CN110495331A - 一种设施种养结合生态循环方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设施种养结合生态循环方法，本发明首先提供了一种种养结合棚，包括：设置在阳面的种植棚和设置在阴面的养殖棚；所述种植棚和养殖棚之间设有公共隔离设施，所述公共隔离设施的共用墙设有若干连通所述种植棚和养殖棚的上部交换窗和下部交换窗。本发明利用种植棚种植蔬菜，养殖棚用于养殖昆虫，该方法有利于充分利用空间，节约能源，也为开发种、养生态循环模式提供技术支持。

Description

一种设施种养结合生态循环方法

技术领域

本发明涉及农业生态循环利用技术领域，具体涉及一种设施种养结合生态循环方法。

背景技术

日光温室是中国独有的温室类型，主要利用太阳光能来改善温室内热环境，为植物生长提供温、光条件。从20世纪60年代中期日光温室蓬勃发展以来，如何充分利用温室内的光、温、气，一直是种植户和科学家们实践和探索的课题。目前，山东日光温室主要以土墙、下挖式结构为主，虽然建造成本低、保温性能好，但是土地利用率低、耕层土壤破坏严重(郑华美，高中强.山东新型双屋面日光温室发展现状与前景展望.中国蔬菜，2014(7)：1-3)。为了更好的利用空间，节约能源，中国人又发明了阴阳棚，采用阴棚和阳棚共用墙体，不仅节约了土地，节省了建筑材料，同时阴棚的存在也减少了阳棚北墙的失热量。中国专利CN203860137U公开了一种高低阴阳棚温室，棚内外均设置保温被增强了棚内的保温性，解决了冬冷的问题，实现了冬暖夏凉，四季均可生产蔬菜。

目前，阴阳棚一般用阳面种植或养殖，阴面种植食用菌。中国专利CN106212114A公开了一种塞外阴阳温室反季节蔬菇同作栽培方法，阳棚温度高，通过共用墙上部的窗户，温度转移到阴棚中，促进蘑菇生长。蘑菇的生长需要氧气，放出二氧化碳，二氧化碳转移到阳棚中，为植物的生长提供气肥，将棚内温度空气充分交换，增加了大棚的整体效益。中国专利CN205030255U公开了一种“农-菌-牧”结合的多级生态循环利用系统，所述日光棚为畜禽养殖区，背光棚为食用菌生产区。中国专利CN105284484A公开了一种生态循环阴阳温室大棚及其应用，阳棚用于畜禽养殖，阴棚用于食用菌生产。

昆虫蛋白质含量很高，是一般肉类、鱼类的两倍多；另外，昆虫的维生素、矿物质含量也很丰富，远比一般肉类更有营养价值。除可被人类食用外，昆虫还能代替大豆、玉米、谷物等粮食，充当牲畜鱼禽和宠物饲料；另外，也有制药企业将昆虫作为药用原料，为医学发展提供了新契机。

但不管是用于人类食品还是牲畜饲料，在目前条件下，要获取数量庞大的昆虫都不容易。例如：土元又称土鳖虫、地鳖虫，其雌虫干燥体为我国传统的名贵药材，具有很高的药用和保健价值，据我国十大药材市场调查，土元市场成交量居动物药材之首。温湿度是土元养殖的关键措施。土元怕阳光，生活于阴暗、潮湿、腐殖质丰富的松土中，白天潜伏，夜晚活动。土元的最适宜生长温度为23-30℃，低于7℃的温度土元进入冬眠。土元是一种杂食性昆虫，采食广泛，各种菜叶、水果皮及粮食下脚料等都可作为饵料。目前土元养殖多采用室内加温养殖，粮食的下脚料作为饲料进行喂养，其养殖规模有限。

目前关于蔬菜种植和昆虫养殖的阴阳棚应用模式还没有出现，因此，提供蔬菜和昆虫新的种养模式对于昆虫养殖业的发展具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种设施种养结合生态循环方法。本发明利用阴阳棚的阳面种植蔬菜，阴面用于养殖昆虫，该方法有利于充分利用空间，节约能源，也为开发种、养生态循环模式提供技术支持。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种种养结合棚，包括：设置在阳面的种植棚和设置在阴面的养殖棚；所述种植棚和养殖棚之间设有公共隔离设施，所述公共隔离设施的共用墙设有若干连通所述种植棚和养殖棚的上部交换窗和下部交换窗。

优选的，所述公共隔离设施为厚度为20～25cm的砖墙，或者所述公共隔离设施为厚度8～12cm的隔板。普通日光温室后墙的厚度为60～100cm，而本发明的种养结合棚采用共用墙体，并大大减小了共用墙体的厚度，实现了对土地资源的充分利用。

优选的，所述上部交换窗和下部交换窗的尺寸均为40cm×60cm。上部交换窗和下部交换窗的位置交错排列。

优选的，所述上部交换窗处设有排气扇；所述下部交换窗处设有隔离网。根据蔬菜的对环境条件的要求，当种植棚内温度达到上限时，打开上部交换窗的窗户，然后启动排气扇，可以加快热量和气体的交换速度；当种植棚和养殖棚温度都达到上限时，打开种植棚内的下部交换窗的窗户，保持棚内温度不再升高。当气体和热量交换完毕后，关闭排气扇和所有交换窗的窗户。隔离网的设置是为了阻止养殖的昆虫在下部交换窗的窗户打开时进入种植棚。

本发明的第二方面，提供上述种养结合棚在同时进行蔬菜种植和昆虫养殖中的应用。

本发明的第三方面，提供一种利用上述种养结合棚进行蔬菜-昆虫种养结合生态循环方法，包括以下步骤：

(1)在养殖棚内养殖喜阴、夜间活动且具有经济价值的昆虫，在种植棚内种植蔬菜；

(2)利用蔬菜种植过程中产生的蔬菜下脚料喂食昆虫，利用昆虫养殖过程中产生排泄物和蜕皮作为蔬菜栽培的肥料，实现棚内物料的循环利用；

(3)利用蔬菜光合作用产生的O₂供昆虫呼吸，利用昆虫呼吸产生的CO₂作为蔬菜光合作用的原料，实现棚内气体的循环利用；

(4)白天利用种植棚内蓄积的热量导入至养殖棚内，提高养殖棚内温度；夜晚利用养殖棚内昆虫活动产生的热量传递至种植棚内，实现热量的循环利用。

优选的，所述昆虫为土元或黄粉虫。

优选的，所述蔬菜包括：果菜类、叶菜类、茎菜类、根菜类和花菜类。

优选的，所述下脚料为蔬菜的外叶、肉质根、部分蔬菜的茎、没有商品性的果实中的任意一种或几种。

本发明的有益效果：

(1)发明采用的种养结合棚中，养殖棚和种植棚的公共隔离设施变薄，对墙体保温性的要求降低，同时能充分利用大棚后面的空闲地，使温室大棚的效益增加，既降低了建棚的成本，又减少了土地浪费。

(2)本发明昆虫养殖和蔬菜种植的棚内温度和气体互为补充，相互协调，解决了种植棚内白天温度蓄积量小，夜晚温度下降过大的问题；同时植物给昆虫提供氧气，而昆虫产生的二氧化碳为植物光合提供原料，实现了棚内气体的生态循环。

(3)本发明在种养结合棚内实现了蔬菜种植和昆虫养殖的生态循环，节省劳动力，减少农业废弃物的运输，棚内产生的废弃物的转化属于生物转化，不需要堆沤腐烂等方式的过程，所以整个过程卫生、安全，不会产生有毒气体。

(4)本发明选择养殖的昆虫为昼伏夜出，只在傍晚进行投食即可，与进行蔬菜管理的时间不冲突。

(5)本发明既节约了资源，又节省了劳动力，实现了固体废弃物资源化利用。本发明种养模式产生的废弃物都能被充分利用，并且整个生产过程安全、卫生，蔬菜和昆虫绿色无公害，附加值较高。由于土元是中药材，经济价值很高，加上蔬菜的价值，按照棚的面积计算，其效益约100～200元/m²，具有显著的经济价值和社会意义。

附图说明

图1：种养结合棚主视图；

图2：种养结合棚示侧视图；

图3：种养结合生态循环模式；

其中：1.种植棚，2.养殖棚，3.砖墙或隔离板，4.上部交换窗，5.下部交换窗，6.排气扇，7.隔离网。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术部分介绍的，昆虫养殖具有广阔的市场应用前景，但实现昆虫的规模养殖比较困难。阴阳棚作为一种新兴的日光温室结构，目前一般是利用阴阳棚的阳面种植蔬菜或养殖畜禽，阴面种植食用菌。而利用阴阳棚同时进行蔬菜种植和昆虫养殖还未见有报道。

基于此，本发明的目的是提供一种蔬菜-昆虫种养结合生态循环方法。本发明利用种养结合棚的种植棚种植蔬菜，养殖棚养殖昆虫，充分利用了空间、节约了能源，实现了物料、气体和热量的循环利用。

在本发明的一种实施方案中，给出了所述种养结合棚的结构，具体如下：

该种养结合棚包括位于阳面的种植棚和位于阴面的养殖棚，种植棚的跨度为7-10m，养殖棚的跨度为3-5m；种植棚和养殖棚之间设有公共隔离设施，所述公共隔离设施的共用墙设有若干连通所述种植棚和养殖棚的上部交换窗和下部交换窗。

在本发明的另一种实施方案中，给出了利用上述种养结合棚进行蔬菜种植和土元养殖的方法。

蔬菜喜欢光照，土元喜欢阴暗潮湿的环境，生长的适宜温度和喜温性蔬菜一致，因此利用蔬菜和土元生长所需要的的温度和光照特点，蔬菜种在阳面，土元养在阴面，在土元生长期间，阴棚一直用保温被覆盖。白天，利用阳面的增温设施蓄积热量，热量和氧气导入到阴面的空间，增加阴面的温度和氧气浓度。夜晚，土元开始活动，热量传到阳面，增加阳面的温度。同时土元呼出二氧化碳供植物生长需要。蔬菜种植过程中产生蔬菜下脚料如果实和嫩叶等可以喂养土元。阴面喂养土元，养殖过程中，土元不断地排泄和蜕皮，产生大量的土元粪和蜕，浮在表层，收集这些排泄物用作蔬菜栽培的肥料。将土元粪按照一定的量施用于土壤表面，小型旋耕机翻耕，平整土地做畦，种植蔬菜，能够增加土壤几丁质含量，增强植物抗性；这样在一个棚内实现生态循环，节省劳动力，减少农业废弃物的运输。更重要的是，在本发明中，废弃物的转化属于生物转化，不需要堆沤腐烂等方式的过程，所以整个过程卫生、安全，不会产生有毒气体。同时土元生活的环境可以减少阳面的湿度，从而减轻蔬菜病害的发生。

土元的生长的温度在25～32℃条件下，温度稳定有利于土元生长。幼虫适宜温度28～32℃、养殖土含水量为20～30％，空气相对湿度40％～50％；成虫适宜温度25～28℃、相对湿度50～70％；当低于20℃时，就需要加温。土元虫4月龄后，养殖密度一般3500～5000只/m²为宜，土元的活动也会产生大量的热，造成养殖区的湿度降低。土元在饲养过程中呼出大量二氧化碳，使室内空气质量下降，特别是在冬天，保温和通风二者相矛盾，必须适时通风，且不影响温度。因此，保温、保持室内空气新鲜是土元冬季养殖中的难题。养殖环境保持安静，减少过度喧哗，以避免土元产生应激反应。室内光线不宜太强，以免影响土元的生长发育。一般情况下，土元补充水分和保持养殖土的湿度可以通过在覆盖物上适当喷洒洁净水实现。

日光温室内的热量和水分、气体条件的变化直接或间接影响温室内生物的生长发育。番茄果实的膨大明显受到温度的影响，与见光时段、小时均温呈极显著正相关，与日积温和日均气温呈显著正相关。研究发现，温室内外气温是昼高夜低，相对湿度是昼低夜高。晴天，中午前后温室内的气温常常达到30℃以上，易造成高温热害。夜晚气温下降，室内气温降低到10℃以下。天气状况越好，温室内外的相对湿度差值就越大。天气越差，温室内的相对湿度偏高越明显，特别是在阴、雨、雪天时，大部分时间的相对湿度都超过了80％，因此，在阴、雨、雪天气除湿，降低水汽含量是冬季日光温室的难点。

日光温室内，由于作物的光合作用消耗大量的CO₂而不能及时得到有效的补充，会造成供应不足。在冬季低温条件下，日光温室通风时间短，通风量小，温室内CO₂浓度在一天内变化幅度表现为早晨很高，中午较低，下午CO₂浓度缓慢回升。这是由于蔬菜作物叶片光合作用急剧增加，消耗大量CO₂而得不到及时补充，导致CO₂浓度迅速下降；中午以后，叶片光合作用降低，土壤呼吸和土壤中有机质发酵放出部分CO₂。因此利用昆虫呼吸产生CO₂可以为温室内植物补充CO₂的不足。

土元为杂食性动物，饲料以麦麸、米糠、青饲料(青菜、果皮、瓜类)及动物性饲料，如各种鱼、肉、虾、畜禽内脏及乳类产品加工后的副产品等，禁止饲喂腐烂变质的饲料。土元幼虫饲料为麦麸45％，豆饼或豆粉3％，动物性饲料2％，青饲料50％；中虫饲料为麦麸40％，豆饼或豆粉5％，玉米粉5％，青饲料50％。因此，土元养殖可以处理蔬菜种植中产生的废料及厨余垃圾等。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

实施例1

1.种养结合棚的结构

该种养结合棚包括位于阳面的种植棚和位于阴面的养殖棚，种植棚的跨度为8m，养殖棚的跨度为4m；种植棚和养殖棚之间设有24m厚的砖墙，所述公共隔离设施的共用墙设有若干连通所述种植棚和养殖棚的上部交换窗和下部交换窗，所述上部交换窗和下部交换窗的尺寸均为40cm×60cm。

2.种养结合棚的管理

2.1昆虫的喂养

昆虫采用多层养殖盆喂养。用长2米，宽0.5米的4层架子，两两并排放置，每层放置高15cm的大养殖盆。盆内首先加入过筛的细沙土5厘米厚，沙土要干净卫生，使其含水量在20～30％之间。将孵化好的若虫放置在盆内，定期喂养。若虫养殖密度为每m22万只。4个月龄后，养殖密度以4000只/m²为宜。土元若虫在8月份开始在棚内养殖，10月养殖密度达到最大。每天下午饲喂昆虫，分盆前土元幼虫饲料为麦麸45％，厨余垃圾饲料5％，蔬菜废料等青饲料50％；分盆后饲料为麦麸40％，厨余垃圾饲料10％，青饲料50％。定期清理养殖盆内的蜕皮和昆虫粪粒。上层和下层的养殖盆定期更换位置。

2.2蔬菜的种植

日光温室的蔬菜定植在8月，黄瓜苗龄三叶一心。定植前将土元养殖废弃物以每667平米2000kg翻施到土壤中，作畦，浇水，定植。定植后，保持棚内温度30℃左右，促进缓苗。缓苗后及时整枝、打叉、疏花疏果。整枝打叉产生的废弃物，粉碎后与饲料混合，作为昆虫的饲料。

2.3阴阳棚的管理

9月，蔬菜幼苗时期、结果初期，温度、光照条件好；进入结果中后期时，日照缩短，温度降低，外界条件不利于蔬菜的生长，由于通风时间缩短，二氧化碳浓度降低，且昼夜温差增大，湿度增加，预防病害发生。

因此，在前期，阳面种植棚内温度控制在25～32℃，阴面养殖棚温度控制在25～30℃。当保温被打开30～60min后，打开共用墙体的的下部交换窗，便于气体交换。阳面种植棚内温度超过30℃，打开共用墙体的的上部交换窗的排气扇，便于气体和热量快速交换；当阳面温度超过32℃，打开棚膜通风，关闭排气扇，降低棚内温度。

当外界气温下降到20℃左右，及时加盖保温被。阳面上午控制温度28～30℃，下午控制温度20～22℃，前半夜控制温度15～18℃，后半夜控制温度13℃左右。每天下午阳面温度22～25℃关闭墙体下部交换窗；始终保持上部交换窗打开。覆盖保温被。

浇水后，将土元粪撒于土壤表面，降低土壤湿度，减少水分蒸发。同时为蔬菜提供营养物质。

实施例2

1.种养结合棚的结构

该种养结合棚包括位于阳面的种植棚和位于阴面的养殖棚，种植棚的跨度为10m，养殖棚的跨度为4m；种植棚和养殖棚之间设有10cm厚的隔板，所述公共隔离设施的共用墙设有若干连通所述种植棚和养殖棚的上部交换窗和下部交换窗，所述上部交换窗和下部交换窗的尺寸均为40cm×60cm。

2.种养结合棚的管理

2.1昆虫的喂养

昆虫采用多层养殖盆喂养。用长3米，宽0.5米的5层架子，两两并排放置，每层放置高20cm的大养殖盆。盆内首先加入过筛的细沙土6厘米厚，沙土要干净卫生，使其含水量在20～30％之间。将孵化好的若虫放置在盆内，定期喂养。若虫养殖密度为3万只/m²。4个月龄后，养殖密度以5000只/m²为宜。土元若虫在9月份开始在棚内养殖，11月养殖密度达到最大。每天下午饲喂昆虫，分盆前土元幼虫饲料为麦麸45％，厨余垃圾饲料5％，蔬菜废料等青饲料50％；分盆后饲料为麦麸40％，厨余垃圾饲料10％，青饲料50％。定期清理养殖盆内的蜕皮和昆虫粪粒。上层和下层的养殖盆定期更换位置。

2.2蔬菜的种植

日光温室的蔬菜定植在9月，番茄显蕾。定植前将土元养殖废弃物以每667平米2000kg翻施到土壤，作畦，浇水，定植。定植后，保持棚内温度30℃左右，促进缓苗。缓苗后及时整枝、打叉、疏花疏果。整枝打叉产生的废弃物，粉碎后与饲料混合，作为昆虫的肥料。

2.3阴阳棚的管理

10月，蔬菜幼苗时期、结果初期，温度、光照条件好；进入结果中后期时，日照缩短，温度降低，外界条件不利于蔬菜的生长，由于通风时间缩短，二氧化碳浓度降低，且昼夜温差增大，湿度增加，预防病害发生。

因此，在前期，阳面注意及时通风，温度控制在25～30℃。阴面的注意控制温度28～32℃、空气湿度40～50％。在9点左右，打开共用墙体的下部交换窗，昆虫呼吸产生的二氧化碳补充到阳面，增加阳面二氧化碳的浓度。阳面种植棚内温度超过30℃，打开共用墙体的的上部交换窗的排气扇，便于气体和热量快速交换；当阳面温度超过32℃，打开棚膜通风放热，关闭排风扇。

当外界气温下降到20℃左右，及时加盖保温被。阳面上午控制温度28～30℃，下午控制温度20～22℃，前半夜控制温度15～18℃，后半夜控制温度13℃左右。每天下午阳面温度22～25℃关闭墙体下部交换窗；始终保持上部交换窗打开。覆盖保温被。

浇水后，将土元粪撒于土壤表面，降低土壤湿度，减少水分蒸发。同时为蔬菜提供营养物质。

试验例

应用以上技术，本发明分别在山东农业大学园艺实验站做了蔬菜种植对比试验，在山东曹县土元养殖场养殖土元对比试验，在泰安市花样年华试验基地进行种养结合试验。养殖试验的土元均为同日龄(3月龄)，种植试验的试验蔬菜均为相同品种的西红柿、黄瓜。土元饲养试验的试验期为2年，蔬菜试验的试验期为1年3个月。对成年土元(雌性)的体重进行称量，对土元的生长期进行统计；对种植的蔬菜产量进行称重统计。试验结果见表1和表2。

表1 大棚种养结合模式与传统养殖模式对土元生长性能的影响

项目	种养结合模式	传统养殖模式
			土元的体重(只/0.5kg)	185	232
生长期(平均天)	275	298

表1中，“只/0.5kg”表示的平均每0.5kg所含的土元只数，若土元只数越少，则表示土元的个体越大。

表2 大棚种养结合模式与传统大棚蔬菜种植模式对蔬菜产量的影响

项目	种养结合模式	传统种植模式
			番茄(kg/667m<sup>2</sup>)	9510	7400
黄瓜(kg/667m<sup>2</sup>)	22300	18500

从表1和表2数据可以看出，大棚种养结合模式下，土元在大棚里能补充氧气和光照、常年喂食新鲜蔬菜下脚料等，因此，个头比传统养殖模式大，体重增加20.26％，食用种植棚的下脚料可以使土元的饲料耗料量下降28％。土元的平均生长期缩短二十天左右。土元呼出的二氧化碳和机体排出的热量以及粪便蜕皮分解产生的物质为蔬菜吸收利用，各种蔬菜的产量也有不同程度的增产，番茄产量的增幅在22.2％，黄瓜产量的增幅在17.04％。

所以，大棚种养结合比单独大棚种植蔬菜和养殖土元具有很多优势：首先土元生活的环境空气好；蔬菜吸收二氧化碳，放出氧气，土元是吸收氧气放出二氧化碳，它们之间在生活环境方面相得益彰；另外，土元能常年获得充足的青绿饲料，满足对各种维生素和矿物元素的需要，免去了对各种饲料添加剂的使用；种养结合棚模式下，感染虫害的蔬菜被拔出饲喂土元，这样在不用任何农药的情况下，潜在的病虫害问题得到解决，蔬菜的安全性更有保证了，因此这种模式既养好了土元也收获了绿色蔬菜。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种种养结合棚，其特征在于，包括：设置在阳面的种植棚和设置在阴面的养殖棚；所述种植棚和养殖棚之间设有公共隔离设施，所述公共隔离设施的共用墙设有若干连通所述种植棚和养殖棚的上部交换窗和下部交换窗。

2.根据权利要求1所述的种养结合棚，其特征在于，所述公共隔离设施为砖墙或者隔板。

3.根据权利要求2所述的种养结合棚，其特征在于，所述砖墙的厚度为20～25cm；所述隔板的厚度为8～12cm。

4.根据权利要求1所述的种养结合棚，其特征在于，所述上部交换窗和下部交换窗的尺寸均为40cm×60cm。

5.根据权利要求1所述的种养结合棚，其特征在于，所述上部交换窗处设有排气扇；所述下部交换窗处设有隔离网。

6.权利要求1-5任一项所述的种养结合棚在同时进行蔬菜种植和昆虫养殖中的应用。

7.一种利用权利要求1-5任一项所述的种养结合棚进行蔬菜-昆虫种养结合生态循环方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在养殖棚内养殖喜阴、夜间活动且具有经济价值的昆虫，在种植棚内种植蔬菜；

(2)利用蔬菜种植过程中产生的蔬菜下脚料喂食昆虫，利用昆虫养殖过程中产生排泄物和蜕皮作为蔬菜栽培的肥料，实现棚内物料的循环利用；

(3)利用蔬菜光合作用产生的O₂供昆虫呼吸，利用昆虫呼吸产生的CO₂作为蔬菜光合作用的原料，实现棚内气体的循环利用；

(4)白天利用种植棚内蓄积的热量导入至养殖棚内，提高养殖棚内温度；夜晚利用养殖棚内昆虫活动产生的热量传递至种植棚内，实现热量的循环利用。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述昆虫为土元或黄粉虫。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述蔬菜包括：果菜类、叶菜类、茎菜类、根菜类和花菜类。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述下脚料为蔬菜的外叶、肉质根、部分蔬菜的茎、没有商品性的果实中的任意一种或几种。