摘 要 现代农业在推动农产品产量快速增加的同时,也带来了环境污染等严重的生态问题, 对农业的可持续发展构成了威胁。本文从四个方面系统地分析了现代农业对生态环境带来的负面影响, 提出积极推广少耕、免耕、作物残茬覆盖、合理施肥、节水灌溉和有机农业生产等保护性耕作栽培技术, 确保农业的可持续发展。
关键词 保护性 栽培技术 可持续 发展
自上世纪30 年代初, 化肥、农药的相继出现并应用于农业生产, 标志着现代农业时代的到来。在现代农业时代,化肥、农药及除草剂等农业化学品的大量投入、灌溉面积的不断扩大、土壤机械化作业强度的不断提高、作物耐肥品种的推陈出新以及栽培技术的不断创新, 共同推动了农产品产量的快速增加( 主要是单位面积产量的提高) 。与此同时,现代农业也带来了环境污染等严重的生态问题, 对农业的可持续发展构成了威胁。
1 现代农业的负面影响
1.1 地表水及地下水污染
长期以来, 化肥、农药、除草剂等农业化学品的大量施用导致的地表水及地下水的污染一直是农业及环境科学家高度关注的一个问题。化学肥料, 尤其是水溶性极强的氮素化肥, 不仅可以通过地表径流冲刷到江河、湖泊等地表水中, 而且可以通过降雨及灌水等淋溶到泉水及深井水中。农业生产活动被认为是硝酸盐污染水环境的最重要原因。农产品生产过程中氮素化肥的超量施用, 提升了地下水和地表水中硝酸盐的含量, 从而导致了水环境的富营养化。
随着我国农业产业结构调整的不断深入, 在粮田面积减少的同时, 蔬菜、水果等经济作物的面积迅速扩大。农民在经济作物上的投入远大于粮食作物, 由此带来的农业化学污染也更为严重。
1.2 作物的抗逆性下降, 农产品的品质降低
化肥、农药等农业化学品的大量施用, 可以显著提高植物组织中硝酸盐和氨基酸的含量, 并使植物的细胞壁机械强度减弱, 从而诱发植物病虫害的发生。不仅如此, 农业化学品的超量施用还可以导致植物收获物中维生素C、有机酸及可溶性糖等营养成分的降低, 从而导致农产品品质的下降。更为严重的是, 植物吸收了杀虫剂、除草剂等农业化学品后, 会对人类的健康构成威胁。
现代农业对杀虫剂、杀菌剂、除草剂等农业化学品的依赖程度越来越高, 由此带来的直接后果是病、虫、草害的抗药性越来越强。为了尽量减少病、虫、草害带来的损失, 不断增加用药量和不断使用农药新品种成为农民的普遍选择。杀虫剂的大量施用给害虫的天敌带来了毁灭性的打击, 使依靠化学药剂防治植物病虫害的努力陷入了一个“农药施用量不断增加, 害虫的抗药性越来越强”的恶性循环。
1.3 土壤肥力下降及土壤酸化
现代农业的另一特点是土壤的机械化作业强度不断加大, 由此导致的土壤水蚀和风蚀及环境污染已成为一个严重的生态问题。水土流失的直接后果是农田土壤肥力的下降和地表水及地下水的污染, 而导致水土流失的直接原因则是频繁的土壤作业造成的表土疏松及径流加剧等。
化学肥料的大量施用除了容易引起土壤养分失调外,更为重要的是导致土壤酸化、板结、土壤的渗透能力降低等, 致使土壤的生产能力下降。
2 推广保护性耕作栽培技术, 确保农业可持续发展
2.1 积极推广保护性耕作栽培技术
保护性耕作栽培技术的核心是少耕、免耕技术及作物残茬覆盖技术。保护性耕作栽培技术不仅可以降低生产成本, 而且可以提高土壤有机质含量, 增加土壤水稳性团粒结构的数量, 提高土壤的渗水性, 减少雨季的地表径流, 提高土壤抗水蚀及风蚀的能力, 增加土壤的蓄水量, 提高水分利用率, 全方位培肥地力, 从而有效地提高土壤的生产能力。免耕技术是一项高效低耗的先进农业生产技术, 它不仅适合于水浇地, 更适合于旱地。该技术的推广有利于农业的节本增效和可持续发展。保护性耕作栽培技术的大面积推广应用, 不仅有效地解决了长期以来的水土流失问题, 而且使土壤不断培肥, 土地的生产能力不断提高, 为农业的可持续发展打下了良好的基础。
2.2 合理施肥
合理施肥至少包含施肥量及施肥时期两方面的内容。按照作物的需肥规律合理进行肥料运筹, 不仅可以提高肥料利用效率, 而且可以减少因施肥不当而造成的环境污染。许多农民群众为方便起见, 将全部或大部分氮肥在播种前或播种时做基肥一次施入, 造成肥料的浪费和地下水的污染。这种传统的施肥方式既不利于提高肥效, 降低生产成本, 也不利于环境保护及农业的可持续发展。
2.3 推广节水灌溉技术
2.3.1 革新地面灌水技术, 改大水漫灌为沟内渗灌传统的大田作物灌溉技术多为大水漫灌。这种灌溉方式不仅浪费水资源, 破坏土壤结构, 而且也是造成农业化学污染的重要原因。而改大水漫灌为小水沟内渗灌不仅可节水30%以上, 而且可以降低田间湿度, 提高作物的抗倒伏及抗病能力, 从而减少杀菌剂及杀虫剂的使用量, 有利于环境保护。此外, 改大水漫灌为小水沟内渗灌, 不仅便于浇水管理, 而且使灌溉水与土壤的接触面积减少了60%, 从而减少了水蚀, 保护了土壤。
2.3.2 推广非充分灌溉技术
植物的根系在受到水分胁迫时会产生化学信号并输送到叶片, 叶片在感知根系受到水分胁迫的信号后会降低气孔开度或关闭气孔, 从而减少水分消耗。根据这一原理建立起来的非充分灌溉技术是农业节水领域的一项新兴技术。
于振文等专家( 2001) 对高产小麦高效灌溉技术及其生理基础进行研究后认为, 在底墒充足的情况下, 小麦生育前、中期适度灌溉, 在保证适宜亩穗数和幼穗正常发育的前提下, 适当抑制营养生长; 后期补充灌溉, 延缓根系及功能叶片的衰老, 保证穗粒数和粒重。这样, 就可以将传统的3～5水减少为1～2 水, 从而使灌水效益显著提高。
2.4 推广有机农业生产技术
为了克服现代化学农业带来的环境污染、土壤酸化、农产品的品质下降甚至威胁人类的健康等负面效应, 自上世纪70 年代开始, 在英、美等国出现了以拒绝施用人工合成的化学肥料、化学农药等为基本特征的有机农业。有机农业与现代化学农业的本质区别在于, 现代化学农业栽培管理直接目标是作物, 如使用化学肥料的直接目的是为了满足作物生长发育的需要; 而有机农业栽培管理的直接目标是土壤, 栽培管理的直接目的是为了满足土壤生物( 土壤动物及土壤微生物等) 的需要, 通过土壤生物的活动达到创造健康土壤环境的目的, 如使用有机肥的直接目的是为土壤生物提供营养, 通过土壤生物的活动达到培肥地力的目的。
由于有机农业不施用化肥、农药、杀虫剂等人工合成的化学物质, 不仅大大减少了农业生产活动对地表水及地下水的污染, 而且消除了这些农业化学品工业生产过程中的能源消耗及其引发的大气污染。农产品的农业化学残留明显减少, 品质显著改善, 口味更佳。我国是农产品生产大国, 发展有机农业, 促进农产品出口是农业增收、农民致富的战略性对策。