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弘毅:探索農(nóng)業(yè)新出路

弘毅:探索農(nóng)業(yè)新出路


蔣高明(中國科學院植物研究所)

本文載《中華環(huán)境》2016年4月號(總第25期):51-53

弘毅生態(tài)農(nóng)場成立于2006718日,地點位于山東省平邑縣蔣家莊,是中國科學院植物研究所生理生態(tài)過程創(chuàng)新研究組創(chuàng)建的試驗農(nóng)場。其核心思路是充分利用生態(tài)學原理,而非單一技術提升農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力,創(chuàng)建“低投入、零污染、高產(chǎn)出”農(nóng)業(yè),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)場摒棄化肥、農(nóng)藥、除草劑、農(nóng)膜、添加劑、轉(zhuǎn)基因6項不可持續(xù)技術(六不用),從秸稈、“害”蟲、“雜”草綜合開發(fā)利用入手,種養(yǎng)結(jié)合,實現(xiàn)元素循環(huán)與能量流動,增加生物多樣性,恢復生態(tài)平衡;生產(chǎn)純正有機食品,增加農(nóng)民收入,帶動大學生就業(yè);最終實現(xiàn)耕地固碳。

該農(nóng)場成立是基于以下幾個背景因素。 

背景之一,我國草原不斷退化,而農(nóng)田秸稈被就地焚燒。我國18億農(nóng)田除生產(chǎn)約6億噸糧外,還生產(chǎn)了約7億噸秸稈,如果經(jīng)過一定的技術處理,這些秸稈可變?yōu)樯蟮暮蔑暳?。遺憾的是,這些牲畜飼料在田間地頭被農(nóng)民焚燒了,造成了嚴重的環(huán)境污染。中國60億畝廣闊的草原,僅生產(chǎn)3億多噸干物質(zhì),這些就是傳統(tǒng)意義上的牧草。然而,由于過度利用草原,造成了嚴重的生態(tài)退化,國家不得不投入大量的資金進行治理。而在農(nóng)區(qū)發(fā)展禽類養(yǎng)殖業(yè),由于空間小,不得不將動物們壓縮到很小的空間內(nèi)。如果將傳統(tǒng)的牧區(qū)南移,將草原大量空間用于養(yǎng)殖禽類,則可取得雙贏的效果。根據(jù)這一設想,我們分別于2005年在內(nèi)蒙古正藍旗渾善達克沙地開展了“禽北上”實驗,于2006年在山東平邑縣開展了本實驗,也稱“畜南下”實驗。

背景之二,農(nóng)田生態(tài)環(huán)境充滿了大量化學污染物質(zhì)。由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)嚴重違背了自然規(guī)律,養(yǎng)分得不得循環(huán), 生態(tài)平衡被打亂,不得不依靠大量化學物質(zhì)投入,甚至有人試圖通過轉(zhuǎn)基因辦法讓植物自己生產(chǎn)農(nóng)藥,并抵抗草甘膦除草劑。這樣的農(nóng)業(yè)模式造成了耕地嚴重退化,農(nóng)業(yè)生物多樣性嚴重下降。為了恢復農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡,我們摒棄化肥、農(nóng)藥、除草劑、農(nóng)膜、添加劑、轉(zhuǎn)基因6項不可持續(xù)技術,從源頭杜絕化學物質(zhì)和轉(zhuǎn)基因生物污染。

背景之三,食物安全問題突出,凈化食物鏈迫在眉睫。我國不同地區(qū)、不同農(nóng)作物生產(chǎn)中經(jīng)常使用的農(nóng)藥品種為近千種,人們吃的食物,農(nóng)民是離不開農(nóng)藥來生產(chǎn)的。除了農(nóng)藥,有人還對食物鏈添加了激素物質(zhì)。當年植物生理學的研究成果五大激素,全部都用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn),分別是生長素、細胞分裂素、赤霉素、脫落酸、乙烯。動物食品中也難逃脫激素的身影,對于很多雞、鴨、牛、豬、魚、蟹、黃鱔等養(yǎng)殖過程中使用動物激素。針對食物鏈污染的嚴酷現(xiàn)實,開展了利用生態(tài)學的辦法種植和養(yǎng)殖,開展“零添加、零農(nóng)殘”探索。

背景之四,耕地嚴重退化,很多高產(chǎn)田已不高產(chǎn)。由于用地不養(yǎng)地,全國各地農(nóng)田出現(xiàn)了不同程度的退化,如東北的黑土層消失了近半米,內(nèi)陸的土壤有機質(zhì)由30年前的2%左右下降到不足0.7%,大量化肥與農(nóng)膜使用,已使的耕地出現(xiàn)板結(jié)、酸化、化學化,原本的高產(chǎn)田下降到中產(chǎn)田或低產(chǎn)田。針對這一嚴酷的現(xiàn)實,弘毅生態(tài)農(nóng)場采取生態(tài)學的辦法,恢復地力,恢復土壤生物多樣性,將低產(chǎn)田提升為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的噸糧田。

背景之五,溫室氣體增加,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)變成重要的排放源。在化學農(nóng)業(yè)或轉(zhuǎn)基因所謂現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式下,農(nóng)業(yè)由碳匯變成了碳源。生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜,在源頭就造成溫室氣體排放,運輸和使用這些物質(zhì)也排放溫室氣體,人類排放的溫室氣體之中的三分之一來自農(nóng)業(yè)。弘毅生態(tài)農(nóng)場充分發(fā)揮耕地潛能,增加土壤有機質(zhì),將耕地由碳源逆轉(zhuǎn)為碳匯。據(jù)我們測算,如果將全國的18億畝農(nóng)田的土壤有機質(zhì)提高1%,可實現(xiàn)耕地固碳301億噸,這個潛力絲毫不亞于在草原造林或其他碳匯形式,且耕地固碳是有機農(nóng)業(yè)的副產(chǎn)品。如果打通了城市消費環(huán)節(jié),市民消費大大促進的環(huán)境保護與耕地固碳。

背景之六,城鄉(xiāng)發(fā)展極不均衡,農(nóng)村空心化問題嚴重。為國家貢獻了70%以上糧食的800個種糧大縣中有110多個是貧困縣。誰種地,誰吃虧。農(nóng)民大量進城,造成了農(nóng)村空心化,造成了非常不人道的農(nóng)村“三留守”(婦女、老人、兒童)現(xiàn)狀。生態(tài)農(nóng)業(yè)如果市場前景看好,農(nóng)二代、大學生二代等優(yōu)質(zhì)勞動力會進入生態(tài)農(nóng)業(yè)領域,糧食生產(chǎn)潛力會進一步釋放。中國涉農(nóng)與環(huán)保方面的資金,即健康保障、社會服務的資金應向廣大農(nóng)村傾斜,吸引年輕人回鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè),盤活農(nóng)村市場,實現(xiàn)精準扶貧。

二、克服的主要困難

弘毅生態(tài)農(nóng)場基于以上幾個基本考慮,進行了長達十年的高效生態(tài)農(nóng)業(yè)實踐,驗證了生態(tài)學的強大威力,取得了理想的實驗效果。在弘毅生態(tài)農(nóng)場十年實踐中,我們主要克服了以下幾方面的困難。

秸稈轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)飼料  肉牛養(yǎng)殖秸稈飼料加工與儲備是關鍵。在秸稈轉(zhuǎn)化為飼料之前,我們走過的彎路包括:引進“面包草”加工設備;購買了所謂促進秸稈分解的微生物菌種;用大型青儲池養(yǎng)魚。后來我們自主研發(fā)了大型遮雨式分室青貯池,實現(xiàn)了“微儲鮮秸草”1000噸的年生產(chǎn)能力,將秸稈變廢為寶,并申請了發(fā)明專利1項。我們研發(fā)的鮮秸草營養(yǎng)好,飼料轉(zhuǎn)化率高。據(jù)跟蹤研究,肉牛10個月累計體重增加量約為600斤,每7斤秸稈轉(zhuǎn)化1斤活牛重,同時需2斤精料。

害蟲控制  停止農(nóng)藥后害蟲控制是很大的難題,為此研究人員反復實踐,冒著糧食絕產(chǎn)的危險,成功摸索出害蟲防治的物理+生物方法,獲得國家發(fā)明專利3項。通過脈沖式殺蟲燈、雞、天敵昆蟲、野生鳥類、人工除草控制越冬害蟲,多項防治有效控制有機農(nóng)田蟲害。在研發(fā)的害蟲防治模式下,連續(xù)7(2009-2015),害蟲年捕獲總量和金龜甲類害蟲被捕獲量均明顯降低,分別降低原來的4.7%1.5%;生長季每盞燈捕獲的害蟲數(shù)量由2009年的450克下降到2015年的12克。后來,該模式又成功用于蘋果園害蟲防治,徹底停止了果園里噴灑的20多遍農(nóng)藥。

雜草控制  人工除草是一件很麻煩的事,耗時費力。盡管除草劑對人和土壤有不好的影響,農(nóng)民還是愿意用,因為既省事又便宜,一畝地只需要2.4元的除草劑成本。為從源頭停止除草劑污染,弘毅生態(tài)農(nóng)場推行物理除草,聘請經(jīng)驗豐富的農(nóng)民承包除草的工作,每畝兩季除草費用降至240元以內(nèi),這對當?shù)剞r(nóng)民很有吸引力。物理方法鋤草,雜草越來越少,因為種源減少了。除控制田間自生雜草,還要圍堵從外面飛進來的草籽。采用喬灌草相結(jié)合的隔離帶防護,外來的草籽就很難吹進來。在在果園雜草方面,采取“以草治草”策略,即種植一些高覆蓋且有固氮固碳功能的本地草本植物,形成單優(yōu)種群,占據(jù)雜草生態(tài)位。早農(nóng)田雜草和果園雜草控制方面,申請國家發(fā)明專利2項。

低產(chǎn)田變高產(chǎn)田  在很多人印象里,有機農(nóng)業(yè)或生態(tài)農(nóng)業(yè)就是產(chǎn)量低的,我們采取的“六不用”種植模式,是最嚴格的有機農(nóng)業(yè),能夠保持產(chǎn)量不降低就很難得了。保障有機模式不降低產(chǎn)量反而增產(chǎn)是我們常年努力的目標,最終獲得了很大成功。經(jīng)堆肥、深翻、人工+生物除草、物理+生物法防治病蟲害、保墑等措施,實現(xiàn)了糧食增產(chǎn)。2015年,弘毅生態(tài)農(nóng)場玉米小麥周年產(chǎn)量2324/畝、春花生807/畝、夏大豆433/畝、蘋果9126/畝,均高于周圍村民的產(chǎn)量。從2011年起,就成功將低產(chǎn)田改造為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的噸糧田(小麥、玉米周年產(chǎn)量)。

三、生態(tài)效益與經(jīng)濟效益雙贏

農(nóng)田生態(tài)環(huán)境改善  我們租用的農(nóng)民土地是低產(chǎn)田,且農(nóng)民連續(xù)30多年向土壤里施加大量化肥、農(nóng)藥和地膜,地力退化嚴重,益鳥益蟲喪失殆盡。這樣的生態(tài)環(huán)境能否恢復是我們面臨的很大難題,且過去從無成功經(jīng)驗可以借鑒。針對嚴重的農(nóng)田退化,尤其地力下降問題,我們首先停止農(nóng)藥、化肥、除草劑、地膜使用,不再添加新的污染物;為吸引鳥類,我們在農(nóng)田周圍建立喬、灌、草相結(jié)合,由本地物種組成的防護林,還為滿足鳥類飲水,恢復了部分濕地。大量有機肥還田,促進了退化耕地恢復。耕地有機質(zhì)從0.7%提升到3.54%;有機果園蚯蚓數(shù)量317/平方米,而普通果園只有16/平方米。濕地里蘆葦、菖蒲群落得以更新,蚯蚓、青蜓、燕子、青蛙、蟾蜍、蛇、蜥蜴、屎殼郎等有益生物都回來了。農(nóng)田生物多樣性恢復后,生態(tài)平衡重新出現(xiàn)。

耕地固碳  中國18億畝耕地除了滿足糧食安全外,還對溫室氣體排放與固持起到重要的作用。目前的化學化農(nóng)業(yè)是溫室氣體釋放型的,而采取有機種植模式可將作為當年捕捉的二氧化碳通過有機肥放在固定在土壤中,盡管部分碳還會釋放出來被作物吸收,但年年增加有機肥可有效增加耕地固碳功能。目前,弘毅生態(tài)農(nóng)場圍繞該領域取得了明顯的進展,將傳統(tǒng)的溫室氣體排放成功逆轉(zhuǎn)為凈吸收,實現(xiàn)耕地固碳潛力11.5CO2當量//公頃。

產(chǎn)品銷往大城市  如果弘毅生態(tài)農(nóng)場僅實現(xiàn)了環(huán)境保護、增加產(chǎn)量、耕地固碳的目的,這還只成功了一半。該技術的核心問題是,這樣的產(chǎn)品必須經(jīng)得起市場檢驗,即以高價位出售到城市中高端消費人群,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價,否則農(nóng)民不會向土地多投入哪怕一點勞動力。好產(chǎn)品能夠以好的價格銷售出去,這是所有農(nóng)場中面臨的最大的瓶頸問題,在市場經(jīng)濟、誠信嚴重下降的今天,這個問題尤其突出。我們也走過不少彎路,直接損失經(jīng)費約20萬元。經(jīng)總結(jié)經(jīng)驗,科學宣傳,加上農(nóng)場產(chǎn)品過硬,口感好,沒有農(nóng)藥殘留,獲得了京、津、滬、穗、深等大城市消費者青睞,目前弘毅農(nóng)場較穩(wěn)定的會員已增加到1800人,且以每月150-200人的速度增加。城里人在花錢保障自己身體健康的同時,有力支援了生態(tài)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村環(huán)境保護,帶動了農(nóng)民致富,實現(xiàn)了真正意義上的“先富帶后富”。

四、對農(nóng)民的帶動作用

弘毅生態(tài)農(nóng)場對當?shù)剞r(nóng)民的帶動作用是非常大的。蔣慶禮是該村最大的種糧戶,是40歲以后能夠在村里堅守的少數(shù)壯年勞動力之一,種植土地曾達100畝左右。多年來他一直沿用小麥-玉米輪作辦法,大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑,生產(chǎn)普通糧食,按照市場價銷售,兩口子忙碌一年后的凈收入只有5萬元左右。自2013年起,蔣慶禮就與弘毅農(nóng)場全面合作,嚴格不用化肥、農(nóng)藥、除草劑、地膜、人工合成激素、轉(zhuǎn)基因(六不用),合作三年后取得了較大的經(jīng)濟回報,不僅還上了所有的欠款,還購買了一輛價值12萬元的北京現(xiàn)代轎車,15萬元的拖拉機等。

蔣慶禮的成功對當?shù)剞r(nóng)民的帶動作用非常大。如今支部書記周京林等幾個村干部和劉召存、蔣盛林、蔣建強、蔣建起等幾戶農(nóng)民,主動加入了弘毅生產(chǎn)體系,產(chǎn)品擴大到小麥、玉米、花生、大豆、綠豆、姜、蒜、蔥、毛芋頭等作物或蔬菜,豬、牛、雞、雞蛋、鴨蛋等畜禽蛋,蘋果等水果,以及加工產(chǎn)品花生油、桃酥、蘋果干、水餃、山東煎餅、鍋餅、豆腐皮、醬油、醋等。

弘毅生態(tài)農(nóng)場創(chuàng)建10年來,僅支付給本村農(nóng)民的人工費就達100萬,修路費和太陽能誘蟲燈10萬元,這些額外增加的收入都是生態(tài)科技帶來的。除此之外,我們還幫村里申請到環(huán)保部“以獎代治”農(nóng)村污水處理專項資金93萬;合作引進政府開發(fā)辦農(nóng)田基本改造850萬(包括周圍五個村莊),充分顯示了科技強大的示范作用。

秸稈養(yǎng)?;径沤^了當?shù)氐慕斩挿贌F(xiàn)象。2005年,蔣家莊僅有1.1%的秸稈作為飼料,38.5%的秸稈用來做飯取暖,24.5%的秸稈被丟棄掉,還有29.7%的秸稈直接在地里焚燒掉,而到2009年,通過農(nóng)場肉牛養(yǎng)殖帶動,該村用于飼料的秸稈比例增加到了62.5%,而丟棄和在地里焚燒掉的秸稈比例分別減少到了9.2%9.8%。

除此之外,弘毅生態(tài)農(nóng)場還帶動山東、河南、河北、內(nèi)蒙古、甘肅、浙江、江蘇、廣東、中國人民解放軍總裝備部某基地等企業(yè)家、農(nóng)民、軍人從事有機農(nóng)業(yè),充分展示了科研示范作用,在全國累計推廣有機農(nóng)()業(yè)面積約14.5萬畝。


用傳統(tǒng)辦法加工大豆制品
婦女參加勞動


弘毅生態(tài)農(nóng)場晾曬小麥


人與自然高度和諧(農(nóng)場已連續(xù)十年告別化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、除草劑、人工合成激素和轉(zhuǎn)基因)


本地森林群落與農(nóng)田及建筑

農(nóng)田周圍的防護林帶為天敵提供庇護所同時兼防雜草侵入

   農(nóng)場科研人員安裝誘蟲燈,用物理+生物方法控制蟲害

http://blog.sciencenet.cn/blog-475-988200.html 

生態(tài) * 農(nóng)業(yè) * 環(huán)保 * 健康 * 人文

蔣高明主編


作者:蔣高明,山東平邑人,中國科學院植物研究所研究員、中國科學院大學教授。

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