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植物工廠與集約化養殖場的美麗邂逅——新型種養結合模式構想。

文章附圖

植物工廠與集約化養殖場的美麗邂逅

——新型種養結合模式構想

程林春/希普生物

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現代集約化養殖中,畜禽大多處于一個相對密閉的環境,養殖密度大,舍內空氣非常嗆鼻,很容易造成畜禽的喘氣病和支氣管炎癥,或產生慢性中毒,大大影響了畜禽的健康和生長速度,造成較為嚴重的經濟損失。另外,養殖場的臭氣排放到空氣中影響居民的生活,是大氣污染源之一,目前對養殖場臭氣的處理還沒有比較好的經濟又有效的方法。

養殖場臭氣成分復雜,其中主要是氨(NH3)、硫化氫(H2S)及揮發性脂肪酸,二氧化碳(CO2)雖然沒有臭味,但高濃度CO2嚴重影響畜禽健康,它是畜禽呼吸及碳水化合物有氧分解產生的,代表空氣的污染程度,但CO2是植物光合作用的碳源,綠色植物通過光合作用將H2O和CO2合成有機物并釋放O2。研究表明:如果把CO2濃度從大氣的濃度(300PPM左右)提高到1000PPM,植物的光合效率可提高一倍以上,在植物種植中可以作為氣肥施用,而NH3轉化為NH4+后可以被植物作為氮肥利用,可見作為養殖場的有害物卻是植物所需營養物,而植物放出的O2又是畜禽舍所缺少的,人們很早就發現其中奧秘,將種植業與養殖業統一起來,形成了多種種養結合模式,如豬糞還田;?;~塘等,在散養或小規模養殖時代,這種模式運作良好,達到一種平衡狀態,完全不存在環境污染問題。但隨著養殖規模擴大和集約化程度提高,傳統種植方法已超出植物利用極限,同時需要大片土地(據測算每5頭豬對應1畝地的有機肥當量)實際生產中難以實施,平衡被打破,由此導致嚴重環境污染。近年來種植業也得到飛速發展,其具體體現便是植物工廠,由此筆者設想:是否能利用植物工廠與規模養殖場結合,使種養結合重新獲得一種集約化下的平衡?

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植物工廠是通過設施內高精度環境控制實現農作物周年連續生產的高效農業系統,利用計算機對植物發育生長的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養液等環境條件進行自動控制,立體種植(層高可達10層以上)生產不受自然環境的束縛,不受干旱洪澇的影響,可以有效地抑制害蟲和病原微生物侵入,產出物品質高,能周年生產,總產量可達自然環境下的幾十倍,能較好地消納動物產生的廢棄物,同時解決用地不足的問題。一些新技術的發展應用在植物工廠中:在光源方面,LED節能光源;溫度、濕度方面,制冷加熱雙向調溫控濕;營養供給方面,營養液(EC、PH、DO、液溫等)在線檢測與控制,智能化方面,數據采集及物聯網技術等,更是使生產效率大大提升。

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畜禽糞污處理已有較多較成熟方式,如固體堆肥,沼氣發酵等,在此不做贅述,本文主要談一下利用植物工廠處理養殖舍臭氣。具體設想如下圖所示:通過風機將規?;B殖畜禽舍臭氣送入一個酸性的液體處理池中,池體密封,臭氣中NH3與酸性溶液發生反應生成NH4+溶于液體中,而多余CO2仍然以氣體形式逸出液面,再將逸出的CO2收集起來,用風機送入植物工廠栽培室中作CO2氣肥給植物利用。池中NH4+溶于液體中濃度達到需要的濃度時,以此作為基礎液配制植物所需營養液,通過管道送入植物工廠內,再以基質培、水培或氣霧培的方式培養植物。

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技術方案如下:



1.

設置于養殖舍墻體上的多個風機,分別通過管道將臭氣送入一個微酸性的液體處理池中,池中加入適量磷酸(H3PO4)、或者鹽酸(HCL)、或者硫酸(H2SO4)、或者硝酸(HNO3)或者醋酸(CH3COOH),在池中臭氣中NH3與溶液中的酸發生反應生成NH4+溶于液體中;

NH3+HNO3===NH4NO3;

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4;

NH3+HCL===NH4CL;

3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4;

NH3+CH3COOH===CH3COONH4。

2.

反應池設置有風機和水泵,將逸出的CO2通過池體的出氣口,用風機送入植物工廠栽培室中作CO2氣肥給植物利用。

3.

當池中NH4+度達到需要的濃度時,用泵送入儲液池中。

4.

儲液池中溶液用泵送入配料罐中作為基礎液,配料罐具有營養成分加入口,再加入其它營養物質配制成植物所需營養液;通過管道送入植物工廠內,再以基質培、水培或氣霧培的方式培養植物。

5.

在栽培基質中,營養液澆灌于基質中,提供作物所需各種元素;或者根部直接浸泡于營養液中;或者根部懸空于一密閉容器中,用霧化頭將營養液霧化后直接噴于根表面,這樣營養液中NH4+做氮肥利用,被植物轉化成蛋白質。

在沼氣發酵中沼液可以作為營養液的基礎液,配置成全營養液后噴施或灌溉植物。

通過類似的設施,將養殖場臭氣充分利用作為植物生長所需元素,既解決了環境污染問題又可以收獲植物,植物還可以反過來飼喂動物(如果種植高品質蔬菜可以直接售賣)。植物產生的新鮮空氣可以輸送到養殖舍,改善舍內環境,由此達到一種種養結合的循環狀態。此設想是否能實現還有待實踐檢驗,但如同所有的種養結合模式一樣,養殖規模同種植規模應該相匹配才能達到理想狀態。

此模式可以固定一定量的碳,未來養殖業一定會面臨“雙碳”壓力,掌握減碳的新技術就能獲得先機,甚至成為行業規則制定者,道阻且長,行則將至。

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