CN101233836B - 高效有机循环农业生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效有机循环农业生产系统,它将种植的农作物所得到的粮食用于喂养畜禽,畜禽产生的粪便经发酵后得到沼气、沼渣和沼液,沼气用作清洁能源,沼渣和沼液施于耕地或草地;将种植的牧草和农作物秸秆用于养牛或经粉碎后与牛粪一起用于养蚯蚓,蚯蚓经提取得到植物生长强化剂、蛋白饲料及生物制品;蚯蚓产生的蚓粪作为高效有机肥施于耕地或草地。本发明遵循农业循环经济原理,充分、合理地利用自然资源,促进资源再生,形成物质和能量多级利用的良性循环,是一种优质、高产、高效、低耗、环保的现代农业技术。

Description

高效有机循环农业生产系统
技术领域
本发明涉及一种农业生产系统,尤其是一种高效有机循环农业生产系统。
背景技术
传统的农业往往只注重某个环节的生产,没有充分、合理的利用自然资源,造成自然资源的大量浪费,使得物质和能量循环不平衡。
从20世纪50年代开始,随着我国经济的快速发展和人口的增加,对粮食的需求急剧增长,除了扩大耕地面积、推广良种外,大量使用农用化学物质成为增加粮食产量的主要手段。由于大量使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等农用化学物质,使土壤结构持续遭到严重破坏,土壤有机质不断耗竭,土壤保水保肥能力大大下降,害虫的抗药性越来越强,化肥和化学农药施用量越来越大,形成恶性循环。同时,施于耕地、草地的化肥和化学农药只有少部分被植物吸收,大部分进入土壤和水体,对环境造成严重的面源污染。而且大量使用农用化学物质不可避免地对可食用农产品造成污染,农产品中的农药残留、激素、抗菌素等化学物质对人体健康造成了严重威胁。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种高效有机循环农业生产系统。本系统在生产过程中不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂、人工色素等农用化学物质,以确保生产的可食用农产品是不含农药残留、激素、抗菌素和其他有害物质的有机食品,有利于人体健康;并充分、合理地利用自然资源,有效防止农业面源污染、保护人类赖以生存的土地,实现农业可持续发展。
本发明是这样实现的:高效有机循环农业生产系统。它包括在草地上种植牧草,在耕地上种植农作物和豆科牧草,将种植的农作物所得到的粮食用于喂养畜禽,畜禽产生的粪便经发酵后得到沼气、沼渣和沼液,沼气用作清洁能源,沼渣和沼液施于耕地或草地;将种植的牧草用于养牛,农作物的大部分青贮秸秆用于养牛,将牛不能利用的、已经木质化的农作物秸秆经粉碎后与牛粪一起养蚯蚓,蚯蚓经提取得到植物生长强化剂、蛋白饲料及生物制品,该植物生长强化剂又用于种植牧草或农作物、蛋白饲料用于喂养畜禽,生物制品用于生产食品、药品或保健品;蚯蚓产生的蚓粪作为高效有机肥施于耕地或草地。
前述的高效有机循环农业生产系统中,将农作物秸秆与牛粪一起养蚯蚓是用100份重量的鲜牛粪、2~5份重量的酒曲、10~20份重量的农作物秸秆粉、20~10份重量的糠壳粉、锯末粉或菌苞中任意两种或三种物质的混合物,在厌氧条件下发酵,发酵温度为40~60℃,发酵20~40天后得到蚯蚓饲料,然后将该蚯蚓饲料投入养殖池或箱中,并在养殖池或箱中投放蚯蚓种,在养殖温度为8~30℃的条件下养殖40~50天后,即可提取蚯蚓。
前述的高效有机循环农业生产系统中,用蚯蚓提取植物生长强化剂,是经下述步骤制备而成:
a、将鲜活的蚯蚓洗净、沥干,放置在容器中,按蚯蚓重量计加入6~16%的白糖或甘草与蚯蚓拌匀,得A品;
b、向A品加入按蚯蚓重量计5~20%的小葱、大葱或洋葱的汁液,或者加入按蚯蚓重量计5~20%的由小葱、大葱和洋葱中的两种或三种物品构成的混合汁液,得到B品;
c、在B品内加入按蚯蚓重量计加入3~10倍的蒸馏水,搅匀后进行过滤,滤液作为C品;
d、在C品中按蚯蚓重量计加入5~20%蒜泥汁,用不低于100℃的蒸汽进行消毒10~50分钟,过滤所得滤液作为D品;
e、将D品装入密封容器内,在15~25℃温度下放置10~40天,过滤得滤液,然后灌装、包装入库,得到植物生长强化剂。
前述的高效有机循环农业生产系统中,用蚯蚓提取蛋白饲料,是按下述步骤进行:
a、将羽毛粉、棉粕和花生粕筛分、混合,然后进行超微粉碎,粉碎粒度在80~100目,获得的细粉备用;
b、将鲜蚯蚓筛分,除去蚯蚓粪、泥土和其它杂质,然后加水进行打浆,鲜蚯蚓与水的比例为5~9∶1,打浆温度控制在20~25℃,得到的打浆液用20目筛过滤,滤液备用;
c、将上述细粉和蚯蚓滤液和水按1~2∶1∶1的比例混合,在温度为30~50℃,pH值为5~7.5的条件下反应8~12小时,反应期间每小时搅拌一次;
d、反应完成后将反应物取出在80~120℃温度下进行快速烘干,水分控制在12%以下;
e、烘干后进行粉碎,粉碎粒度为20~60目;
f、粉碎后的产品为成品蛋白饲料,将成品装袋打包。
前述的高效有机循环农业生产系统中,用蚯蚓提取生物制品,包括如下步骤:第一步,将鲜活蚯蚓用水洗净、沥干;第二步,将沥干的蚯蚓用紫外线消毒灭菌;第三步,将消毒灭菌后的蚯蚓置放于容器中,按其投料重量计,填加其重量5~8%的蔗糖和1~3%的淀粉,再与投料蚯蚓拌合均匀;第四步,往已经与蔗糖、淀粉拌匀了的蚯蚓中,填加投料蚯蚓重量5~8%的生姜溶汁,对蚯蚓进行水解;第五步,往水解的蚯蚓中加入适量的蒸馏水,缓慢搅拌后进行过滤除渣;第六步,将除渣后的滤液装入蒸锅中,填加投料蚯蚓重量3~6%的黄精粉,然后对拌有黄精粉的滤液进行高压蒸汽消毒;第七步,将高压蒸汽消毒后的滤液保温;第八步,将高压蒸汽消毒保温后的滤液过滤清除杂质;第九步,将清除杂质后的液体装入密封容器内,在15~25℃温度下使其进行生化反应15~45天,即生成符合保健食品通用标准要求的氨基酸产品。
本发明以牛粪和畜禽不能利用的秸秆粉为原料发展蚯蚓养殖,既获得肉牛和蚯蚓等肉类和动物蛋白产品(蚯蚓可提取植物生长强化剂、动物蛋白饲料和生物制剂)又获得无臭、清洁的高效有机肥。通过建立以种植业为基础、肉牛和蚯蚓养殖为纽带的高效有机循环农业生产方式,实现种植业与养殖业互相促进协调发展,形成种植业→养牛业→蚯蚓养殖→种养殖业的物质和能量多级利用的良性循环的有机农业生产体系和种植产品多级利用的两条转化途径,实现有机农产品和蚯蚓生物制品的三次产出,采用三种农业废弃物的无害化处理方式,实现秸秆和畜禽粪便的再生利用;采取种植豆科牧草、反刍动物对牧草和秸秆进行消化利用、蚯蚓对反刍动物不能利用的秸秆进行消化利用等三项措施提高土壤肥力,依靠自然的力量逐步提高土壤肥力,以确保在不施用化肥的情况下农作物能够增产;采用三种物质和能量循环利用的转化方式,提高农产品的产量和质量,在改善生态环境的前提下实现农业增产增收和可持续发展。同时,通过沼气技术,获得清洁能源,减少薪柴消耗,保护森林植被,有效控制水土流失,逐步改善生态环境。
与现有技术相比,本发明遵循农业循环经济原理,充分、合理地利用自然资源,促进资源再生,形成物质和能量多级利用的良性循环,既可以生产出优质的有机农产品,又可以生产出高效有机肥,通过大量施用高效有机肥,加上种植豆科牧草,可以使土壤肥力逐步提高,土壤结构逐步改善,有效保持土壤持续的生产能力。在生产过程中不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂、人工色素等物质,既可以减少对石油、煤炭等不可再生资源的大量消耗,有效防止农业面源污染,又可以确保生产的可食用农产品是不含农药残留、激素、抗菌素和其他有害物质的有机食品,有利于人体健康,是一种优质、高产、高效、低耗、环保的现代农业技术。
以下是本发明的有益效果。
一、技术经济指标:
1、刈割型人工草地(含粮草间作、林下种草)年鲜草产量3500公斤/亩以上,放牧型人工草地年鲜草产量2500公斤/亩以上,青贮玉米秸秆年产量2500公斤/亩以上,一年生优质牧草年鲜草产量1500公斤/亩以上。
2、养殖肉牛年消耗优质牧草(或稻草、青贮玉米秸秆)12000公斤/头,养殖优质肉猪年消耗配合饲料200公斤、优质牧草350公斤/头,
3、修建100平方米蚯蚓养殖场,利用36吨牛粪和秸秆粉生产的发酵饲料饲养蚯蚓,年产1吨蚯蚓和18吨蚓粪。
二、效益:
(一)养殖农户的经济效益:每个农户有5亩旱地、3亩稻田和10亩草地。如果每个农户建设10亩放牧型人工草地,在5亩旱地上实行粮草间作、冬季种植一年生优质牧草,3亩稻田收割水稻后种植一年生优质牧草,每年可生产稻谷1500公斤、玉米1500公斤,优质牧草和青贮玉米秸秆42000公斤、稻草1500公斤,除满足口粮需要外,可饲养4头基础能繁母牛和10头商品猪、1500只肉鸡。
1、养牛的经济效益:每个农户养殖基础能繁母牛4头,年出栏杂交牛2头,18月年龄杂交牛300公斤,每头销售收入2400元,纯利润1400元。
每个养牛农户年销售收入:4800元
每个养牛农户年增加收入:2800元
2、养猪的经济效益:每个农户年出栏商品猪10头(年饲养出栏2批,每批5头),每头商品猪销售收入700元,纯利润150元。
每个养猪农户年销售收入:700元/头×10头=7000元
每个养猪农户年增加收入:150元/只×10头=1500元
3、养鸡的经济效益:每个农户年养殖肉鸡1500只(年饲养出栏3批,每批500只),年出栏商品鸡1350只(存活出栏率90%),每只商品鸡销售收入18元,纯利润4元。
每个养鸡农户年销售收入:18元/只×1350只=24300元
每个养鸡农户年增加收入:4元/只×1350只=5400元
4、养殖蚯蚓的经济效益:每个农户年出售蚯蚓1吨、高效有机肥7吨(产出15吨,自用8吨),每吨蚯蚓销售收入10000元,每吨高效有机肥销售收入200元。
每个农户年销售收入:11400元
每个农户养殖蚯蚓年生产成本:3000元
每个农户养殖蚯蚓年增加收入:8400元
5、养殖农户经济效益:每个养殖农户年销售收入21700元,年增收18100元,年人均增收4525元。
(二)生态效益:采用本技术可使草地植被覆盖率显著提高,坡耕地得到有效治理,蓄水保土能力增强,有效控制水土流失,减少山洪、泥石流等自然灾害的危害,生态系统结构改善,功能优化,为当地经济社会发展提供生态保障。根据贵州师范大学水土保持防治效益的调查研究结果,当石漠化地区草地植被恢复保存率0.8时,每亩草地蓄水定额为17立方米,保土定额为21吨。植被覆盖率和蓄水保土能力大大提高,水土流失得到有效控制,从而达到涵养水源、调节气候、改善生态环境、提高生态承载力的目的,更重要的是,可以使岩溶地区宝贵的土地和水资源得到有效保护和一定幅度的提高,为解决岩溶地区因植被不足造成的水源枯竭和水土流失问题提供有效的治理途径。
由于每亩耕地施用1吨高效有机肥和足够的活性植物生长强化剂,可以保证在不施用化肥的情况下粮食获得丰收,并可以减少化学农药的施用量甚至完全不施用化学农药。因此,实施本项目不仅可以有效减少和防止农业面源污染,逐步改善生态环境,而且可以提高项目区农产品质量和市场竞争力,大幅度增加农民收入。
三、推广前景:本发明如能在我国广大农村地区推广,将产生重大的经济效益、生态效益和社会效益。以贵州省为例,2005年全省农村人口有2874.83万人,有700多万农户,如能在全省推广高效有机循环农业生产模式,每年将新增出栏有机肉牛1400万头、有机肉猪7000万头、有机肉鸡94.5亿只,年出售蚯蚓700万吨、高效有机肥4900万吨,全省700多万农户出售有机肉牛、有机肉猪、有机肉鸡、蚯蚓和高效有机肥年销售收入1519亿元,农户年增收1267亿元。全省农民人均纯收入将在现有基础上新增4525元,达到6402元。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例:如图1所示,它在草地上种植牧草,在耕地上采取粮草间作或轮作的方式种植农作物和豆科牧草,种植的农作物所得到的粮食用于喂养畜禽;畜禽产生的粪便经发酵后得到沼气、沼渣和沼液,沼气用作清洁能源,沼渣和沼液施于耕地或草地;将种植的牧草和农作物的大部分青贮秸秆用于养牛,畜禽不能利用的、已木质化的农作物秸秆经粉碎后与牛产生的牛粪一起用于养蚯蚓。蚯蚓经提取得到植物生长强化剂、蛋白饲料及生物制品;该植物生长强化剂又用于种植牧草或农作物、蛋白饲料用于养牛和喂养畜禽,生物制品用于生产食品、药品或保健品;蚯蚓产生的蚓粪作为高效有机肥施于耕地或草地。
将农作物秸秆与牛产生的牛粪一起养蚯蚓,是这样养殖的:以玉米秸秆为例,取100公斤的鲜牛粪、5公斤的酒曲、15公斤的玉米秸秆粉与15公斤的糠壳粉、锯末粉和菌苞(如培育香菇所用的香菇菌苞)三种物质的混合物(或者是15公斤的糠壳粉和锯末粉的混合物,也可以是15公斤的锯末粉和菌苞的混合物,或者是15公斤的糠壳粉和菌苞的混合物)充分混合后在地面堆制、洒水,然后覆盖塑料薄膜,在厌氧条件下发酵,发酵温度为40~60℃之间,10天左右翻堆1次,并添加水分,发酵30天,翻堆腐熟后得到蚯蚓饲料,将该蚯蚓饲料投入养殖箱(或池)中,在每平方米箱面投入蚯蚓种2500~3500条,在养殖温度为20℃的条件下养殖40~50天后,即可提取蚯蚓。养殖箱放置在钢架或水泥台上,箱子可以用木、竹、柳等材料制成,也可以是塑料的。规格以长80厘米、宽50厘米、高20厘米为宜,能装50公斤饲料。提取蚯蚓的时间视其饲料取食倩况、蚯蚓的个体大小及群体密度灵活掌握。养殖期间不再投饲料和放蚯蚓种,也不取粪,除洒水保温和注意检查是否有天敌危害外,不须做其他工作。到采收时,将殖养箱一次性倾倒出来,分离蚓体和蚓粪,蚓粪作为高效有机肥施于耕地或草地,然后重新投饲料、投蚯蚓种养殖。
上述中,玉米秸秆粉与糠壳粉、锯末粉和菌苞三种物质的混合物(或者与糠壳粉、锯末粉或菌苞中的任意两种物质的混合物)两者的总重量为30公斤,糠壳粉、锯末粉、菌苞在混合时可以以任意比例混合,但糠壳粉、锯末粉或菌苞中任意一种物质的重量不少于5公斤。
用蚯蚓提取植物生长强化剂,是经下述步骤制备而成:
a、将2公斤饲养的鲜活蚯蚓洗净、沥干水分,放置在不锈钢容器中,然后加入0.2公斤白糖或甘草与蚯蚓拌匀,等蚯蚓吃食蔗糖后,得A品;
b、将0.08公斤小葱、0.05公斤大葱和0.05公斤洋葱混合捣碎得到混合汁液,在A品中加入所得的混合汁液,混合均匀,得到B品;
也可向A品加入0.18公斤的小葱汁液、大葱汁液或洋葱汁液,或者加入0.18公斤由小葱和大葱、小葱和洋葱、大葱和洋葱构成的混合汁液,得到B品;
c、在B品内加入6公斤的蒸馏水,搅匀后,用280目不锈钢筛网进行过滤,所得滤液作为C品;
d、将0.2公斤大葱捣碎,得到蒜泥汁,将蒜泥汁加入C品中,用105℃的高压蒸汽消毒25~35分钟,过滤所得滤液作为D品;
e、将D品装入密封容器内,在15~25℃温度下放置20~30天,用280目不锈钢筛网过滤得滤液,然后灌装、包装入库,得到植物生长强化剂。
用蚯蚓提取蛋白饲料,是按下述步骤进行:
a、将羽毛粉、棉粕和花生粕筛分、混合,然后进行超微粉碎,过100目筛,获得的细粉备用;
b、将洗净的鲜蚯蚓50公斤,加10公斤水放置到打浆机内进行打浆,打浆的温度控制在23℃,打成稀浆后,将得到的打浆液过20目筛,筛下的滤液备用;
c、取步骤a得到的细粉75公斤,加入步骤b得到的蚯蚓滤液50公斤,加水50公斤混合,在温度为45℃,pH值为6.5的条件下反应10小时,反应期间每小时搅拌一次。
d、反应完成后将反应物取出在110℃的温度下进行快速烘干,水分控制在12%以下;
e、烘干后再进行粉碎,粉碎粒度为40目;
f、粉碎后的产品为成品蛋白饲料,将成品装袋打包。
用蚯蚓提取生物制品,包括如下步骤:第一步,将5公斤饲养的鲜活蚯蚓放置在不锈钢盆中,用水清洗干净,然后把洗干净的蚯蚓放置在200目的不锈钢筛网上沥干水份;第二步,将沥干水份的蚯蚓用紫外线照射25分钟进行消毒灭菌;第三步,将消毒灭菌后的蚯蚓置放于不锈钢盆中,加入0.25公斤的蔗糖和0.05公斤的玉米淀粉,与投料蚯蚓拌合均匀;第四步,1分钟后再往已经与蔗糖、淀粉拌匀了的蚯蚓中,加入0.25公斤的生姜溶汁,搅拌均匀,保持室内16℃的恒温,对蚯蚓进行水解120分钟;第五步,按照蒸馏水与水解蚯蚓为1∶5的比例往水解的蚯蚓中加入蒸馏水,缓慢搅拌8分钟后,用250目不锈钢筛网对水解蚯蚓进行过滤,去除蚯蚓剩渣,获取水解清液;第六步,将蚯蚓的水解清液装入不锈钢蒸锅中,加入0.15公斤的黄精粉,与水解清液搅匀,然后在蒸锅中用115℃高压蒸汽消毒;第七步,将高压蒸汽消毒后的滤液保温25分钟;第八步,保温结束后,将高压蒸汽消毒后的滤液用280目不锈钢筛网过滤,去除杂质;第九步,将去除杂质后的液体装入不锈钢容器内,密封后,在20℃温度下使其进行生化反应35天,即生成符合保健食品通用标准要求的氨基酸产品。

Claims (4)

1.一种高效有机循环农业生产方法,它包括在草地上种植牧草,在耕地上种植农作物,其特征在于:将种植的农作物所得到的粮食用于喂养畜禽,畜禽产生的粪便经发酵后得到沼气、沼渣和沼液,沼气用作清洁能源,沼渣和沼液施于耕地或草地;将种植的牧草用于养牛,农作物秸秆用于养牛或经粉碎后与牛粪一起用于养蚯蚓,蚯蚓经提取得到植物生长强化剂、蛋白饲料及生物制品,该植物生长强化剂又用于种植牧草或农作物、蛋白饲料用于喂养畜禽,生物制品用于生产食品、药品或保健品;蚯蚓产生的蚓粪作为高效有机肥施于耕地或草地;用蚯蚓提取蛋白饲料,是按下述步骤进行:
a、将羽毛粉、棉粕和花生粕筛分、混合,然后进行超微粉碎,粉碎粒度在80~100目,获得的细粉备用;
b、将鲜蚯蚓筛分,除去蚯蚓粪、泥土和其它杂质,然后加水进行打浆,鲜蚯蚓与水的比例为5~9∶1,打浆温度控制在20~25℃,得到的打浆液用20目筛过滤,滤液备用;
c、将上述细粉和蚯蚓滤液和水按1~2∶1∶1的比例混合,在温度为30~50℃,pH值为5~7.5的条件下反应8~12小时,反应期间每小时搅拌一次;
d、反应完成后将反应物取出在80~120℃温度下进行快速烘干,水分控制在12%以下;
e、烘干后进行粉碎,粉碎粒度为20~60目;
f、粉碎后的产品为成品蛋白饲料,将成品装袋打包。
2.根据权利要求1所述的高效有机循环农业生产方法,其特征在于:将农作物秸秆与牛粪一起养蚯蚓是用100份重量的鲜牛粪、2~5份重量的酒曲、10~20份重量的农作物秸秆粉、20~10份重量的糠壳粉、锯末粉或菌苞中任意两种或三种物质的混合物,在厌氧条件下发酵,发酵温度为40~60℃,发酵20~40天后得到蚯蚓饲料,然后将该蚯蚓饲料投入养殖池或箱中,并在养殖池或箱中投放蚯蚓种,在养殖温度为8~30℃的条件下养殖40~50天后,即可提取蚯蚓。
3.根据权利要求1所述的高效有机循环农业生产方法,其特征在于:用蚯蚓提取植物生长强化剂,是经下述步骤制备而成:
a、将鲜活的蚯蚓洗净、沥干,放置在容器中,按蚯蚓重量计加入6~16%的白糖或甘草与蚯蚓拌匀,得A品;
b、向A品加入按蚯蚓重量计5~20%的小葱、大葱或洋葱的汁液,或者加入按蚯蚓重量计5~20%的由小葱、大葱和洋葱中的两种或三种物品构成的混合汁液,得到B品;
c、在B品内加入按蚯蚓重量计加入3~10倍的蒸馏水,搅匀后进行过滤,滤液作为C品;
d、在C品中按蚯蚓重量计加入5~20%蒜泥汁,用不低于100℃的蒸汽进行消毒10~50分钟,过滤所得滤液作为D品;
e、将D品装入密封容器内,在15~25℃温度下放置10~40天,过滤得滤液,然后灌装、包装入库,得到植物生长强化剂。
4.根据权利要求1所述的高效有机循环农业生产方法,其特征在于:用蚯蚓提取生物制品,包括如下步骤:第一步,将鲜活蚯蚓用水洗净、沥干;第二步,将沥干的蚯蚓用紫外线消毒灭菌;第三步,将消毒灭菌后的蚯蚓置放于容器中,按其投料重量计,填加其重量5~8%的蔗糖和1~3%的淀粉,再与投料蚯蚓拌合均匀;第四步,往已经与蔗糖、淀粉拌匀了的蚯蚓中,填加投料蚯蚓重量5~8%的生姜溶汁,对蚯蚓进行水解;第五步,往水解的蚯蚓中加入适量的蒸馏水,缓慢搅拌后进行过滤除渣;第六步,将除渣后的滤液装入蒸锅中,填加投料蚯蚓重量3~6%的黄精粉,然后对拌有黄精粉的滤液进行高压蒸汽消毒;第七步,将高压蒸汽消毒后的滤液保温;第八步,将高压蒸汽消毒保温后的滤液过滤清除杂质;第九步,将清除杂质后的液体装入密封容器内,在15~25℃温度下使其进行生化反应15~45天,即生成符合保健食品通用标准要求的氨基酸产品。
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