一、生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的含義
生態(tài)指生物之間以及生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系與存在狀態(tài),亦即自然生態(tài)。美國(guó)土壤學(xué)家威廉姆·阿爾伯衛(wèi)奇最早提出農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的概念,簡(jiǎn)稱生態(tài)農(nóng)業(yè)。1981年,西南農(nóng)業(yè)大學(xué)葉謙吉教授在國(guó)內(nèi)首次提出生態(tài)農(nóng)業(yè)的概念。生態(tài)農(nóng)業(yè)有多種叫法,如有機(jī)農(nóng)業(yè)、自然農(nóng)法、循環(huán)農(nóng)業(yè)和永續(xù)農(nóng)業(yè)等,但宗旨和目的是一致的,就是“在潔凈的土地上,用潔凈的生產(chǎn)方式生產(chǎn)潔凈的食品,提高人們的健康水平,促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展”。生態(tài)農(nóng)場(chǎng)的定義取決于生態(tài)農(nóng)業(yè),意為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的農(nóng)場(chǎng)。
二、國(guó)內(nèi)外生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展
(一)國(guó)外生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展
二戰(zhàn)以后,美國(guó)大量使用化學(xué)殺蟲劑、大量施用化學(xué)肥料、大量排放工業(yè)廢棄物,導(dǎo)致土壤污染不斷加劇,嚴(yán)重破壞了農(nóng)業(yè)的正常生產(chǎn)環(huán)境。直到1962年,美國(guó)作家蕾切爾·卡森出版了《寂靜的春天》,全方位披露了石油化學(xué)農(nóng)業(yè)的嚴(yán)重危害性,成為現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。在環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)下,美國(guó)相繼制定了《固體廢物處理法》《國(guó)家環(huán)境政策法》等農(nóng)業(yè)法案,推進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展。歐盟和日本、韓國(guó)等分別頒布相關(guān)法案,發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。目前,生態(tài)農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為許多國(guó)家普遍認(rèn)同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方向。
(二)我國(guó)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展
我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)具有悠久的歷史,通過精耕細(xì)作、循環(huán)利用各種物質(zhì)資源,幾乎使所有農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品最終都回歸農(nóng)田,補(bǔ)充土壤損失的養(yǎng)分,經(jīng)歷幾千年的耕作依然保持了土地肥力。我國(guó)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)就是典型的生態(tài)農(nóng)業(yè)。
20世紀(jì)80年代初,隨著國(guó)際生態(tài)環(huán)保運(yùn)動(dòng)與有機(jī)農(nóng)業(yè)運(yùn)動(dòng)的蓬勃興起,我國(guó)政府也認(rèn)識(shí)到石油化學(xué)農(nóng)業(yè)的弊端,大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),以避免發(fā)達(dá)國(guó)家先污染后治理的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,推進(jìn)中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。2002年修訂的《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)法》增加了“發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境”的條款。2012年,黨的十八大提出“實(shí)施重大生態(tài)修復(fù)工程,增強(qiáng)生態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)能力”。2015年,國(guó)家頒布《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015—2030年)》。2020年,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《生態(tài)農(nóng)場(chǎng)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》。2022年,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳印發(fā)《推進(jìn)生態(tài)農(nóng)場(chǎng)建設(shè)的指導(dǎo)意見》。發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)、建設(shè)生態(tài)循環(huán)農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)上升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略,成為發(fā)展農(nóng)業(yè)的國(guó)策。
三、發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)對(duì)我國(guó)的特殊意義
(一)解決水資源短缺、利用效率較低的問題
我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家,人均占有量約為世界人均水量的28%,在世界排第121位,已被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)貧水國(guó)家之一。由于過度開采地下水,京津冀地區(qū)一度形成了世界最大的地下水“漏斗區(qū)”,面積達(dá)7萬平方公里。我國(guó)水資源利用效率偏低,農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)只有0.542,遠(yuǎn)低于0.7~0.8的世界先進(jìn)水平。生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)可較好地節(jié)約水資源,提高利用效率。
(二)解決礦產(chǎn)資源匱乏、肥料利用率較低的問題
我國(guó)鉀礦資源十分短缺,約50%依靠進(jìn)口。磷礦資源存在貧礦多、富礦少、開采難,專家預(yù)測(cè)磷礦儲(chǔ)量只夠開采30年。生產(chǎn)氮素原料的煤炭,按照2023年全國(guó)原煤產(chǎn)量推算,煤炭經(jīng)濟(jì)可開采時(shí)間僅為31.13年。我國(guó)存在肥料使用量大、利用率低的問題。在過去的60年間,化肥施用量增加了100倍,而糧食產(chǎn)量只增加了4倍多。農(nóng)作物利用化肥的效率不足40%,不當(dāng)?shù)氖┓史椒▽?dǎo)致了肥料的浪費(fèi)。我國(guó)土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為1.8%,遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國(guó)家3.5%的水平。生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)可減少化學(xué)肥料使用,減少浪費(fèi),提高利用效率。
(三)提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平
根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全例行監(jiān)測(cè)(風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè))結(jié)果,2018—2022年,5年間農(nóng)產(chǎn)品例行監(jiān)測(cè)合格率在97.4%~97.8%,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全狀況總體保持穩(wěn)定,但從食品安全更高要求的角度看,農(nóng)產(chǎn)品依然存在質(zhì)量安全隱患,生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)可大力提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。
四、生態(tài)循環(huán)農(nóng)場(chǎng)低成本高質(zhì)量打造的技術(shù)路徑
生態(tài)循環(huán)農(nóng)場(chǎng)表現(xiàn)為最小外界資源輸入、最小農(nóng)業(yè)廢棄物的排放、最大生物產(chǎn)量、最和諧平衡的生態(tài)和循環(huán)可持續(xù)的特點(diǎn)。因此,生態(tài)農(nóng)場(chǎng)涉及的相關(guān)技術(shù)很多,《推進(jìn)生態(tài)農(nóng)場(chǎng)建設(shè)的指導(dǎo)意見》列出了10余類技術(shù)。以下從土、肥、水和病蟲綠色防控等方面介紹生態(tài)循環(huán)農(nóng)場(chǎng)低成本高質(zhì)量打造的技術(shù)路徑。
(一)升級(jí)灌溉設(shè)備,推廣水肥一體化技術(shù)
大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,以灌溉機(jī)器人為代表的第四代現(xiàn)代灌溉技術(shù),克服了卷盤式灌溉機(jī)不適宜小麥、玉米作物孕穗期、灌漿期灌溉的不足,是大田高桿農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉的新技術(shù)。滴灌技術(shù)也適宜大田農(nóng)作物灌溉。
微灌技術(shù)是園藝作物精準(zhǔn)灌溉的先進(jìn)技術(shù)。果樹可采用涌泉灌溉,綠葉蔬菜可采用噴灌,根菜類和果菜類蔬菜可采用滴灌或滲灌。在缺乏灌溉管網(wǎng)的地區(qū),可采用微孔膜實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉、定量施肥。特別是采用廢舊農(nóng)膜制作微孔膜,可以實(shí)現(xiàn)水肥一體化設(shè)備的零投入,是解決沒有灌溉管網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉的好方法。
(二)增施有機(jī)肥,科學(xué)使用有機(jī)肥
增施有機(jī)肥是提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤肥力的根本途徑。第一,要選用和制備高質(zhì)量的有機(jī)肥。高質(zhì)量有機(jī)肥一定要通過微生物發(fā)酵充分腐熟、一定要富含腐殖質(zhì)和腐殖酸。有機(jī)肥制備,不但要調(diào)整碳氮比、發(fā)酵物料含水量和酸堿度,重視添加雞糞、豆粕等有機(jī)氮源,還要添加3%~5%的白云石粉和1%~3%的風(fēng)化煤,提高有機(jī)肥鈣鎂和腐殖酸的含量。第二,要科學(xué)使用有機(jī)肥。有機(jī)肥不宜全園撒施,宜采用溝施、穴施等集中施肥的方法,這是提高有機(jī)肥肥效的好方法。
(三)合理調(diào)整土壤酸堿度
不同作物要求不同的土壤酸堿度,在偏酸性土壤條件下,許多礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)具有更高的有效性。據(jù)調(diào)查,中牟縣日光溫室土壤pH值均高于8.0。汝南縣62.5%的日光管溫室土壤偏堿性,pH值高于7.5;37%日光管溫室土壤偏酸性,pH值4~5。應(yīng)根據(jù)土壤酸堿性和種植的作物特性,采用石膏、硫酸亞鐵、生石灰等合理調(diào)整土壤酸堿性,提高土壤供肥能力。
(四)采用科學(xué)的種植制度
合理的種植制度是種地養(yǎng)地的重要措施。采用玉米與花生間作,能明顯改善花生缺磷現(xiàn)象;采用蠶豆與花生間作,可以顯著促進(jìn)花生對(duì)鐵的吸收。在設(shè)施栽培條件下,利用夏季換茬空檔種植禾本科作物掩青或者與禾本科植物輪作,可以有效緩解設(shè)施土壤的次生鹽漬化問題。科學(xué)進(jìn)行間作套種,比如玉米-大豆帶狀種植、小麥-辣椒套種、大蒜-西瓜套種等間套作模式,具有高產(chǎn)高效的特點(diǎn)。需要注意的是,受新疆小辣椒種植面積擴(kuò)大的影響,河南小麥-辣椒套種模式的優(yōu)勢(shì)有變?nèi)踮厔?shì)。菜-菜、菜-菌、菌-菌、果-菌、果-菌立體種植,也是高效種植的重要途徑。
(五)利用有機(jī)液肥和植物酵素促進(jìn)作物生長(zhǎng)
用水浸泡、淋洗固體有機(jī)肥,制備液體有機(jī)肥滿足作物生長(zhǎng)期對(duì)追肥的需求。以作物秸稈為原料,添加相關(guān)發(fā)酵菌,如放線菌、枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌及相關(guān)礦物粉或黏土進(jìn)行發(fā)酵,可提高固態(tài)有機(jī)肥氮、磷、鉀的含量,制取高營(yíng)養(yǎng)含量有機(jī)液肥。
植物酵素是近年來發(fā)展很快的一種農(nóng)業(yè)投入品,多采用鮮嫩的植物材料、紅糖或糖漿、水和發(fā)酵菌制備,制備的植物酵素進(jìn)行土壤澆施或葉面噴施,均能顯著促進(jìn)作物生長(zhǎng),改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、提高抗病性。發(fā)酵材料可以是番茄、辣椒的側(cè)枝,也可是殘次的果實(shí),還可以是田間雜草,是田園清潔生產(chǎn)、廢物利用的好途徑。
(六)采用綠色防控技術(shù)防治病蟲害
采用生態(tài)、物理、生物方法和無機(jī)物化合物材料進(jìn)行病蟲害綠色防控。如高溫悶棚防治黃瓜霜霉病、降低環(huán)境濕度防治蔬菜灰霉??;防蟲網(wǎng)物理隔離防蟲、黃板和藍(lán)板誘殺害蟲、植物油和表面活性劑封閉殺蟲;淡紫擬青霉防治根結(jié)線蟲、撲食螨防治紅蜘蛛、哈茨木霉防治真菌病害、嫁接防治蔬菜土傳病害;采用小蘇打噴霧、硫磺熏蒸防治作物白粉病,采用波爾多、石硫合劑、銅氨合劑防治作物病害,這些都是成本低、行之有效的病蟲害綠色防控技術(shù)。
(七)高強(qiáng)度使用葉面肥
綜合當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源投入,很難再通過增加土壤施肥量和優(yōu)化灌溉條件實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)作物進(jìn)一步增產(chǎn)可從3個(gè)方面著手,一是選用高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病新品種,二是土壤增施有機(jī)肥,三是高強(qiáng)度使用葉面肥。受新品種培育周期和有機(jī)肥源所限,高強(qiáng)度使用葉面肥是當(dāng)下實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)的有效途徑。選用礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、碳源、植物酵素、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等類型的葉面肥,增加使用頻次,是提高肥料利用率、增加植物營(yíng)養(yǎng),提高產(chǎn)量和品質(zhì)較為經(jīng)濟(jì)快速的手段。
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作者簡(jiǎn)介:王吉慶(1963—),男,河南汝州人,教授,博士,研究方向:蔬菜水肥高效利用。