劉沖,張瑞明,李珍珍,陳玨

(1.上海市嘉定區(qū)農業(yè)技術推廣服務中心,201800；2.上海市農業(yè)技術推廣服務中心)

蔬菜園藝場種養(yǎng)結合規(guī)模匹配探索

劉沖1,張瑞明2,李珍珍2,陳玨1

(1.上海市嘉定區(qū)農業(yè)技術推廣服務中心,201800；2.上海市農業(yè)技術推廣服務中心)

規(guī)?；卟藞@藝場采用種養(yǎng)結合生產模式科學處理利用廢棄物資源,種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模相匹配問題成為關鍵性要素。以常規(guī)蔬菜生產和鵝、雞肉禽養(yǎng)殖的基礎數(shù)據(jù)為基礎,通過簡單數(shù)量關系推導出種養(yǎng)結合規(guī)模匹配計算模型,為規(guī)?；卟藞@藝場利用“菜―鵝―肥”與“菜―雞―肥”2種種養(yǎng)結合生產模式提供了可靠的計算依據(jù)。

蔬菜園藝場；種養(yǎng)結合；規(guī)模；匹配

種養(yǎng)結合模式是指將蔬菜種植、畜禽養(yǎng)殖聯(lián)合成一體,通過設施大棚實現(xiàn)蔬菜種植與畜禽養(yǎng)殖的有機結合,即利用設施大棚種植蔬菜和養(yǎng)殖肉禽,以蔬菜生產與加工的可飼類廢棄物為飼料,利用管棚進行畜禽養(yǎng)殖,以茄果類等秸稈廢棄物為畜禽養(yǎng)殖墊料,以畜禽糞便與不可利用的蔬菜廢棄物等為原料制成有機肥還田,實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

近年來,隨著規(guī)?；卟藞@藝場的發(fā)展,蔬菜生產加工產生的蔬菜皮殼、秸稈等廢棄物資源的科學處理成為熱點問題,眾多園藝場種植蔬菜的同時進行鵝、雞等肉禽養(yǎng)殖,以蔬菜生產加工廢棄物作為肉禽養(yǎng)殖的補飼青料,同時將肉禽養(yǎng)殖的墊料和糞肥返回至蔬菜生產。這種種養(yǎng)結合的生產模式能實現(xiàn)種植、養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用,不僅經濟效益、生態(tài)效益顯著,而且有利于農業(yè)結構的調整和產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1～4]。但是,蔬菜種類繁多、茬口布局復雜,不同種類蔬菜、不同茬口結構產生的蔬菜皮殼、秸稈等蔬菜廢棄物量有所差別,不同類肉禽對飼料、墊料即蔬菜皮殼、秸稈的需求也存在較大差異,若種植規(guī)模大,養(yǎng)殖規(guī)模小則不能有效處理種植廢棄物,反之則不能滿足養(yǎng)殖飼料、墊料的需求,因此解決種植規(guī)模與養(yǎng)殖規(guī)模的匹配問題非常重要[5]。針對這一問題,多采用線性規(guī)劃的方法進行解決[6～8],雖具有豐富的理論意義,可實際應用中有一定難度,本文通過簡單數(shù)量關系推導種養(yǎng)結合規(guī)模匹配計算模型。

1 蔬菜園藝場廢棄物生成與需求情況

1.1 蔬菜廢棄物分類及生成量

隨著蔬菜種植以及加工配送規(guī)模的不斷擴大,規(guī)?；卟藞@藝場每年產生大量的蔬菜廢棄物,包括綠葉菜皮、茄果類蔬菜秸稈等多類廢棄物,根據(jù)養(yǎng)殖對蔬菜廢棄物的利用途徑可將其劃分為可飼類、墊料類和漚堆類3類。其中可飼類主要包括生菜、青菜、杭白菜、油麥菜等綠葉菜和卷心菜、花椰菜、西蘭花等甘藍類蔬菜；墊料類主要包括番茄、辣椒、茄子等茄果類蔬菜和毛豆、玉米等秸稈成分較重的蔬菜種類；漚堆類則為蔬菜園藝場生產過程中產生的既不可直接喂飼肉禽又無法用于墊料的蔬菜,如豇豆、豌豆、黃瓜等藤蔓類蔬菜。通過調查典型蔬菜園藝場得知(圖1及表1),可飼類、墊料類、漚堆類蔬菜種植總面積分別為396.198、30.682、148.207 hm2,所占比例分別為69%、5%、26%；各類廢棄物總生成量占比與面積比相當；用作肉禽養(yǎng)殖的鮮食飼料及補飼青料的可飼類蔬菜廢棄物667 m2生成量鮮質量為1.32 t、干質量0.09 t,干物質比重為6.8%；用作肉禽養(yǎng)殖墊料的墊料類蔬菜廢棄物667 m2生成量鮮質量為1.43 t、干質量0.54 t,干物質比重為37.8%,茄果類、毛豆、玉米等種類中玉米的667 m2生成量最高,約為1.26 t；用作漚堆制肥的漚堆類蔬菜廢棄物667 m2生成量鮮質量約0.94 t,干質量為0.21 t,干物質比重為22.3%。

圖1 各類蔬菜種植面積占比

1.2 肉禽養(yǎng)殖對蔬菜廢棄物需求量調查

利用種植蔬菜的設施大棚進行肉禽養(yǎng)殖,以蔬菜生產與加工的可飼類廢棄物為飼料,以茄果類等秸稈廢棄物為畜禽養(yǎng)殖墊料,但不同的肉禽種類和養(yǎng)殖方式對補飼青料和墊料的需求量有所區(qū)別。

對相關蔬菜園藝場試驗性養(yǎng)殖鵝、雞的情況進行統(tǒng)計,根據(jù)蔬菜園藝場的規(guī)模及養(yǎng)殖管理技術規(guī)范確定,肉禽苗分批入場,一般鵝每月可入場1批,考慮極端低溫、高溫對鵝苗生長的不利影響,全年入場10批為宜,而雞苗則2～3月入場1批為宜,考慮批次之間的科學間隔,全年入場5批為宜。相對雞而言,鵝養(yǎng)殖過程中對可飼類蔬菜廢棄物及墊料的消耗量較高。據(jù)統(tǒng)計,每羽鵝整個生育期需要可飼青料約400 kg、墊料約4 kg,每只雞整個生育期需要可飼青料約45 kg、墊料約2.5 kg。養(yǎng)殖一周期后墊料均有所增加,鵝養(yǎng)殖墊料由4 kg增加為6 kg,雞養(yǎng)殖墊料由2.5 kg增加為3 kg,回收墊料可用作有機肥漚堆原料。

1.3 種養(yǎng)配比分析

在蔬菜園藝場種植加工的基礎上,利用蔬菜廢棄物進行肉禽養(yǎng)殖,主要應用可飼類和墊料類廢棄物, 2種規(guī)模相匹配的理論條件是蔬菜種植的可飼類、墊料類廢棄物的生成量能達到一定養(yǎng)殖規(guī)模的需求量,且利用量接近但不超過生成量,實際操作中還需考慮蔬菜種類、各類蔬菜種植面積比對廢棄物生成量的影響及肉禽對廢棄物的實際利用率等問題。

表1 園藝場蔬菜種植情況及廢棄物生成量統(tǒng)計

2 模型的建立

2.1 符號含義

為了建立種養(yǎng)結合生產模式的模型,現(xiàn)用特定字母表示相關量:

Sc表示園藝場耕地面積(667 m2)；Im表示復種指數(shù)；

St表示園藝場年種植面積(667 m2)；

Rf、Rb、Rs分別表示可飼類、墊料類和漚堆類蔬菜種植比例(%)；

Sf、Sb、Ss分別表示可飼類、墊料類和漚堆類蔬菜年種植面積(667 m2)；

UQf、UQb、UQs分別表示可飼類(鮮)、墊料類(干)和漚堆類(鮮)蔬菜廢棄物667 m2生成量(t)；

Qf、Qb、Qs分別表示可飼類(鮮)、墊料類(干)和漚堆類(鮮)蔬菜廢棄物總生成量(t)；

Vfpg、Vbpg分別表示1羽鵝的補飼青料量(kg)和墊料量(kg)；

Vfpc、Vbpc分別表示1只雞的補飼青料量(kg)和墊料量(kg)；

Vfg、Vfc、Vbg、Vbc分別表示鵝、雞養(yǎng)殖補飼青料、墊料總需求量(t)；

PQg、PQc和Qg、Qc分別表示鵝、雞的每批養(yǎng)殖量和總養(yǎng)殖量(羽、只)；

Ng、Nc分別表示鵝、雞的全年養(yǎng)殖批次(批)；

MRf、MRb、MRs、MRo分別表示可飼類、墊料類、漚堆類蔬菜和商品有機肥干物質比重(%)；

Qo表示有機肥生成量；

Qof、Qob、Qos分別表示可飼類、墊料類、漚堆類蔬菜廢棄物可制成有機肥量(t)；

△Qf、△Qb分別表示可飼類、墊料類蔬菜廢棄物養(yǎng)殖利用后的剩余量(t)。

2.2 數(shù)量關系

根據(jù)常識,單純鵝養(yǎng)殖(雞養(yǎng)殖)中上述相關量之間存在如下關系:St=Sc×Im；Sf=St×Rf；Sb=St×Rb；Ss=St×Rs；Qf=UQf×Sf；Qb=UQb×Sb；Qs=UQs×Ss；Qg= PQg×Ng(Qc=PQc×Nc)；Vfg=Qg×Vfpg/1 000(Vfc= Qc×Vfpc/1 000)；Vbg=Qg×Vbpg/1 000(Vbc=Qc× Vbpc/1 000)；△Qf=Qf-Vfg；(△Qf=Qf-Vfc)；△Qb= Qb-Vbg；(△Qb=Qb-Vbc)；Qof=△Qf×MRf/MRo；Qob=△Qb/MRo；Qos=Qs×MRs/MRo；Qo=Qof+Qob+ Qos。

2.3 相關量分析及常規(guī)假設

模型中使用的各相關量中,St即園藝場年種植面積(667 m2),為園藝場全年種植所有蔬菜面積總和,園藝場可根據(jù)往年的種植情況簡單統(tǒng)計得出；Im即復種指數(shù),指全年種植蔬菜總面積(667 m2)與園藝場實際耕地面積的比值,由St數(shù)據(jù)可計算得出,按照綜合類蔬菜園藝場生產安排,可假設為5～6；Rf、Rb、Rs分別為可飼類、墊料類和漚堆類蔬菜畝次種植比例(%),通過生產統(tǒng)計,可常規(guī)假設Rf、Rb、Rs值分別為60%、10%、30%；UQf、UQb、UQs分別為可飼類(鮮)、墊料類(干)和漚堆類(鮮)蔬菜廢棄物畝次生成量(t),由蔬菜廢棄物分類及生成量統(tǒng)計得知 UQf=1.32 t、UQb=0.54 t、UQs=0.94 t；Vfpg、Vbpg即1羽鵝的補飼青料量(kg)和墊料量(kg),Vfpc、Vbpc即1只雞的補飼青料量(kg)和墊料量(kg),經試驗養(yǎng)殖統(tǒng)計得知,Vfpg=400 kg、Vbpg=4 kg、Vfpc=45 kg、Vbpc=2.5 kg；Ng、Nc即鵝、雞的全年養(yǎng)殖批次(批),根據(jù)蔬菜園藝場的規(guī)模及養(yǎng)殖管理技術規(guī)范確定Ng為10批、Nc為5批；MRf、MRb、MRs、MRo分別為可飼類、墊料類、漚堆類蔬菜和商品有機肥干物質比重(%),根據(jù)表1中平均值可計算得MRf=6.8%、MRb=37.8%、MRs= 22.3%,根據(jù)商品有機肥含水量指標知MRo約為70%；根據(jù)Qf、Vfg、Vfc和Qb、Vbg、Vbc的值可分別算得△Qf、△Qb的值。

2.4 模型建立

理論上,可行的種養(yǎng)結合生產模式應滿足△Qf≥0、△Qb≥0,即有條件的種養(yǎng)相結合,計劃制定時可根據(jù)園藝場原先的種植規(guī)模及品種結構計算養(yǎng)殖規(guī)模或通過可行的計劃養(yǎng)殖規(guī)模合理調整種植品種結構,從而形成規(guī)模相匹配的種養(yǎng)結合生產模式。考慮實際生產中蔬菜園藝場以種植為主,且廢棄物利用過程中存在一定的浪費,一般可飼類、墊料類蔬菜廢棄物養(yǎng)殖利用率計算值不高于70%,即△Qf/Qf≥0.3,△Qb/Qb≥0.3。雞養(yǎng)殖中對場地及管理措施要求較高,而對廢棄物的需求量相對較低,可飼類、墊料類蔬菜廢棄物養(yǎng)殖利用率不足20%,因此單純養(yǎng)雞時△Qf/Qf、△Qb/Qb值需控制得更高,即△Qf/Qf≥0.8,△Qb/Qb≥0.8。因此,鵝養(yǎng)殖、雞養(yǎng)殖模型可分別總結為,鵝養(yǎng)殖:PQg≤70% Qf/(Vfpg×Ng)且PQg≤70%Qb/(Vbpg×Ng)；雞養(yǎng)殖: PQc≤20%Qf/(Vfpc×Nc)且PQc≤20%Qb/(Vbpc× Nc)。

另試驗養(yǎng)殖中發(fā)現(xiàn),可飼類廢棄物的利用率高于墊料類,因此計算養(yǎng)殖量時可根據(jù)Qf值計算,后以Qb復核更為簡便。

3 模型的求解

按照20 hm2規(guī)模的蔬菜園藝場計算,考慮上海地區(qū)蔬菜園藝場的蔬菜品種以綠葉菜為主,設定:Sc=20 hm2,Im=5,Rf=60%,Rb=10%,Rs=30%,則根據(jù)UQf=1.32 t、UQb=0.54 t、UQs=0.94 t可算得Qf =1 188 t、Qb=81 t、Qs=423 t。

“菜—鵝—肥”模式:根據(jù)△Qf/Qf≥0.3以及Ng=10批、Vfpg=400 kg算得Qg≤2 079羽、PQg≤207.9羽；按照2 000羽計算,△Qb/Qb=0.9,驗證知可行；按PQg=200羽、Vfpg=400 kg、Vbpg=4 kg計算得Vfg=800 t、Vbg=8 t,△Qf=388 t、△Qb=73 t；根據(jù)MRf=6.8%、MRs=22.3%、MRo=70%可計算得Qo= 276.74 t；綜上可知,20 hm2耕地規(guī)模蔬菜園藝場按照常規(guī)Im=5、Rf=60%、Rb=10%、Rs=30%的種植方式,可承載2 000羽鵝的年養(yǎng)殖量,全年分10批進行,同時可產生276.74 t有機肥。

“菜—雞—肥”模式:根據(jù)△Qf/Qf≥0.8以及Nc=5批、Vfpc=45 kg已知量算得Qc≤5 280只、PQc≤1 056只；按照5 000只計算△Qb/Qb=0.85,驗證知可行；按PQc=1 000只、Vfpc=45 kg、Vbpc= 2.5 kg可計算得Vfc=225 t、Vbc=12.5 t,△Qf=963 t、△Qb=68.5 t；根據(jù)MRf=6.8%、MRs=22.3%、MRo= 70%可計算得Qo=326.14 t；綜上可知,20 hm2耕地規(guī)模蔬菜園藝場按照常規(guī)Im=5、Rf=60%、Rb=10%、Rs=30%的種植方式,可承載5 000只雞的年養(yǎng)殖量,全年分5批進行,同時可產生326.14 t有機肥。

4 模型應用討論

利用文中所建立的模型,可依據(jù)規(guī)?；卟藞@藝場的生產情況,通過基礎生產數(shù)據(jù)的調查統(tǒng)計,便捷測算出養(yǎng)殖存載量,但僅適用于鵝養(yǎng)殖或雞養(yǎng)殖的單一種養(yǎng)結合生產模式應用計算,若某規(guī)?；卟藞@藝場條件允許,可同時開展鵝養(yǎng)殖和雞養(yǎng)殖,則該模型應用需進一步深化,可分4步進行:首先,按照單一模式進行測算,計算出相關數(shù)據(jù)量,如鵝的養(yǎng)殖存載量；其次,將鵝養(yǎng)殖量減少并定量,以確保雞養(yǎng)殖,并計算出鵝養(yǎng)殖中各類資源實際使用量；第三,依照相關數(shù)量關系計算出鵝養(yǎng)殖之外各類資源的剩余量,再通過單一雞養(yǎng)殖模型測算存載量；最后,核算鵝養(yǎng)殖和雞養(yǎng)殖對各類資源的實際需求量,以確定能共同存載。

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Research on Scale Matching of Planting-breeding Combined Pattern in Vegetable Farms

Planting-breeding combined production pattern was considered as a scientific processing and utilizing way for the wastes in large scale vegetable farms,and the scale matching of planting and breeding became the critical factor. Based on the essential data of vegetable production and goose and chicken breeding,this paper gave the scale matching calculation model of planting-breeding combined pattern through the simple quantitative relation,and also provided credible calculation basis for the"vegetable-goose-manure"and"vegetable-chicken-manure"production patterns in large scale vegetable farms.

Vegetable farms；Planting-breeding combined pattern；Scale；Matching

10.3865/j.issn.1001-3547.2013.02.018

上海市科技興農推廣項目（滬農科推字（2008）第4-3號）

劉沖（1981-）,男,碩士,農藝師,主要從事蔬菜生產技術研究

陳玨（1968-）,女,通信作者,碩士,高級農藝師,主要從事蔬菜生產技術研究,E-mail:goodbaby001@126.com

2012-10-30