基于農業(yè)社會化服務模式下的安陽農業(yè)面源污染研究及防控

靳前龍 王衛(wèi)民 童燕 史昕冉 劉春紅

(安陽市農業(yè)科學院，河南 安陽 455000)

引言

安陽是我國重要的糧食生產區(qū)域，承擔著保障國家糧食安全的重擔，是全國農業(yè)生產管理及技術推廣應用、政策創(chuàng)新和實踐的重要區(qū)域。長期高強度的農業(yè)生產造成的面源污染問題引發(fā)廣泛關注，當前，研究安陽的農業(yè)面源污染現(xiàn)狀及成因，創(chuàng)新性結合農業(yè)社會化服務模式，推動面源污染防控技術研究與應用，對于發(fā)展域內生態(tài)綠色高效農業(yè)，助力鄉(xiāng)村振興都具有積極意義。

1 安陽主要農業(yè)面源污染現(xiàn)狀

農業(yè)面源污染是指在農業(yè)生產生活過程中，氮素和磷素等營養(yǎng)物質、農藥及其他有機或無機污染物質，通過農田地表徑流、農田排水和地下滲漏形成的水環(huán)境污染[1]。項目研究過程中發(fā)現(xiàn)，隨著農業(yè)農村部“一控兩減三基本”要求的實施落地，安陽農業(yè)面源污染治理工作已經取得了較大進展。但在種植過程中，農藥、化肥的過量施用、超量灌溉等現(xiàn)象依舊存在，從而造成了較大的資源浪費和環(huán)境壓力。

2018年末安陽耕地總資源為408373.6hm2(此數(shù)據為2018年數(shù)據，自2018年以來未公布相關數(shù)據)。以播種面積(小麥、玉米2季)為基數(shù)，如表1所示，安陽近3a單位面積農用化肥用量(折純)分別為540kg·hm-2、525kg·hm-2和490kg·hm-2。國際安全施肥線的上限是225kg·hm-2，超出國際安全線的2.2倍。另外，我國肥料整體平均利用率只有35.2%[2]，按照該利用率計算，安陽每年大約有2.76×108kg化肥流入環(huán)境中，造成了巨大的資源浪費和環(huán)境污染。

表1 安陽面源污染主要污染源

農用膜方面，生產中使用的基本為不可回收利用農膜，安陽每年約有1.8×107kg塑料薄膜以廢棄物的形式進入生態(tài)環(huán)境中，嚴重污染當?shù)厣鷳B(tài)。

同樣，以播種面積為基數(shù)，近3a安陽單位面積農藥用量分別為13.26kg·hm-2、13.79kg·hm-2、12.75kg·hm-2，是世界農藥單位面積平均用量的2～3倍。農藥的過量使用，迫切需求新的生產方式來解決由此產生的環(huán)境污染和食品安全等問題[3-6]。

2 社會化服務對于農業(yè)面源污染防治的意義

健全的農業(yè)農村社會化服務體系，可以支持農戶引入現(xiàn)代經營管理理念，應用先進技術及設施，實現(xiàn)農業(yè)生產的提質增效；能夠利用集約化優(yōu)勢，幫助農戶發(fā)展綠色生態(tài)的高質量農業(yè)，開展標準化生產、專業(yè)化經營，推進種養(yǎng)循環(huán)、農牧結合，實現(xiàn)農業(yè)清潔生產的健康發(fā)展。

安陽積極響應落實農業(yè)農村部“一控兩減三基本”的目標要求，對農業(yè)面源污染進行了有效治理，尤其是化肥使用量有逐漸降低的趨勢。但通過數(shù)據統(tǒng)計與分析發(fā)現(xiàn)，化肥用量偏高、農藥和農用塑料薄膜污染環(huán)境的風險依舊存在。這就要求探索新的技術路徑和生產管理模式，來防控和治理農業(yè)面源污染。農業(yè)面源污染的防控，除了推動農戶積極參與外，更應該同農業(yè)社會化服務體系建設相結合，統(tǒng)籌高效地推進安陽農業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

本研究在國家黃淮海糧食主產區(qū)安陽開展農業(yè)社會化服務模式下的農業(yè)面源污染防控研究，達到減輕勞動強度、提升勞動效率、節(jié)水、減肥、減藥、提質和增效等目標，降低農業(yè)面源污染風險，服務好地區(qū)農業(yè)綠色高效發(fā)展。通過制定田間技術規(guī)程、技術培訓、召開現(xiàn)場會等為農業(yè)社會化服務體系建設和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術支撐和借鑒模式。

3 研究創(chuàng)新

因地制宜，將農業(yè)社會化服務和面源污染防治有機結合，把生態(tài)循環(huán)農業(yè)技術標準、管理模式真正落實到農業(yè)生產全周期中，做到節(jié)水增效、減肥減藥的便利性、可操作性和實效性。

正確處理好發(fā)展適度規(guī)模經營和協(xié)同基層農民的關系，調動農戶生產積極性，緩解農業(yè)社會化服務過程中產生的矛盾及阻力，為農業(yè)社會化服務發(fā)展與面源污染防控提供實踐案例和應用模式。

4 應用模式

4.1 基于有機肥生產利用的生態(tài)循環(huán)農業(yè)模式

有機肥的生產利用技術體系，可以解決生態(tài)農業(yè)中關鍵制約因素有機肥的來源問題，為作物種植提供技術保障，實現(xiàn)農業(yè)面源污染的防治。生態(tài)循環(huán)農業(yè)是把清潔生產和廢棄物綜合利用融合為一體的生態(tài)生產方式，使得農業(yè)生產由過去傳統(tǒng)生產的“資源—產品—污染排放”的單向流動變?yōu)椤百Y源—產品—廢物利用(資源)”的良性循環(huán)。通過“糧(果蔬)+沼+糧(果蔬)”、“豬+沼+糧(果蔬)”等一體化循環(huán)農業(yè)模式的應用，使得農作物秸稈和養(yǎng)殖排泄物等得到無害化處理和資源化利用，促進了系統(tǒng)內各種生物質能的循環(huán)利用。該模式實現(xiàn)了農業(yè)生產廢棄物對外界環(huán)境的“減排”，減少了化肥、農藥對環(huán)境的污染，促進了生態(tài)環(huán)境的改善。同時，改良了土壤的理化性狀，提高了土壤有機質含量和基礎肥力。此模式還提升了農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗逆性，保障了農產品的安全質量和產量。

“糧(果蔬)+沼+糧(果蔬)”模式中，大田種植玉米、小麥、花生等農作物，收獲后進行加工。秸稈除了還田，還可以加工成沼肥后再回田利用，形成一個閉式循環(huán)鏈，有效實行一體化的循環(huán)。秸稈成為可利用的資源，焚燒秸稈污染環(huán)境的問題得到緩解。形成規(guī)模廢棄物資源化利用、機械配套以及物質能量循環(huán)高效利用的生產模式。

“豬+沼+糧食(果蔬)”模式中，養(yǎng)豬場產生的廢棄物進行發(fā)酵，發(fā)酵后沼渣、沼液用于大田、果園和蔬菜大棚，發(fā)酵產生的沼氣可以供給附近居民或企業(yè)使用，也可以發(fā)電供應企業(yè)使用，形成良性的循環(huán)利用，實現(xiàn)廢棄物的資源化、能源化利用。

4.2 利用生態(tài)平衡的方式防控病蟲害

為滿足日益增長的糧食需求，農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性發(fā)展已受到越來越多的重視，而傳統(tǒng)的農業(yè)集約化生產是導致生物多樣性喪失的主要原因之一。美國西華盛頓大學Hooper等研究分析顯示，中等水平的物種損失(21%～40%)可使植物生產力減少5%～10%，這與紫外輻射和氣候變暖產生的影響相當。聯(lián)合國糧農組織研究表明，2014年全球生態(tài)系統(tǒng)服務價值達125萬億美元；資源可利用性和生物量的生產通常在生物多樣性較高的群落中更加穩(wěn)定。

國際和國內生態(tài)農業(yè)中的病蟲害防治主要運用綜合防治的策略。項目課題組生產中利用病蟲害生態(tài)防控技術建立了多種農業(yè)害蟲的防控方法，針對特定的害蟲引進生物農藥，培育害蟲天敵。通過生態(tài)平衡的方式，建立起病蟲防治的技術體系，實現(xiàn)生態(tài)農業(yè)化學農藥減量的目標[7-12]。

本項目研究并建立了控制病蟲害的綜合技術體系。根據害蟲對光波或者激素響應的不同，利用害蟲類的趨光趨化特性，使用誘蟲燈或性誘劑誘捕蟲類，減少害蟲產生后代的數(shù)量，從源頭減少害蟲種群的暴發(fā)幾率；利用天敵昆蟲捕食害蟲；種植誘集植物保護、繁衍天敵；通過農藝措施等增強植物本身抵抗力，如在小麥灌漿期噴灑沼液防治病蟲害。利用生態(tài)平衡的模式控制農業(yè)病蟲害，解決了病蟲害的早期防控問題，農藥使用得到控制和減量，生態(tài)多樣性得以恢復，作物產量得到保障。該研究有效控制了重大病蟲草災害，如小麥條銹病等遷飛性、大區(qū)域流行性病蟲災害的暴發(fā)頻率；促進了農戶增產增收，綠色防控示范區(qū)杜絕了農藥噴施，節(jié)本增效顯著；確保了農產品質量安全，經農藥殘留檢測，農產品均符合國家質量標準。

考慮到上述技術模式應用的多樣性、規(guī)模性和技術性，單獨的農戶在技術、資金和效益上存在一定劣勢，而完善的農業(yè)社會化服務可以將農戶、村集體和平臺等聯(lián)系起來，實現(xiàn)農業(yè)面源污染的高效治理和科學防控，促進農業(yè)綠色發(fā)展。

4.3 發(fā)展精量化節(jié)水灌溉技術

農田水利的發(fā)展模式、管理體制、投入機制等與該地區(qū)自然條件、經濟社會發(fā)展狀況等有密切的聯(lián)系。我國大陸人均耕地僅有0.1hm2，不到美國等國家或地區(qū)的1/10，更需要通過改善灌溉設施和技術模式來提高農業(yè)產量，實現(xiàn)糧食自給的目標；我國大陸地區(qū)農業(yè)種植規(guī)模較小，發(fā)展水平不高，限制了現(xiàn)代灌溉技術的推廣應用。研究顯示，2010年中國噴微灌面積占灌溉面積的8.6%，去除水田基數(shù)，噴微灌占旱地灌溉面積約為15%，世界主要農區(qū)還存在一定差距。因此，本研究結合安陽的自然、社會、經濟等情況，分析對比多種農田水利建設和管理的主要做法，并提出適合本地區(qū)農業(yè)發(fā)展的高效節(jié)水灌溉模式。

安陽以小麥-玉米一年兩熟連作為主，傳統(tǒng)的灌溉模式導致農田耕層變淺、犁底層加厚、水肥利用效率低下。試驗及生產實踐表明，傳統(tǒng)的灌溉方法會造成水資源嚴重流失，灌溉水淋溶入地下，同時導致肥料淋溶地下引發(fā)環(huán)境污染。課題組研究了管、噴、微等高效節(jié)水灌溉模式，確定了與深松技術相結合的畦灌、微噴灌和滴灌等灌水技術。同時，研究應用了以品種選用、擴大低耗水和耐旱作物種植比例等為代表的節(jié)水模式。推廣的移動式噴灌機動靈活、節(jié)水高效、生產者接受程度，推廣區(qū)域內農戶幾家聯(lián)合購買一套設備，經濟負擔較小，使用效率高。

灌溉量方面，小麥播前灌溉1次，灌溉量約為60m3·667m-2；灌溉越冬水1次，灌溉量約為50m3·667m-2；拔節(jié)灌溉1次，灌溉量為60～80m3·667m-2；玉米苗期土壤相對含水量低于60%時進行灌溉，灌溉水量為25m3·667m-2左右；穗期土壤相對含水量低于65%時，按照30m3·667m-2水量進行灌溉；籽粒灌漿前期土壤相對含水量低于60%時，按水量25m3·667m-2左右進行灌溉。

同時，中央管理機構應從糧食安全的高度繼續(xù)加強對農田水利發(fā)展的指導，在農田水利政策、標準、規(guī)劃制定、統(tǒng)籌協(xié)調和資金投入中起主導作用；地方管理服務部門在農田水利工程的建設和運行管理等方面承擔主要責任；農業(yè)社會化服務組織和農戶積極承擔起節(jié)水灌溉的技術模式應用和發(fā)展；多方統(tǒng)籌，共同推進農田水利公益性事業(yè)的發(fā)展進步，為防控和治理面源污染、提升糧食安全而探索。

5 總結

本研究圍繞安陽農區(qū)開展了農業(yè)面源污染現(xiàn)狀調研與解析；在區(qū)域內開展了農業(yè)面源污染防控與農業(yè)社會化服務結合探索；開展了基于農業(yè)社會化服務條件下的農業(yè)面源污染的防控和治理。安陽市農業(yè)科學院農業(yè)生態(tài)與環(huán)境研究所進行了長期的模式集成和示范推廣，并取得了農戶、農業(yè)合作社及農業(yè)科技公司的認可。

研究提高了農業(yè)生產中水資源利用率，節(jié)約了農業(yè)用水，減少了化肥和農藥的施用量，將作物秸稈資源化、再生化利用，同時利用病蟲害綠色防控技術體系在生態(tài)、環(huán)保的基礎上對農業(yè)病蟲害進行了科學有效的防控。通過開展該研究工作，每個生產季度可以減施農藥1～2次。同時，農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性得到恢復，鄉(xiāng)村生態(tài)景觀性得到增強，創(chuàng)造了良好的社會效益和生態(tài)效益。

當前，農戶為主的家庭經營和分散種植仍是中國農業(yè)的基本經營方式，“誰來種地”、“如何種好地”、“農業(yè)如何提高效益”成為中國農業(yè)生產過程中迫切需要解決的問題。科學合理的農業(yè)社會化服務模式可以有效解決上述問題。完善的農業(yè)社會化服務體系可以助力農業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)，相關研究表明，農業(yè)服務體系比較完善的國家或地區(qū)，農業(yè)現(xiàn)代化模式通常也較成熟。通過把農戶、村集體和企業(yè)有機結合起來，建立起共同發(fā)展、相互幫扶的聯(lián)結機制，實現(xiàn)區(qū)域內規(guī)模化、集約化、標準化生產，助推綠色、生態(tài)、循環(huán)農業(yè)發(fā)展，為農業(yè)面源污染防控、農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興貢獻力量。