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一种系统控制农业污染的生态园的构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种系统控制农业污染的生态园的构建方法，该方法包括基础设施构建及生产方式的优化：在农田内侧、外围分别建立汇水渠和生态沟渠；种植业采用堆肥猪粪与化肥搭配的方式进行施肥，产生的径流通过汇水渠收集到生态沟渠中进行处理；种植业生产的青饲料与精饲料按一定比例搭配进行生猪的喂养，秸秆用于堆肥和还田；生猪养殖产生的粪尿进入沼气池发酵，产生的沼气为居民日常生活提供能源，猪粪经堆肥用于种植业施肥。本发明从整体上控制污染物的流失，达到减少农业排污的目的，且投资较低，可以多方受益，适合多种条件。

Description

一种系统控制农业污染的生态园的构建方法
技术领域
本发明属于农业污染的系统控制领域，特别涉及一种系统控制农业污染的生态园的构建方法。 
背景技术
目前，农业污染已成为影响我国水环境，尤其是威胁饮用水源安全的首要因素。农业面源污染具有量大面广、瞬时性强、构成复杂等特点，其产排污量消减与控制技术成为当前环境领域的重大技术挑战，对农业污染的防控，不仅关系到农业及区域社会经济的可持续发展，还关系到国家“三农问题”的解决及生态的安全。 
我国农业污染的防治缺乏适合不同区域的技术模式，没有整体和系统的农业污染防治和控制的政策框架，因此，开发构建一种系统控制农业污染的生态园具有重大意义。 
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种系统控制农业污染的生态园的构建方法。 
本发明的目的通过以下技术方案来实现： 
一种系统控制农业污染的生态园的构建方法，包括基础设施构建及生产方式的优化，包括以下步骤： 
一、基础设施构建： 
(1)将农田划块整畦，每块为一小区，小区面积为100～200m2，小区用田 埂隔开并作防渗处理，畦高15～25cm，宽35～50cm，小区边界内侧设置汇水渠，农田外围设置生态沟渠； 
(2)沼气池设置在分别距猪圈和厕所10～20m范围内，与厨房距离15～25m； 
(3)猪圈建造在不积水且向阳的坡度为5～10°的缓坡，猪圈的朝向为坐北朝南，偏东10～15°；猪舍为长方形，以每头猪3m2的比例构建；猪舍内有良好的光照和通风条件，猪床的地面向粪尿沟方向有5～10°的坡度，猪床的地面高于沼气池水平面20～50cm； 
(4)生态沟渠分三段设计：前1/5的长度为普通青草构成的草滤带；中间2/5长度种植野生空心菜；最后的2/5长度为沸石和菖蒲构建的生物滤池系统，底层铺垫5～10cm厚度的沸石，沸石上面种植菖蒲； 
二、生产方式的优化： 
(5)在农田中种植常见农作物； 
(6)采用堆肥猪粪加化肥的施肥模式进行施肥，降雨产生的地表径流经汇水渠进入生态沟渠； 
(7)生猪以青饲料和精饲料搭配的方式进行喂养，精饲料提供粗蛋白需求总质量的65～70％，青饲料提供粗蛋白需求总质量的30～35％； 
(8)生猪产生的猪粪总质量的25～30％和全部的猪尿进入沼气池发酵产气，沼气池产生的沼液排入生态沟渠进行处理； 
(9)生猪产生的猪粪总质量的70～75％用于堆肥，堆肥时用农田的秸秆作为调节剂来调节堆肥的C/N质量比为20～25，调含水质量百分率为60～65％，以通风静堆的方式堆置30～60天，得到堆肥产品；将堆肥产品与化肥搭配用于步骤(6)所述的施肥；剩余秸秆还田再利用。 
步骤(1)所述汇水渠的宽为10～15cm，深为3～7cm；所述生态沟渠的截 面为梯形，上宽为1～1.5m，下宽为0.3～0.8m，深为0.8～1.2m。 
步骤(2)所述沼气池的容积按以下公式计算： 
V＝(G·Ts·HRT)/(r·m) 
其中：G-每天可供发酵的原料湿重(千克)； 
Ts-原料中干物质含量的质量百分比(％)； 
HRT-原料在池中的滞留天数(水力滞留期)； 
r-发酵原料浓度换算成的容重(千克/立方米)，r＝原料浓度×发酵液容重，发酵液容重一般取水的容重，即1000千克/立方米； 
m-池内装料有效容积(％)。 
步骤(5)所述常见农作物为玉米或红薯。 
步骤(7)所述精饲料为任一品牌普通市售全价精饲料；所述青饲料为野生空心菜或红薯藤。 
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果： 
(1)通过多样化污染控制技术措施的采用，控制农业生态系统的物质平衡和物质流动途径，以控制污染物的流失，达到减少农业排污的目的； 
(2)形成集约化农业的清洁生产与污染物零排放配套技术为一体的全新农业污染系统控制工程体系，为农业环境管理提供技术支撑； 
(3)费用较低，可以多方受益，适合多种条件。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 
实施例1： 
(1)选取30m×20m的地块作为试验区域进行种植，按照本生态园中基础构建方法进行建设，将农田划块整畦，每块为一小区，共有6个小区，每个面积 为100m2，试验小区用田埂隔开并作防渗处理，畦高20cm，宽40cm，小区边界内侧设置汇水渠，宽10cm，深5cm，汇水渠长30m；农田外围设置生态沟渠，生态沟渠截面为梯形，上宽1m，下宽0.5m，深0.94m，生态沟渠长60m；整个生态沟渠分三段设计：前1/5的长度为普通青草构成的草滤带，用以拦截径流液中颗粒污染物和缓冲效能；中间2/5长度种植野生空心菜；最后的2/5长度为沸石和菖蒲构建的生物滤池系统，底层铺垫5cm厚度的沸石，沸石上面种植菖蒲，用于径流液的末端处理； 
试验作物为玉米，以小区为单位耕作并整平之后进行施肥，施肥方法为：堆肥猪粪108Kg，尿素2.52Kg，氯化钾0.72Kg，玉米拔节期和灌浆期分两次追肥，追肥量为第一次：堆肥猪粪47Kg，尿素1.1Kg，氯化钾0.48Kg；第二次：堆肥猪粪25Kg，尿素0.58Kg，氯化钾0.16Kg； 
玉米收获之后，一部分秸秆用来堆肥，剩余的秸秆还田； 
(2)在农田外建设面积为27m2的猪圈，共饲养生猪9头。饲料采用精饲料和粗饲料搭配的方法，在日常养殖过程中，根据生猪不同生长期对粗蛋白的需求，其中70％的粗蛋白由精饲料提供，30％由青饲料提供；青饲料主要喂养野生空心菜； 
(3)修建容积为10m3的沼气池，30％的生猪产生的猪粪和全部猪尿进入沼气池发酵产气，产气稳定后，完全可供8人日常生活所需；沼气池产生的沼液排入生态沟渠中进行处理； 
(4)用养猪场70％的猪粪用来堆肥，堆肥时用玉米田的秸秆作为调节剂来调节堆肥的C/N质量比为25，调含水率为65％，以通风静堆的方式堆置45天，堆肥产品作为有机肥施用到农田。 
此生态园构建完成之后，能够较好的减少在生产过程中产生的农业污染。在玉米生种植环节，农田径流量减少了60％，径流液中的氮、磷、钾元素，分别相对减排68％，42％和37％；在生猪饲养环节，生猪的产粪量降低18.97％，产尿量降低38.56％；TN、TP、NH3-N、CODcr分别降低了33.86％、67.36％、 47.27％与42.90％，经济效益增加15.44％。通过修建沼气池和实行猪粪堆肥，降低了养殖废弃物的处理成本，能够减少41％的向环境中排放的N元素。 
实施例2 
(1)选取12000m2的地块进行种植，按照本生态园中基础工程构建方法进行建设，将农田划块整畦，共有2个大区，每个面积为6000m2，每个大区再平均分为30个小区，每个小区面积为200m2；各小区边界内侧分别设置汇水渠，宽10cm，深5cm，每条长100m，各大区外围分别设置生态沟渠，生态沟渠截面为梯形，上宽1m，下宽0.5m，深0.94m，每条长500m，整个生态沟渠分三段设计：前1/5的长度为普通青草构成的草滤带，用以拦截径流液中颗粒污染物和缓冲效能；中间2/5长度种植野生空心菜；最后的2/5长度为沸石和菖蒲构建的生物滤池系统，底层铺垫约5cm厚度的沸石，沸石上面种植菖蒲，用于径流液的末端处理； 
第一个种植区的种植作物为玉米，底肥施用85.7kg堆制的有机肥，5.4kg艳阳天控释肥，4.8kg过磷酸钙和1.8kg氯化钾肥料；施肥深度为30-35cm，有机肥采用深沟条施的方法，控释肥和其他化肥混合之后采用穴施的方法，施肥之后马上覆盖； 
在玉米拔节期和灌浆期分两次用化肥追肥，第一次为：艳阳天控释肥3.2kg，过磷酸钙2.9kg，和氯化钾1.1kg；第二次追肥为：艳阳天控释肥2.1kg，过磷酸钙1.9kg，和氯化钾0.7kg。追肥方式为在距玉米5cm处穴施，施肥深度为30-35cm，施肥之后马上回土覆盖，10天之后少量浇水； 
第二个种植区种植红薯，底肥施用71.4kg堆制的有机肥、4.5kg施可丰控释肥，3.4kg过磷酸钙和5.2kg氯化钾；在翻耕土地之后于距地面深度为30-35cm处条施有机肥，穴施化肥，并马上覆土； 
在红薯生长的前期和中期分别追肥两次，追肥量分别为：第一次施入施可丰控释肥2.7kg、过磷酸钙2.0kg和氯化钾3.1kg；第二次施入施可丰控释肥 1.8kg、过磷酸钙1.3kg和氯化钾2.1kg；追肥方式也是采用施肥深度为30-35cm处深埋覆土的方法，施肥10天之后浇水灌溉； 
玉米和红薯收获之后，玉米秸秆用来和猪粪混合堆肥，红薯藤用来饲养生猪，剩余的玉米秸秆和红薯藤全部还田再利用； 
(2)在农田外建设面积为540m2的猪圈，共饲养生猪180头。在生猪生长的不同时期，根据所需粗蛋白的量的不同用精饲料和红薯藤来喂养，其中，精饲料提供粗蛋白需求量的70％，其余的30％由红薯藤来提供； 
(3)修建容积为50m3的沼气池4个并联使用以降低技术难度，同时利于施工、管理和沼气池的运行，生猪产生的30％猪粪和全部的猪尿进入沼气池发酵产气，产气稳定后，可供40户居民日常生活所需，沼气池产生的沼液排入生态沟渠中进行处理。 
(4)把养猪场剩余的猪粪用来堆肥，堆肥时用玉米田的秸秆作为调节剂来调节堆肥的C/N质量比为25，调含水率为65％，以通风静堆的方式堆置50天，堆肥产品作为有机肥施用到农田。 
此生态园构建完成之后，比较理想的减少了在生产过程中产生的农业污染。通过测定发现：在玉米生种植环节，农田径流量减少了54.6％，径流液中的氮、磷、钾元素，分别相对减排60％，57％和32％；在生猪饲养环节，生猪的产粪量降低15.56％，产尿量降低30.28％；TN、TP、NH3-N、CODcr分别降低了34.75％、78.43％、40.31％与49.87％，经济效益增加20.2％。通过修建沼气池和实行猪粪堆肥，降低了养殖废弃物的处理成本，使这个系统中向环境排放的N减少了45％。 
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种系统控制农业污染的生态园的构建方法，包括基础设施构建及生产方式的优化，其特征在于包括以下步骤：
一、基础设施构建：
(1)将农田划块整畦，每块为一小区，小区面积为100～200m2，小区用田埂隔开并作防渗处理，畦高15～25cm，宽35～50cm，小区边界内侧设置汇水渠，农田外围设置生态沟渠；
(2)沼气池分别设置在猪圈和厕所10～20m内，与厨房距离15～25m；
(3)猪圈建造在不积水且向阳的坡度为5～10°的缓坡，猪圈的朝向为坐北朝南，偏东10～15°；猪舍为长方形，以每头猪3m2的比例构建；猪床的地面向粪尿沟方向有5～10°的坡度，猪床的地面高于沼气池水平面20～50cm；
(4)生态沟渠分三段设计：前1/5的长度为普通青草构成的草滤带；中间2/5长度种植野生空心菜；最后的2/5长度为沸石和菖蒲构建的生物滤池系统，底层铺垫5～10cm厚度的沸石，沸石上面种植菖蒲；
二、生产方式的优化：
(5)在农田中种植常见农作物；
(6)采用堆肥猪粪加化肥的施肥模式进行施肥，降雨产生的地表径流经汇水渠进入生态沟渠；
(7)生猪以青饲料和精饲料搭配的方式进行喂养，精饲料提供粗蛋白需求总质量的65～70％，青饲料提供粗蛋白需求总质量的30～35％；
(8)生猪产生的猪粪总质量的25～30％和全部的猪尿进入沼气池发酵产气，沼气池产生的沼液排入生态沟渠进行处理；
(9)生猪产生的猪粪总质量的70～75％用于堆肥，堆肥时用农田的秸秆作为调节剂来调节堆肥的C/N质量比为20～25，调含水质量百分率为60～65％，以通风静堆的方式堆置30～60天，得到堆肥产品；将堆肥产品与化肥搭配用于步骤(6)所述的施肥；剩余秸秆还田再利用。
2.根据权利要求1所述的一种系统控制农业污染的生态园的构建方法，其特征在于：步骤(1)所述汇水渠的宽为10～15cm，深为3～7cm；所述生态沟渠的截面为梯形，上宽为1～1.5m，下宽为0.3～0.8m，深为0.8～1.2m。
3.根据权利要求1所述的一种系统控制农业污染的生态园的构建方法，其特征在于：步骤(2)所述沼气池的容积按以下公式计算得到：
V＝(G·Ts·HRT)/(r·m)
其中：G-每天可供发酵的原料湿重；
Ts-原料中干物质含量的百分比；
HRT-原料在池中的滞留天数；
r-发酵原料浓度换算成的容重，r＝原料浓度×发酵液容重，发酵液容重取水的容重，即1000千克/立方米；
m-池内装料有效容积，所述池内装料有效容积的单位为％。
4.根据权利要求1所述的一种系统控制农业污染的生态园的构建方法，其特征在于：步骤(5)所述常见农作物为玉米或红薯。
5.根据权利要求1所述的一种系统控制农业污染的生态园的构建方法，其特征在于：步骤(7)所述精饲料为市售全价精饲料；所述青饲料为野生空心菜或红薯藤。
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