探究農業生態物質能量高效利用對策

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摘要：食物鏈和食物網是物質循環、能量流動的重要通道。本文從食物鏈、食物網和能量流動生態基本原理入手，闡明食物鏈的加環和優化食物網的兩種方式，增加農業生態系統價值鏈，建立多層多種立體結構和多級循環轉化的生產體系，旨在提高農業生態系統生產力。

關鍵詞：食物鏈；價值鏈；加環；食物網；循環農業

1食物鏈加環與價值鏈高效利用

1.1食物鏈與價值鏈的關系

生態系統的食物鏈是各組分通過吃與被吃的關系彼此聯系，有機物中貯存的能量在生態系統中逐層傳遞。農產品價值鏈是農業產品生產消費過程中，由于不同農作物商品價值不同、消費者對農產品有不同層次需求,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整，使其更符合農業生態系統的經濟收益規律，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農業經濟效益和農業生態系統的耦合。

1.2食物鏈的加環

農業生態學原理表明，農業生態系統食物鏈結構對系統年凈生產量有顯著影響。自然生態系統中，能量沿食物鏈流動時，由于生物之間存在的食物關系，能量從低營養級向高營養級累積，可認為食物鏈越簡單，凈生產量相對較高；而農業生態系統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、產量的調控和產品期望不同，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。為了實現農業生態系統物質能量高效利用的改造，通過食物鏈“加環”的方式，增加一些食物鏈環節，增加系統的產品和經濟效益。

1.2.1一級產品“加環”

一級產品或剩余有機廢棄物有尚不能供給人類直接使用的部分，可作為次級產品的資源。適當延長食物鏈、加入新的食物鏈環節，使農業生態系統中加環生物加以利用，經過生物轉化利用后，盡可能轉化為價值更高、人類可直接食用的產品，從而將農業生態系統生產力大幅提高。如將秸稈糖渣等通過加工配合成混合飼料用于養殖，能夠將低價值糖渣轉為高價值的肉、蛋、奶等畜禽產品。然后利用畜禽排泄糞便用于養魚，通過這一環完成由畜禽糞便到鮮魚的轉化。池塘淤泥和魚類排泄的糞便用來增加農田肥力，可使作物增產，完成從低產量向高產量的轉化，整個生產過程形成一個良性循環。

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業生產的副產物和農業有機廢棄物的過程，是農業生態系統中物質和能量的最終利用過程。具有殘渣食物鏈的生態系統有較強的自身調控和適應性能力,能保持較高的穩定性和物質能量的良性循環。這種方式可以提高農副產品的利用率，也能提高能量的利用率和轉化率。以平菇等食用真菌生產為主的食物鏈加環利用方式迅速發展，如，經濟效益較高的稻草—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，對粗蛋白及木質素的利用率也達50%；菇渣養蚯蚓對菇渣中的物質和能量利用率很高，但轉化率較低；蚯蚓飼養黃鱔8d后增重38.5%,物質和能量的轉化率均在15%以上。

1.2.3引入捕食性動物

農業生態系統食物鏈結構簡單，引入捕食性昆蟲或動物能夠抑制以一級產品為食的害蟲發生，提高農業生態系統的穩定性，減少一級農作物損失。明代《渭崖文集》有關于食物鏈加環的記載，在稻谷種植的農業生產鏈條中加入鴨，鴨能夠捕食破壞稻谷的害蟲，這個食物鏈加環是適宜的，提高了農作物的產量。

2食物網優化與循環農業

生態系統的食物網結構越復雜，生物食物來源豐富，物質能量流動的渠道越多，形成復雜的食物網，生產力也就越高。因而因地制宜設置農業生產結構和設計農業布局顯得尤為重要，注意群落間的合理搭配，在農業生產中應建立多級循環轉化的綜合結構和多層多種的生產體系，延長農業生態產業鏈，發展農業循環經濟，促進物質、能量的網狀多級綜合利用，對實現物質、能流利用的最大化，促進農業增效和農民增收也達到了對環境危害的最小化目的。

2.1北方“四位一體”循環農業模式

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

2.2南方稻田養魚立體生態結構

稻—萍—魚共生的生態農業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廣泛應用，水稻田結合養萍、養魚技術。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。萍既可作為生產沼氣的原料，又可直接作為魚的飼料。畜禽利用和生產沼氣后的畜禽糞便又可返回稻田，促進水稻增產。水稻增產、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。稻田養魚立體生態結構廣泛分布在四川、湖南、江蘇、廣東等地區。

3結語

農業的特性是將自然再生產與社會再生產相互交織。從生態經濟學的角度出發，運用能量流動與生態系統食物鏈、食物網兩個原理才能發展好循環農業。食物鏈加環、食物網優化是實現農業生態系統物質能量高效利用兩個重要手段，把農業生態系統改造向符合人類對生物、生境的調控和產品期望的方向，增加了農業生態系統的產品和經濟效益。

作者:辛雨菡 單位:河北農業大學資源與環境科學學院