靳前龍 王衛(wèi)民 童燕 史昕冉 劉春紅

(安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 安陽 455000)

引言

安陽是我國重要的糧食生產(chǎn)區(qū)域，承擔(dān)著保障國家糧食安全的重擔(dān)，是全國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理及技術(shù)推廣應(yīng)用、政策創(chuàng)新和實踐的重要區(qū)域。長期高強度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的面源污染問題引發(fā)廣泛關(guān)注，當(dāng)前，研究安陽的農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀及成因，創(chuàng)新性結(jié)合農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)模式，推動面源污染防控技術(shù)研究與應(yīng)用，對于發(fā)展域內(nèi)生態(tài)綠色高效農(nóng)業(yè)，助力鄉(xiāng)村振興都具有積極意義。

1 安陽主要農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)面源污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活過程中，氮素和磷素等營養(yǎng)物質(zhì)、農(nóng)藥及其他有機或無機污染物質(zhì)，通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏形成的水環(huán)境污染[1]。項目研究過程中發(fā)現(xiàn)，隨著農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“一控兩減三基本”要求的實施落地，安陽農(nóng)業(yè)面源污染治理工作已經(jīng)取得了較大進展。但在種植過程中，農(nóng)藥、化肥的過量施用、超量灌溉等現(xiàn)象依舊存在，從而造成了較大的資源浪費和環(huán)境壓力。

2018年末安陽耕地總資源為408373.6hm2(此數(shù)據(jù)為2018年數(shù)據(jù)，自2018年以來未公布相關(guān)數(shù)據(jù))。以播種面積(小麥、玉米2季)為基數(shù)，如表1所示，安陽近3a單位面積農(nóng)用化肥用量(折純)分別為540kg·hm-2、525kg·hm-2和490kg·hm-2。國際安全施肥線的上限是225kg·hm-2，超出國際安全線的2.2倍。另外，我國肥料整體平均利用率只有35.2%[2]，按照該利用率計算，安陽每年大約有2.76×108kg化肥流入環(huán)境中，造成了巨大的資源浪費和環(huán)境污染。

表1 安陽面源污染主要污染源

農(nóng)用膜方面，生產(chǎn)中使用的基本為不可回收利用農(nóng)膜，安陽每年約有1.8×107kg塑料薄膜以廢棄物的形式進入生態(tài)環(huán)境中，嚴重污染當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)。

同樣，以播種面積為基數(shù)，近3a安陽單位面積農(nóng)藥用量分別為13.26kg·hm-2、13.79kg·hm-2、12.75kg·hm-2，是世界農(nóng)藥單位面積平均用量的2～3倍。農(nóng)藥的過量使用，迫切需求新的生產(chǎn)方式來解決由此產(chǎn)生的環(huán)境污染和食品安全等問題[3-6]。

2 社會化服務(wù)對于農(nóng)業(yè)面源污染防治的意義

健全的農(nóng)業(yè)農(nóng)村社會化服務(wù)體系，可以支持農(nóng)戶引入現(xiàn)代經(jīng)營管理理念，應(yīng)用先進技術(shù)及設(shè)施，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的提質(zhì)增效；能夠利用集約化優(yōu)勢，幫助農(nóng)戶發(fā)展綠色生態(tài)的高質(zhì)量農(nóng)業(yè)，開展標(biāo)準化生產(chǎn)、專業(yè)化經(jīng)營，推進種養(yǎng)循環(huán)、農(nóng)牧結(jié)合，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)的健康發(fā)展。

安陽積極響應(yīng)落實農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“一控兩減三基本”的目標(biāo)要求，對農(nóng)業(yè)面源污染進行了有效治理，尤其是化肥使用量有逐漸降低的趨勢。但通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析發(fā)現(xiàn)，化肥用量偏高、農(nóng)藥和農(nóng)用塑料薄膜污染環(huán)境的風(fēng)險依舊存在。這就要求探索新的技術(shù)路徑和生產(chǎn)管理模式，來防控和治理農(nóng)業(yè)面源污染。農(nóng)業(yè)面源污染的防控，除了推動農(nóng)戶積極參與外，更應(yīng)該同農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)體系建設(shè)相結(jié)合，統(tǒng)籌高效地推進安陽農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

本研究在國家黃淮海糧食主產(chǎn)區(qū)安陽開展農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)模式下的農(nóng)業(yè)面源污染防控研究，達到減輕勞動強度、提升勞動效率、節(jié)水、減肥、減藥、提質(zhì)和增效等目標(biāo)，降低農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險，服務(wù)好地區(qū)農(nóng)業(yè)綠色高效發(fā)展。通過制定田間技術(shù)規(guī)程、技術(shù)培訓(xùn)、召開現(xiàn)場會等為農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)體系建設(shè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐和借鑒模式。

3 研究創(chuàng)新

因地制宜，將農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)和面源污染防治有機結(jié)合，把生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)標(biāo)準、管理模式真正落實到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全周期中，做到節(jié)水增效、減肥減藥的便利性、可操作性和實效性。

正確處理好發(fā)展適度規(guī)模經(jīng)營和協(xié)同基層農(nóng)民的關(guān)系，調(diào)動農(nóng)戶生產(chǎn)積極性，緩解農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)過程中產(chǎn)生的矛盾及阻力，為農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)發(fā)展與面源污染防控提供實踐案例和應(yīng)用模式。

4 應(yīng)用模式

4.1 基于有機肥生產(chǎn)利用的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

有機肥的生產(chǎn)利用技術(shù)體系，可以解決生態(tài)農(nóng)業(yè)中關(guān)鍵制約因素有機肥的來源問題，為作物種植提供技術(shù)保障，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)面源污染的防治。生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)是把清潔生產(chǎn)和廢棄物綜合利用融合為一體的生態(tài)生產(chǎn)方式，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由過去傳統(tǒng)生產(chǎn)的“資源—產(chǎn)品—污染排放”的單向流動變?yōu)椤百Y源—產(chǎn)品—廢物利用(資源)”的良性循環(huán)。通過“糧(果蔬)+沼+糧(果蔬)”、“豬+沼+糧(果蔬)”等一體化循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的應(yīng)用，使得農(nóng)作物秸稈和養(yǎng)殖排泄物等得到無害化處理和資源化利用，促進了系統(tǒng)內(nèi)各種生物質(zhì)能的循環(huán)利用。該模式實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物對外界環(huán)境的“減排”，減少了化肥、農(nóng)藥對環(huán)境的污染，促進了生態(tài)環(huán)境的改善。同時，改良了土壤的理化性狀，提高了土壤有機質(zhì)含量和基礎(chǔ)肥力。此模式還提升了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗逆性，保障了農(nóng)產(chǎn)品的安全質(zhì)量和產(chǎn)量。

“糧(果蔬)+沼+糧(果蔬)”模式中，大田種植玉米、小麥、花生等農(nóng)作物，收獲后進行加工。秸稈除了還田，還可以加工成沼肥后再回田利用，形成一個閉式循環(huán)鏈，有效實行一體化的循環(huán)。秸稈成為可利用的資源，焚燒秸稈污染環(huán)境的問題得到緩解。形成規(guī)模廢棄物資源化利用、機械配套以及物質(zhì)能量循環(huán)高效利用的生產(chǎn)模式。

“豬+沼+糧食(果蔬)”模式中，養(yǎng)豬場產(chǎn)生的廢棄物進行發(fā)酵，發(fā)酵后沼渣、沼液用于大田、果園和蔬菜大棚，發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣可以供給附近居民或企業(yè)使用，也可以發(fā)電供應(yīng)企業(yè)使用，形成良性的循環(huán)利用，實現(xiàn)廢棄物的資源化、能源化利用。

4.2 利用生態(tài)平衡的方式防控病蟲害

為滿足日益增長的糧食需求，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性發(fā)展已受到越來越多的重視，而傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)是導(dǎo)致生物多樣性喪失的主要原因之一。美國西華盛頓大學(xué)Hooper等研究分析顯示，中等水平的物種損失(21%～40%)可使植物生產(chǎn)力減少5%～10%，這與紫外輻射和氣候變暖產(chǎn)生的影響相當(dāng)。聯(lián)合國糧農(nóng)組織研究表明，2014年全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值達125萬億美元；資源可利用性和生物量的生產(chǎn)通常在生物多樣性較高的群落中更加穩(wěn)定。

國際和國內(nèi)生態(tài)農(nóng)業(yè)中的病蟲害防治主要運用綜合防治的策略。項目課題組生產(chǎn)中利用病蟲害生態(tài)防控技術(shù)建立了多種農(nóng)業(yè)害蟲的防控方法，針對特定的害蟲引進生物農(nóng)藥，培育害蟲天敵。通過生態(tài)平衡的方式，建立起病蟲防治的技術(shù)體系，實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)化學(xué)農(nóng)藥減量的目標(biāo)[7-12]。

本項目研究并建立了控制病蟲害的綜合技術(shù)體系。根據(jù)害蟲對光波或者激素響應(yīng)的不同，利用害蟲類的趨光趨化特性，使用誘蟲燈或性誘劑誘捕蟲類，減少害蟲產(chǎn)生后代的數(shù)量，從源頭減少害蟲種群的暴發(fā)幾率；利用天敵昆蟲捕食害蟲；種植誘集植物保護、繁衍天敵；通過農(nóng)藝措施等增強植物本身抵抗力，如在小麥灌漿期噴灑沼液防治病蟲害。利用生態(tài)平衡的模式控制農(nóng)業(yè)病蟲害，解決了病蟲害的早期防控問題，農(nóng)藥使用得到控制和減量，生態(tài)多樣性得以恢復(fù)，作物產(chǎn)量得到保障。該研究有效控制了重大病蟲草災(zāi)害，如小麥條銹病等遷飛性、大區(qū)域流行性病蟲災(zāi)害的暴發(fā)頻率；促進了農(nóng)戶增產(chǎn)增收，綠色防控示范區(qū)杜絕了農(nóng)藥噴施，節(jié)本增效顯著；確保了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，經(jīng)農(nóng)藥殘留檢測，農(nóng)產(chǎn)品均符合國家質(zhì)量標(biāo)準。

考慮到上述技術(shù)模式應(yīng)用的多樣性、規(guī)模性和技術(shù)性，單獨的農(nóng)戶在技術(shù)、資金和效益上存在一定劣勢，而完善的農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)可以將農(nóng)戶、村集體和平臺等聯(lián)系起來，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)面源污染的高效治理和科學(xué)防控，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

4.3 發(fā)展精量化節(jié)水灌溉技術(shù)

農(nóng)田水利的發(fā)展模式、管理體制、投入機制等與該地區(qū)自然條件、經(jīng)濟社會發(fā)展?fàn)顩r等有密切的聯(lián)系。我國大陸人均耕地僅有0.1hm2，不到美國等國家或地區(qū)的1/10，更需要通過改善灌溉設(shè)施和技術(shù)模式來提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，實現(xiàn)糧食自給的目標(biāo)；我國大陸地區(qū)農(nóng)業(yè)種植規(guī)模較小，發(fā)展水平不高，限制了現(xiàn)代灌溉技術(shù)的推廣應(yīng)用。研究顯示，2010年中國噴微灌面積占灌溉面積的8.6%，去除水田基數(shù)，噴微灌占旱地灌溉面積約為15%，世界主要農(nóng)區(qū)還存在一定差距。因此，本研究結(jié)合安陽的自然、社會、經(jīng)濟等情況，分析對比多種農(nóng)田水利建設(shè)和管理的主要做法，并提出適合本地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的高效節(jié)水灌溉模式。

安陽以小麥-玉米一年兩熟連作為主，傳統(tǒng)的灌溉模式導(dǎo)致農(nóng)田耕層變淺、犁底層加厚、水肥利用效率低下。試驗及生產(chǎn)實踐表明，傳統(tǒng)的灌溉方法會造成水資源嚴重流失，灌溉水淋溶入地下，同時導(dǎo)致肥料淋溶地下引發(fā)環(huán)境污染。課題組研究了管、噴、微等高效節(jié)水灌溉模式，確定了與深松技術(shù)相結(jié)合的畦灌、微噴灌和滴灌等灌水技術(shù)。同時，研究應(yīng)用了以品種選用、擴大低耗水和耐旱作物種植比例等為代表的節(jié)水模式。推廣的移動式噴灌機動靈活、節(jié)水高效、生產(chǎn)者接受程度，推廣區(qū)域內(nèi)農(nóng)戶幾家聯(lián)合購買一套設(shè)備，經(jīng)濟負擔(dān)較小，使用效率高。

灌溉量方面，小麥播前灌溉1次，灌溉量約為60m3·667m-2；灌溉越冬水1次，灌溉量約為50m3·667m-2；拔節(jié)灌溉1次，灌溉量為60～80m3·667m-2；玉米苗期土壤相對含水量低于60%時進行灌溉，灌溉水量為25m3·667m-2左右；穗期土壤相對含水量低于65%時，按照30m3·667m-2水量進行灌溉；籽粒灌漿前期土壤相對含水量低于60%時，按水量25m3·667m-2左右進行灌溉。

同時，中央管理機構(gòu)應(yīng)從糧食安全的高度繼續(xù)加強對農(nóng)田水利發(fā)展的指導(dǎo)，在農(nóng)田水利政策、標(biāo)準、規(guī)劃制定、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和資金投入中起主導(dǎo)作用；地方管理服務(wù)部門在農(nóng)田水利工程的建設(shè)和運行管理等方面承擔(dān)主要責(zé)任；農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)組織和農(nóng)戶積極承擔(dān)起節(jié)水灌溉的技術(shù)模式應(yīng)用和發(fā)展；多方統(tǒng)籌，共同推進農(nóng)田水利公益性事業(yè)的發(fā)展進步，為防控和治理面源污染、提升糧食安全而探索。

5 總結(jié)

本研究圍繞安陽農(nóng)區(qū)開展了農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀調(diào)研與解析；在區(qū)域內(nèi)開展了農(nóng)業(yè)面源污染防控與農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)結(jié)合探索；開展了基于農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)條件下的農(nóng)業(yè)面源污染的防控和治理。安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境研究所進行了長期的模式集成和示范推廣，并取得了農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)合作社及農(nóng)業(yè)科技公司的認可。

研究提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源利用率，節(jié)約了農(nóng)業(yè)用水，減少了化肥和農(nóng)藥的施用量，將作物秸稈資源化、再生化利用，同時利用病蟲害綠色防控技術(shù)體系在生態(tài)、環(huán)保的基礎(chǔ)上對農(nóng)業(yè)病蟲害進行了科學(xué)有效的防控。通過開展該研究工作，每個生產(chǎn)季度可以減施農(nóng)藥1～2次。同時，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性得到恢復(fù)，鄉(xiāng)村生態(tài)景觀性得到增強，創(chuàng)造了良好的社會效益和生態(tài)效益。

當(dāng)前，農(nóng)戶為主的家庭經(jīng)營和分散種植仍是中國農(nóng)業(yè)的基本經(jīng)營方式，“誰來種地”、“如何種好地”、“農(nóng)業(yè)如何提高效益”成為中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中迫切需要解決的問題?？茖W(xué)合理的農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)模式可以有效解決上述問題。完善的農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)體系可以助力農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)，相關(guān)研究表明，農(nóng)業(yè)服務(wù)體系比較完善的國家或地區(qū)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化模式通常也較成熟。通過把農(nóng)戶、村集體和企業(yè)有機結(jié)合起來，建立起共同發(fā)展、相互幫扶的聯(lián)結(jié)機制，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)規(guī)?；⒓s化、標(biāo)準化生產(chǎn)，助推綠色、生態(tài)、循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，為農(nóng)業(yè)面源污染防控、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興貢獻力量。