现代生态农业基本理念、集成模块化构建方法和基础共性平台技术

靳玉环

提要：第六次产业革命—现代生态农业正蓄势待发。经十几年综合研究开发总结，创新提出现代生态农业基本理念、集成模块化构建方法，并研究开发出基础共性平台技术，国家专利局已授权三项发明专利：复合型土墙—冠层结构生态节能日光温室，生态农业栽培土壤、其制备方法及其应用，多功能营养生态防御剂、其制备方法及其应用。其可构建形成两大基础共性平台技术：高质生态栽培基础共性平台技术，生态种、养、转一体化现代生态农业产业基础共性平台技术；可实现农产品安全、优质、高产、低耗、高效和对资源环境的合理利用及保护，对构建和发展现代生态农业产业具有重大意义。

关键词：第六次产业革命；现代生态农业；集成模块化；高质生态栽培；生态种、养、转一体化；现代生态农业产业工程

人类社会的发展，从生产要素看，已经历了原始社会、农业社会和工业社会三个发展时期，现正向以可持续发展为目标的新的社会经济发展时期转化、过渡、发展。中南财经大学持续发展研究中心刘思华教授分析认为：“21世纪人类将进入生态经济、知识经济和可持续发展经济时代，是现代产业经济发展的巨大变革时期”，“21世纪是生态世纪，生态产业必然成为21世纪现代经济发展主导产业之一……发展生态产业就成为21世纪现代经济社会发展的必然选择，是21世纪现代产业结构协调优化与升级的战略重点”。基于生态经济理论下的五次产业划分体系包括农业、工业、服务业、知识业、生态业，而从农业社会向工业社会、知识生态社会转变是人类社会发展的必然趋势。

从农业社会的传统农业到工业社会的化学农业，机械化、化学化高度发展，生产过程机械化和大面积施用化学肥料、化学农药，一方面极大地提高了劳动生产率、土地生产率和商品率，农产品日益丰富，但另一方面也带来了食品、环境严重污染和资源、能源的过度消耗，已对人体健康和社会可持续发展造成直接威胁和严重挑战。那么如何祛除化学农业的积弊，实现可持续发展呢？对此，国内外专家、教授、企业家进行了大量研究、开发、生产实践。近年我国许多专家、教授一致认为，发展现代生态农业是我国现代农业发展的主要方向。北京生态文明工程研究院院长刘宗超认为，“生态产业是中国农业现代化的最佳选择”；中国科学院农业科技领域发展路线图研究组组长、中国科学院院士赵其国认为，“现代化农业须构建生态高值产业体系”；中国农业大学吴文良教授认为，“中国农业现代化从本质上讲，应该是生态农业的现代化或者是现代生态农业产业化发展模式的建立”；深圳中商智业投资顾问有限公司在《2009年中国生态农业与绿色食品行业发展前景及投资策略咨询报告》中指出，“大力发展高效生态农业，是转變农业增长方式，提高农业综合生产能力的新途径，是农业应对新挑战再创新优势的大战略，生态农业是未来农业发展的主要方向”；中国农业大学人文与发展学院吕迅等指出，“从农业发展历史看，从传统农业发展到现代农业，再到生态农业是世界农业发展的必然趋势”。

从“需求”的紧迫性和已具备的条件分析，21世纪中国将率先实现现代生态农业。美国著名未来学家阿尔温·托夫勒指出：“21世纪是农业大变革时代，将出现全球范围第三次浪潮农业”，“发展第三次浪潮农业，是中国的最佳选项”，“中国有发展第三次浪潮农业的基础和潜在实力……发展第三次浪潮农业，可以使中国在25年、30年、50年中成世界上绝对强国”；英国学贯中西的专家马丁·雅克指出：“19世纪英国教会世界如何生产；20世纪美国教会世界如何消费。如果中国要引领21世纪，它就必须教会世界如何可持续发展。”中国航天科技、系统工程奠基人、享誉中外的伟大科学家钱学森明确指出，“继第五次产业革命即信息革命之后，人类将迎来第六次产业革命，出现农业型知识密集产业体系”，“创立农业型知识密集产业，将引起生产体系和经济结构变革，在21世纪社会主义中国将出现第六次产业革命”，钱学森预言，“第六次产业革命将在中国发起”；怀化市共生农业系统工程研究所胡爱生分析认为，“历史和现实把中国推上第六次产业革命的风口浪尖，无论从社会条件、技术条件、理论条件来分析，都表明中国发动第六次产业革命的条件已经成熟”，“当前中国已具备发动‘第六次产业革命的条件……用不着等到2030年，未来5—10年人们将感觉到‘大农业革命汹涌澎湃势不可挡的浪潮”。

笔者经十几年研究开发总结，创新提出现代生态农业基本理念和集成模块化构建方法，并研究开发出基础共性平台技术，国家专利局已授权三项发明专利—复合型土墙—冠层结构生态节能日光温室（申请号201410045819X）；生态农业栽培土壤、其制备方法及其应用（申请号2014101841822）；多功能营养生态防御剂、其制备方法及其应用（申请号2014101841767）。上述三项发明专利可构建形成两大基础共性平台技术：一是“两低”“四高”（低投入、低消耗，高安全、高质量、高产量、高效益）生态栽培基础共性平台技术；二是生态种（种植业）、养（养殖业）、转（有益菌转化业）一体化高质低耗高效现代生态农业产业基础共性平台技术。现分述如下。

一、现代生态农业的基本理念

1.现代生态农业是为解决当代化学农业的积弊而诞生，它继承发扬了传统农业、化学农业的精华，克服了其缺点和不足，是农业发展的新阶段，是新世纪新阶段现代农业发展的正确方向和必然选择。

人类社会发展阶段为：农业社会—工业社会—知识生态社会。与之对应的农业发展阶段为：传统农业—化学农业—现代生态农业。

2.现代生态农业是学习模仿“自然生态系统”（植物—动物—微生物能量物质循环系统），集成应用现代科学技术构建的生态种、养、转、产、加、销一体化生态经济良性循环系统；现代生态农业是以现代生态学、生物学、系统工程理论和现代农业科学有机融合的现代生态农业理论为指导，以现代生态技术为主导并与现代生物技术、现代农业技术、系统工程技术、信息技术、经济管理技术等密切结合的集成模块化、系统集成技术为支撑的，以大农业、大生态、大循环为特点的现代生态农业产业体系。

3.现代生态农业三大支柱（三大组成部分）为生态种植业、生态养殖业、生态有益菌转化业，三业“融合—共生”形成自然资源—生物质资源、能量—物质良性循环，支撑现代生态农业发展。在三大支柱中，生态有益菌转化业是“短腿”“瓶颈”和主要限制因素，发展现代生态农业的“切入点”和“突破口”是充分利用种养加生物质资源，大力发展有益菌发酵转化（生物肥料、生物饲料、生物农药等）和食用菌栽培（菌物转化），促进生态有益菌转化业与生态种植业、生态养殖业协调、平衡“融合—共生”发展。

4.现代生态农业本质特征和基本特点，是在生态种、养、转三结合，形成自然资源、生物质资源高效利用、能量—物质良性循环的基础上，面向市场需求，生态产、加、销三结合，形成生态经济“能流、物流、信息流、价值流”良性循环，即整个大农业生态系统由两个“三结合”、两个“良性循环”构建形成生态种、养、转、产、加、销一体化，生态经济良性循环运转的现代生态农业产业化运营体系。

5.现代生态农业的发展目标，是以实现可持续发展为总目标，统筹实现食品质量、数量、营养三大安全，节约资源能源，保护生态环境，综合协调提高社会、生态、经济三大效益，协同实现生态农业产品结构优化，产品线丰富、安全、优质、高产、低耗、高效多目标集合，以实现以人为本与以自然为本的和谐统一—“天人合一”，人类与自然界协同共荣的美好愿景。

二、集成模块化构建方法

“集成模块化”是系统技术革命，系统科学技术化革命；是“化繁为简的诀窍”，“聚零为整的王道”，“管理复杂系统的艺术”；是综合创新、系统集成、复杂系统产品开发、设计、生产的有效方法；是标准化、模块化的高级发展形态；是师法自然的智慧—太阳系、地球、细胞、植物、动物、微生物、自然生态系统及汉语、音乐、中医药、中式餐饮等，无一不是集成模块化构建典范。

集成模块化是以综合创新、系统集成为目的，进行系统整体结构（一体化架构）设计，在系统整体结构（一体化架构）指导、统筹、协调下，进行模块化设计、生产、组装、系统集成，科学高效构建（设计开发生产）复杂系统产品的方法。

现代生态农业是新时期新阶段继互联网—信息革命后的第六次产业革命和伟大的系统工程，构建现代生态农业，必须运用系统技术革命方法即集成模块化构建方法；笔者三项发明专利和高质生态栽培及生态种、养、转一体化现代生态农业产业基础共性平台技术，都是运用集成模块化构建方法综合创新、系统集成。

三、三项发明专利基础共性平台技术

三项发明专利可构建两大基础共性平台技术：两低”“四高”生态栽培基础共性平台技术；生态种、养、转一体化高质低耗高效现代生态农业产业基础共性平台技术。

（一）三项发明专利技术

1.复合型土墙—冠层结构生态节能日光温室[发明专利（一）、申请号201410045819X]

下沉阴阳两面连栋设置复合土墙（轻质混凝土板包适度厚土墙）+复合冠层结构（长后坡几字形镀锌钢架，上盖多功能五层共挤膜、PE双层膜—阳棚、阴棚、墙体全覆盖，下卦移动式遮阳保温幕）+生物质能源“沼气灯”增温、补光、补二氧化碳 集成模块化构建。

这种新型结构生态节能日光温室，是阴阳平衡、中西结合、集成智慧的结晶，它继承并集中了传统日光温室、半地下厚土墙温室、阴阳型温室、连栋温室的优点，克服了其缺点和不足。与以前日光温室比，虽建设投资增加，但土地利用率、单栋温室规模、可利用面积、温室质量和使用寿命都大幅度增加，维护成本降低，从单位利用面积和长周期每年分摊成本看，建设维护成本基本不增加，而保温性进一步增强，温度调控手段增多，周年生产利用性跨越发展，为生态化、工厂化、周年应用开辟了广阔空间；与连栋温室比，同样达到周年生产目标，建设运营成本大幅降低（仅相当于连栋温室的十分之一甚至几十分之一），且节能环保，经济适用性强，有着不可比拟的低成本、高效益的巨大优势。本项发明专利新型结构生态节能日光温室的实施，将传统日光温室“反季节利用”（夏季歇棚）、短寿命（仅利用几年）、“单用途”（主要用于反季节瓜果蔬菜生产）的历史定位提升为周年生产利用、长使用寿命（墙体、钢架使用寿命15—20年以上，覆膜、遮阳保温幕使用寿命5—10年以上），以及适应多种用途要求。加温室阳棚可种植长季瓜果菜、多年生（一年多次收割）特菜和周年栽培果树、花卉、中药材等园艺作物；温室阴棚可周年栽培食用菌（不同温型品种搭配）和发酵床养殖中小畜禽；整个温室阴阳棚可用于周年育苗，及生物肥料、生物饲料、食用菌栽培料周年发酵生产，还可用作生态采摘观光旅游的基础设施等。其最突出的特点是连栋设置的下沉式阴阳棚为生态种植业、生态养殖业、生态有益菌转化业周年一体化生产運营提供了基础有利条件（这点无论是传统日光温室还是现代连栋温室都做不到），也就是说，本项发明专利连栋下沉阴阳两面复合土墙、复合冠层结构生态节能日光温室，是发展高质生态栽培，发展生态种、养、转一体化现代生态农业目前最好、最适合的生态节能日光温室设施。

2.生态农业栽培土壤、其制备方法及其应用[（二）、申请号2014101841822]

多功能多元生态肥（有益菌中温兼性厌氧发酵有机矿物肥加保水调理剂制备）+生态型有机基质（食用菌生态栽培副产物“菇渣”或发酵床生态养殖已发酵垫料）+矿物基质（粉煤灰或风化煤）+土壤（当地自然土壤）集成模块化构建。

本项发明精选功能齐全、强大的有益菌群和最优工艺技术路线发酵制备多功能多元生态肥，多功能多元生态肥、生态型有机基质在生态土壤中占优势比重，使有益菌和它们的食物、能量来源有机质及它们居住的微生态环境同步协调优化，使益菌在生态土壤中保持高活性和主导地位，有效抑制病害、虫害发生，可快速提高生态土壤以生态肥力为主导的“生态—生物—化学—物理”综合肥力，快速提高生态土壤的综合生产能力，为生态防御式、无害化、高质生态栽培奠定坚实基础；可机械化工厂化、分型系列专用化、制备生态土壤和生态土壤栽培袋、盘、箱、盆……分别适用于生态育苗、芽苗菜、叶菜、瓜果菜及果树、花卉等生态栽培；生态土壤的制备应用有土无土皆可，有无土、少土、多土三种应用方式，分别适用于温室高档园艺作物生态栽培，面向大众消费的温室果蔬生态栽培和露地果园、大田粮食经济作物生态栽培；生态土壤一茬种植后，经有益菌生态化处理，平衡补施多元生态肥、生态型有机基质，可多年重复循环利用。

3、多功能营养生态防御剂、其制备方法及其应用[发明专利（三）、申请号2014101841767]

复合有益菌发酵液基础生防组分+复合有机营养吸附缓释载体组分+激活调节、诱导预防病虫害、逆境保护组合诱导剂活性组分集成模块化构建。

本项发明由上述三模块系统集成，形成有益菌主导—生态占位，有机复合营养、激活调节活性组分“健身免疫”，组合诱导剂活性组分诱导抗病虫、抗逆基因表达，多方式多途径相结合的“生态防御系统”。为设施园艺作物在“顺境”下强化“原生代谢”，充分利用设施调控有利环境条件健壮生长发育，在“逆境”下（设施调控失灵或不到位，发生病虫害、低温寡照、高温干旱等）激活“次生代谢”，诱导产生防御—保护物质，防害（病虫害）、避障避灾，克服生物、非生物逆境不利影响，安全进行高效生态栽培，提供生态防御型集成化新技术产品支撑。本发明多功能营养生态防御剂基本型适用于蔬菜种子育苗、芽菜、叶菜全生长期、瓜果菜苗期（移栽后）、果树春稍形成期、花卉及中药材苗期、食用菌拌料和菌丝体生长期；专用型a（基本型+生根剂）适用于蔬菜、果树、花卉等嫩枝扦插育苗，专用型b（基本型+生长抑制剂）适用于蔬菜、果树、花卉、中药材菇开花前，食用菌菌体生长期未诱导出菇期，专用型c（基本型+膨果剂）适用于瓜果菜、果树、中药材幼果膨大期和食用菌出菇后膨菇期。本发明多功能营养生态防御剂为水溶性生态防御型生物药肥，可配合现代滴灌、微喷灌、微润灌等设施—水肥药一体化施用，既节约灌水，又高效、省工，还能简化操作管理。

（二）“两低”“四高”生态栽培基础共性平台技术

上述三项发明专利技术集成配套应用，即复合土墙—冠层结构（新型半地下阴阳两面连栋）日光温室+生态农业栽培土壤+多功能营养生态农业防御剂，形成现代设施園艺作物高质生态栽培基础共性平台技术，可实现“两低”“四高”（低投入、低消耗，高安全、高质量、高产量、高效益）、节约资源、保护环境多目标，实现生产过程生态化、集成模块化（高级标准化）、工厂化、分型系列专用化、简化易用省力化，方便家庭农场、经济合作社、农业企业实行产业化生产运营。

（三）生态种、养、转一体化高质低耗高效现代生态农业产业基础共性平台技术

利用发明专利（一）新型结构生态节能日光温室阳棚生态栽培[发明专利（二）生态栽培土壤+发明专利（三）多功能生态防御剂]菜、果、花、药园艺作物，利用发明专利（一）新型结构温室阴棚生态栽培食用菌[利用发明专利（二）中制备生态型有机基质—生态菇渣的生态食用菌栽培技术，即有益菌发酵基料制菌袋接种液体食用菌种+发明专利（三）食用菌用多功能营养生态防御剂]，利用发明专利（一）新型结构温室阴棚或阳棚发酵床生态养殖中小畜禽[发明专利（二）中制备生态有机基质—发酵生态垫料的生态养殖技术，即干撒式发酵床+添加有益菌发酵生物饲料5%—15%+有益菌生防液添加饮水及环境消毒]，使生态种植、生态养殖、生态食用菌栽培（菌物转化）在发明专利（一）新型结构温室阴阳棚一体化生产运营，并利用新型结构温室配套安排生态栽培土壤、生态土壤栽培袋（盘、箱、盆等）、生态防御剂、有益菌发酵生物饲料、有益菌生防液、食用菌生态栽培袋（菌棒、菌袋）制备生产，配套设计安排生态采摘、观光、餐饮、旅游，形成生态种、养、转一体化—生态经济高效良性循环运转；为家庭农场、经济合作社、农业企业产业转型升级、创业发展现代生态农业，提供高质、低耗、高效基础共性发展模式。

以现代生态农业基本理念为指导，运用集成模块化构建方法，实施运用三项发明专利构建的两大基础共性平台技术，即实施“两低”“四高”生态栽培基础共性平台技术，实施生态种、养、转一体化高质、低耗、高效现代生态农业产业基础共性平台技术，是构建和加快发展现代农业产业的“四大法宝”，可实现农产品安全、优质、高产、低耗、高效和对环境资源的合理利用及保护，发展前景非常广阔。

我国航天科技系统工程奠基人钱学森院士倡导的第六次产业革命—现代生态农业产业革命正在向我们走来。实施这项伟大的系统工程，是政府农业供给侧结构改革、实现食品安全、农业提质增效和可持续发展的“抓手”，是农业企业产品更新换代（由无公害食品、绿色食品升级到有机食品、高质生态食品）、企业转型（由生产型企业转到高新科技服务型企业）的黄金发展机遇，是互联网企业实施“互联网+”战略，介入现代农业—生鲜食品电商，保证农产品全过程质量安全的最佳“集成”型、“平台”型技术依托。让我们同心协办，密切合作，加快这项强国、富企、健民工程的实施推广，使其又快又好发展，加快实现食品安全和资源环境安全，促进中华民族体魄全面强健；让生态种、养、转一体化现代生态农业—生态食品，插上“互联网”和知识经济的翅膀，成为下一个“风口”，又一道亮丽的“风景”和新的“经济增长点”。