度在20〜40米，最长不宜超过60米，一般面积为80〜200
平方米。
工程的方位坐北朝南，东西延长，如果受限制可偏西或偏东，但不能超过l5度。
对工程面积较小的农户，可将猪舍建在日光温室北面，在工程的一端建15〜20平方米猪舍和
0."5〜I平方米厕所，地下建8〜10立方米沼气池，沼气池距农舍灶房一般
不超过15米，做到沼气池、厕所、猪舍和日光温室相连接。
3、施工技术：
要想使“四位一体”工程取得良好运行效果，标准化施工是关键
1）沼气池施工。
1选址。
在北方农村，门前屋后、田野山坳都可搭建。
但要注意选择宽敞、背风向阳、没有树木和高大建筑物遮光的地方作场地。
方位座北朝南，依纬度不同可偏东或偏西5°~10°
2放线。
沼气池的施工要错过冬季和雨季。
施工前，首先要放线。
就是在场地按规定的尺寸划出“模式”总体平面的外围边际，在“模式”总平面内划出猪舍、日光温室位置，用灰线标记好。
再划出“模式”宽度的中心线，以中心线和猪舍与日光温室边际线交叉点为起点，以沼气池的半径加6厘米为距离，在猪
舍内沿中心线量出沼气池的中心点，再以此点为圆心，以沼气池的半径加
0."06米为半径划圆，就是沼气池的位置。
同时在“模式”中心线上确定好位于猪舍的进料口和日光温室内的出料口的中心点，并按水压间的尺寸划出水压间的位置，水压间与主体池最近点相距
0."24米。
如果建两个进料口时，其任意一个进料口、出料口、池拱盖三处的中心点所形成的夹角必须大于或等于120°。
3挖坑。
要按放线确定的沼气池、出料间（水压间）的位置，以及设计图纸确定的坑深、圆度进行挖坑。
以8立方米的沼气池为例，内直径
2."4米，池墙高1米，池顶矢高
0."48米。
池坑要规圆上下垂直。
对于土质良好的地区坑壁可以直挖，取土时由中间向四周开挖，开挖至坑壁时留有一定余地，边挖边严格按尺寸修整池坑，直到设计深度为止。
池底要修成锅底状，池中心比边缘深
0."25米，由锅底中心至出料间挖一条V形浅槽，下返坡度5%。
同时还要挖好水压间，并在主体池与水压间之间挖好出料口通道，如土质坚实，出料口通道上部原土不要挖断。
出料口通道高
1."1米，宽
0."9米为宜。
对于土质松散的地方，地面以下
0."8米这段土方应放坡取土，坡度大小视土质松散情况而定，以坑壁不坍塌为原则。
如果有地下水时池底要挖好集水坑，以便排水。
4建池。
A、砌筑出料口通道。
用红砖和1:
2."5水泥砂浆砌筑出料口通道，砖墙与土壁间隙要灌满灰防止涨裂，通道顶部起拱，其通道口宽
0."6米，拱顶距贮气箱拱角
0."3米，厚度
0.24米。
B、混凝土浇筑池墙。
模具主要有砖模、木模、钢模三种。
后两种可直接使
用，用砖模浇筑池墙的施工方法是：
把挖好的坑壁作外模，内模用砖砌筑而成，先把砖用水浸湿，目的是防止拆模困难。
每块砖横向砌筑，每层砖的砖缝错开，不用代泥口或灰口，做到砌一层砖用混凝土浇筑一层，振捣密实后砌第二层。
混凝土配合重量比是1:
3:
3（水泥:
砂:
碎石）。
要做到边砌、边浇筑、边振捣，中途不停直到池墙达到1米高度为止。
池墙浇筑的厚度是
0.06米。
池墙浇筑要由下而上一次完成，不允许有蜂窝麻面。
在捣制池墙的同时，也要捣制出料间（水压间）。
C、进料管安装。
一般用直径
0."2〜
0."3米，长
0."6米的陶瓷管，利用木棒、绳、横杆，使陶瓷管竖直紧紧靠近池墙，插入池的深度距拱角
0."25〜
0."3米。
（砌筑池盖时把陶瓷管固定好，待池盖完成后要用1:
1水泥、细砂抹好瓷管与池墙所形成的夹角。
）同时在池坑的周围钉木桩，用麻绳拴砖块在砌筑过程中固定砖。
D、池拱施工。
做法一般有两种，一种是砼捣制的，一种是用砖砌筑的，砌
筑时砖块必须先用水浸湿，保持外湿内干边浸边用砂灰砌筑（灰砂比1:
2），砌
筑时砂浆粘性要好，灰浆必须饱满，灰缝必须均匀错开，砖的上口必须顶紧，外口嵌牢，每一圈用小块石片楔紧。
在砌筑过程中要符合图纸所规定的曲率半径尺寸，每砌筑三层砖，池盖外壁要用1:
3的水泥砂灰压实抹光，厚度要达到
0."03〜
0."05米，边砌边抹，随即围绕池盖均匀地做好少量的回填土。
当池拱顶将要封口时，要把导气管安装拱顶上。
池顶中央用4条长1米左右的加固钢筋抹灰加厚加固。
E、砌筑厕所、猪舍进料通道，然后砌筑输气管路暗道。
输气管路由沼气池导气管周围砌筑
0."2米X
0."2米暗槽直通猪舍外，在导气管上端留二块活动砖，以便检修。
F、池底施工。
先用碎石铺一层池底，用1:
4的水泥砂浆浇筑池底，然后再用水泥、砂、碎石1:
3:
3的混凝土现浇池底，厚度要达到
0."08〜
0.12米。
5池体密封。
沼气池只靠结构层还不能满足防渗漏要求，必须在沼气池结构层内壁做刚性防水三层、七层做法，才能确保沼气池不漏水、不漏气。
有条件的地区可以再刷层沼气池密封剂。
这一步是沼气池成败的关键。
别忘了，密封前一定要先将结构层内壁的沙浆、灰耳、混凝土毛边等剔除，并用水泥砂灰补好缺损。
在操作中如发现有砂眼处，要反复刷好，也可用镜子反光辅助照明检查，既方便又看得清楚。
密封层施工要连续操作，不得间断，抹灰刷浆每道工序要做到薄、匀、全，先将砂浆重重压抹，并反复数次，使砂浆多余水份不断排出表面，达到坚实。
进料口、出料口通道和池拱一定要认真仔细抹好，这些是容易漏水、漏气的地方。
6养护。
用混凝土浇筑的每个部位，都要在平均气温大于5C条件下自然
养护，外露混凝土应加盖草帘浇水养护，养护时间7〜10天。
春、秋要注意早
晚防冻。
建池24小时后如果下雨要及时向池内加水，加水量应是池内装料的一半容积，以防地下水位上涨，鼓坏池体。
还要注意沼气池是不能空腹越冬的。
2）猪舍施工。
猪舍是“四位一体”建设三大重要组成部分之一，位于沼气池的上面，日光温室的一端，面积依养猪规模而定，按每头猪1平方米计算，东西长度不得小于4米；中梁向南棚脚方向延伸1米；猪舍南墙距棚脚
0."7〜1米建1米高的围墙或铁栏。
日光温室和猪舍之间要砌内山墙，它的顶部高度和日光温室拱型支架相一致，墙体用砖或石材砌筑，
0."7米高以下墙宽
0."24米，
0."7米以上墙宽
0."12米，长度从北墙到南棚脚。
在内山墙靠近北面留门，作为到日光温室
作业的通道门。
内山墙中部还要留通气孔，孔口
0."24米X
0."24米。
高孔距离地面
1."5米，低孔距离地面
0."7米，为氧气和二氧化碳的交换孔。
内山墙的顶部要用水泥抹成拱圆形平面。
猪舍内的山墙、内山墙、隔栏墙距猪舍地面上返
0."6米用水泥抹面。
砌筑内山墙的目的是为了温、湿度及气体的调控，以保证猪、菜有各自适宜的生长环境，同时也便于生产管理。
在靠近北面后墙留人行道，在后墙或与看护房相连处要留出小门，在猪舍后墙中央距地面1米留有高
0."4米、宽
0."3米的通风窗，用于夏季猪舍通风，深秋时要封好。
猪舍地面用水泥砂浆抹成，要高出自然地面
0."10米。
在地面上距离南棚脚
1."5〜2米，距外山墙1米建一个长
0."4米、宽
0."3米、深
0."1米的溢水槽兼集粪槽；猪舍地面要抹成5%的坡度坡向溢水槽，溢水槽
南端留有溢水通道直通棚外，这样就可以防止雨水等灌满沼气池气箱。
在猪舍地面沼气池的进料口用钢筋做成篦子。
在猪舍靠近北墙角建1平方米的厕所，厕所蹲位高出猪舍地面
0."2米，厕所集粪口通过坡度大于45°的暗沟与沼气池进料口相通。
3）沼气池启动。
将预处理的原料和准备好的接种物混合在一起，立即投入池内。
无拱盖的沼气池应将原料从水压间的出料口通道倒入池内。
启动时的料液干物质含量一
般控制在4%〜6%。
以禽粪为原料的沼气发酵启动时，要注意防止酸化，启动时
先加入少量堆沤的禽粪，料液浓度为4%，然后逐渐加大粪量直到启动完成。
原料和接种物入池后，要立即加水封池。
料液量约占沼气池总容积的
80%。
然后将池盖密封。
当压力表压力2Mpa（2个字）以上时，应进行放气试火，所产沼气可正常点燃使用时，沼气发酵的启动阶段就完成了。
沼气池启动15天后，猪禽舍、厕所的粪便就可以连续进入沼气池，30天后就可以从出料间取肥。
此时，发酵料液浓度可以达到8%〜10%。
4）日光温室施工。
日光温室与普通温室相同，温室骨架设计采用固定荷载l0千克/平方米。
5）配套养猪技术。
①猪舍温度、湿度调控技术。
A、猪舍使用期间，舍内安装温度计、湿度计；猪舍内不同生长期的猪所需
温度、湿度参见表
B、当平均气温低于5C时，塑料薄膜应全天封闭。
气温为5C〜15C时,中午前后加强通风；平均气温达到15C以上时，应揭开塑料薄膜通风。
C、气温回升时，应逐渐扩大揭开面积，不可一次完全揭掉塑料薄膜，以防生猪发生感冒。
D、猪舍的通风换气主要是靠每天喂饲料和厕所开门来进行，当舍内湿度偏高时，可通过排气口通风换气、通风一般在中午前、后进行，通风时间以1020分钟为宜，阴天和有风天通风时间宜短，晴天稍长。
E、猪舍有害气体成分应控制在允许范围内，二氧化碳含量应低于
0."15%，氨气含量控制在26X106以内。
F、注意保温，猪舍四周和上盖要封严且不透风，冬季夜间塑料薄膜上要加盖纸被和草帘
②猪舍管理和饲养技术。
提高饲养密度，每个猪舍不少于6〜10头猪，及
时清除猪舍粪便和残食剩水，保持清洁卫生，猪舍经常保持温暖、干净、干燥：
饲养猪应采用优良品种，猪舍勤消毒，加强疾病防治，采用配合饲料和科学饲养管理综合配套技术措施。
通过大量的实践发现，“四位一体”温室大棚是在封闭状态下，沼气养殖--
---蔬菜互补共养，高度集约化的生态农业生产模式，该系统中各单元之间在能源、物流方面存在着有效的互补和多层次循环利用关系，但是，如果它们之间配比不当，或者过分强调某一单元有利的一面时，很可能使该系统生态失衡，丧失互补共养的循环关系，造成种种不良影响。
在大量实践的基础上，有了“八注意检测”的技术革新要点：
一注意建池要浅；二注意主池出料口与地面持平，便于洗粪便，清理卫生；三注意秸秆应进行堆沤预处理，然后再进入沼气池发酵，使生物质能够被有效利用；四注意在养殖区与蔬菜生产区之间设置隔离装置，以防粪便清理不及时，产生有害气体影响蔬菜生长；五注意用沼液冲洗养殖间，以防料水比降低，影响沼气池正常产气；六注意用沼液做添加剂科学养猪，可缩短出栏期；七注意施肥以使用沼渣、沼液为主，沼肥速效兼备，是改良土壤的优质有机肥，可防止因长期使用无机肥而造成土壤板结；八注意采用适当方式追赶肥，以防止有机肥挥发；一检测”是检测大棚膜内壁液滴的PH值，力求控制在
6."8
7."2，以防止对蔬菜造成危害。
通过以上技术措施的推广应用，有效地杜绝了各种有害气体的发生，保证了“四位一体”种养生态模式的正常生产。
（四）“四位一体”种养生态模式的优点
一是增产效果明显，品质改良显著。
模式内的蔬菜提前上市40天，生长期
处延长20---30天，产量有大幅度的提高。
大棚黄瓜畸形少，瓜直色正，口感好，深受消费者欢迎。
二是增重育肥效果显著。
沼液为弱碱性，有利于猪、鸡的生长发育；沼液富含多种有机氨基酸、维生素及复合消化酶、能促进生物体的新陈代谢和提高饲料利用率。
用沼液作饲料添加剂，猪平均日增重
O."7kg以上，最高可达
O."77kk,提高了出栏率；养鸡育肥快，出栏时间可提前7---10天
三是有利于节约能源。
在大棚内建沼气池解决了冬季不产气的问题，10m3
沼气池年产沼气可达810m3除用于照明、做饭、烧水外还可以为蔬菜生长提供C02气肥，有利于提高棚温和增加光照时间。
四是提供有机肥源，培肥地力。
一个10m3沼气池一年可产6吨沼渣，用沼渣作基肥,可减少化肥的施用量,降低生产成本,减轻了农业污染,提高了土壤有机质含量。
长期使用沼肥,可使土壤疏松、结构优化,土壤肥力显著提
五是防病虫害效果明显。
施用沼渣、沼液对黄瓜、番茄的早期落叶、黄班
病等病虫害有抑制作用。
对虫害防治效果明显,对蚜虫、红蜘蛛等虫害的防治效果达90%以上；减少农药使用次数,有利于无公害蔬菜的生产。
（五）“四位一体”种养模式的效益分析
1、经济效益分析
“四位一体”种养生态模式内蔬菜产量高,品质好,销售快,每组大棚一般年收入6000100元,增加经济收入1500元左右。
大棚内养成猪所出栏68
头,可获经济收入800元以上,纯收入2300元以上。
总之,“四位一体”种养生态模式每组大棚比普通大棚年增收
0."4
0."8万元。
大棚建设投入当年即可收回,并略有节余。
一次投资,多年受益,经济效益十分显著。
2、社会效益和生态效益分析
“四位一体”捉养生态模式有效地改善了农村生态环境卫生,推动了畜牧业的发展,在种养综合利用方面是一个创举,对丰富菜蓝子发挥了重要作用,加快了在农村大力推广节能实用技术的进程。
该种养模式的生态效益更为突出,大棚内建沼气池,池上搞养殖,既能消化处理秸秆,又能使粪便入池进行厌氧发酵，减少环境污染，而且沼渣、沼液又是上好的无公害肥料，长期使用，可减少病虫害发生。
总之，“四位一体”种养生态模式实现了生态效益、经济效益和社会效益的同步增长，加快了农业系统内部能量、物质的转化和循环，对保持农业生态平衡起到了积极作用。
“四位一体”种养生态模式所生产出的农产品基本符合国家规定的无公害农产品质量标准，推广这种模式是发展无公害农业、绿色农业、有机农业的有效途径。
因此，“四位一体”种养生态模式是推动农业可持续发展、创建绿色生态家园的新型生产模式，具有推广价值。
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