從干物流量談發展生態蠶業——如皋市打造綠色低碳循環蠶業的例證分析

錢忠兵 薛衛東 沈衛德

(1蘇州大學基礎醫學與生物科學學院,江蘇蘇州 215123; 2如皋市蠶桑站,江蘇如皋 226500)

從干物流量談發展生態蠶業
——如皋市打造綠色低碳循環蠶業的例證分析

錢忠兵1,2薛衛東2沈衛德1

(1蘇州大學基礎醫學與生物科學學院,江蘇蘇州 215123;2如皋市蠶桑站,江蘇如皋 226500)

生態蠶業代表了現代蠶業的發展方向,從蠶桑產業生產過程中自然合成的干物質轉換出發,對如皋市發展生態蠶業的實證進行了分析,并就蠶桑產業的生態效應進行了評價,闡明了發展生態循環蠶業的發展前景,為江蘇省發展生態蠶業提供參考。

干物流量;生態蠶業;綜合利用;環境保護

生態蠶業是按照生態學與生態經濟學的原理,運用系統工程的方法,把發展經濟與建設優美環境、充分合理的利用與增殖資源統一起來,達到經濟、社會、生態效益的統一,實現經濟與生態的兩個良性循環,從而形成“合理投入,優化環境,持續發展,增加產量,改善品質,提高效益”的現代蠶業新格局。用發展的觀點看,在蠶桑生產過程中推廣生態養蠶具有必然性,它將決定我國傳統產業的發展方向。近幾年,如皋市蠶?？萍脊ぷ髡叻e極探索生態循環蠶業發展的新技術、新模式,積累發展生態蠶業的經驗,拓寬傳統蠶業的增收渠道,取得了顯著成效。

1 發展生態養蠶的可行性分析

1.1 蠶桑生產過程中的干物流量分析

桑樹生長過程中,經過光合作用把光能轉化為化學能,一部分化學能被植物生長所利用,另一部分則貯藏于植物體內,其中貯藏在葉片里的化學能部分通過養蠶轉移到蠶體。年產新鮮桑葉 1 500 kg的桑園(養蠶可產鮮繭 100 kg),通過光合作用合成的干物量約為 675 kg,其中桑葉平均含水率為 75%,可得干物 375 kg;夏伐 1次收獲桑條(鮮)750 kg,含水率以 60%計算,可得干物 300 kg。桑葉全部用于養蠶,食下率按 65%計算,由蠶食下的桑葉干物量約為 240 kg,殘桑約為 135 kg;蠶食下干物的消化率為38%左右,消化干物則為 90 kg,排泄的蠶糞干物達150 kg。被蠶消化吸收的營養物質中,約有 50%用于幼蟲期與營繭期的能量消耗,25%貯存于蛹體,還有 25%用于絲物質合成。老熟上蔟吐絲營繭所得100 kg鮮繭中,可得蠶蛹干物和繭絲干物各 22 kg。各項生物質產物占單位面積桑園年生物合成總干物量的比例大致為:桑條占 44%,蠶糞占 22%,殘桑占20%,蠶蛹與主產品的繭絲各占 3%［1］。

20余 kg繭絲干物中,絲膠約占 20%,長吐約占6%～9%,滯頭約占 4%,加之繭衣及選擇繭折耗等,如按 70%計算,100 kg鮮繭中的 22 kg繭絲干物,至成品綢也要減耗 6～7 kg,最后質量為 15 kg左右,最終產品絲綢占單位面積桑園生物合成總干物量的比例降至 2%。由此可見,在傳統的蠶桑生產過程中,存在大量能量的浪費,有的還會對環境產生不良的影響。

1.2 桑樹的生態保護效應

桑樹適應性極強,可在 -30～40℃的溫度范圍內生存;在土壤 pH值 4.5～9.0的沙壤土至粘質土,以及含鹽量在 0.2以下的輕鹽堿地上都能生長,耐干旱、瘠薄性能良好。桑樹有極強的遏制風沙、保持水土的能力,其地下根系分布的面積常為樹冠投影面積的 4～5倍,發達而能儲水的地下根系網絡,足以保證供應桑樹在年降水量 250～300mm的干燥氣候條件下地上部分的正常生長所需要的水分［2］。據專家分析,新植的桑樹 3年后主根入土深達 1.5m以上,側根、支根可擴展到 4 m以上,地下根系組成龐大的網狀結構,水土保持效果相當好;每年每 667 m2桑園可比無林地多涵養水 20m3,減少泥沙流失 3 t。桑樹屬喜陽、C3植物,在一定光照范圍內,光合作用的強度隨照度的增強而增強,但照度增至 3萬米燭光時達到飽和。桑樹在晴天飽和照度時(溫度 25℃,CO2濃度 0.033%),100 cm2葉面積每小時同化的CO2最大值為 15～20mg,陰天只有晴天的 50%,雨天只有晴天的 30%［3］。每 667m2桑園生長期每天可吸收 6.67 kg CO2,釋放 4.87 kgO2［4］。很多地方已經以栽桑樹作為防風治沙、增加城市綠化的重要指標,一些地方還將桑樹作為觀賞作物開發。如皋市市委、市政府將栽桑作為新農村建設的重要內容,列入農田林網和城鎮綠化指標的考核范圍,提高全市的綠化覆蓋率,對新拓連片面積達66 700m2的桑園,每 667 m2給予 200元的補貼。

2 如皋市發展生態蠶業的現狀

2.1 桑枝培育食用菌

桑枝條中纖維素約占 50%,半纖維素與木質素各占 20%,粗蛋白約為 5%,碳氮比大,大致為 C∶N=86∶1,蠶糞的含氮量可達 1.3%～1.4%,兩者相配大致可滿足香菇、木耳等食用菌對培養料中碳氮比的要求,所以能將桑枝屑代替雜木作為碳源營養,以蠶糞代替麩皮、米糠或棉籽殼作為氮源營養［1］;可以桑枝屑與蠶糞為主(約 98%),輔之以食糖、石膏粉(各 1%),培育食用菌。

利用桑枝栽培黑木耳方法簡便,效益較高。由于桑樹中含有多酚類、黃酮類、生物堿等特殊成分,培育的黑木耳具有降糖減脂、抑醇防癌、增強免疫力等功能。但是,利用桑枝培育黑木耳一次性投資較大,比如切桑機和裝料機的購買和利用,蒸汽消毒灶的建設、接種房和耳房的建設等,還得考慮人工投入和經營性風險,應考慮適當的規模。如皋市搬經鎮、磨頭鎮、高明鎮都進行了利用桑枝培育黑木耳的技術應用,取得了顯著的經濟效益。如皋新絲路繭絲綢有限公司還利用桑枝培育香菇、迷你菇等。以桑枝屑和蠶糞為培養料的生物效率可達 100%,即1 kg栽培料可產 1.0～1.5 kg鮮菇或木耳。

2.2 蠶沙開發民用沼氣

蠶沙是蠶糞、蛻皮、殘桑及焦糠等的混合物。飼育 1盒蠶種,一般可得蠶沙 250～300 kg,其中風干蠶沙 40～60 kg。蠶沙中的養分含量隨蠶齡而不同,一般新鮮蠶沙中含氮 1.455%、磷酸 0.250%、氧化鉀 0.110%。蠶沙是含氮、鉀較多的一種肥料,蠶沙中的氮素以尿素態氮為主,約占 50%以上,桑樹不能直接吸收利用。蠶沙中的碳氮比小,在堆漚時很容易腐熟,在腐熟過程中產生高溫,屬熱性肥料,在施用前經過發酵腐熟,不僅可提高肥效,而且可以防止蠶病原微生物的傳播［3］。

沼氣是將秸桿、人畜糞等在密閉的情況下發酵,在漚制過程中,原材料中的碳素大部分被分解成沼氣(CH4),用作燃料;而其中的氮、磷、鉀等營養元素,除氮有一定損失外,其余大部分保留在發酵的肥料中(發酵肥料包括發酵液和沉渣)。發酵液屬速性氮肥,可以作追肥使用;沉渣屬遲性肥料,含氮量高于發酵液,可以作基肥使用。據羅紅燕等［5］的研究,以“蠶沙 +豬糞”為發酵原料的沼氣,氣化率高。如皋市高明鎮、常青鎮大力推廣“養蠶—養豬—沼氣”的生態模式,一個承包 1 334 m2桑園、年養 3頭豬的農戶,可以建 1只 8m3左右的混凝土沼氣池,同時進行改廚、改廁和改圈,用蠶沙或豬糞作原料,年產沼氣 300m3以上,相當于 8至 10瓶液化氣,可滿足 4～5口之家 1年的做飯、照明需要;能節省燃料、照明費 800～1 100元,僅此一項 18個月即可收回全部投資［6］。

2.3 蠶蛹培育蛹蟲草

蠶蛹約占干物的 3%,其中含粗蛋白 50%,糖元15%,粗脂肪 28%及粗灰分 5%等［7］。傳統利用蠶蛹作飼料,而后發展為提煉蛹油和蛋白,20世紀 90年代,用蠶蛹培育蟲草的技術得到發展,并逐步走向市場化。蛹蟲草又名北冬蟲夏草、北蛹蟲草、蟲草等。蛹蟲草為子囊菌亞門,麥角菌目,麥角菌科,蟲草屬。蛹蟲草的藥用價值與保健價值和冬蟲夏草相似,是我國特有的一類珍貴藥用真菌。利用蠶蛹栽培的蛹蟲草,可以全草入藥,其主要活性成分蟲草素、蟲草多糖等具有滋肺補腎、抗疲勞、抗衰老、抗缺氧、增強人體免疫能力及明顯的雄性激素樣功效。

蟲草素是蟲草中重要的藥用成分之一,據鐘石等［8］研究,不同生長條件的冬蟲夏草和人工培養蛹蟲草子實體、菌絲體中蟲草素的含量差異顯著,其中蠶蛹蟲草子實體中的蟲草素含量最高,質量比達58.76μg/g,野生冬蟲夏草中的蟲草素含量僅為前者的 20.83%。人工培養的蛹蟲草與冬蟲夏草在氨基酸種類上完全一致,但人工培養的蛹蟲草中賴氨酸、酪氨酸含量顯著升高,組氨酸則顯著降低;二者組成的多糖基本一致,但冬蟲夏草特有一個分子質量約 100 kD的組分,該組分占多糖總量的 1.38%。如皋市山野菌研究所已成功進行活蛹接種,培育蛹蟲草,并形成規?；?。

2.4 繅絲廢水無害化處理

一個 4 800緒的絲廠,年產生絲 120～144 t,日耗水 400～520 t,生產 1 kg絲耗水4 000 kg。制絲廢水主要由煮繭、繅絲、復搖和副產品加工(滯頭)廢水組成,其中煮繭廢水占 7%～10%,繅絲廢水占60%～65%,復搖廢水占 1%～2%,副產品加工廢水占 7%～15%,其余 9%～10%為鍋爐用水［9］。制絲廢水是一種氮、磷含量較高的無毒有機廢水,廢水中的有機污染物主要是絲膠蛋白、蠶蛹蛋白、蛹油和繭蛹碎屑等,這些雜質無毒,不直接危害人體健康,對環境污染的主要指標是懸浮物(SS)、化學需氧量(COD)與生物需氧量(BOD)。絲膠和蠶蛹蛋白能夠引起藻類的大量繁殖,導致水體的富營養化,使河面變黑變臭。含有蛹油的廢水排入水體后將在水面上產生油膜,累積過多時將阻礙大氣中的氧向水體轉移,使水生生物由于缺氧而死亡［10］。

影響桑蠶絲制絲生產的主要水質因素有總堿度、總硬度、pH值、透明度、鐵和陰離子等。如皋新絲路繭絲綢有限公司采用一種新型的生物降解方法——生物流漓法來深度凈化處理繅絲廢水,使之循環利用,實現繅絲廢水零排放。該方法的原理是微生物附著在特制的填料表面上,形成生物膜,廢水同生物膜接觸后,廢水中的有機物被微生物吸附轉化為 H2O、CO2、N2和微生物細胞物質,從而使廢水得到凈化。通過生物流漓法處理繅絲廢水,使之循環利用,從而改善了水質,保證了生產用水的穩定性,回用水的各項數據都能長期保持一定的水平,達到繅絲用水標準,進而提高了桑蠶絲的質量和產量。通過生物流漓法處理繅絲廢水,使之循環利用,既能節約水資源又能解決水污染問題,達到清潔生產的目的,符合循環經濟的要求。同時,新絲路公司還進行了技術改造,從繅絲廢水中回收絲膠,以實現資源效率的最大化。

2.5 桑園養雞

桑樹與其它樹、牧草及農作物相比有生物產量高、飼料效價高、適口性好、消化率高和微量元素及維生素豐富等優點;此外,桑樹還含有相當多的生物活性物質,例如谷甾醇、胡蘿卜素、葉綠素、異槲皮素、葉黃素、槲皮素和紫云英素等,這些物質可增強有機體的自身免疫能力,促進保健,有利于動物的健康快速生長［11］。黃自然等［12］將桑葉粉與苜蓿粉、苷薯粉等飼料作物的營養成分作比較發現,桑葉粉對豬的消化能、雞的消化能和奶牛的產奶能分別為1.48、1.20和 0.85(g/kg,md)。給出欄前 28 d的肉雞在飼料中添加桑葉粉,與不添加桑葉粉的肉雞比,肉質更細、香味更濃、口感特別好。通過測定發酵雞糞的氨氣濃度得知,飼喂添加桑葉粉的雞糞,氨氣濃度由40mg/kg下降到 30 mg/kg,臭氣明顯減輕。而且,在肉雞飼料中添加了桑葉粉,能大幅度提高肉雞的肉香味和品質,同時降低雞舍的臭氣濃度［13］。

如皋市成功進行了桑園雞放養實踐,取得了顯著的經濟效益。2010年如皋新絲路繭絲綢有限公司放養桑園雞 5萬只。選用體型中等偏小,行動活潑,善于覓食,且雞皮薄肉嫩,味道鮮美的如皋黃雞地方良種,每公頃桑園放養 1 000至 1 500只,以保持雞的活動空間和野性。白天放養自由覓食,晚間補食 1次,補食飼料中添加 10%桑葉粉,養雞前進行育雛,育雛時間約 35 d,并進行必要的防疫,育雛后在桑園內放養 30 d左右上市。從育雛到放養,大約需成本 16元/只左右,圍網、棚架等設施 10元/只,而桑園雞的市場價一般在 50元 /只以上,經濟效益十分可觀。桑園養雞保留了如皋黃雞固有野性和傳統美味,同時以桑葉粉為輔助飼料,更增添雞肉的芬芳特色。可用于紅燒、冷切、清燉、油燜以及炒、燒、溜、炸、烤等多種烹飪方法。

此外,為充分利用桑園光能,提高桑園的復種指數和桑蠶廢棄物的利用,如皋市還進行了桑園夾種蔬菜、綠肥、銀杏和利用桑葉養羊、利用蠶沙養魚等模式的建設,目前桑園合理夾種面積已達到全市桑園面積的 60%以上,經濟效益十分可觀。如皋新絲路桑枝板材開發、桑纖維紡織化應用都已取得成果,正向產業化方向邁進。

3 生態養蠶綜合效益

隨著經濟的發展,人們生活水平的提高,集安全、高效、環保于一體的生產方式將成為蠶桑產業的發展趨勢。尤其是在經濟發達的長三角地區,蠶桑產業面臨著土地、勞動力和環境資源的挑戰,生態養蠶的經營模式正是順應了經濟發展的要求,放大了蠶業經濟新的增長點,促進了蠶桑產業的轉型升級,具有非常重要的現實意義和長遠的發展導向。

3.1 生態養蠶實現了物質能量的充分利用

從如皋市生態養蠶的模式看,從桑園光合作用最初形成的干物,到養蠶最終的廢棄物,乃至繅絲終了的廢水都能得到有效的利用,實現了物質利用的進一步優化。同時多種形式的桑果蔬套夾種生產模式,有效利用了桑園的光能和地熱。

3.2 生態養蠶增加了蠶桑產業的經濟效益

由于桑園的合理套夾種,使得桑園的收獲物增加。從如皋市生產調查看,按現有模式(正常年景)僅果蔬菜一項每 667m2桑園就可以增加收益 1 000～2 000元,可用桑枝屑培育食用菌 300～400 kg,增加效益 2 000～4 000元,桑園養雞 2期 100只,可增收1 000～1 500元,開發民用沼氣可增效 500元左右,殘桑養羊 1～2只可增效 300～500元,累計可增加5 000～8 000元,每 667 m2桑園綜合效益達到1.0萬 ～1.5萬元。此外,蛹蟲草的培育、繅絲廢水的循環利用效益更為突出。

3.3 生態養蠶的生產模式保護了生態環境

桑園的合理套夾種、桑園養雞,改善了桑園的生態環境,減少了雜草的生長,提高了土壤孔隙度和有機質,破壞了害蟲滋生和繁殖的場所,降低了病蟲害的危害。同時,桑園和養蠶廢棄物的有效處理,殺滅了桑蠶病原和害蟲,凈化了環境。繅絲廢水的無害化處理不僅節約了水資源,降低了生產成本,而且實現了污染物的零排放,環境保護效應尤為明顯。

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［S88-9］

C

1007-0982(2011)02-0058-04

2010-12-20;

2011-03-03

農業部公益性項目(編號 nyhyzx07-020)。

錢忠兵(1965—),男,江蘇如皋,農業推廣碩士研究生,高級農藝師。

Tel:0513-87655717,E-mail:rgscsz@hotmail.com

沈衛德,男,教授,博士生導師。

Tel:0512-65880182,E-mail:shenwd@suda.edu.cn