生物技术提升农业产业转型的理论与实践

2021-02-03张弛

农学学报 2021年4期

张弛

摘要：使用化学肥料和化学农药能增加总产提高单产，但会影响农产品安全和生态环境的保护，为解决这一问题，通过创新农业运行机制发展生物农业科技加快农业转型升级，推进“高产、优质、高效、生态、安全”农业的发展。泰州市三安河横有机农产品专业合作社进行了大量的研究，10多年来采用生物技术累计种植水稻2670 hm2，国家权威机构对成熟期作物进行了超过200项化残和污染物现场抽样检测，水稻质量达到“零农业化学残留和低污染物限量”的GB/T 19630—2019标准。实践证明生物农业集成技术，既可获得相当于化学生产方式的产量，又可以生产出安全农产品，同时还能保护生态环境、增加农民收入，提高农业效益，最终实现“优质、高产、高效、生态、安全”农业的综合目标。

关键词：农业；创新；运行机制；生物农业；农业专业合作社

中图分类号：S-3文献标志码：A论文编号：cjas2020-0163

The Theory and Practice of Promoting the Transformation of Agricultural Industry through Biotechnology： The Development of "High Yield， High Quality， High Efficiency， Ecology and Safety" Agriculture in Taizhou

Zhang Chi

（Taizhou Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Taizhou 225300， Jiangsu， China）

Abstract： In agricultural production， the use of chemical fertilizers and chemical pesticides can increase the total yield and the yield per unit area， but affect the safety of agricultural products and the protection of ecological environment. In order to solve this problem， the agricultural operation mechanism should be innovated， to develop biological agricultural technology， accelerate the transformation and upgrading of agriculture， and promote the agricultural development with the characteristics of“high yield， high quality， high efficiency， ecology and safety”. Taizhou San’an Heheng Organic Agricultural Products Professional Cooperative has carried out a great deal of research on this subject in the past 10 years， using biological technology to cultivate 2670 hm2of rice. The national authorities have conducted tests on more than 200 items of chemical residues and pollutants in the mature crops produced by the cooperative， and the rice quality has reached the GB/T 19630 standard of Zero Agricultural Chemical Residue and Low Pollutant Limit. The practice of San’an Heheng Organic Agricultural Products Professional Cooperative has proved that the integrated technology of biological agriculture can not only obtain the rice output equivalent to chemical production mode， but also produce safe agricultural products. At the same time， it can protect the ecological environment， increase farmers’income， improve agricultural efficiency， and finally realize the goal of "high quality， high yield， high efficiency， ecology and safety" in agriculture.

Keywords： Agriculture； Innovation； Operation Mechanism； Biological Agriculture； Agricultural Products Professional Cooperative

0引言

農业增产、农民增收、农产品安全、生态环境保护始终是农业的根本问题，相互间矛盾也比较突出[1-2]。14亿人口的供给，可耕地面积的减少，要依靠化学肥料和化学农药的使用才能增加总产提高单产，但又影响农产品安全和生态环境的保护[3-4]。如何解决这一问题？农业农村部在2020年农业农村绿色发展工作要点中明确提出：持续推进化肥减量增效、持续推进农药减量控害。在农业生产科技的现代化发展中，人们将各种不同学科领域的理论、技术、方法、工具和设备应用在农业生产中，形成了众多关于农业形态的概念[5]，从投入品角度看应该是化学农业、有机农业、生物农业三大类是最具代表性。

化学农业世界上应用近百年，中国也有半个多世纪。是指在农作物生产过程中采用化学肥料、化学药剂、化学调节剂，它的实质是化学合成手段在农业上的综合应用[6-8]。主要特征是高产、污染环境、产品不安全。

有机农业是遵照特定的农业生产原则，在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物，不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、等物质，采用一系列可持续发展的农业技术以维持持续稳定的农业生产体系的一种农业生产方式[9-10]。主要特点是环境安全，产量低、成本高。

生物农业是利用系统生物学原理、方法，去管理农作物[11]；利用生物技术手段改造、提升农业品种和农产品性能，通过促进自然过程和生物循环保持土地生产力，利用生物学方法防治有害生物，以保证产品安全，利用生态学理论和方法，调节水肥与土壤之间的关系，在满足农作物生长的基础上，实现环境友好[5]；主要特点是在当年就可获得“零化学残留低污染物”的安全农产品，并可获得相当于化学生产方式的产量。2005年以来，泰州市三安河横有机农产品专业合作社（以下简称“合作社”）在创新农业运行机制发展生物农业科技加快农业转型升级，推进“高产、优质、高效、生态、安全”农业的发展上做了较好的尝试，并且取得到了较好的经济、社会、生态效益。

1生物农业科技在农业生产中的广泛应用

国内生物农业覆盖了所有生物学理论技术在农业中的应用，包括生物工程、有机、生态和分子生物技术等[11]。本研究生物农业是狭义的，是指用于农作物的生物农业制品。在这方面的生物农业制品主要有产前净化确保环境安全、产中采用生物制品确保生产过程安全。

1.1生物土壤降解剂的应用

生物土壤降解剂能够快速降解土壤中存在的有机磷类、有机氯类、抗生素类、苯粉类、磺胺类等多种农业化学品，并迅速建立起优势菌群、修复土壤，使污染的土壤得以净化，清除对农产品的污染。2009年合作社在姜堰区河横村水稻分孽期采用大剂量的氯磺隆将稻苗引起僵苗矮缩，然后运用生物土壤降解剂进行降解，水稻苗5天后基本恢复生长。

1.2生物有机肥的应用

生物有机肥具有固氮、解磷、解钾功效，通过固氮酶活性体，将土壤空气中的氮还原成铵态氮，供农作物生长[12-13]。2010年合作社在扬州大学农学院指导下，采用以75%煤干石、20%的麦粉和5%磷矿粉为基质的生物有机肥料（含N量0.4%）在河横水稻上试验，每公顷1800 kg条件下比空白对照可增加产量22%左右；磷素营养是通过解磷微生物，将土壤的固态磷成为水溶性磷，供作物吸收利用；大多数土壤耕作层内每亩含全钾4～6 t，解钾微生物分解土壤中的固态钾成为速效钾，而被作物所利用。

1.3生物药剂的应用

生物药剂包括植物、动物、微生物源制剂三大类，它容易被日光、植物或微生物分解，很少在农产品和环境中蓄积；它选择性强，只对靶标有害生物有作用，对人畜和有益生物及农作物施用后不会产生公害[14]。植物源等制剂具有无公害、无污染、无药害、无残毒、药效期长、不易产生抗药性、对光温性能稳定、在空气和土壤中不易分解等特性[15]，害虫一旦接触，就会很快失去对植物的危害能力，植物源制剂与害虫协同进化，可以多次使用不易产生抗药性。

1.4生物除草

除草是整个作物生长过程中的一个难题，既费工又费事，根据笔者的实践在诱草的基础上，采用先化除后净化剂净化的操作办法可获得比较理想的效果，在生产上是可行的。2007年合作社在娄庄镇朱翟村进行这方面试验，采用这一操作程序的水稻，在成熟期经农业部南京检测中心田间抽样检测稻谷达到零化残的标准。

综上所述表明生物农业实现了产前环境安全、产中过程安全、产后农产品安全（3个安全），笔者认为生物农业技术是解决当前乃至于今后一段时期农业诸多矛盾中“高产与安全”突出矛盾的核心科技。

2生物农业科技产品与精确定量标准化栽培技术相配套是获得高产的保证

2007年以来，合作社采用实施项目形式，聘请大专院校科研院所技术人员，通过试验、比较、筛选、消化、吸收、组装形成了精确定量标准化生产技术与生物科技集成产品相配套的独特核心技术套餐。该技术可获得相当于化学生产方式的产量而又可获得“零化学残留低污染物”的安全产品，集化学农业产量高、有机农业安全之优点，避化学农业农产品药残留、有机农业产量低之弊端。

2.1生物科技产品的集成

生物科技产品的集成不是简单的连入、堆积、混合、叠加、汇聚和包装，而是将各种要素通过创造性的融合，使各项要素之间互补匹配，从而使创新的整体功能形成綜合能力[16]。这就需要将来自全国包括境外的生物有机肥、植物（动物、微生物）源药剂、生物降解剂、植物保护剂、各种生物菌的不同用量、用法对产量、降解残留效果、防病防虫效果、农产品口味、营养成份等进行试验和分析。通过试验、比较、筛选、消化、吸收、组装形成适应生物农业技术产品套餐，并根据研究的新进展进行不断的更新改造。

2.2生物科技产品的使用

通过集成的生物科技产品来系统解决农业产前生产环境（土、水、）条件、产中农业生产资料（种、肥、药）投入品、产后各环节（收、脱、运、贮、加）实施等整体上的问题。在一个环节上的某一个问题上没有落实到位都会给农产品带来安全质量风险。如防病治虫所有投入品全部都是动物、植物、微生物的，对农产品是绝对安全的，但是产前的土壤中存有一定量的化学残留（需对土壤进行检测），那么生产出来的农产品还是不安全，这就要使用降解剂对土壤残留实行针对性的降解。因此，必须在产前、产中、产后的各个环节上按照需要使用生物科技产品，系统的解决农业的全部问题才能保证农产品达到安全的标准。

2.3精确定量与生物产品配套

生物科技产品的集成只能解决农产品的安全问题，但要在大面积的推广应用生物农业技术必须要能获得一定的产量才能产生一定的经济效益。根据多年的实践要将精确定量标准化生产技术与生物科技集成产品配套成软件、硬件相配套的套餐，才可能既获得一定量的产量又可获得安全的农产品。要按照定量标准化生产技术以最适宜的作业次数、在最适宜的生育时期、用最适宜的生物集成产品数量，培育出高产群体，达到高产、优质、高效、生态、安全的综合目标[17-18]。

3创新运行机制，实现“高产、优质、高效、生态、安全”农业综合目标

实现高产、优质、高效、生态、安全农业采用精确定量标准化生产技术与生物科技产品集成配套成系统的软件、硬件套餐的核心技术来完成。然而，更重要的是谁来运用这一技术生产、如何运用这一技术？生产出来的产品如何走向市场卖出一个好价格，让农民增加收入、农业提高效益、环境得到改善。因此要创新运行机制，实行家庭农场、专业合作社、农产品加工（销售）公司“三位一体”产业联盟来实现农业的综合目標。

3.1专业合作社

主要负责将家庭农场组织起来形成连片生产；对生物科技产品进行田间试验、比较、筛选、组装集成和使用；根据生产制定技术规程，制定病、虫、草、肥、水管理生产技术意见，负责生物科技产品的采购，对集中起来的家庭农场按照生产季节无偿统一供肥、统一供药、统一供种、统一技术指导，确保农业高产、优质、高效、生态、安全。

3.2家庭农场

主要负责生产基地要有良好的交通和灌排设施，基地及周边空气、水质、土壤环境须符合国家标准。严格按照操作规程和技术意见操作，按照农活季节及时组织生产，确保按照规定的时间完成。生产过程中不得施用化肥、化学农药及生化激素等制剂。收割、翻晒、灌装、运输过程中严防沙石、玻璃、麻（塑料）丝、柴油、农药、化肥、煤炭及腐败变质的物质污染掺和。

3.3加工、销售公司

主要负责农产品的收购、贮存、加工销售，严格控制贮存、生产加工、包装、运输、销售过程中的污染物，不得发生质量安全事故。

合作社运用生物集成高科技，坚持以“还大自然以清新、给人类以繁荣”为理念，致力于“安全生产环境、安全生产过程、安全农产品”的开发与经营，彻底改变常规“化学农业”的生产方式，取得了较好的效果。

10多年来合作社累计采用生物技术种植水稻2670 hm2，作物成熟期经国家权威机构在生产现场抽样检测超过200项化残和污染物，结果达到“零农业化学残留和低污染物限量”的GB/T 19630—2019标准；正常年景每公顷产量可达到约9000 kg，2009年泰州市科技局组织专家现场实收生物技术与化学生产方式产量均达到每公顷8700 kg左右，在河横的高产创建田块每公顷达10500kg；农民无偿获得生产资料，每公顷收入可增加5250元左右；加工公司采购的大米比市场价下降15%左右；按照2016年水稻施肥、用药量，每公顷少用化肥1125 kg、少用化学农药11.25 kg，还充分利用了大量畜禽粪便。

实践证明生物农业集成技术，既可获得相当于化学生产方式的产量，又可以生产出安全农产品，同时还能保护生态环境、增加农民收入，提高农业效益，最终实现“优质、高产、高效、生态、安全”农业的综合目标。

参考文献

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