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长期不用农药化肥是能够生产出足够食物的

蒋高明 · 2020-02-09 · 来源:生态家园
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  发表于2019年《金融博览》第6 期

  长期以来,生态农业被一些人斥为“会饿死人的”,生态食品仿佛注定是小部分特权人士的专享,其实这是一个严重误区。人类近万年的农业历史,使用农药化肥的时间不足1%。现在人们一直是围绕种子做文章,甚至通过转基因来改变种子特性,而忽视了生态学基本原理的应用,是舍本求末。生态农业不仅需要建构人与自然共生、循环的关系,而且需要创造人与人的合作关系。经历100多年的发展,生态学日益成熟,在我国已经成为与数理化并列的一级学科,一些基本原理应用到农业中发挥着越来越重要的作用。

  农田生态系统由气候、土壤、生物等因子的共同作用所形成。其中, 大气温度和降水量占主导地位, 对其他因子产生重大影响。农田是由自然生态系统改造而来的,不同植被地理背景下农田的生产力或产量受水热组合影响最大。自然界最高生产力是热带雨林,约 45 t/ ha/a,是在不施肥不打药基础上实现的,热带雨林的水热条件最好,元素循环快。在农田中,光照、CO2 都不是限制因子,而水热条件,尤其水热组合,最能反映农田生产力状况。我国即使有些农田面临季节性干旱胁迫,依然比真正的地中海荒漠区域的农田具有十分有利的条件。中国草原雨热同期,而地中海附近、非洲的部分草原,雨热出现的最佳时期是冬夏季分离的。

  碳表现在土壤中即有机质。目前我国耕地有机质普遍很低,平均 1%左右。通过有机肥养地,大幅度提高土壤含碳量,进而提高产量。这里的有机肥,指自然界中的所有光合产物及其衍生物,不仅仅是传统理解的人粪尿和动物排泄物。高效生态农业中的有机肥将以植物源肥料如绿肥、秸秆肥、杂草肥为主。我们的实验数据表明,在暖温带湿润地区,当生态农田有机质提高到 5% 时,在这样的土壤肥力下,即使空白对照 ( 不施肥 )的作物产量,也能超过吨粮(小麦玉米周年产量)。

  氮是植物光合生长必需的元素。自然界可以利用的氮都来自空气,空气中氮气含量 78%。生物固氮、雷电固氮、干湿沉降都可以提供氮源。在种植过程中,用以上培育碳库的办法培育土壤氮库,通过微生物活动固定空气中的氮,并活化土壤中的氮。当土壤含碳量增加到 5% 时,意味着每亩 20 cm 耕作层中有 1.75 吨纯氮,这些氮不会像化肥那样流失。由于土壤磷和钾基本不缺少,解决了氮的矛盾,鳞钾和其他大量元素与微量元素的问题迎刃而解。解决这个问题的基本思路是:每年将籽粒带走的氮双倍还回土壤,使土壤可利用氮不断增加。土壤中碳与氮之间的比例变化在 10: 1 至 12: 1 之间,合理的碳氮比对生态农田异常重要。

  增加土壤碳氮库的办法有很多,除每年添加有机肥外,秸秆还田、种植或施加绿肥、利用杂草肥都是很好的办法。生态农田必须每年添加碳和氮,不能依靠化肥替代。我国农区使用了四五千年的农田没有退化,就是有机肥养地的结果。只不过过去动力不足,有机肥来源少,农田产量低。

  如今,这些问题都已基本解决,通过培育土壤碳氮库增产技术已非常成熟。生态农田具有丰富的生物多样性,尤其是土壤生物多样性。农田生物多样性包括种植物种与养殖物种多样性。在一个多样性的农业生态系统中,其稳定性也是高的,抗自然灾害能力也强,同时延长了农产品货架期,避免集中上市带来的农产品滞销。我们在某农户 10 亩农田基础上发展的弘毅生态小院中,经济物种有 73 种之多,包括植物、动物与微生物三大类。

  同时我们发现,由于土壤健康,农田生态系统健康,植物病害基本消失。害虫与杂草本身就是普通的物种,它们的作用也是辩证的。害虫会吃作物,但也会给一些虫媒的作物授粉,害虫是益虫的食物,害虫死亡后其尸体可以参与构造土壤中的团粒结构 ;杂草会与庄稼争养料,但也会增加土壤碳氮等营养,杂草根系及其分泌物,对于土壤中的生物多样性维持及其保持良好的土壤结构也起到很多的作用。

  当然,对于害虫和杂草要进行科学管理。农民付出的辛勤工作是管理它们,不使其危害,并变害为宝。在管理中,能够用物理方法的,尽量不用化学方法,能够用生物方法的,尽量不用物理方法。

  种子是农业的重要“芯片”,人类造不出种子来,除为动物生产饲料利用一部分杂交种外,基本使用老种子,鼓励农户自留种子,常年生态育种与自留种,产量有增加趋势。高效生态农业模式杜绝转基因种子。

  在农业生态系统中,农业再也不是现代化学污染源,不是温室气体排放源而是温室气体库,从源头解决了面源污染问题 ;农田生态环境大幅度改善;农田生物多样性将逐渐恢复;农产品不再含有人为添加的有害化学物质;农产品提供优质健康的能量,重大疾病发生率将大幅度下降;农业最终将成为附加值很高的产业,农民的劳动力可以在家门口转变为钞票,不再进城打工出卖劳动力。

  (作者为中国科学院植物所研究员、中国科学院大学教授)

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