1. 引言
中国是农业大国，随着农业生产的规模化、集约化程度不断提高，农业自然资源约束日益严重[1]。长期以来粗放型农业发展方式带来了一系列的农业生态环境问题，化肥农药过量施用、畜禽粪污排放、农膜等废弃物残留等问题频出，这使农业生态服务功能逐步弱化，农业生态系统退化现象突出。为应对农业生态环境危机，必须改变传统的农业生产方式，大力发展生产技术集约高效、产业模式生态循环、质量标准规范的生态循环农业。近年来，政府陆续出台了一系列生态循环农业相关的政策、规划和措施，如《农业综合开发区域生态循环农业项目指引(2017~2020年)》《全国农业可持续发展规划(2015~2030年)》《种养结合循环农业示范工程建设规划(2017~2020年)》《农业绿色发展技术导则(2018~2030年)》和《“十四五”全国农业绿色发展规划》等，相关的政策法规为生态循环农业模式的发展指明了方向。
生态循环农业是根据生态学物种共生和物质循环再生原理，运用生态工程和现代科学技术，因地制宜、合理适当地安排农、林、牧、渔各业生产的农业模式[2]。该模式有利于转变农业发展方式，已经成为破解农业资源环境约束的重要突破口。其中，种养结合是种植业与养殖业密切结合的生态农业模式，是农业废弃物资源化利用的关键[3]。相对于种养结合下的农业废弃物利用模式而言，国内现阶段多集中于对畜禽养殖粪污废水处理、种植业秸秆再利用等方面的研究，种养结合产业链之间的链接关系、物质流动特征、生态系统动态规律等方面的研究不足[4]。村镇作为我国种植与养殖的基本单元，选择重点地区村镇的生态循环农业典型模式进行研究，对加快推进节约高效的现代生态循环农业发展模式具有十分重要的价值。由于农村的畜禽养殖对于农村的生态环境造成了严重的污染，导致乡村产业发展不均衡。因此，发展新型生态循环农业是农业可持续发展的必要手段。为完善种养结合下的农业废弃物再利用体系，更加深入研究农业废弃物资源化利用模式，验证生态循环农业模式在地方的实施效果。为实现我国农村生态循环农业的发展，需要合理地开发和利用农业资源，因此探索生态循环农业的发展模式十分重要。本文对浠水县郁港村“果–草–羊”生态循环农业模式进行实证分析，介绍了生态循环农业的实地应用，总结了基本经验、存在问题，探索种养结合下的农业废弃物内在关系，为湖北省开展生态循环农业提供科学依据，对其未来的发展方向提出建议。
2. 生态循环农业的内涵及主要模式
2.1. 生态循环农业的内涵
生态循环农业的概念源于生态农业和循环农业，是我国学者在生态农业、循环农业的相关理论及其实践中所提出的特有概念[5]。目前国内虽然对生态循环农业的概念还未形成统一，但循环农业、生态农业的相关研究为生态循环农业这一概念提供了理论支撑。1966年经济学家Boulding提出“循环经济”的概念，指出在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把依赖资源消耗的线性增长的经济，转变为生态型资源循环来发展经济[6]。1972年联合国在瑞典召开了“人类环境会议”，通过了《联合国人类环境宣言》。1991年联合国粮农组织在荷兰召开“国际农业与环境会议”，发表了《可持续农业与农村发展的丹波宣言》[7]。此后，循环经济和可持续发展的理念应用于农业，形成了循环农业。农业必须改变发展模式，走可持续之路，这已成为国际的共识。
生态循环农业是相对于传统农业发展提出的一种新的发展模式，以生态学、生态经济学、生态技术学原理和可持续发展思想为基础，在保护农业生态环境和充分利用高新技术的基础上，调整和优化农业生态系统内部结构及产业结构，提高农业生态系统物质和能量的多级循环利用[8]。生态循环农业一方面重视对农业生态环境的保护，另一方面重视农业资源的节约和循环利用，强调经济与生态环境的相互协调[9]。其内涵主要包括3个方面。1) 利用现代科学技术和管理方法，构建种植业、畜牧业、林业和渔业等生产环节的协调统一。2) 以保护农业生态环境为核心，建立农业经济增长、农业资源利用与环境质量改善的动态均衡机制。3) 将循环经济的理念应用于农业生产，在生产过程中减少资源、物资的投入量和废物的排放量，实现资源利用节约化、生产过程清洁化、产业链接循环化、废弃物处理资源化。
2.2. 生态循环农业的发展模式与实践
生态循环农业模式形成了生产因素互为作用、互为利用和循环永续的机制和封闭或半封闭的生物链循环系统，整个生产过程做到了废弃物的减量化排放，大幅度降低了不可再生资源的使用量，从而形成清洁生产[10]。目前生态循环农业发展模式主要有畜禽排泄物综合利用模式、创意农业循环经济模式、立体复合生态循环模式和以秸秆为纽带的循环模式。
2.2.1. 畜禽排泄物综合利用模式
畜禽排泄物综合利用模式主要包括沼气、沼液和沼渣的综合利用技术，将种植业和畜牧业在生产过程中所产生的废料通过沼气池连接，农作物的秸秆、养殖动物的排泄物通过沼气发酵的方式形成新的燃料，生成新的能源。部分农村地区集中建立完善的畜牧业粪便回收处理中心，规范运作和户集、村运、片收的收集机制，农业废弃物经过集中收集和规范处理后，畜粪收集率及综合利用率提高达到95%以上。该模式主要有“猪–沼–菜(菜、粮、桑、林)”“猪–沼–果(鱼)”[11]等循环模式。
2.2.2. 创意农业循环经济模式
创意农业循环经济模式通过因地制宜建立当地养殖产业链，同当地自然环境有效结合形成可循环的自然–社会–经济复合生态系统。该模式以农业资源为基础，以文化为灵魂，以创意为手段，以产业融合为途径，通过依托农业生产模式，促进第一产业同第三产业的深度结合。该模式以生态农业带动旅游产业，以旅游经济提高农业循环经济的效率，将以生产功能为主的传统农业转化为兼具生产、生活和文化功能的综合性产业。创意农业循环经济模式可实现当地旅游产业的快速发展，提升当地旅游产业的整体实力，促进当地一、二、三产业的快速发展。如当下正流行的乡村游、休闲农业游、农庄、民宿等[12]。
2.2.3. 立体复合生态循环模式
立体复合生态循环模式主要借助于自然生物在生产过程中对空间环境需求不同的特点，通过对空间的配置，实现资源利用的最大化[13]。比较普遍的立体复合生态循环模式主要包括“桑枝条–黑木耳–水稻”循环模式、“移动大棚生态养鸡”循环模式和“鱼–桑–鸡”模式。以种养结合为例，较为典型的模式如“鱼–桑–鸡”，在池塘内养鱼，塘四周种桑树，桑园内养鸡。池塘淤泥及鸡粪作桑树肥料，蚕蛹及桑叶喂鸡，蚕粪喂鱼，使桑、鱼、鸡形成良好的生态循环。试验表明，每5000千克桑叶喂蚕，蚕粪喂鱼，可增加鱼产量25千克，年产鸡粪1200千克，相当于给桑园施标准氮肥18千克，磷肥17.5千克。
2.2.4. 以秸秆为纽带的循环模式
秸秆是农业生产的直接废料，具有数量大、种类多、分布广和价格低廉等优势可作为食用菌生产、燃烧、养殖饲料的材料。实施秸秆还田及综合利用，不仅能降低秸秆焚烧对于空气的污染，还能增加农田土壤肥力。农村地区通过完善基础设备、更新优化生产方式，使秸秆的利用效益发挥，改善当地的环境质量，增加农业收入。围绕秸秆饲料、燃料、基料综合利用，可以因地制宜构建“秸秆–基料–食用菌”“秸秆–成型燃料–农户”“秸秆–青贮饲料–养殖业”产业链。该循环模式可实现秸秆资源化逐级利用和污染物零排放，使秸秆废物资源得到合理有效利用。
2.3. 国外生态循环农业模式与经验
Table 1. Foreign experience of eco-circular agriculture development model
表1. 国外生态循环农业发展模式经验
国家 |
生态循环农业模式 |
发展经验 |
以色列 |
水循环净化技术 农田节水灌溉技术 沙漠日光温室 |
1) 建立农业生产合作社组织，严格执行GAP产品认证标准，减少农用化学品和药品使用。 2) 因地适宜选择合适的生态农业类型，完善农产品加工与基础服务设备。 |
荷兰 |
集约化设施农业 畜牧粪污处理利用 |
1) 在无土栽培、精准施肥、雨水收集、水资源和营养液的循环利用等方面进行技术创新。 2) 病虫害防治以生物防治为主，物理防治、化学防治为辅。 |
日本 |
农业废弃物利用 生态复合型农业 有机农业技术 |
1) 减少化肥使用，提高土壤肥力。病虫害防治尽量利用生物防治减少对环境的破坏。 2) 颁布《可持续农业法》《家畜排泄法》《肥料管理法》等诸多与循环农业相关的法律。 |
国外对农业废弃物的资源化利用和生态循环农业模式进行了多方面的研究(表1)，主要的生态循环农业模式包括物质再利用模式、资源化模式、减量化模式和生态循环产业园模式[14]。例如以色列受到资源环境的限制，坚持长期发展生态循环农业，最大限度循环节约高效利用水资源和土地资源[15]。荷兰在无土栽培、精准施肥、雨水收集、水资源和营养液的循环利用方面进行了大量的创新[16]。日本充分发挥了农业资源的循环功能，通过多种手段，减轻对农业生态环境的影响，保证农业发展的可持续性。国外的生物循环农业的做法和经验对我国主要有3点借鉴意义：1) 将种养废弃物作为一种可再生资源，重视其开发和利用；2) 加大废弃物资源化利用的立法保障和相关政策支持；3) 从科技创新和产业化发展层面，大力推进废弃物再利用产业市场化进程。
3. 大别山黑山羊种养生态循环模式实践
3.1. 研究区概况
大别山黑山羊主产区位于湖北省黄冈市，地处鄂东低中山丘陵区，平均海拔250米，年均气温12.8℃~16.1℃，常年相对湿度70%~80%，年平均日照2036.7~2153.1小时，年降水量1067~1475毫米，无霜期230填，属于大陆季风气候过渡区，日照充足、雨量适中，具有丰富的牧草和果树资源。通过大别山区人民500年精耕细作，形成了果树、牧草与黑山羊有机结合的传统重要模式。郁港村东连浠散路，西毗长江，北临兰溪镇，总面积2.5平方公里，下设八个村民小组，总人口1100人，农户350户，党员42人，村干部4人，其中妇女530人，儿童278人。农业以种植水稻、棉花、油菜为主，现有150亩蓝莓果园、110亩桑葚和桃树套种果园、20亩牧草种植基地以及20亩大别山黑山羊养殖基地。
3.2. “羊–果–草”生态循环种养模式结构
2020年以来，在GEF-6项目支持与指导下，浠水县郁港蓝莓种植合作社，构建了以大别山黑山羊土著种保护为纽带的参与式种养循环生态农业新模式，主要包括大别山黑山羊基因资源保护、“果–草–羊”模式构建、技术标准化、生态科普宣传、赠羊、赛羊活动等重点环节。该种养生态循环模式是以羊的粪尿综合利用为核心，种植业的农产品或废弃物作为养羊的饲料，养羊废弃物作为水果有机肥料，并提供优质农产品。形成了种植、养殖、生态等多要素构成的多层复合循环模式，该模式注重系统内资源的综合利用和产业链接，突出模式的经济效益，同时也实现环境的保护。
3.3. “羊–果–草”生态循环种养模式特征与流程
“羊–果–草”生态循环种养模式整体思路是种养结合为主，废弃物的资源化利用为辅。在保障粮食生产和农民持续增收的前提下，提升废弃物的资源化利用率。利用合理的生态种养布局，以求推动当地农业发展方向和方式的转变，并辐射带动周边乃至整个湖北省的参与式种养模式。通过对废弃物再利用产业链的拓宽和延长，实现以养殖业和种植业为核心的生态圈有能力消纳其产生的农业废弃物。运用调整种植结构、推行良种良法和发展高效的废弃物资源化利用技术，在当地建立“生态种养→资源利用→日常使用”的农业循环链，实现当地农业向清洁型、循环型、综合型转变。郁港蓝莓合作社种养结合模式，坚持生产与生态兼顾、减量与增效协同、安全与有效并重的基本原则，在堆肥质量、安全监测、施用技术等方面满足农业农村部《2021年绿色种养循环农业试点技术指导意见》规定的技术指标。该种养结合发展土著品种养殖模式能够把土著品种纳入循环经济链条，实质就是建立起绿色环保、优质高效的土著物种保护和利用兼容的新模式。
恒瑞蓝莓种植专业合作社的“果–草–羊”采取种养结合方式，主要种植蓝莓、桑葚、脆桃和杨梅，以大别山黑山羊养殖为主，现有150亩蓝莓果园、110亩桑葚和桃树套种果园、20亩牧草种植基地以及20亩大别山黑山羊养殖基地。以规模化的养殖场为中心，周边配套有充足的果园和农田，黑山羊养殖粪便通过沼气池发酵后，产生的沼液和沼渣可作为果园肥料，对沼液进行深加工后的有机肥用于代替部分化肥。“果–草–羊”种养结合实现了“种 + 养”的生态循环模式，实现了两者的有机结合，黑山羊养殖为果树和牧草种植提供肥料，牧草和果树生产又为黑山羊养殖提供饲料，两者相辅相成，物质能量在养殖业和种植业之间转移，实现物质和能量的循环，既解决了畜禽粪便排放对环境的污染问题，又提高了种植业的经济效益。该模式实质上就是“一座羊舍 + 多种水果”的生态农场种养结合养羊模式(图1)。主要包括以下四个方面：1) 把羊舍每天的粪污收集起来，加入“KOT”微生物菌群，进行无臭发酵处理，再输送到周边的果园(蓝莓、桑葚)和菜地施用，进行有机替代，实现了养羊粪污零排放目标。2) 桑叶、尾菜、残果收集，用来喂羊，实现农业废弃物资源化过腹处理。3) 果园中放养的土鸡，一方面帮助灭虫，另一方面也消耗一些尾菜，减少农药用量。4) 依托蓝莓、桑葚和脆桃采摘活动，发展乡村旅游和生态旅游。鸡、蛋、羊和蔬菜成为旅游商品，增加了循环农业的综合效益。通过“果–草–羊”生态循环种养模式，羊粪还田到果园，减少化肥使用，提高水果品质，吸引游客前来观光采摘将农业与旅游业相结合，项目以及保护农业生物多样性的多功能效益得到了极大彰显。
项目示范点以大别山黑山羊基因资源多样性保护与可持续利用为核心目标，因地制宜构建“果–草–羊”生态种养循环模式，统筹推进黑山羊生态圈舍改造、黑山羊种群纯化、生态种养技术规范、废弃物全量化利用、生态体验馆建设、冷链仓储设施建设、园区生态系统修复、创设赛羊节等系列活动，探索构建人与自然和谐共生的农业土著品种保护与农业绿色发展新格局。近3年来项目的试验示范，将传统理念与现代化相结合，在项目示范点有效探索了“果–草–羊”生态种养模式，水果品质得到大幅提升。“果–草–羊”生态种养模式实现了绿色农产品的有效供给、示范点的休闲观光、文化科普等多功能目标。
Figure 1. Xishui Yugang blueberry farming cooperative indigenous species black goat circular agriculture model
图1. 浠水郁港蓝莓种植合作社土著物种黑山羊循环农业模式图
3.4. 模式创新点
3.4.1. 以文化作为催化剂，激发循环农业的多功能效益的发挥
合作社建设了黑山羊体验馆，主办“赛羊节”等活动，通过文艺表演、科普宣传和黑山羊厨艺比赛，将地方农耕文化作为催化剂，催生循环农业新业态的形成，在循环农业的每一个节点上产生效益。
3.4.2. 采用新型环保技术，实现了养羊废弃物的零排放
羊舍采用镂空方式收集粪尿，随即加入KOT无臭兼氧型发酵菌，用粪便堆肥技术是将粪便堆在一起，在自然环境的作用下进行发酵，产生肥料。这种方法用来治理畜牧养殖业中的粪污问题是最简便的方法，符合我国资源可持续发展的要求。
3.4.3. 全链条增效，提升土著品种保护的利益回报
该模式以黑山羊为纽带，把水果种植、蔬菜种植、林地养殖、生态观光旅游链接起来，延伸生态循环链和价值链，通过模式系统内多要素配套循环利用，既减少了污染物的排放量，又提高了农业资源综合利用效益，保障土著物种保护利用绿色健康可持续发展，维持局部生态平衡。把土著物种纳入循环农业链条，让其在循环链条中占据重要节点、产生农业价值，是一种值得推广的模式。这种模式破解农业面源污染难题、践行绿色发展理念，是破解农业环境突出问题、实施乡村振兴战略、建设生态文明的战略选择。
4. 大别山黑山羊保护现状分析
4.1. 效益分析
4.1.1. 经济效益分析
该项目区通过相关财政补贴，借助相关政策平台和自身技术突破以往传统单一或简单相加的农业生产模式，提高了综合收入。主要的经济效益包括以下三点：一是示范点通过改扩建扩大养殖规模，增加黑山羊存栏量，提高养殖的经济效益。二是提升大别山黑山羊的认可度和知名度，提高黑山羊产品的附加值。三是通过大别山黑山羊生态体验馆和开展黑山羊文化展示活动，带动当地的农业和旅游业的发展，提高合作社观光采摘收入。
4.1.2. 生态环境效益分析
生态循环农业发展模式是将种植业和养殖业相结合[17]，转变传统农业生产种养分离方式，从生态效益角度分析，该项目通过推进废弃物的资源化利用，推动废弃物换填，降低农业生产过程中对化学制品的依赖。其次，通过黑山羊生态体验馆，开展黑山羊科普文化展示和大别山黑山羊土著品种基因资源多样性保护与可持续利用能力培训，提高示范区和大别山黑山羊主产区农民、养殖户对土著品种基因资源多样性保护与可持续利用的认知，保护大别山黑山羊基因资源的纯合性和当地的生物多样性。最后，通过粪污处理后还田种植牧草果树，减少了因肆意排放而产生的恶臭，同时也极大地降低了致病细菌的传染。示范种养结合的生态循环模式，促进种植与养殖相结合，实现清洁生产。
4.1.3. 社会效益分析
自项目开展以来，当地社会效益总体呈现上升趋势。一是提高了当地农民、妇女的能力，增加了她们关于农业生物多样性保护的知识，为她们在农业协会、企业和政府机构中赋权。二是为示范点的农民，特别是妇女、青年提供就业机会，促进社会的和谐稳定；三是带动示范区农民开展大别山黑山羊的养殖，使土著品种得到有效利用，最终带动示范区农民脱贫致富。
4.2. 大别山黑山羊保护存在的问题
4.2.1. 土著品种保护和利用意识有待提高
根据调研显示，由于宣传和教育力度不够，很多村镇没有按照绿色发展、质量兴农的要求统筹推进生态循环农业发展，在贯彻落实生态文明建设总体部署方面还有待进一步加强。此外，通过对示范点乃至浠水全境的黑山羊养殖情况调查，发现大别山黑山羊存栏数偏低，规模化程度也不高。大别山黑山羊主要以分散的家庭饲养为主，存栏量低于100头的养殖户占浠水黑山羊养殖户的比例高达92%，存栏高于200头的养殖户占比仅有3.5%。而核心示范区散花镇郁港村大别山黑山羊仅有一户在养殖，对土著产品文化价值认识不足，是农户养殖黑山羊积极性不高的根本原因。
4.2.2. 品牌效应较低，品种资源纯合性面临风险
由于大别山黑山羊产业规模小，养殖规模化程度低，导致难以形成品牌效应，产品附加值不高。虽然大别山黑山羊经过多年的定向选育，其生长性能较之前已有较大的提升，但相比“卢比亚”等其他品种的黑羊，大别山黑山羊的生长性能并不突出。调查发现，在示范点周边存在着养殖户为了提高经济效益，选择使用“卢比亚”作为种公羊与大别山黑山羊杂交的现象。这种做法虽然可以提高经济效益，但是会影响大别山黑山羊基因资源的纯合性，不利于土著品种基因资源多样性的保护与可持续利用。
4.2.3. 粪污处理模式单一，环保面临较大压力
大别山黑山羊生性好动，适合散养，但随着农户养殖规模扩大、土地资源紧缺、管理不便等多方面因素的影响，大多数农户选择散养和舍养相结合的方式，这样既能保证黑山羊的口感，又能减轻散养带来的压力。但舍养面临着粪污集中而带来环保问题，大多数农户选择将粪便集中风干发酵后还田，利用模式单一，受季节限制性强，而污水则随意排放，带来较大的环保压力。
5. 结论及展望
5.1. 结论
5.1.1. “果–草–羊”种养生态循环利用模式已初具规模
种养循环的生态循环利用模式带来了显著的经济效益、社会效益和生态效益。该模式利用当地特有的农业资源，整合种植业与养殖业相关资源，实现农业生产的生态化转变。项目区利用先进的技术和管理手段，积极落实绿色农业技术扶持政策，加强对生态农业的政策支持和资金补助，调动了广大农民农业环境保护意识和运用绿色生产技术的积极性，为周边县市提供了科学有效的模式依据。
5.1.2. 生态农业良性循环进一步节约当地农业资源
种植业和养殖业的简单相加或单一型的废弃物资源利用，已经不能满足当前农业废弃物处理要求。湖北GEF生态项目在保证经济发展的同时，兼顾生态农业良性循环。坚持走生态循环农业发展方向，推动农业与先进科技有机结合，通过种养废弃物的饲料化、肥料化和能源化显著提升农业废弃物利用率，降低农村日常能源消耗，使当地农业生产从资源消耗型的粗放经营向高质量、高效益的规模集约型转变，进一步节约当地农业资源。
5.1.3. 项目示范区加快推进一二三产业的有机融合
农户、农业企业、家庭农场、政府和社会公众作为生态循环农业的参与主体，是生态循环农业发展的核心力量。湖北省GEF生态项目示范区加快推进一二三产业的有机融合，通过延长产业链、提升价值链、完善利益链的相互融合发展，增加就业岗位，提升地方经济水平，实现循环发展模式综合效益的显著提升。在发展“果–草–羊”生态循环农业过程中，郁港村积极引进培育新型经营主体，引领带动技术集成和模式创新，形成了龙头带动、配送推动、利益牵动的农业发展模式。
5.2. 展望
生态循环农业是基于循环系统的良性可持续的农业生产，也是注重新技术追求产量最大化的农业模式。通过对“羊–果–草”种养生态循环模式进行梳理分析，为湖北省的农业废污处理提供参考。但种养废弃物资源化利用模式研究是一项科学而复杂的研究，今后还可从以下2个方面加快发展生态循环农业。
1) 提高社会各界对生态循环农业发展的参与意愿。农户是我国农村生态循环农业发展的主体，其意愿和行为决定着生态循环农业的发展质量和效果。掌握农户参与生态循环农业的意愿和行为的影响因素，进而采取具有针对性的措施来调动农户参与生态循环农业的积极性。政府相关部门需要利用多种形式，宣传生态循环农业的可持续、高效益特征，在全社会形成发展生态循环农业的良好环境。
2) 以科技创新为支撑，努力突破制约生态循环农业发展的技术瓶颈。政府和相关企业要组织人力资源，加大资金投入，培育若干种可推广的生态循环农业范模。此外，政府要出台一系列有利于生态循环农业发展的政策。对重点产品、重点区域和重点技术，要进行价值重估，并尝试展开农业生态补偿试点。
基金项目
联合国开发计划署–全球环境基金(UNDP-GEF)项目“湖北地方农业遗传多样性保护与可持续利用(PIMS 5822)资助。
NOTES
*通讯作者。