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第三章生态农业主要技术生态农业生态农业模式生态农业技术生态农业模式：按照生态学和经济学原理组织农业生态系统结构和组装配套技术以发挥系统功能达到可持续发展的目标的生态农业系统格局。注意：1）生态农业模式必须因地制宜；2）生态农业既相对稳定，又发展变化；按生态学的生物组织层次分景观层次的农业平面布局----景观模式生态系统层面的组分物流联结----循环模式群落层面的生物种群垂直结构-----立体模式种群层次的生物链关系安排-----食物链模式个体层面的动植物品种选择-----品种搭配模式农田循环模式：秸秆还田模式农牧循环模式：猪沼果模式农村循环模式：生活废物循环模式城乡循环模式：工业废物循环模式,城市垃圾循环模式全球循环模式：碳汇林建造模式等。(1)食物链延伸模式利用秸秆和粪便生产食用菌、蚯蚓、蝇蛆、沼气等(2)食物链阻断模式阻断污染物的食物链浓缩,在农田生产中可采用种植花卉、用材林、草坪等非食物生产模式,在水体可采用养殖观赏鱼类的生产模式桑基鱼塘系统模式的复合关系一、中国生态农业常用技术1.多维用地技术：立体种植与立体种养技术2.有机物循环利用技术3.施肥技术4.有害生物综合防治技术农业防治技术；生物防治技术；化学防治技术；物理防治技术主要目的：建立保护设施，充分利用土地资源，增加作物复种指数，提高经济效益。5、设施农业技术6.清洁可再生的新能源开发技术（1）沼气池能源的开发利用技术（2）因地制宜开发薪碳林。（3）太阳能、风能、水能等再生资源的利用①水土流失治理技术；②控制沙漠化技术；③盐渍化土壤改良技术7、生态环境治理技术8、引进新品种，充实生态位技术充实生态位是一种生物工程与生态工程的结合，利于生产力成倍地提高。9、污水自净工程技术利用多级生物氧化塘处理污水，形成一种特殊的污水处理与利用技术，如污水灌溉、污水塘养鱼、污水种植水生植物等，在利用污水增加生产同时又净化环境。（一）立体种植1.间套作的概念（1）单作在同一田块上种植一种作物的种植方式，叫做单作。特点：•作物单一，群体结构单一，全田作物对环境条件要求一致，便于统一管理和机械作业。•抵御不良环境条件能力较差。•存在种内竞争。二、多维用地技术（2）间作在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上生育期相近作物的种植方式。特点：作物分行或分带种植，可以分别管理。带状间作较分行间作便于机械作业，能够提高劳动生产率。作物间的共处期超过其全生育期的一半。是集约利用空间的种植方式。组成人工复合群体，有种内竞争又有种间竞争。（3）混作在同一田块上，同期混合种植两种或两种以上作物的种植方式。是集约利用空间的种植方式。不同作物间相距很近或在田间不规则分布，不便于管理。混作的作物的生态适应性要比较一致。（4）套作在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的种植方式。延长对生长季的利用。是集约利用时间的种植方式。作物间共生期较短，不超过其生育期的一半。2.间套作在农业生产中的意义（1）增产间套作组成的复合群体有效利用农业资源。实行间套作可以吸纳更多的农业劳动力，增加物质和科技的投入，实现劳动密集和技术密集型的生产，显著提高单位土地面积的生产力。（2）增效充分利用单位土地面积的时空资源，增加产出效益。增加农田绿色覆盖时间，减少土壤的风蚀和水蚀。利用和发挥作物间的有利相互关系降低生产成本。（3）增强作物群体的抗逆性（4）协调各类作物间争地的矛盾3.间套作效益原理（1）利用单作群体难以充分利用的环境资源密度产量单作群体复合群体（2）复合群体中的互补和竞争关系两种作物进行间混套作的可能结果：序号A作物B作物结果1增产增产高于A+B2多增少减高于A+B3少增多减低于A+B4减产减产低于A+B（3）应用生态位理论发挥群体增产效益选择生态位差异的作物进行搭配是实现合理间混套作的基础。如：直立与匍匐作物、深根与浅根、高秆与低秆、豆科与禾本科。4.立体种植类型（1）农作物立体种植粮粮型：玉米//大豆，玉米//马铃薯；小麦/玉米，小麦/玉米//甘薯粮经型：小麦/棉花，小麦/花生粮饲型：水稻/紫云英，小麦/箭舌豌豆粮（经）菜型：小麦/西瓜，小麦/玉米/白菜，马铃薯/玉米/白菜药田型：贝母//玉米，甘草//小麦，大蒜/贝母农菌型：玉米//食用菌，甘蔗//食用菌//间作/套种（2）林地立体种植林-胶-茶（经济价值高树种-橡胶-茶）林农间作：桐粮间作，水杉//水稻林药间作：经济林与黄连、白术、人参、党参等间作林菌间作：林下种植食用菌糯米香茶是荫生植物，具有粗生快长的特点，适宜在橡胶、槟榔等林下种植，既可以抑制杂草的生长，又可以增加农民收入。橡胶林下间作糯米香茶泡桐与农作物间作----桐粮间作人工生态系统。在我国北部广大平原地区发展桐粮间作,既能改善生态环境,提高抵御灾害性天气的能力,促进农业稳产高产,又可缓解木材短缺矛盾,增加农民收入,调整林业布局不平衡的状况。亦称“干旱风”、“热干风”，“火风”。它是一种在温暖季节出现高温、低湿并伴有一定风力的农业灾害性天气（干而热的风）。干热风时，温度显著升高，湿度显著下降，并伴有一定风力，蒸腾加剧，根系吸水不及，往往导致小麦灌浆不足，秕粒严重甚至枯萎死亡。亦称“林农间作”。充分利用人工林行间和株间的空闲地,种植粮食或其他农作物。我国南方杉木造林时，多在幼林地种植玉米、甘薯等二、三年，是以林为主的林粮间作。河南一些地区为防风和减少水分蒸发，在农田中每隔十几米栽植一行泡桐或枣树等。a.吉林省的林||参b.江苏省的林下栽种黄莲、白术、绞古蓝、芍药等的林、药间作;c.海南省的胶||茶;d.种植业||食用菌栽培，如农田种菇、蔗田种菇、果园种菇等等。（3）果园立体种植果树与农作物间作：枣粮（棉、花生）间作，苹果（梨、桃）与粮、花生、豆类、蔬菜等间作，柑橘与农作物、蔬菜、药材等间作果菌间作：④根系“一深一浅”如：小麦||大葱或大蒜⑤“一阴一阳”或“一湿一旱”，如喜光（玉米）与耐荫（姜科的阳荷）⑥生育期要“一长一短”或“一早一晚”⑦直立和蔓生，如：玉米||南瓜⑧茎秆||缠绕型，如：玉米||黄瓜（二）立体养殖1.分层养殖技术包括（1）立体空间上配置生态位互补的畜禽、虫等种群养殖；猪—鱼，鸭—鱼等。（2）在不同层次养殖同一动物种群。分层养鱼：上层鱼鲢鱼中上层鱼鳙鱼中下层鱼草鱼、鳊鱼、鲂鱼、青鱼、罗非鱼底层鱼鲤鱼、鲫鱼、鲮鱼鱼鸭（鹅）模式2.混养混养是指将不同的农业动物种群，根据生活习性以及互利的生态关系，混合养殖于同一空间。如：畜、畜混养；畜、禽混养；鱼、蚌混养等。3.套养（三）立体种养稻—鱼立体种养稻—蟹立体种养稻—鸭立体种养稻—萍—鱼立体种养林（果）、苜蓿、羊（兔）立体种养蕉、鱼、禽立体种养果、禽立体种养藕、鱼立体种养1、作物间、套作的概念及各自特点。2、作物间套作的效益原理。3、作物立体种植的技术特点。4、立体养殖包含的内容。三、有机物循环利用技术（一）植物纤维废物资源化利用技术秸秆还田（直接还田、过腹还田、堆肥还田、沼液沼渣还田）饲料化（发酵、青贮、氨化技术等）秸秆沼气技术食用菌栽培技术气化、液化及压缩成型技术二、畜禽粪便资源化利用技术肥料化技术饲料化技术燃料化技术各种植物残体（作物秸杆、杂草、树叶、泥炭、垃圾以及其它废弃物等）为主要原料，利用微生物对其进行分解腐熟而形成的肥料。①垃圾②垃圾和废水③垃圾和脱水污泥④脱水污泥纤维素：分子本身的致密结构以及由木质素和半纤维素形成的保护层造成纤维素不容易降解，而难以被充分利用或被大多数微生物直接作为碳源物质而转化利用半纤维素木质素：地球生物圈中碳素循环的障碍糖类，脂肪和蛋白质好氧堆肥的原理一般在55-60℃，极限温度可达80-90℃---高温堆肥。①水分②C／N比③氧含量④温度⑤pH值⑥其他好氧堆肥的条件适宜的含水率40-60%，水分应不小于40%水分过低,不利于微生物的生长;水分过高,则堵塞堆料中的空隙,影响通风,导致厌氧发酵。一般在20∶1到30∶1之间比较适宜；有机质适宜含量为20~70%，最佳含量在40~60%若过高,不利于堆肥过程中微生物的生长;若过低,则堆肥产品会影响农作物生长。5%-15%之间比较适宜氧含量低于5%会导致厌氧发酵;氧含量高于15%则会使堆体冷却,导致病原菌的大量存活。温度控制与堆肥时间有关，一般控制在高温阶段时的温度为55-60℃为宜，且＞55℃的时间不少于3天，以保证能够杀灭绝大部分的病原菌；堆肥化是一个放热过程,若不加控制,温度可达75～80℃,温度过高会过度消耗有机质,并降低堆肥产品质量。因此,常采用调整通风量的办法控制温度。适宜的pH值是中性偏碱性，一般认为pH值在7.5-8.5时，可获得最大堆肥速率。颗粒度直接影响堆体的供氧量，适宜的颗粒度与物料性质有关，一般以15~75mm为宜。微生物的多样性与优势菌群的数量提高堆肥初期微生物的群体，增强微生物的降解活性拌种分解有机物质能力强的微生物好氧堆肥过程根据温度的变化，分为四个阶段潜伏阶段（亦称驯化阶段）指堆肥化开始时微生物适应新环境的过程。中温阶段也称产热阶段，主要是指堆肥过程初期，堆体基本处于15~45℃，这一阶段主要是分解一些易分解的有机质，微生物以中温好氧菌为主，常见的有丝状真菌、细菌高温阶段当堆体温度超过45℃时即进入高温阶段，此阶段主要进行的是难降解的半纤维素、纤维素等的降解，同时形成腐殖质。一般控制温度在45~80℃。细菌、寄生虫等主要是在这个阶段被杀死降温熟化阶段后期进入降温阶段，此阶段仅剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质。微生物活性下降，堆体温度下降。嗜温性微生物占优势，对残余的难分解的有机质进一步进行分解，腐殖质的量增加。氨氮组分氧化成硝酸盐。开放式堆肥系统和发酵仓堆肥系统简单条垛式堆肥系统和复杂机械式堆肥系统1、被动通风条垛式堆肥将原料简单堆积，使堆体通过“烟囱效应”进行被动通风，经长时间自然分解的过程。2、条垛式堆肥将混合好的固体废物堆成条垛状,在好氧条件下进行分解。堆体必须定期使用机械或人工进行翻堆的方法通风。翻堆操作示意图条垛式发酵设备将物料铺开排成行，在露天或棚架下堆放。3、强制通风静态垛系统该系统与条垛系统的最大区别是:前者的料堆静止不动,通过强制通风方式给堆体供氧,后者的堆体需定期翻动,从而达到通风供氧的目的。使物料在部分或全部封闭的容器内,控制通风和水分条件,使物料进行生物降解和转化。具有堆肥产品质量高、操作人员少、有效的堆肥过程控制和臭味控制、空间限制少、环境影响小等优点。箱式堆肥发酵池典型城市垃圾堆肥工艺堆肥腐熟度及产品质量堆肥腐熟度的评价方法腐熟度指堆肥化中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度堆肥的产品达到稳定化、无害化堆肥产品的使用不影响作物的成长和土壤耕作能力腐熟度评价指标物理学指标色度：成熟的堆肥应呈棕色或暗灰色气味：无臭味，检测不到低分子脂肪酸，具有潮湿泥土的气息温度：与环境温度一致化学指标pH值，中性偏碱性氮试验法研究表明，完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨氮，未腐熟的堆肥则只含氨氮而不含硝酸氮。根据这一特性，可利用特定的显色反应来测试堆肥样品中是否含有氨氮和亚硝酸氮，从而判定堆肥是否腐熟及腐熟度程度。C/N比随着堆肥化过程，C/N逐渐下降，当降到(10~15):1时，可认为堆肥达到腐熟腐殖酸含量在堆肥化过程中，腐殖酸的含量上升，当达到稳定时可以认为堆肥达到腐熟有机质变化指标：包括COD、BOD、VS等，它们均随堆肥的进行而逐渐下降；通常认为腐熟的堆肥检测不出淀粉生物学指标比耗氧速率耗氧速率反映了微生物的活动强度。当耗氧速率下降至0.5g-O2/(gVS·h)时堆肥达到腐熟，或CO2释放速率＜2mg/g原料时堆肥达到腐熟植物毒性指标种子发芽率大于80~85%思考题：肥力效应1.能够提高土壤养分2.能够改善土壤的理化性质生物学效应堆肥中