潘庭杰，劉建文，馮仁澤，伍詠梅，陳大春

(四川省甘孜藏族自治州職業(yè)技術學校，四川 康定 626100)

1 研究背景

中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)資源豐富，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，有集約耕作的傳統(tǒng)，農(nóng)村人口近8億[1]。數(shù)年來，中國用10%的耕地養(yǎng)活了20%的人口。目前，中國是世界上最大的谷物、棉花、水果、蔬菜、肉類、家禽、蛋類和水產(chǎn)品生產(chǎn)國[2]。

我國農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，糧食產(chǎn)量增加，氣候變化都正在給世界許多地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重問題，氣候變化是全球糧食安全的一個關鍵風險，溫度每升高1～3℃，許多國家產(chǎn)量下降，通貨膨脹加劇[3]。

我國目前農(nóng)業(yè)的發(fā)展造成了陸地和水生態(tài)系統(tǒng)的嚴重退化；傳統(tǒng)養(yǎng)殖和集約化養(yǎng)殖在糞便及排泄物管理方面存在明顯缺陷，導致大量養(yǎng)分流失到環(huán)境中，影響生態(tài)系統(tǒng)和人類健康[4]。長江中發(fā)現(xiàn)60%的磷與30%的氮是來自畜牧業(yè)，在中國黃河中發(fā)現(xiàn)的氮與磷60%均是來自畜牧業(yè)[5]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是水的污染的主要來源，約占釋放到地表水和地下水的氮的1/3；據(jù)不完全統(tǒng)計，超過40%的河流受到嚴重污染，80%的湖泊遭受富營養(yǎng)化[6]。約20%的農(nóng)用地、10%的林地和10%的草原已被無機和有機污染物污染。

中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展面臨諸多威脅，如：溫室氣體排放就是其中典型之一。在缺乏預防措施的情況下，預計到2030年全球溫室氣體排放將在2010年的水平上增加30%，到2050年將增加87%。過度使用氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)造成的環(huán)境污染、水質(zhì)變差和溫室氣體排放以及氣候變化都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)物。目前糧食安全、環(huán)境污染、水、土富營養(yǎng)化及氣候變化等問題是發(fā)展綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)最大的挑戰(zhàn)。而只有農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展才是解決環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)退化的主要措施。

2 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究現(xiàn)狀

2.1 政府重視農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展

我國對農(nóng)業(yè)發(fā)展高度重視，對糧食安全尤為重視。習近平總書記曾經(jīng)說過“我們的飯碗要牢牢的端在我們中國人自己手里”。1978年以來，中國逐步實行改革開放政策，農(nóng)業(yè)改革發(fā)展步伐加快[7]。特別是近年來，政府將農(nóng)村地區(qū)和小農(nóng)農(nóng)業(yè)的研究工作放在首位[8]，從“根”上解決“三農(nóng)”問題為目的，在十八屆五中全會提出“綠色發(fā)展”口號。

2.2 農(nóng)藥殘留

農(nóng)藥殘留污染空氣，對人類健康有潛在的危害。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的簡化和殺蟲劑的應用對非目標生物的影響可能是造成農(nóng)業(yè)地區(qū)生物多樣性嚴重喪失的主要原因，從而減少了對蟲害的自然調(diào)節(jié)，增加了蟲害襲擊的風險[9]。此外，基于化學藥品對蟲害的控制，長時間可能形成對殺蟲劑有抗性的蟲害生物型，可能會對以后中長期的蟲害防控造成嚴重威脅[10]。Bukovinszky T等人認為在部分地方，通過對植物種類合理搭配可以成為減少農(nóng)藥使用和增強生物多樣性的有效方法。農(nóng)藥施用過量的危害較多，如：污染農(nóng)產(chǎn)品，害蟲產(chǎn)生耐藥性，土壤及水源污染。而值得一提的是“百草枯”的施用，它可以直接殺死土壤里的微生物與土壤動物，結果是土壤失去生產(chǎn)能力。

2.3 種養(yǎng)結構失衡

目前的發(fā)展狀況是，作物和動物生產(chǎn)并不總是能很好地結合在一起。較大規(guī)模的養(yǎng)殖基地，勢必會集中產(chǎn)生大量的畜禽糞便。在過去，畜禽糞便是很好的肥料并且被廣泛使用。但是，今天的現(xiàn)狀可能并非如此。因此，畜禽糞中的養(yǎng)分可能會流失到環(huán)境中，而并非用于農(nóng)田作物，畜禽生產(chǎn)是造成農(nóng)業(yè)污染的一個極為重要的因素。我國畜禽糞便年排泄量約為38億t，但綜合利用效率不到60%。我國畜牧業(yè)對農(nóng)業(yè)排放總氮貢獻率為44%，化學需氧量的貢獻率為96%。這些都是氣候變化的重要因素，我國在動物糞便管理方面缺乏適當?shù)募夹g和措施，而且中國畜牧業(yè)和農(nóng)作物生產(chǎn)的脫節(jié)是綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的最大障礙之一。

影響中國動物糞肥施用管理不善的關鍵因素是缺乏可用勞動力將糞肥從生產(chǎn)地運到田間并用于田間植物施用[11]。人們也不愿意在作物或蔬菜上使用糞肥漿或分離糞肥的液體部分，因為人們認為其中存在重金屬和病原體污染的問題。然而，Pandey P K，Alfa M I，Manyi-Loh C E等人研究認為畜禽排放物經(jīng)過適當?shù)奶幚?，如堆肥和厭氧漚制以后，可以在田間施用前顯著降低肥料中的有害病原菌數(shù)量。此外，為了進一步將致病菌減少到顯著水平，Tong B等研究表明首選技術可能是容器內(nèi)堆肥，因為它減少了抗生素和抗生素耐藥基因，以及氨和溫室氣體。

2.4 化學肥料的濫用

自上世紀90年代以來，世界上生產(chǎn)與消耗化肥、塑料薄膜、殺蟲劑最多的國家就是中國[12]。因此，由于在同一時期內(nèi)過量使用氮肥和其他化學投入物，造成空氣污染、導致氮沉積增加、土壤酸化和水污染等環(huán)境問題已被廣泛報道。

隨著人口不斷增加，對糧食產(chǎn)量需求越來越多，而種植者只能利用大量的氮、磷、鉀等化學肥料。而大量化學肥料用在土壤后，土壤富營養(yǎng)化、地下水受到污染，造成營養(yǎng)元素流失等后果。預計2020年，氮、磷和鉀的總損失將進一步增加15%、12%和22%。

3 農(nóng)業(yè)綠色持續(xù)發(fā)展應對措施

3.1 健全監(jiān)督機制

在中國，較為成熟的機制正逐步形成。例如，中國農(nóng)業(yè)大學國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院的成立是一項新的創(chuàng)新行動，旨在將學術研究與農(nóng)民社區(qū)以及國際組織聯(lián)系起來，探索綜合解決方案。

農(nóng)業(yè)部門應健全規(guī)劃與監(jiān)督等相關機制。在各地分區(qū)域促進畜牧企業(yè)和種植農(nóng)場之間的這種規(guī)模的再掛鉤。在較大的空間范圍內(nèi)，依據(jù)農(nóng)民需要與社會經(jīng)濟發(fā)展需要協(xié)調(diào)規(guī)劃確定最優(yōu)區(qū)域選址新畜牧企業(yè)，重新組織畜牧和種植企業(yè)的區(qū)域安排。例如，基于區(qū)域內(nèi)種植業(yè)可接受最大肥料養(yǎng)分量，和考慮水源保護區(qū)、畜牧生產(chǎn)區(qū)域、生態(tài)環(huán)境保護區(qū)域，確保新設立的畜牧企業(yè)和相關堆肥工廠配備足夠的基礎設施，以確保環(huán)境負擔。

3.2 建立新型高等教育體系，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展

2019年9月，習近平總書記在致全國涉農(nóng)高校校長及相關專家的信中指出，中國的現(xiàn)代化離不開農(nóng)業(yè)和農(nóng)村現(xiàn)代化。要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村現(xiàn)代化，最重要的是人才和科技。隨著生物技術、信息技術、工程技術、管理科學、農(nóng)業(yè)科學等學科的廣泛滲透和融合，新興學科迅速涌現(xiàn)，為農(nóng)業(yè)科技進步和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了前所未有的機遇。

面對這一重大變化，改造舊學科體系，構建“農(nóng)業(yè)科學新學科體系”，已成為新時期高等農(nóng)業(yè)教育改革的迫切和首要目標?！靶罗r(nóng)業(yè)科學”的創(chuàng)新領域包括綠色發(fā)展、智能農(nóng)業(yè)、生物技術、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)村建設等。新的農(nóng)業(yè)科學學科體系應注重糧食安全、農(nóng)村振興、生態(tài)文明、人類健康和社會可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)業(yè)大學需要在高等農(nóng)業(yè)教育、科技創(chuàng)新和社會服務方面建設新的人才培養(yǎng)方案。建設“農(nóng)業(yè)科學新學科體系”是新時期農(nóng)業(yè)高等教育體系的發(fā)展與重筑，以滿足扶貧開發(fā)、鄉(xiāng)村振興、生態(tài)文明建設、建設美麗幸福中國的戰(zhàn)略需要。

3.3 優(yōu)化種植結構減少化學肥料使用

植物生產(chǎn)出的食品占全世界食物消費的85%左右，它是人類食物的主要來源。植物性食物包括谷類作物、糖料作物、水果和蔬菜和油料作物。從1960年到2014年糧食產(chǎn)量增加了3倍多，但這種生產(chǎn)消耗了全球每年氮肥使用量的近1/3。

在大多數(shù)現(xiàn)有的系統(tǒng)中，作物氮素供應的很大一部分來自于土壤有機質(zhì)的礦化，然后再加上肥料氮。然而，從礦化到農(nóng)田的氮素供應變化很大，在規(guī)劃施肥時很少考慮到這一點。遙感技術現(xiàn)在提供了以越來越高的分辨率監(jiān)測作物生長和發(fā)育的機會。冠層反射率可作為衡量作物組織中氮濃度的指標，肥料推薦值可根據(jù)作物氮素含量的變化進行調(diào)整。

大量的氮淋溶進入水體，留在土壤，或通過氨揮發(fā)失去了，創(chuàng)造了一個不穩(wěn)定的惡性循環(huán)環(huán)境，因此環(huán)境受損加重，而實現(xiàn)作物綠色生產(chǎn)對于應對確保糧食安全和環(huán)境保護的挑戰(zhàn)至關重要。這包括開發(fā)新的作物品種、新的肥料和綠色農(nóng)藥，建立綜合的土壤-作物管理系統(tǒng)，設計輪作和間作的種植制度，以實現(xiàn)糧食生產(chǎn)的可持續(xù)集約化，實現(xiàn)高產(chǎn)、高資源利用效率和環(huán)境恢復力。必須實現(xiàn)作物綠色生產(chǎn)，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本轉(zhuǎn)換，從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、高資源消耗和高環(huán)境成本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化集約化的、高資源利用率、低環(huán)境成本高產(chǎn)出的現(xiàn)代綠色可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。綠色作物生產(chǎn)包括但不限于對綠色產(chǎn)品進行投入、管理和輸出。例如，種植制度的重新設計將涉及提高土壤肥力和土壤健康，這兩者都是提供大量高質(zhì)量食品(產(chǎn)品)的基礎，即提高土壤肥力和土壤健康。在維持生物多樣性的同時實現(xiàn)糧食和營養(yǎng)安全，這是要增強生態(tài)系統(tǒng)功能的基本要求。

3.4 逆轉(zhuǎn)土壤與水的退化

農(nóng)業(yè)土地管理不善是中國土壤和水退化的主要原因。土壤退化原因主要是侵蝕，陡坡的種植和過度放牧。非常成功的坡地保護模式是“退耕還林”計劃，顯著減少了水土流失，水土流失造成的土壤流失已經(jīng)連續(xù)10多年持續(xù)下降。

3.5 推廣低碳農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)對人類和生態(tài)系統(tǒng)健康的嚴重影響導致了空氣質(zhì)量差，這使得國家出臺了具體的計劃來解決主要的農(nóng)業(yè)排放。在中國，以人為本，凡是對人類健康有影響，就是政策驅(qū)動的一個重要因素。因為氨與大氣中的其他化合物相互作用，形成小的可吸入顆粒物，特別是在城市地區(qū)，導致嚴重的污染，導致呼吸系統(tǒng)疾病[13]。導致了對來自農(nóng)業(yè)的不同溫室氣體排放源、種植和畜牧業(yè)的總體碳足跡以及各種緩解戰(zhàn)略的潛在貢獻和成本的改進估計。其中包括Nayak等人、Wang等人以及Zhang等人的作品。從這些研究和其他研究中得出的一個關鍵結論是，提高肥料的氮素利用率，減少氮素損失，通常是對減少農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的碳足跡做出最大貢獻的因素。這些結論反映出現(xiàn)實，即非溫室氣體NO和甲烷具有非常大的溫室變暖潛力。在低碳發(fā)展的大背景下，認識到這些來自農(nóng)業(yè)的非溫室氣體排放的重要性對于政策制定者來說是極其重要的。最近的一項研究表明，盡管作物產(chǎn)量增加而在土壤中封存了碳，使根和作物殘體中沉積了額外的有機碳，但在同等基礎上表達時，與管理措施相關的溫室氣體排放量比額外的土壤碳封存大12倍[14]。農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展必然要發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，減少碳及氨的排放。

4 結論

中國農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的目標是協(xié)調(diào)“綠色”與“發(fā)展”，要實現(xiàn)當前資源消耗大、環(huán)境成本高的農(nóng)業(yè)向生產(chǎn)力高、資源利用效率高、環(huán)境影響低的綠色農(nóng)業(yè)和綠色農(nóng)村的轉(zhuǎn)變。而農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的3個關鍵方面包括跨學科創(chuàng)新、全食物鏈改善和區(qū)域解決方案；4個主題分別是綠色作物生產(chǎn)系統(tǒng)、動物-作物綜合生產(chǎn)系統(tǒng)、綠色食品產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)、農(nóng)村環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)服務。此觀點與前人研究的觀點一致，土壤-作物系統(tǒng)管理是由Chen等人和Zhang等人首先提出的，作為一種以更少的投入和更少的污染生產(chǎn)更多糧食的創(chuàng)新模式。通過優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構，實現(xiàn)由單一向多元化轉(zhuǎn)變，發(fā)展動物-作物一體化生產(chǎn)體系。養(yǎng)分循環(huán)可以在耕地農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)之間耦合，以提高整個食物鏈中養(yǎng)分的利用效率，通過禁止糞便亂排放、改進糞便的收集和貯存、改進糞便的施用方法，可以顯著減少肥料的養(yǎng)分損失(約27%～56%)和肥料的投入(約27%～100%)。要實現(xiàn)這一目標，中國當前的肥料管理政策、補貼和研究應該從單純的堆肥或消化研究轉(zhuǎn)向整個肥料管理鏈的研究。具體可以采取這些措施：一是在種植土壤中添加有機質(zhì)，替代化肥，減少不良肥料管理措施對環(huán)境的影響，以及提高作物生產(chǎn)的可持續(xù)性和食品安全性；二是減少污染源，恢復田間和區(qū)域水平的養(yǎng)分平衡，提供新的技術指導；三是建全綠色生態(tài)環(huán)境指標體系，建立監(jiān)測預警網(wǎng)絡，制定重點污染物排放標準和環(huán)境門檻，并供強有力的治理和監(jiān)管的新法規(guī)。這些做法可以成為許多旨在增強可持續(xù)性的不斷發(fā)展的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的組成部分，例如保護農(nóng)業(yè)、可持續(xù)集約化、氣候智能型農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)生態(tài)和精準有機農(nóng)業(yè)。