全 文 ：第 12卷 第 4期
2 0 0 4年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．12 NO．4
0Ct．，～ 2004
设施生态农业模式及其配套技术体系研究
杨其长 魏灵玲 鱼亨善
(中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 北京 100081)
摘 要 阐述 了设施生态农业的基本概念和国内外发展现状 ，重点分析 了“畜一菜一沼气”、“鱼一菜”共生型和立体互
补型设施生态农业模式结构、功能及其综合配套技术，并提出我国设施生态农业的发展方向和研究重点。
关键词 设施生态农业模式 生态工程 生态互补
Study on the main models and their complete set of techniques for the controled environmental ecological agriculture．
YANG Qi—Chang．WEI Ling—Ling，YU Heng—Shan(Institute of Agricultural Environment and Sustainable Development，
Chinese Academy of Ag ricultural Sciences，Beijing 100081)，CJEA，2004，12(4)：19～22
Abstract The basic concept and present development condition 0f the Controled Environmental Ecological Agriculture
(CEEA)are stated and the structures，functions and the complete set of techniques for poultry—vegetable—methane coexist—
ing CEEA mode，fish—vegetable coexisting CEEA mode and stereoscopic culture CEEA mod e are analyzed，and the direc—
tion and key points of development of CEEA are advanced for the future study
Key words Models of controled environmental ecological agriculture(CEEA)，Ecological engineering，Integrated eco—
system
1 国内外设施生态农业发展现状
设施生态农业是 20世纪 80年代以来出现的新型现代生态农业模式，它以设施工程为基础，通过动植物
共生互补、废弃物循环利用以及立体种养、梯级利用等措施的应用，改善设施生态环境，实现生态系统高效生
产和可持续发展。国际设施生态农业的应用主要是探讨设施农业生态系统良性循环、共生互补和可持续发
展，1979年 Bil Makofske等在温室内创建由植物、兔子、鱼和土壤微生物组成的生态系统，进行 co 一o，互补
以及废弃物作植物肥料的循环利用试验。1986年保加利亚研究人员将温室与鸡舍相邻布置，使种养成本平
均降低 1／3左右。1988年 Sanders D．等在温室沙床种菜、池中养鱼，并以富含有机质的池水灌溉蔬菜，池水
经沙土过滤后回流鱼池循环利用。1991年 9月美国耗资 2亿美元在亚利桑那州图森市以北沙漠中建成生
物圈 Ⅱ号，该典型闭式设施生态系统的建立，使人类首次能在整体水平上进行大气、水和废物循环利用及作
物生产的系统研究，最终结果虽未能实现原计划的宏伟蓝图，但该项研究为人类了解 目前地球生物圈生态变
化开辟了新途径。我国发展设施生态农业已近 20年历史，1984年刘今唏H 率先在齐齐哈尔市设计建成种
养结合型日光温室，温室南部为蔬菜种植区，北部为畜禽养殖区，中间以无纺布分隔，实现畜禽与蔬菜间各 自
质能传递与共生互补，取得了良好的经济效益，蔬菜生长期春提前或秋延后 40～60d，蛋鸡产蛋率提高 21％，
奶牛产奶量提高 19％，育肥猪增重率提高 40％～80％，黄瓜增产 25％。1986年辽宁省丹东市在单坡日光温
室创建“畜一菜一沼气”设施生态农业模式 ，温室南部种菜，北部或 山墙一端饲养畜禽，畜舍地下建沼气池。
1989年辽宁省大洼县创建由畜舍、温室、沼气池和厕所组成的北方“四位一体”庭院生态农业模式 j，并迅速
在我国北方地区推广应用。1993年王灿莲等利用 日光温室进行平菇一芹菜间作试验，平菇与芹菜分别增产
15％和 20％。1997年广州市水产研究所、2002年苏州西山国家农业示范园区等单位进行设施环境下鱼一菜
共生系统开发试验与示范。近年来随着能源危机加重以及无公害食品生产需求 日趋增高，利用动植物质能
传递、共生互补以及有机废弃物作肥源的设施生态农业 日益得到广泛关注 。设施生态农业已成为 21世
纪现代农业实现高效生产和可持续发展的重要途径，其发展前景极为广阔。
*中华农业科教基金项目(2002—01一E06)资助
收稿 日期：2003—1卜26 改回日期：2003—12—28
20 ， 中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
2 设施生态农业主要模式
沼
沼
图 1 “畜-菜-沼气”设施生态农业模式
Fig．1 The coexisting CEEA model of poultry-vegetable—methane
构、减轻连作障碍和保证无公害蔬菜
的生产有重要作用，达到经济效益和
生态效益最大化的目的，目前该设施
生态农业模式已在我国辽宁、山东、宁
夏、山西、黑龙江和甘肃等省(区)、市
推广应用，并在实践中形成多种结构
型式。“畜一菜一沼气一厕所”四位一体设
施生态农业模式见图 2，种养结合型设
施生态农业模式见图3，“鸡一菜”共生型
设施生态农业模式见图 4。“畜一菜一沼
气”共生型设施生态农业模式配套技
2．1 “畜·菜-沼气”共生型设施生态农业模式
“畜一菜一沼气”共生型设施生态农业模式是将
畜舍、蔬菜、日光温室与沼气池等有机组合而形成
的动植物质能互补、良性循环型生态农业模式(见
图 1)，该系统充分发挥动植物的生物潜能，畜禽
呼出的co，作蔬菜气肥重要补充，蔬菜光合作用
所产生的 o：可改善畜舍环境 ，减少为降低畜舍有
暖害气体所必需的最小通风量和热损失；畜禽夜晚
释放出的显热是系统热量源之一 ，可适当改善冬
季夜晚蔬菜温室的热环境 ，减少冻害发生。沼气
池建于畜舍或温室之下 ，畜禽粪便直接入池与植
物残渣作沼气发酵原料，既减少氨气(NH )和硫
化氢(H：S)等有害气体的产生，有利于改善畜舍
和温室环境，沼气又可烧饭、补光、增温和补充
CO：等；沼液沼渣作优质有机肥，对改善土壤结
3m l 3m l 4
图 2 “畜-菜-沼气-厕所”四位一体设施生态农业模式
Fig．2 The coexisting CEEA model of po ultry-vegetable—methane—toilet
术主要包括“畜一菜一沼气”共生型温室结构设计与系统优化、畜禽舍 NH 和 H：s等有害气体调控技术以及设
图3 种养结合型设施生态农业模式
Fig．3 The coexisting CEEA model of plant and animal
施蔬菜栽培技术与畜禽养殖技术等。“畜一菜一沼气”共生
型温室结构设计与系统优化主要以畜菜共生系统蔬菜
种植区获取适宜的 CO：浓度为依据，以蔬菜区白天 CO
适宜浓度 1571～3535mg／m 为控制参数，由畜菜共生的
质量平衡方程计算出畜禽养殖区与蔬菜种植区面积 比
例后进行 系统工程设计。该 系统优化设计推荐值为
“鸡一菜”共生温室鸡舍面积：蔬菜区面积 =1：2．8～3．0，
1只蛋鸡：蔬菜种植面积 =1：0．28～0．35m2；“猪一菜”共
生温室猪舍面积：蔬菜区面积 =1：25～33，1只 80kg育
肥猪：蔬菜种植面积 =1：30～40m ；沼气池体积一般设
计为6～10m 。畜禽舍 NH 和 H：s等有害气体调控技
术是“畜一菜一沼气”系统成功实施的关键，按照蔬菜生长
要求其 NH 浓度应<3．9mg／m3、H S浓度<3．1mg／m3；
按照 家畜 环 境 卫 生标 准 要 求 其 畜 舍 NH 浓度 应
<15．4mg／m 、H：S浓度<10．1mg／m 。据此控制参数畜禽舍有害气体含量应控制在适宜范围内，主要通过
畜舍顶部设置通风帽和后墙设置通风孔进行通风换气；同时注意保持畜舍干燥、控制舍内湿度并及时清粪
第 4期 杨其长等：设施生态农业模式及其配套技术体系研究 2l
等。设施蔬菜栽培技术包括选择适宜的温
室作物品种，适时进行播种、定植以及加强
肥水管理与病虫害综合防治等，并通过保温
覆盖、自然通风、有机肥合理施用 、有机生态
型无土栽培和膜下滴灌等相应配套技术，使
温室温度控制在 l2～30℃，夜间最低温度≥
5℃，湿度 60％～70％；畜禽养殖技术主要包
括选择适宜的畜禽饲养品种，采用配合饲
料，加强疫病防治 ，及时清除畜禽粪便和残
食剩水，保持清洁卫生，注重通风与空气调
节，减少舍内有害气体的发生。
2．2 “鱼-菜”共生型设施生态农业模式
2200ram ll 6000～ 7000mm
400mm 120mm
图 4 鸡-菜共生型设施生态农业模式
Fig 4 The coexisting CEEA model of vegetable and chicken
“鱼一菜”共生型设施生态农业模式见图 5，该模式通过温室、大棚等设施工程将蔬菜种植 、水产养殖有机
组合而形成的动植物质能互补、良性循环型生态农业模式，该系统中鱼的排泄物所形成的营养水体和呼出的
c02气体作蔬菜部分肥源和 c02气源，同时利用蔬菜根系吸收与净化功能为鱼池水体进行清洁净化，鱼菜
间互为利用、相得益彰，形成良性循环型生态系统食物链 ，目前该模式已在北京、江苏、广东和山东等省、市推
图 5 “鱼-菜”共生型设施生态农业模式
Fig．5 The coexisting CEEA model of fish—vegetable
广应用。“鱼一菜”共生型设施生态农业模式配套技术
主要包括“鱼一菜”共生温室、鱼池、水体净化系统结构
设计与系统优化、“鱼一菜”共生系统水体污染控制技
术及设施水产养殖技术和蔬菜种植技术等。“鱼一菜”
共生系统工程设计以获取最佳蔬菜种植和水产养殖
环境为目标 ，进行“鱼一菜”共生温室结构设计，养殖鱼
池结构设计，进水系统和排污系统优化设计，蔬菜水
体净化系统参数优化、循环路线与长度设计，鱼、菜合
理搭配与系统优化等。水体环境是“鱼一菜”共生系统
的关键控制因素，通过实时了解养殖水体中硝酸盐含
量、电导率以及 COD、BOD等参数 ，采用物理过滤、水
体膜过滤和选择不同蔬菜品种搭配栽培以及补充新
水等方法净化水体，尽可能将养殖水体环境参数控制
在鱼、菜允许界值范围内，主要控制方法包括生物物
理过滤法和蔬菜根系吸收法等；设施环境下人工构建池塘中进行高密度水产养殖，应优选饲养鱼种与饲料 ，
加强病虫害和环境因子监测 ，鱼类放养前用 50g／kg食盐水浸泡消毒 10min后再放养，春季和夏初鱼类易感
染寄生虫病 ，宜用 90％的晶体敌百虫 0．5mg／m 全池泼洒消毒；“鱼一菜”共生系统蔬菜种植采用水培或基质
无土栽培技术，定时分苗、定植和间苗，定期补充营养肥料，加强病虫害综合防治，适时进行环境调控，以保证
蔬菜的高效生长。
2．3 立体互补型设施生态农业模式
立体互补型设施生态农业模式充分利用温室、大棚等设施光温环境优势，采用一定工程技术措施将
“菇一菜”、“果一菜(菇)”、“菜一菜”按照空间梯次分布立体布局，形成有效组合的优势互补和资源高效利用的立
体栽培生态农业模式 ，目前该模式主要有 3种，即“菇一菜”立体栽培生态农业模式(见图6)，在温室过道、行间
距空隙地带放置食用菌菌棒进行“菇一菜”立体栽培，以食用菌产生的 C02作蔬菜气体肥源，温室高温高湿环
境以及蔬菜遮荫作用有利于食用菌生长；“果一菜(菇)”立体栽培生态农业模式利用温室果树休眠期、未挂果
期地面空间空闲阶段，选择适宜蔬菜品种(或食用菌)进行间作套种，形成互补型立体栽培；“菜一菜”立体栽培
设施生态农业模式利用温室内攀藤类蔬菜与叶菜类蔬菜空间差异进行立体栽培，夏天可利用攀藤类蔬菜遮
阳作用为喜阴蔬菜作天然遮阳网，互为利用。立体互补型设施生态农业模式配套技术主要包括设施工程技
术，含温室选型、结构设计与配套技术应用以及立体栽培设施工程配套等；脱毒抗病设施栽培品种的选用，选
22 中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
图6 “菇-菜”立体栽培生态农业模式
Fig．6 The coexisting CEEA model of mushroom—vegetable
择适宜设施环境生长的具有耐低温、弱光和抗病的
作物新品种，同时进行“菇一菜”、“果一菜(菇)”、“菜一
菜”高效立体栽培模式优化配置；立体栽培设施水
肥管理技术，根据作物需求规律制定相应水肥管理
措施，在作物全生育期根据需要定期灌溉、施肥和
环境管理等；病虫害综合防治植保技术，以生产无
公害农产品为基础，力求减少化学农药使用量，实
现有机生态型设施栽培的无害化生产。
3 小结与讨论
设施生态农业是一种高效生态农业模式，即通
过动植物共生互补、废弃物循环利用 以及立体种
养、梯级利用等措施应用而形成的良性循环型农业
生态系统，是实现农业高效生产和可持续发展的重
要途径。目前有关设施生态农业 的研究主要侧重
于从 C02、02质量平衡规律探讨其各组成要素优化配比的关系，而忽略了热量传递等因素对生态系统优化
配比参数的影响，因此设施生态农业质能综合平衡规律的研究必将成为该领域今后研究的重点。设施生态
农业真正作为独立的学科体系进行研究尚处于起步阶段，还需进一步从理论与实践~an以完善和总结，以有
利于设施生态农业大力推广应用。
参 考 文 献
1 刘今唏 高效益的种养结合棚舍．北京：北京出版社，1989
2 王京平，魏丕斌．北方庭院农业生态模式．大连 ：大连出版社 ，1991
3 董仁杰等．沼气一畜一菜共养系统试验研究(初报)：co2气体分布．农业工程学报，1995，l1(增刊)：21～25
4 杜宝华 ，杨其长．我国设施环境中二氧化碳施肥问题的探讨 ．中国农业气象，1998，19(5)：46～48
5 杨其长，孙忠富，王玉军等．鸡菜共生型日光温室环境因子的试验研究与效果分析．农业工程学报，1999，15(增)：29～33
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