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作者:李晨 来源:中国科学报 发布时间:2020/10/19 13:52:01
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农业更“绿” 环境更美

 

 施用沼肥的苹果颜色鲜、味道甜。中国农科院供图

“在农业现代化推进过程中,高质量绿色发展实际上是供给侧结构性改革的核心问题,也是农业现代化的核心问题。”在近日举行的第十四届农业环境科学峰会上,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所(以下简称环发所)研究员梅旭荣说,生态环境所面临的挑战和压力前所未有,农业环境科技创新的战略地位日益凸显。

梅旭荣强调,绿色发展成为破解当今全球资源、能源和环境挑战,引领农业环境学科发展的必然趋势。实现粮食安全与资源、环境和可持续农业间的平衡,是绿色可持续农业发展面临的严峻战略议题。

 

离开财富生产谈“美丽”是空中楼阁

我国是生猪养殖和猪肉消费大国,生猪养殖业产值占畜牧业总产值的3/4,占农业总产值18%,与汽车工业相当,约1.7 万亿元。生猪养殖已成为我国农业中的支柱产业,事关国计民生。

然而,我国畜禽每年产生约38亿吨粪便,折合纯养分3200万吨,相当于我国化肥总养分投入量50%,但目前资源化利用率不到40%。

“养殖业在农业生态系统中具有资源转换和维持生态平衡的重要功能。”中国工程院院士印遇龙在会上指出,养殖业在美丽中国和乡村振兴战略中是不容忽视的部分。

他强调,美丽中国不是贫穷中国,离开物质财富和优质生态产品谈“美丽”是空中楼阁,华而不实。“美丽中国是产业结构和生产方式和谐,避开养殖业的问题研究‘美丽’是避实就轻、徒劳无功。”

过量化肥诱发土壤板结,影响美丽乡村;大量畜禽粪污不能有效利用,更影响美丽乡村。“种养脱节是症结。”印遇龙说。

目前,我国种植业存在的问题包括,化肥农药大量使用、单位亩产资源消耗较大、水土面源污染严重、土壤板结地力下降、农产品品质下降;而养殖业存在的问题有,饲料进口依赖度较大、养殖成本较高、抗生素和添加剂过量使用、食品安全风险较大、水土气面源污染严重。

针对目前由于种植和养殖脱节造成的食品、环境和农业生态存在的系列问题,印遇龙建议,应当基于农业生产源头减排、过程控制与末端治理的整体思路,开展畜禽饲料重金属、抗生素等有害物质源头减排、畜禽粪便、秸秆等有机废弃物资源化,构建种养结合成套技术装备体系、创建种养耦合的生态循环模式。

 

发展生物多样性农业

我国化肥施用量占全球35%,是全球平均用量的3.4 、美国的2.6倍、欧盟的2.5倍;农药施用量占全球47%,单位播种面积农药施用量是全球平均用量的2.5~5 倍。

“为什么我国单位面积耕地农药、化肥使用量世界第一?为什么我国农业面源污染、重金属污染问题异常突显?”农业农村部环境保护科研监测所研究员杨殿林提出了两个问题。

近年来,我国农业已进入从传统农户分散经营向集约化、专业化、组织化、社会化相结合的新型经营体系加快转变的新阶段。而集约化农田长期、大面积、单一种植,生物多样性遭到严重破坏,造成农田生态系统综合障碍,如生产力下降、养分循环失衡、抵抗病虫害能力降低、传粉能力下降等,最终导致农业发展不可持续。

“集约化农业的可持续性发展问题成为日益突出的、迫切需要解决的农业生态系统安全问题。”杨殿林说。农业生态系统约占地球陆地面积40%。将农业生态系统安全纳入国家安全体系,是推进国家治理体系和治理能力现代化,实现国家长治久安的迫切要求。

“重构健康的农田生态系统是实现农业绿色发展的根本途径。”杨殿林说,这已被联合国粮农组织(FAO)确认为集约化农田实现可持续发展最有前途的解决方案。

杨殿林建议,应尽快启动集约化生态农田业示范区建设行动。在东北、西北、黄淮海和长江中下游等农业主产区,开展集约化生态农田系统设计与重构,创新集成集约化生态农田系统构建技术体系与技术模式。

 

向白色污染开战

农业农村废弃物是农业生产农村生活当中的必然产物。目前我国农膜覆盖面积已达到3亿亩,地膜覆盖给农作物带来的直接效益达1200亿~1400亿元,为农业节水增效做出了突出贡献。

“但是农膜从白色革命变成了白色污染。全国农田地膜残留强度平均为3.45kg/亩,西北地区最严重,达到5.16kg/亩,最多的是新疆,达13.64kg/亩,华东地区相对残留量比较低。”环发所研究员董红敏说,根据2017年调查结果,全国地膜平均回收率不足70%,主要原因是地膜薄、强度低、可回收性差,现有的回收机具无法满足田间作业要求,机械回收作业面积相对比较低。

此外,回收地膜含杂率高达70-90%,可利用的价值低。“现有含杂率情况下,再生颗粒的生产成本已经超过5500元/吨,与普通PE颗粒相比,性价比很低。”董红敏认为,地膜残留污染的主要问题,一是地膜覆盖技术的泛用和滥用,造成农田污染加重;二是回收效率低、回收率低,回收后地膜含杂高、杂膜分离困难,价值低。

要解决地膜残留污染问题就必须进行开拓和创新。董红敏介绍,目前,环发所开展协同创新,开展了减量技术、全生物降解膜产品研发和应用,已经在全国十余种作物上实验,推广面积达1万多亩。不过,她坦言,全生物降解膜成本高、应用范围小,在实践推广上还有一定挑战。

董红敏建议,应加强全生命周期地膜源微塑料及塑化剂危害过程和环境影响研究,地膜覆盖适宜性评价技术的研究,高效回收机具、回收地膜的膜杂分离技术、高效循环利用技术与工艺研发,强化生物降解地膜的新材料、新工艺和新产品研究。

 

农业环境学科必须“转变”

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所所长、研究员赵立欣指出,我国农业已经到了转型期、提质增效期,如何既保障粮食安全,又可持续发展,是一个农业如何绿色发展的问题。

“要从全国的视角来考量每个区域的可持续发展和绿色发展。”赵立欣举例说,南方水土资源丰富,但现在很多都是粮食调入省;东北水资源缺乏,现在是大粮仓。未来如何规划这些地区的农业发展,是值得深入讨论的问题。

梅旭荣认为,农业资源与环境学科是复杂巨大系统,已经很难再依靠“点”上的技术突破实现整体提升,跨学科研究和系统方法成为解决重大关键问题的首选项。

他说,随着物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术深度融入现代农业中,农业资源环境技术迭代变革正加速向自动化、智能化、融合化方向发展。农业环境研究思路由单要素向多要素、跨介质、多目标协同防治转变,研究尺度向更宽广更纵深延展,研究手段上多学科交叉融合特征明显。这将有力推动我国农业环境科技更进一步创新和绿色转型。

“农业环境科技创新怎么办,两个字,就是‘转变’。”梅旭荣说。

首先,农业环境科学是研究农业生产过程对环境要素的相互作用和调控的一门科学,是典型的边缘交叉和信息学科。因此,单一的学科很难发挥作用,而新技术新方法新理论会不断融合到这个学科体系里。

其次,研发方向要做出调整。要坚持问题导向、需求导向。一定要解决为谁科研、为谁去创新的问题。围绕着农业高质量发展、农业绿色发展、农业生态系统的健康、构建可持续生产力等,布局一些农业环境里的重大科学问题。整个研究要进行链条式创新,一环接一环,从基础到应用、到转化,从整个产业链上解决问题。

第三,建立协同创新机制。创新是源于问题、发现问题、解决问题。农业环境领域的理论和方法创新很少,就是因为没有去进行科学发现。在农业环境里面最缺的是科学发现和模式创新,这方面要继续加强。

第四,探索新的科研范式,例如数据密集型的科学发现。大数据信息时代,给我们的科学研究提供了新的理论和方法。

 
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