專利名稱：一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)污染的系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園 的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
目前，農(nóng)業(yè)污染已成為影響我國(guó)水環(huán)境，尤其是威脅飲用水源安全的首要因素。農(nóng) 業(yè)面源污染具有量大面廣、瞬時(shí)性強(qiáng)、構(gòu)成復(fù)雜等特點(diǎn)，其產(chǎn)排污量消減與控制技術(shù)成為當(dāng) 前環(huán)境領(lǐng)域的重大技術(shù)挑戰(zhàn)，對(duì)農(nóng)業(yè)污染的防控，不僅關(guān)系到農(nóng)業(yè)及區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持 續(xù)發(fā)展，還關(guān)系到國(guó)家“三農(nóng)問題”的解決及生態(tài)的安全。我國(guó)農(nóng)業(yè)污染的防治缺乏適合不同區(qū)域的技術(shù)模式，沒有整體和系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)污染 防治和控制的政策框架，因此，開發(fā)構(gòu)建一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污 染的生態(tài)園的構(gòu)建方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法，包括基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建及生產(chǎn)方式的優(yōu) 化，包括以下步驟一、基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建(1)將農(nóng)田劃塊整畦，每塊為一小區(qū)，小區(qū)面積為100 200m2，小區(qū)用田埂隔開 并作防滲處理，畦高15 25cm，寬35 50cm，小區(qū)邊界內(nèi)側(cè)設(shè)置匯水渠，農(nóng)田外圍設(shè)置生 態(tài)溝渠；(2)沼氣池設(shè)置在分別距豬圈和廁所10 20m范圍內(nèi)，與廚房距離15 25m ；(3)豬圈建造在不積水且向陽的坡度為5 10°的緩坡，豬圈的朝向?yàn)樽背?南，偏東10 15° ；豬舍為長(zhǎng)方形，以每頭豬3m2的比例構(gòu)建；豬舍內(nèi)有良好的光照和通 風(fēng)條件，豬床的地面向糞尿溝方向有5 10°的坡度，豬床的地面高于沼氣池水平面20 50cm ；(4)生態(tài)溝渠分三段設(shè)計(jì)前1/5的長(zhǎng)度為普通青草構(gòu)成的草濾帶；中間2/5長(zhǎng)度 種植野生空心菜；最后的2/5長(zhǎng)度為沸石和菖蒲構(gòu)建的生物濾池系統(tǒng)，底層鋪墊5 IOcm 厚度的沸石，沸石上面種植菖蒲；二、生產(chǎn)方式的優(yōu)化(5)在農(nóng)田中種植常見農(nóng)作物；(6)采用堆肥豬糞加化肥的施肥模式進(jìn)行施肥，降雨產(chǎn)生的地表徑流經(jīng)匯水渠進(jìn) 入生態(tài)溝渠；(7)生豬以青飼料和精飼料搭配的方式進(jìn)行喂養(yǎng)，精飼料提供粗蛋白需求總質(zhì)量 的65 70%，青飼料提供粗蛋白需求總質(zhì)量的30 35% ； 7cm ；所述生態(tài)溝渠的截面為梯
2m ο(8)生豬產(chǎn)生的豬糞總質(zhì)量的25 30%和全部的豬尿進(jìn)入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)氣，沼氣 池產(chǎn)生的沼液排入生態(tài)溝渠進(jìn)行處理；(9)生豬產(chǎn)生的豬糞總質(zhì)量的70 75%用于堆肥，堆肥時(shí)用農(nóng)田的秸稈作為調(diào)節(jié) 劑來調(diào)節(jié)堆肥的C/N質(zhì)量比為20 25，調(diào)含水質(zhì)量百分率為60 65%，以通風(fēng)靜堆的方 式堆置30 60天，得到堆肥產(chǎn)品；將堆肥產(chǎn)品與化肥搭配用于步驟(6)所述的施肥；剩余 秸稈還田再利用。步驟(1)所述匯水渠的寬為10 15cm，深為3 形，上寬為1 1. 5m,下寬為0. 3 0. 8m,深為0. 8 1步驟( 所述沼氣池的容積按以下公式計(jì)算V= (G · Ts · HRT) / (r · m)其中G-每天可供發(fā)酵的原料濕重(千克)；Ts-原料中干物質(zhì)含量的質(zhì)量百分比(％ )；HRT-原料在池中的滯留天數(shù)(水力滯留期)；r-發(fā)酵原料濃度換算成的容重(千克/立方米)，r =原料濃度X發(fā)酵液容重， 發(fā)酵液容重一般取水的容重，即1000千克/立方米；m-池內(nèi)裝料有效容積(％ )。步驟( 所述常見農(nóng)作物為玉米或紅薯。步驟(7)所述精飼料為任一品牌普通市售全價(jià)精飼料；所述青飼料為野生空心菜 或紅薯藤。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)通過多樣化污染控制技術(shù)措施的采用，控制農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)平衡和物質(zhì) 流動(dòng)途徑，以控制污染物的流失，達(dá)到減少農(nóng)業(yè)排污的目的；(2)形成集約化農(nóng)業(yè)的清潔生產(chǎn)與污染物零排放配套技術(shù)為一體的全新農(nóng)業(yè)污染 系統(tǒng)控制工程體系，為農(nóng)業(yè)環(huán)境管理提供技術(shù)支撐；(3)費(fèi)用較低，可以多方受益，適合多種條件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1 (1)選取30mX 20m的地塊作為試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行種植，按照本生態(tài)園中基礎(chǔ)構(gòu)建方法 進(jìn)行建設(shè)，將農(nóng)田劃塊整畦，每塊為一小區(qū)，共有6個(gè)小區(qū)，每個(gè)面積為100m2，試驗(yàn)小區(qū)用 田埂隔開并作防滲處理，畦高20cm，寬40cm，小區(qū)邊界內(nèi)側(cè)設(shè)置匯水渠，寬10cm，深5cm，匯 水渠長(zhǎng)30m ；農(nóng)田外圍設(shè)置生態(tài)溝渠，生態(tài)溝渠截面為梯形，上寬lm，下寬0. 5m，深0. 9細(xì)，生 態(tài)溝渠長(zhǎng)60m;整個(gè)生態(tài)溝渠分三段設(shè)計(jì)前1/5的長(zhǎng)度為普通青草構(gòu)成的草濾帶，用以攔 截徑流液中顆粒污染物和緩沖效能；中間2/5長(zhǎng)度種植野生空心菜；最后的2/5長(zhǎng)度為沸 石和菖蒲構(gòu)建的生物濾池系統(tǒng)，底層鋪墊5cm厚度的沸石，沸石上面種植菖蒲，用于徑流液 的末端處理；試驗(yàn)作物為玉米，以小區(qū)為單位耕作并整平之后進(jìn)行施肥，施肥方法為堆肥豬 糞108Kg，尿素2. 52Kg，氯化鉀0. 72Kg，玉米拔節(jié)期和灌漿期分兩次追肥，追肥量為第一次堆肥豬糞47Kg，尿素1. IKg,氯化鉀0. 48Kg ；第二次堆肥豬糞25Kg，尿素0. 58Kg，氯化鉀 0. 16Kg ；玉米收獲之后，一部分秸稈用來堆肥，剩余的秸稈還田；(2)在農(nóng)田外建設(shè)面積為27m2的豬圈，共飼養(yǎng)生豬9頭。飼料采用精飼料和粗飼 料搭配的方法，在日常養(yǎng)殖過程中，根據(jù)生豬不同生長(zhǎng)期對(duì)粗蛋白的需求，其中70%的粗蛋 白由精飼料提供，30%由青飼料提供；青飼料主要喂養(yǎng)野生空心菜；(3)修建容積為IOm3的沼氣池，30%的生豬產(chǎn)生的豬糞和全部豬尿進(jìn)入沼氣池發(fā) 酵產(chǎn)氣，產(chǎn)氣穩(wěn)定后，完全可供8人日常生活所需；沼氣池產(chǎn)生的沼液排入生態(tài)溝渠中進(jìn)行 處理；(4)用養(yǎng)豬場(chǎng)70%的豬糞用來堆肥，堆肥時(shí)用玉米田的秸稈作為調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)堆 肥的C/N質(zhì)量比為25，調(diào)含水率為65%，以通風(fēng)靜堆的方式堆置45天，堆肥產(chǎn)品作為有機(jī) 肥施用到農(nóng)田。此生態(tài)園構(gòu)建完成之后，能夠較好的減少在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)污染。在玉米 生種植環(huán)節(jié)，農(nóng)田徑流量減少了 60%，徑流液中的氮、磷、鉀元素，分別相對(duì)減排68%，42% 和37% ；在生豬飼養(yǎng)環(huán)節(jié)，生豬的產(chǎn)糞量降低18. 97%，產(chǎn)尿量降低38. 56% ；TN、TP、NH3_N、 CODcr分別降低了 33. 86%,67. 36%, 47. 27%與42. 90%，經(jīng)濟(jì)效益增加15. 44% 通過修 建沼氣池和實(shí)行豬糞堆肥，降低了養(yǎng)殖廢棄物的處理成本，能夠減少41 %的向環(huán)境中排放 的N元素。實(shí)施例2(1)選取12000m2的地塊進(jìn)行種植，按照本生態(tài)園中基礎(chǔ)工程構(gòu)建方法進(jìn)行建設(shè)， 將農(nóng)田劃塊整畦，共有2個(gè)大區(qū)，每個(gè)面積為6000m2，每個(gè)大區(qū)再平均分為30個(gè)小區(qū)，每個(gè) 小區(qū)面積為200m2 ；各小區(qū)邊界內(nèi)側(cè)分別設(shè)置匯水渠，寬10cm，深5cm，每條長(zhǎng)100m，各大區(qū) 外圍分別設(shè)置生態(tài)溝渠，生態(tài)溝渠截面為梯形，上寬lm，下寬0. 5m,深0. 94m,每條長(zhǎng)500m， 整個(gè)生態(tài)溝渠分三段設(shè)計(jì)前1/5的長(zhǎng)度為普通青草構(gòu)成的草濾帶，用以攔截徑流液中顆 粒污染物和緩沖效能；中間2/5長(zhǎng)度種植野生空心菜；最后的2/5長(zhǎng)度為沸石和菖蒲構(gòu)建 的生物濾池系統(tǒng)，底層鋪墊約5cm厚度的沸石，沸石上面種植菖蒲，用于徑流液的末端處 理；第一個(gè)種植區(qū)的種植作物為玉米，底肥施用85. 7kg堆制的有機(jī)肥，5. 4kg艷陽天 控釋肥，4. 8kg過磷酸鈣和1. 8kg氯化鉀肥料；施肥深度為30-35cm，有機(jī)肥采用深溝條施的 方法，控釋肥和其他化肥混合之后采用穴施的方法，施肥之后馬上覆蓋；在玉米拔節(jié)期和灌漿期分兩次用化肥追肥，第一次為艷陽天控釋肥3. ^g，過磷 酸鈣2. ^cg,和氯化鉀1. Ikg ；第二次追肥為艷陽天控釋肥2. 1kg，過磷酸鈣1. ^cg,和氯化 鉀0. 7kgo追肥方式為在距玉米5cm處穴施，施肥深度為30-35cm，施肥之后馬上回土覆蓋， 10天之后少量澆水；第二個(gè)種植區(qū)種植紅薯，底肥施用71. 4kg堆制的有機(jī)肥、4. 5kg施可豐控釋肥， 3. 4kg過磷酸鈣和5. 2kg氯化鉀；在翻耕土地之后于距地面深度為30-35cm處條施有機(jī)肥， 穴施化肥，并馬上覆土；在紅薯生長(zhǎng)的前期和中期分別追肥兩次，追肥量分別為第一次施入施可豐控釋 肥2. Ag、過磷酸鈣2. Okg和氯化鉀3. Ikg ；第二次施入施可豐控釋肥1. meg、過磷酸鈣1. 3kg和氯化鉀2. Ikg ；追肥方式也是采用施肥深度為30-35cm處深埋覆土的方法，施肥10 天之后澆水灌溉；玉米和紅薯收獲之后，玉米秸稈用來和豬糞混合堆肥，紅薯藤用來飼養(yǎng)生豬，剩余 的玉米秸稈和紅薯藤全部還田再利用；(2)在農(nóng)田外建設(shè)面積為MOm2的豬圈，共飼養(yǎng)生豬180頭。在生豬生長(zhǎng)的不同時(shí) 期，根據(jù)所需粗蛋白的量的不同用精飼料和紅薯藤來喂養(yǎng)，其中，精飼料提供粗蛋白需求量 的70 %，其余的30 %由紅薯藤來提供；(3)修建容積為50m3的沼氣池4個(gè)并聯(lián)使用以降低技術(shù)難度，同時(shí)利于施工、管理 和沼氣池的運(yùn)行，生豬產(chǎn)生的30%豬糞和全部的豬尿進(jìn)入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)氣，產(chǎn)氣穩(wěn)定后，可 供40戶居民日常生活所需，沼氣池產(chǎn)生的沼液排入生態(tài)溝渠中進(jìn)行處理。(4)把養(yǎng)豬場(chǎng)剩余的豬糞用來堆肥，堆肥時(shí)用玉米田的秸稈作為調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)堆 肥的C/N質(zhì)量比為25，調(diào)含水率為65%，以通風(fēng)靜堆的方式堆置50天，堆肥產(chǎn)品作為有機(jī) 肥施用到農(nóng)田。此生態(tài)園構(gòu)建完成之后，比較理想的減少了在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)污染。通 過測(cè)定發(fā)現(xiàn)在玉米生種植環(huán)節(jié)，農(nóng)田徑流量減少了 M.6%，徑流液中的氮、磷、鉀元素，分 別相對(duì)減排60%，57%和32% ；在生豬飼養(yǎng)環(huán)節(jié)，生豬的產(chǎn)糞量降低15. 56%，產(chǎn)尿量降低 30. 28% ；TN,TP,NH3-N,CODcr 分別降低了 34. 75%,78. 43%,40. 31%% 49. 87%，經(jīng)濟(jì)效益 增加20. 2%。通過修建沼氣池和實(shí)行豬糞堆肥，降低了養(yǎng)殖廢棄物的處理成本，使這個(gè)系統(tǒng) 中向環(huán)境排放的N減少了 45%。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法，包括基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建及生產(chǎn)方式的優(yōu) 化，其特征在于包括以下步驟一、基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建(1)將農(nóng)田劃塊整畦，每塊為一小區(qū)，小區(qū)面積為100 200m2，小區(qū)用田埂隔開并作防 滲處理，畦高15 25cm，寬35 50cm，小區(qū)邊界內(nèi)側(cè)設(shè)置匯水渠，農(nóng)田外圍設(shè)置生態(tài)溝渠；(2)沼氣池分別設(shè)置在豬圈和廁所10 20m內(nèi)，與廚房距離15 25m；(3)豬圈建造在不積水且向陽的坡度為5 10°的緩坡，豬圈的朝向?yàn)樽背?，偏東 10 15° ；豬舍為長(zhǎng)方形，以每頭豬3m2的比例構(gòu)建；豬床的地面向糞尿溝方向有5 10° 的坡度，豬床的地面高于沼氣池水平面20 50cm ；(4)生態(tài)溝渠分三段設(shè)計(jì)前1/5的長(zhǎng)度為普通青草構(gòu)成的草濾帶；中間2/5長(zhǎng)度種植 野生空心菜；最后的2/5長(zhǎng)度為沸石和菖蒲構(gòu)建的生物濾池系統(tǒng)，底層鋪墊5 IOcm厚度 的沸石，沸石上面種植菖蒲；二、生產(chǎn)方式的優(yōu)化(5)在農(nóng)田中種植常見農(nóng)作物；(6)采用堆肥豬糞加化肥的施肥模式進(jìn)行施肥，降雨產(chǎn)生的地表徑流經(jīng)匯水渠進(jìn)入生 態(tài)溝渠；(7)生豬以青飼料和精飼料搭配的方式進(jìn)行喂養(yǎng)，精飼料提供粗蛋白需求總質(zhì)量的 65 70%，青飼料提供粗蛋白需求總質(zhì)量的30 35% ；(8)生豬產(chǎn)生的豬糞總質(zhì)量的25 30%和全部的豬尿進(jìn)入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)氣，沼氣池產(chǎn) 生的沼液排入生態(tài)溝渠進(jìn)行處理；(9)生豬產(chǎn)生的豬糞總質(zhì)量的70 75%用于堆肥，堆肥時(shí)用農(nóng)田的秸稈作為調(diào)節(jié)劑來 調(diào)節(jié)堆肥的C/N質(zhì)量比為20 25，調(diào)含水質(zhì)量百分率為60 65%，以通風(fēng)靜堆的方式堆 置30 60天，得到堆肥產(chǎn)品；將堆肥產(chǎn)品與化肥搭配用于步驟(6)所述的施肥；剩余秸稈 還田再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法，其特征在于 步驟(1)所述匯水渠的寬為10 15cm，深為3 7cm所述生態(tài)溝渠的截面為梯形，上寬為 1 1. 5m,下寬為0. 3 0. 8m,深為0. 8 1. 2m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法，其特征在于 步驟( 所述沼氣池的容積按以下公式計(jì)算得到V= (G · Ts · HRT) / (r · m)其中G-每天可供發(fā)酵的原料濕重；Ts-原料中干物質(zhì)含量的百分比；HRT-原料在池中的滯留天數(shù)；r-發(fā)酵原料濃度換算成的容重，r =原料濃度X發(fā)酵液容重，發(fā)酵液容重取水的容重， 即1000千克/立方米；m-池內(nèi)裝料有效容積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法，其特征在于 步驟( 所述常見農(nóng)作物為玉米或紅薯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法，其特征在于步驟(7)所述精飼料為市售全價(jià)精飼料；所述青飼料為野生空心菜或紅薯藤。
全文摘要
本發(fā)明提供一種系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)園的構(gòu)建方法，該方法包括基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建及生產(chǎn)方式的優(yōu)化在農(nóng)田內(nèi)側(cè)、外圍分別建立匯水渠和生態(tài)溝渠；種植業(yè)采用堆肥豬糞與化肥搭配的方式進(jìn)行施肥，產(chǎn)生的徑流通過匯水渠收集到生態(tài)溝渠中進(jìn)行處理；種植業(yè)生產(chǎn)的青飼料與精飼料按一定比例搭配進(jìn)行生豬的喂養(yǎng)，秸稈用于堆肥和還田；生豬養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞尿進(jìn)入沼氣池發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣為居民日常生活提供能源，豬糞經(jīng)堆肥用于種植業(yè)施肥。本發(fā)明從整體上控制污染物的流失，達(dá)到減少農(nóng)業(yè)排污的目的，且投資較低，可以多方受益，適合多種條件。
文檔編號(hào)A01B79/00GK102080367SQ201010524568
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者吳根義, 楊慧娟, 蘇文幸, 許振成 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)