中国农业面临的挑战与高效生态农业技术体系的研发

hwyzw

    姜高明 郭丽月

    我国1981年至2015年化肥施用量增加4260万吨（郭立跃，2015），土壤pH值下降0.13～0.8（郭等，2010）。现代农业中，农畜分离，要素无法有效循环，生态平衡被破坏。我们不得不依赖大量的化学投入，导致耕地退化和农业生物多样性下降。由于开荒，我国各地的耕地都出现了不同程度的退化。农田板结、酸化、化学化，原来的高产田变成中低产田。针对这一严酷现实，我们必须运用生态学原理，从秸秆、害虫、杂草、堆肥等综合开发利用入手，从源头上杜绝农药、除草剂、化肥、激素的使用，制定一套完整的一套高效的生态农业技术体系；建立健康、安全、高产、高效的生态农业。

    1）利用农田作物产生光合产物和草原的空间优势，实现种植业和养殖业的有机结合。我国农田除生产约6亿吨粮食外，还生产约9亿吨秸秆（李宗峰等，2009；郑等，2010）。我国60亿亩草原只生产3亿多吨干物质，是传统意义上的牧场。由于过度开发，大片草原已严重退化，国家不得不投入大量资金进行管理（李庆峰，2013）。在农区发展家禽养殖时，由于土地面积的限制，动物不得不被压缩在狭小的空间内（李德周，2014）。

    建议发展“畜南禽北”创新模式，即传统畜牧业南移，利用农区废弃秸秆养牛，牛粪还田，增产增收，发展生态农业;将养殖家禽投放到草原上，减少规模化牲畜数量，可以在保证牧民经济收入的同时促进自然恢复，达到双赢的效果（苏嘉义、赵红梅，2006）。国际国内生态农业通常注重种植过程，从外地采购有机肥，尚未注重有机肥的生产。高效生态农业模式在较小的循环系统（一个村庄）内建立农牧业耦合模式，有效利用农作物产生的60%以上的光合产物（秸秆）。

    通过对农业和草原的系统研究，研发出遮雨分离式微贮鲜秸秆绿色储存罐，解决秸秆绿色储存过程中遇雨腐烂率高的问题，发酵效果好，损耗低速度。秸秆经微发酵生产微贮鲜秸秆，与花生麸一起饲喂牛。通过大型反刍动物的转化，产生大量的有机肥料。解决了秸秆青贮和牛饲料来源问题，避免了秸秆田间焚烧，保护了大气环境。同时，探索沙质草原植被恢复、发展生产的方法。每亩草原饲养30只左右鸡，可以促进草原恢复，保证牧民收入不减少。

    2）打造有机肥高效生产技术体系，解决生态农业关键制约因素，为有机植物种植提供技术支撑，治理农业生产面源污染。在国内生态农业中，常用的堆肥方法有常规堆肥、生物动力堆肥和蚯蚓堆肥。常规堆肥是指直接堆放动物粪便，利用堆积过程中产生的高温（60-70℃）杀死原料中含有的细菌、虫卵和杂草种子，达到无害化的目的。然而，常规堆肥时间长，温度往往达不到，导致致病菌较多。

   

    生物动力堆肥是指在堆肥材料中添加少量有机物。这些生物制备过程的主要目的不是添加养分，而是刺激堆肥过程中的养分和能量循环，加速分解，改善土壤性质和作物品质。与常规堆肥相比，生物动力堆肥可以增加土壤有机碳和氮含量，增加微生物生物量和生物活性，减少磷损失，但堆放过程较为繁琐。

    蚯蚓堆肥是指在粪便中饲养蚯蚓，可以加速有机肥中有机质的分解，增加有机肥中可被植物吸收利用的养分含量(郭等，2015)，使有机肥更加高效。稳定且更均匀，但必须调整原料的碳氮比。

    未来，生态农田有机肥来源将注重就地取材。研发通过动物将秸秆等所有光合产物转化为有机肥料，添加适量磷矿等矿肥补充磷钾肥，添加虾蟹壳粉发挥抗菌作用，缩短施肥周期。堆肥时间。在动物饲料中添加适量的豆粕等植物蛋白。动物转化产生的有机肥，经过蚯蚓加工，可以生产出优质有机肥，无需调整碳氮比。可以替代化肥，从源头上减少化肥造成的面源污染问题。 ，退化的耕地得以恢复，综合产量高于单独施化肥的作物产量，低产田变成高产田。

    3）以生态平衡的方式建立农田生物多样性，建立病虫害综合防治技术体系，实现生态农业零农药的目标。结合“3S”技术，建立各类农林病虫害监测预警体系，同时注重源头预防（吴云塔纳等，2010；郭丽月，2015）。主要方法有：①利用捕虫器诱捕交配或未交配的昆虫，雌虫不留下后代，从源头上减少害虫种群爆发的概率； ②利用天敌昆虫进行捕食； ③利用诱集植物保护； ④利用植物本身的抵抗力。采用物理与生物相结合的方法进行物种管理，利用物种的天敌来控制恶性扩张种群的扩大，解决农田害虫的早期防治问题，成功控制农田害虫，持续提高农作物产量吨粮田的水平。这样，我国只需要6亿亩耕地就可以生产6亿吨主粮，所使用的耕地仅占全国耕地的1/3。

    4）统筹城乡发展，恢复农业生态系统可降解生物质氮。随着人民物质生活水平的提高，我国城乡生活垃圾产生量逐渐增加，可降解生活垃圾排放量也不断增加，造成了严重的环境污染问题。 2018年，我国城乡生活垃圾达31037万吨，城乡可降解生活垃圾氮含量相应增加。 2018年可降解生活垃圾含氮量为72.59万吨。城乡可降解生活垃圾主要为餐厨垃圾、纸片和木片，氮储量分别为62.34万吨、6.55万吨和3.7万吨。其中，餐厨垃圾氮储量占86%，相当于全国农业栽培植物实际吸收的化学合成氮的10%，可通过农田转化为有机食品。

    测试表明，1公斤厨余垃圾（干重）可转化为1.53公斤有机食品。我国可降解生活垃圾（餐厨垃圾）有潜力生产4608万吨有机食品。因此，通过生态农业回收可降解的生活垃圾来替代化肥，既滋养了土地，增加了粮食供应，又解决了垃圾污染问题。

   

    5）通过农田、果园、菜园等将废弃食品变回食物。除生活垃圾外，通过生态农田降解、可替代化肥的物质包括果蔬废弃物、粮仓陈粮、酒糟、食醋等粮食、烟草加工废弃物、中药材残渣、屠宰场肉毛废弃物、海产品废弃物等。我国是水果和蔬菜生产大国。传统蔬菜行业中，从田间生产到市场销售、加工消费全过程产生的蔬菜废弃物，常见的处理方式是堆放、焚烧、填埋或返回田间。 、堆肥、饲养牲畜和家禽。随着我国蔬菜种植面积不断扩大，蔬菜总产量不断增加，人们对蔬菜品质的要求不断提高，蔬菜废弃物的产生量也急剧增加。

    据统计，2013年，我国蔬菜种植面积约2300万公顷，年产量近7亿吨。蔬菜废弃物总量约2.69亿吨，可回收利用的蔬菜废弃物为2.15亿吨（杜鹏翔等，2015；宋玉静、柴丽萍，2018）。上述物质通过生态农田、果园、菜园、中药材园等再生为食物或中草药，变废为宝，增加食物供应。然而，需要开发相应的技术来实现上述生态循环。