农业绿色可持续发展现状及对策研究

潘庭杰，刘建文，冯仁泽，伍咏梅，陈大春

(四川省甘孜藏族自治州职业技术学校，四川 康定 626100)

1 研究背景

中国是农业大国，农业资源丰富，农业生产历史悠久，有集约耕作的传统，农村人口近8亿[1]。数年来，中国用10%的耕地养活了20%的人口。目前，中国是世界上最大的谷物、棉花、水果、蔬菜、肉类、家禽、蛋类和水产品生产国[2]。

我国农业迅速发展，粮食产量增加，气候变化都正在给世界许多地区的农业生产造成严重问题，气候变化是全球粮食安全的一个关键风险，温度每升高1～3℃，许多国家产量下降，通货膨胀加剧[3]。

我国目前农业的发展造成了陆地和水生态系统的严重退化；传统养殖和集约化养殖在粪便及排泄物管理方面存在明显缺陷，导致大量养分流失到环境中，影响生态系统和人类健康[4]。长江中发现60%的磷与30%的氮是来自畜牧业，在中国黄河中发现的氮与磷60%均是来自畜牧业[5]。农业生产是水的污染的主要来源，约占释放到地表水和地下水的氮的1/3；据不完全统计，超过40%的河流受到严重污染，80%的湖泊遭受富营养化[6]。约20%的农用地、10%的林地和10%的草原已被无机和有机污染物污染。

中国农业绿色发展面临诸多威胁，如：温室气体排放就是其中典型之一。在缺乏预防措施的情况下，预计到2030年全球温室气体排放将在2010年的水平上增加30%，到2050年将增加87%。过度使用氮和磷等营养物质造成的环境污染、水质变差和温室气体排放以及气候变化都是农业生产的产物。目前粮食安全、环境污染、水、土富营养化及气候变化等问题是发展绿色可持续农业最大的挑战。而只有农业绿色可持续发展才是解决环境和生态系统退化的主要措施。

2 农业绿色发展研究现状

2.1 政府重视农业绿色发展

我国对农业发展高度重视，对粮食安全尤为重视。习近平总书记曾经说过“我们的饭碗要牢牢的端在我们中国人自己手里”。1978年以来，中国逐步实行改革开放政策，农业改革发展步伐加快[7]。特别是近年来，政府将农村地区和小农农业的研究工作放在首位[8]，从“根”上解决“三农”问题为目的，在十八届五中全会提出“绿色发展”口号。

2.2 农药残留

农药残留污染空气，对人类健康有潜在的危害。农业生产的简化和杀虫剂的应用对非目标生物的影响可能是造成农业地区生物多样性严重丧失的主要原因，从而减少了对虫害的自然调节，增加了虫害袭击的风险[9]。此外，基于化学药品对虫害的控制，长时间可能形成对杀虫剂有抗性的虫害生物型，可能会对以后中长期的虫害防控造成严重威胁[10]。Bukovinszky T等人认为在部分地方，通过对植物种类合理搭配可以成为减少农药使用和增强生物多样性的有效方法。农药施用过量的危害较多，如：污染农产品，害虫产生耐药性，土壤及水源污染。而值得一提的是“百草枯”的施用，它可以直接杀死土壤里的微生物与土壤动物，结果是土壤失去生产能力。

2.3 种养结构失衡

目前的发展状况是，作物和动物生产并不总是能很好地结合在一起。较大规模的养殖基地，势必会集中产生大量的畜禽粪便。在过去，畜禽粪便是很好的肥料并且被广泛使用。但是，今天的现状可能并非如此。因此，畜禽粪中的养分可能会流失到环境中，而并非用于农田作物，畜禽生产是造成农业污染的一个极为重要的因素。我国畜禽粪便年排泄量约为38亿t，但综合利用效率不到60%。我国畜牧业对农业排放总氮贡献率为44%，化学需氧量的贡献率为96%。这些都是气候变化的重要因素，我国在动物粪便管理方面缺乏适当的技术和措施，而且中国畜牧业和农作物生产的脱节是绿色农业发展的最大障碍之一。

影响中国动物粪肥施用管理不善的关键因素是缺乏可用劳动力将粪肥从生产地运到田间并用于田间植物施用[11]。人们也不愿意在作物或蔬菜上使用粪肥浆或分离粪肥的液体部分，因为人们认为其中存在重金属和病原体污染的问题。然而，Pandey P K，Alfa M I，Manyi-Loh C E等人研究认为畜禽排放物经过适当的处理，如堆肥和厌氧沤制以后，可以在田间施用前显著降低肥料中的有害病原菌数量。此外，为了进一步将致病菌减少到显著水平，Tong B等研究表明首选技术可能是容器内堆肥，因为它减少了抗生素和抗生素耐药基因，以及氨和温室气体。

2.4 化学肥料的滥用

自上世纪90年代以来，世界上生产与消耗化肥、塑料薄膜、杀虫剂最多的国家就是中国[12]。因此，由于在同一时期内过量使用氮肥和其他化学投入物，造成空气污染、导致氮沉积增加、土壤酸化和水污染等环境问题已被广泛报道。

随着人口不断增加，对粮食产量需求越来越多，而种植者只能利用大量的氮、磷、钾等化学肥料。而大量化学肥料用在土壤后，土壤富营养化、地下水受到污染，造成营养元素流失等后果。预计2020年，氮、磷和钾的总损失将进一步增加15%、12%和22%。

3 农业绿色持续发展应对措施

3.1 健全监督机制

在中国，较为成熟的机制正逐步形成。例如，中国农业大学国家农业绿色发展研究院的成立是一项新的创新行动，旨在将学术研究与农民社区以及国际组织联系起来，探索综合解决方案。

农业部门应健全规划与监督等相关机制。在各地分区域促进畜牧企业和种植农场之间的这种规模的再挂钩。在较大的空间范围内，依据农民需要与社会经济发展需要协调规划确定最优区域选址新畜牧企业，重新组织畜牧和种植企业的区域安排。例如，基于区域内种植业可接受最大肥料养分量，和考虑水源保护区、畜牧生产区域、生态环境保护区域，确保新设立的畜牧企业和相关堆肥工厂配备足够的基础设施，以确保环境负担。

3.2 建立新型高等教育体系，促进农业绿色发展

2019年9月，习近平总书记在致全国涉农高校校长及相关专家的信中指出，中国的现代化离不开农业和农村现代化。要实现农业与农村现代化，最重要的是人才和科技。随着生物技术、信息技术、工程技术、管理科学、农业科学等学科的广泛渗透和融合，新兴学科迅速涌现，为农业科技进步和农业产业发展提供了前所未有的机遇。

面对这一重大变化，改造旧学科体系，构建“农业科学新学科体系”，已成为新时期高等农业教育改革的迫切和首要目标。“新农业科学”的创新领域包括绿色发展、智能农业、生物技术、生态环境、农村建设等。新的农业科学学科体系应注重粮食安全、农村振兴、生态文明、人类健康和社会可持续发展。农业大学需要在高等农业教育、科技创新和社会服务方面建设新的人才培养方案。建设“农业科学新学科体系”是新时期农业高等教育体系的发展与重筑，以满足扶贫开发、乡村振兴、生态文明建设、建设美丽幸福中国的战略需要。

3.3 优化种植结构减少化学肥料使用

植物生产出的食品占全世界食物消费的85%左右，它是人类食物的主要来源。植物性食物包括谷类作物、糖料作物、水果和蔬菜和油料作物。从1960年到2014年粮食产量增加了3倍多，但这种生产消耗了全球每年氮肥使用量的近1/3。

在大多数现有的系统中，作物氮素供应的很大一部分来自于土壤有机质的矿化，然后再加上肥料氮。然而，从矿化到农田的氮素供应变化很大，在规划施肥时很少考虑到这一点。遥感技术现在提供了以越来越高的分辨率监测作物生长和发育的机会。冠层反射率可作为衡量作物组织中氮浓度的指标，肥料推荐值可根据作物氮素含量的变化进行调整。

大量的氮淋溶进入水体，留在土壤，或通过氨挥发失去了，创造了一个不稳定的恶性循环环境，因此环境受损加重，而实现作物绿色生产对于应对确保粮食安全和环境保护的挑战至关重要。这包括开发新的作物品种、新的肥料和绿色农药，建立综合的土壤-作物管理系统，设计轮作和间作的种植制度，以实现粮食生产的可持续集约化，实现高产、高资源利用效率和环境恢复力。必须实现作物绿色生产，促进农业生产的基本转换，从传统的农业生产、高资源消耗和高环境成本的农业生产向现代化集约化的、高资源利用率、低环境成本高产出的现代绿色可持续发展农业的转变。绿色作物生产包括但不限于对绿色产品进行投入、管理和输出。例如，种植制度的重新设计将涉及提高土壤肥力和土壤健康，这两者都是提供大量高质量食品(产品)的基础，即提高土壤肥力和土壤健康。在维持生物多样性的同时实现粮食和营养安全，这是要增强生态系统功能的基本要求。

3.4 逆转土壤与水的退化

农业土地管理不善是中国土壤和水退化的主要原因。土壤退化原因主要是侵蚀，陡坡的种植和过度放牧。非常成功的坡地保护模式是“退耕还林”计划，显著减少了水土流失，水土流失造成的土壤流失已经连续10多年持续下降。

3.5 推广低碳农业

农业对人类和生态系统健康的严重影响导致了空气质量差，这使得国家出台了具体的计划来解决主要的农业排放。在中国，以人为本，凡是对人类健康有影响，就是政策驱动的一个重要因素。因为氨与大气中的其他化合物相互作用，形成小的可吸入颗粒物，特别是在城市地区，导致严重的污染，导致呼吸系统疾病[13]。导致了对来自农业的不同温室气体排放源、种植和畜牧业的总体碳足迹以及各种缓解战略的潜在贡献和成本的改进估计。其中包括Nayak等人、Wang等人以及Zhang等人的作品。从这些研究和其他研究中得出的一个关键结论是，提高肥料的氮素利用率，减少氮素损失，通常是对减少农业系统的碳足迹做出最大贡献的因素。这些结论反映出现实，即非温室气体NO和甲烷具有非常大的温室变暖潜力。在低碳发展的大背景下，认识到这些来自农业的非温室气体排放的重要性对于政策制定者来说是极其重要的。最近的一项研究表明，尽管作物产量增加而在土壤中封存了碳，使根和作物残体中沉积了额外的有机碳，但在同等基础上表达时，与管理措施相关的温室气体排放量比额外的土壤碳封存大12倍[14]。农业绿色可持续发展必然要发展低碳农业，减少碳及氨的排放。

4 结论

中国农业绿色可持续发展的目标是协调“绿色”与“发展”，要实现当前资源消耗大、环境成本高的农业向生产力高、资源利用效率高、环境影响低的绿色农业和绿色农村的转变。而农业绿色发展的3个关键方面包括跨学科创新、全食物链改善和区域解决方案；4个主题分别是绿色作物生产系统、动物-作物综合生产系统、绿色食品产品和产业、农村环境和生态系统服务。此观点与前人研究的观点一致，土壤-作物系统管理是由Chen等人和Zhang等人首先提出的，作为一种以更少的投入和更少的污染生产更多粮食的创新模式。通过优化农业产业结构，实现由单一向多元化转变，发展动物-作物一体化生产体系。养分循环可以在耕地农业和畜牧业之间耦合，以提高整个食物链中养分的利用效率，通过禁止粪便乱排放、改进粪便的收集和贮存、改进粪便的施用方法，可以显著减少肥料的养分损失(约27%～56%)和肥料的投入(约27%～100%)。要实现这一目标，中国当前的肥料管理政策、补贴和研究应该从单纯的堆肥或消化研究转向整个肥料管理链的研究。具体可以采取这些措施：一是在种植土壤中添加有机质，替代化肥，减少不良肥料管理措施对环境的影响，以及提高作物生产的可持续性和食品安全性；二是减少污染源，恢复田间和区域水平的养分平衡，提供新的技术指导；三是建全绿色生态环境指标体系，建立监测预警网络，制定重点污染物排放标准和环境门槛，并供强有力的治理和监管的新法规。这些做法可以成为许多旨在增强可持续性的不断发展的农业系统的组成部分，例如保护农业、可持续集约化、气候智能型农业、农业生态和精准有机农业。