探究农业生态物质能量高效利用对策

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摘要：食物链和食物网是物质循环、能量流动的重要通道。本文从食物链、食物网和能量流动生态基本原理入手，阐明食物链的加环和优化食物网的两种方式，增加农业生态系统价值链，建立多层多种立体结构和多级循环转化的生产体系，旨在提高农业生态系统生产力。

关键词：食物链；价值链；加环；食物网；循环农业

1食物链加环与价值链高效利用

1.1食物链与价值链的关系

生态系统的食物链是各组分通过吃与被吃的关系彼此联系，有机物中贮存的能量在生态系统中逐层传递。农产品价值链是农业产品生产消费过程中，由于不同农作物商品价值不同、消费者对农产品有不同层次需求,导致其在利用价值上存在不同而建立的链锁关系。价值链促使食物链向更为科学合理的方向调整，使其更符合农业生态系统的经济收益规律，而食物链是引导和建立价值链的根基。食物链与价值链合理配置充分实现农业经济效益和农业生态系统的耦合。

1.2食物链的加环

农业生态学原理表明，农业生态系统食物链结构对系统年净生产量有显著影响。自然生态系统中，能量沿食物链流动时，由于生物之间存在的食物关系，能量从低营养级向高营养级累积，可认为食物链越简单，净生产量相对较高；而农业生态系统具有高度受人控制和影响的特殊性，能量沿食物链进行能量流动的过程中，由于能量载体形式本身的使用价值是用来满足人类需要的。人类对生物种类、产量的调控和产品期望不同，人类需求具有层次性，能量并不是始终向需求层次高的方向累积。为了实现农业生态系统物质能量高效利用的改造，通过食物链“加环”的方式，增加一些食物链环节，增加系统的产品和经济效益。

1.2.1一级产品“加环”

一级产品或剩余有机废弃物有尚不能供给人类直接使用的部分，可作为次级产品的资源。适当延长食物链、加入新的食物链环节，使农业生态系统中加环生物加以利用，经过生物转化利用后，尽可能转化为价值更高、人类可直接食用的产品，从而将农业生态系统生产力大幅提高。如将秸秆糖渣等通过加工配合成混合饲料用于养殖，能够将低价值糖渣转为高价值的肉、蛋、奶等畜禽产品。然后利用畜禽排泄粪便用于养鱼，通过这一环完成由畜禽粪便到鲜鱼的转化。池塘淤泥和鱼类排泄的粪便用来增加农田肥力，可使作物增产，完成从低产量向高产量的转化，整个生产过程形成一个良性循环。

1.2.2残渣食物链利用

残渣食物链是指低等动物和微生物分解农业生产的副产物和农业有机废弃物的过程，是农业生态系统中物质和能量的最终利用过程。具有残渣食物链的生态系统有较强的自身调控和适应性能力,能保持较高的稳定性和物质能量的良性循环。这种方式可以提高农副产品的利用率，也能提高能量的利用率和转化率。以平菇等食用真菌生产为主的食物链加环利用方式迅速发展，如，经济效益较高的稻草—平茹—蚯蚓—黄鳝残渣食物链模式，平菇可利用稻草中丰富的纤维素和半纤维素，对粗蛋白及木质素的利用率也达50%；菇渣养蚯蚓对菇渣中的物质和能量利用率很高，但转化率较低；蚯蚓饲养黄鳝8d后增重38.5%,物质和能量的转化率均在15%以上。

1.2.3引入捕食性动物

农业生态系统食物链结构简单，引入捕食性昆虫或动物能够抑制以一级产品为食的害虫发生，提高农业生态系统的稳定性，减少一级农作物损失。明代《渭崖文集》有关于食物链加环的记载，在稻谷种植的农业生产链条中加入鸭，鸭能够捕食破坏稻谷的害虫，这个食物链加环是适宜的，提高了农作物的产量。

2食物网优化与循环农业

生态系统的食物网结构越复杂，生物食物来源丰富，物质能量流动的渠道越多，形成复杂的食物网，生产力也就越高。因而因地制宜设置农业生产结构和设计农业布局显得尤为重要，注意群落间的合理搭配，在农业生产中应建立多级循环转化的综合结构和多层多种的生产体系，延长农业生态产业链，发展农业循环经济，促进物质、能量的网状多级综合利用，对实现物质、能流利用的最大化，促进农业增效和农民增收也达到了对环境危害的最小化目的。

2.1北方“四位一体”循环农业模式

“四位一体”庭院循环农业模式是我国北方生态农业发展中形成的最为成功的典型生态模式。这种模式以农业土地资源为根基，充分利用太阳能，以沼气为纽带，利用生物转换技术，种植、养殖业相配合；农户庭院中，把猪圈和沼气池建在生产蔬菜的日光温室中，沼气池、畜禽圈舍、日光温室等相互连接，形成“四位一体”综合生态农业体系。这种生态模式中能量流动转向人类需求的方向，物质良性循环，资源高效利用，是一种综合效益明显的循环农业模式。技术特点为：圈舍的温度略有提高，为禽畜提供高效的生产条件，可使饲养量增加，畜禽粪便为沼气池提供了充足的产气原料；沼气池因太阳热能增温增加产气量，解决了北方冬季的产气量少的技术难题。

2.2南方稻田养鱼立体生态结构

稻—萍—鱼共生的生态农业结构是多层多种的立体结构的成功案例。在南方种植水稻地区广泛应用，水稻田结合养萍、养鱼技术。鱼类取食浮游生物和水稻害虫，减少病虫害，增加水体溶解氧含量；鱼类的粪便和排泄物作为水稻的肥料，有利于水稻生长。萍既可作为生产沼气的原料，又可直接作为鱼的饲料。畜禽利用和生产沼气后的畜禽粪便又可返回稻田，促进水稻增产。水稻增产、稻草增加又可为畜禽提供更多的饲料，为稻田提供更多的有机粪肥。稻田养鱼立体生态结构广泛分布在四川、湖南、江苏、广东等地区。

3结语

农业的特性是将自然再生产与社会再生产相互交织。从生态经济学的角度出发，运用能量流动与生态系统食物链、食物网两个原理才能发展好循环农业。食物链加环、食物网优化是实现农业生态系统物质能量高效利用两个重要手段，把农业生态系统改造向符合人类对生物、生境的调控和产品期望的方向，增加了农业生态系统的产品和经济效益。

作者:辛雨菡 单位:河北农业大学资源与环境科学学院