蒋高明 郭立月

在我国，1981～2015 年，化肥施用量增加了 4 260 万吨（郭立月，2015），土壤 pH 下降了 0.13～0.8（Guo et al.，2010）。现代农业农畜是分开的，元素不能有效循环，生态平衡被打乱，不得不依靠大量化学物质投入，造成耕地退化，农业生物多样性下降。由于种地不养地，我国各地农田出现了不同程度的退化，耕地出现板结、酸化、化学化，原本的高产田下降到中产田或低产田。针对这一严酷的现实，须利用生态学原理，从秸秆、害虫、杂草、堆肥综合开发利用入手，从源头杜绝使用农药、除草剂、化肥、激素，研发一整套高效生态农业技术体系；建立健康、安全、高产的高效生态农业。

   1)利用农田作物制造光合产物和草原空间优势，实现种养有机结合。 我国农田除生产约 6 亿吨粮食外，还生产了约 9 亿吨秸秆（李宗奉 等，2009；Zheng et al.，2010）。我国 60 亿亩草原仅生产 3 亿多吨干物质，这些就是传统意义上的牧草。由于过度利用，广袤的草原出现了严重的退化，国家不得不投入大量的资金进行治理（李青丰，2013）。在农区发展禽类养殖业，由于土地面积限制，不得不将动物压缩到很小的空间内（李德州，2014）。因此，建议发展“畜南下、禽北上”的创新性模式，即将传统牧业南移，利用农区废弃的秸秆养牛，牛粪还田，增加产量并发展生态农业；将养殖禽类放在草原，减少大型牲畜数量，保证牧民经济收入，同时促进自然恢复，取得双赢的效果（苏加义和赵红梅，2006）。国际和国内生态农业通常将重点放在种植环节，有机肥从他处购买，尚未注重有机肥的生产。高效生态农业模式在较小的循环体系内（一个村庄）建立了农业和牧业的耦合模式，将农作物制造的 60%以上的光合产物（秸秆）有效利用起来。

通过对农业和草地进行系统研究，研发遮雨分隔式微储鲜秸草青储池，解决秸秆在青储过程中淋雨腐烂率高的问题，发酵效果好，损失率低。将秸秆微发酵生产出微储鲜秸秆配合花生糠喂牛，通过大型反刍动物转化，产生大量有机肥。解决秸秆青储及牛的饲料来源问题，避免秸秆在田间焚烧，保护了大气环境。同时，研发为沙质草地恢复植被发展生产的方法，每亩草地养殖大约 30 只鸡，即可促进草地恢复，又保证牧民收入不减。

2）创建高效有机肥生产的技术体系，解决生态农业中关键的制约因素，为有机植物种植提供技术保障，控制农业生产面源污染。国内生态农业中，常用的堆肥方式有常规堆肥、生物动力学堆肥和蚯蚓堆肥。常规堆肥即将动物粪便直接堆制，利用堆积时所产生的高温（60～70℃）来杀死原材料中所含有的病菌、虫卵和杂草种子，实现无害化目的。但常规堆肥时间较长，而且温度往往也达不到，导致病原菌较多。生物动力学堆肥即在堆肥材料中添加少量的有机物质，这些生物准备过程的主要的目的不是添加营养物质，而是刺激堆肥过程中的营养和能量循环，加速分解，改善土壤性质和作物品质，与常规堆肥相比，生物动力学堆肥能增加土壤有机碳和氮含量，增加微生物生物量和生物活性，并且减少磷的流失，但是堆置过程比较烦琐。蚯蚓堆肥是指在粪便里饲养蚯蚓，能够加速有机肥中有机质的分解，提高有机肥中植物可吸收利用养分的含量（Guo et al.，2015），使有机肥更稳定、更均匀，但要对原料的碳氮比进行调整。

未来生态农田的有机肥来源重在就地取材。研发将秸秆等所有光合产物经动物转化，产生有机肥，添加适量矿质肥如磷矿石等以补充磷、钾肥，添加虾蟹壳粉起到抗生作用，缩短堆肥时间。在动物饲料里添加适量的豆粕等植物蛋白，经动物转化产生的有机肥，不用调整碳氮比，即可经过蚯蚓处理产生优质有机肥，替代化肥，从源头减少由化肥引起的面源污染问题，使退化耕地得到修复，综合产量高于单纯施化肥的作物产量，低产田逆转为高产田。

3）利用生态平衡的方式建立农田生物多样性，建立害虫防治的综合技术体系，实现生态农业零农药目标。结合“3S”技术建立多种农林害虫的监测预警系统，同时以源头预防为主（乌云塔娜等，2010；郭立月，2015），其主要做法如下：①利用诱虫灯诱捕交配或未交配的雌虫，不使雌虫留下后代，从源头减少害虫种群暴发概率；②利用天敌昆虫捕食；③利用诱集植物的保护；④利用植物本身的抵抗力。采用物理与生物方法相结合管理物种，利用物种天敌来控制恶性膨胀种群扩张，解决农田虫害的早期防控问题，成功控制农田害虫，使作物产量持续升高，并达到吨粮田水平。这样，我国仅需要 6 亿亩农田就能够生产出 6 亿吨主粮，所使用的耕地仅占全国耕地的 1/3。

4）统筹城乡发展，将可降解生物质氮还原到农业生态系统中。随着人们物质生活水平的提高，我国城乡生活垃圾量呈逐渐增多的趋势，其中可降解生活垃圾排放量也不断增加，由此带来严重的环境污染问题。2018 年，我国城乡生活垃圾达到 31 037 万吨，城乡可降解生活垃圾含氮量随之升高，2018年可降解生活垃圾含氮量为 72.59 万吨。城乡可降解生活垃圾主要由厨余、纸张及木屑组成，其氮储量分别为 62.34 万、6.55 万和 3.70 万吨。其中，厨余垃圾氮储量占 86%，相当于全国农业栽培植物实际吸收化学合成氮量的 10%，可通过农田转换为有机粮食。试验表明 1 kg 厨余垃圾（干重）可转化为 1.53 kg 有机粮食， 我国可降解生活垃圾（厨余垃圾）拥有生产 4 608 万吨有机粮食的潜力。因此，通过生态农业将可降解生活垃圾循环利用起来，从而替代化学肥料，既养了土地，又增加了粮食供应，还解决了垃圾污染问题。

5）将废弃的食物通过农田、果园、菜园等重新变回食物。除了生活垃圾，通过生态农田降解并能够替代化肥的物资还包括果蔬废弃物、粮仓的陈化粮、酒糟、醋糟、烟草加工废弃物、中草药渣、屠宰场肉及毛发废弃物、海洋及水产废弃物等。我国是果蔬生产大国，在传统蔬菜产业中，对从田间生产到市场销售，再到加工、食用的整个过程产生的蔬菜废弃物，常见的处理方式是堆置、焚烧、填埋，或还田、堆肥、喂养畜禽。随着我国蔬菜种植面积不断扩大、蔬菜总产量不断增加，以及人们对蔬菜品质的要求不断提高，蔬菜废弃物的产生量也急剧上升。据统计，2013 年我国蔬菜种植面积约 2 300 万公顷，年产量近 7 亿吨，而蔬菜废弃物总量达到 2.69 亿吨左右，可资源化利用的蔬菜废弃物为 2.15 亿吨（杜鹏祥 等，2015；宋玉晶和柴立平，2018）。上述物质通过生态农田、果园、菜园、中草药园等，重新生成食物或中草药，变废为宝，增加食物供应。但需要研发相应的技术，实现上述生态循环。