本文于2012年3月15日发表于中国科学院研究生院主办的《工程研究——跨学科视野中的工程》 文章编号: 1674-4969(2012)01-0007-03 从全球范围来看，人类经历过的农业生产模式主要有三类：混林农业、有机农业和石化农业。混林农业产生并应用于非洲和印度西部，非洲自1万年前即采用这种模式。这种模式靠天吃饭，很少依赖地下水，即使在现代也极少使用价格较高的化石能源和石化肥料、杀虫剂，其优点是“投入低、产出高”，基本不需政府补贴，缺点是需要大量的人力投入，即需要大量人口生活在农村。这种生产模式基本做到自给自足，并略有盈余。有机农业以中国的模式为典型，这种模式也不使用人工合成的肥料、农药、生长调节剂和畜禽饲料添加剂，而采用有机肥或有机饲料满足作物或畜禽的营养需求，是中国沿用了5000年之久、为历史所证明了的、可持续的、环境友好型的农业生产形态。石化农业出现于20世纪30年代，主要盛行于美国、加拿大、欧洲等发达国家，该模式大量依赖化石能源、肥料、杀虫剂及农膜，需要从业的人口比例很小，但因高成本需要政府大量补贴才能够生存。其优点是劳动生产率高，缺点是不可持续，长期应用会使耕地退化、环境污染。中国的石化农业始于20世纪60年代，政府有一定的价格补贴，由于生产率的提高，所需从业农民减少，使部分农民游离于城乡之间。随着城市化加剧，中国的这种农业模式呈现出集约化趋势。 曾有一段时间，很多人尤其是西方人，嘲笑当代非洲人的有机农业模式，认为是原始落后的生产方式，并呼吁用高新技术提高非洲耕地的生产力，进而解决那里的饥饿问题。然而，无情的现实是，20世纪60年代以石化技术的应用为标志的农业“绿色革命”，尽管使当时世界平均粮食产量在历史上首次超过了全世界人口的需要量，却几乎对非洲的粮食状况的改善没有任何帮助。从粮食消耗量指标来看，今天，世界人均粮食消耗量比“绿色革命”时期增长了25%，而非洲只增长了不到10%。这说明，非洲的粮食产量仍大大低于世界其他地区，并未因石化技术的应用而得到大幅提高。相形之下，联合国环境规划署对24个非洲国家的114个农业项目的分析表明，有机化农业或者施用有机肥可以使产量提高一倍以上。在东非实行有机农业，其产量猛然增长了128%。因此，在解决人类吃饭问题上，现代石化农业模式和传统的有机农业模式孰优孰劣，随着时间的推移，将很快就有结论。 工业革命以来，人类掌握了改造自然的强大武器，农业也发生了翻天覆地的变化。现代农业以无机能的大量投入为标志，使用着成千上万的化学合成物质。生命科学的尖端成果，如转基因技术，也“入侵”着农业。当前，“大农药”、“大化肥”、除草剂、添加剂、农膜、转基因育种构成了现代农业的六大要素。然而，人类在通过上述技术提高粮食产量的同时，也面临了一系列问题：土壤、地下水和空气被污染，食品安全受到严重影响，“六要素”变成现代农业的“六大害”。 从20世纪70年代初期至今，中国的粮食作物获得了大幅度增产。但是，农民并未从中获得更多收益，相反，他们的利益所得呈现了下降势头。“六要素”的高成本和进口粮食正强力挤压着中国农业的利润空间。中国农民种地的积极性严重受挫，农民们纷纷弃耕进城务工；而源自美国等地的进口粮食，受益于国家的高额补贴而更便于进入中国粮食市场。如此循环，中国的粮食安全前景堪忧。 过去的三十多年内，城市居民的平均工资收入增加了约100倍，而付出同量劳动的农民的劳动价值却未按相同比例提高。加之农民在医疗、教育、住房等方面增加的投入，从地里“刨食”模式的原本微薄的农业劳动价值再次发生了缩水。长此以往，农民怎会对粮食生产保持积极性？民以食为天，无农不稳，要使农民有种粮积极性，就要使农业劳动的价值与其他劳动形式的价值同步提升。 要解决中国人的吃饭问题，政府必须重新审视依赖美国等国家廉价粮食（充满风险的转基因粮食）供应的做法，发展适度的合作化模式，将农业补贴资金直接与粮食产量挂钩，提高粮食收购价格，并完善监管机制，让耕者有其利，从而调动农民种粮的积极性。在技术上，除保留少量的化肥外，抛弃或限制“六大害”技术的应用，转为依赖应用生态农作技术来提高粮食产量。 农业生产应尊崇生态学原理。换一个角度思考农业，将上述被“六要素”夺走的利润追回并还给农民，并在此基础上实现土地升值，结果会怎么样呢？据笔者调查，早在20世纪80年代，山东局部地区的小麦亩产就已超过500 公斤，而当时的“六大害”远没有今天这样肆虐。这说明，生态农业完全可以达到良性循环并满足人类的粮食需求。 2006年，为了寻找可持续的农业发展出路，笔者带领自己的研究团队在山东省平邑县建立了弘毅生态农场。该农场先后彻底告别了化肥、农药、农膜、除草剂和添加剂，并且坚持不使用转基因技术。目前，该生态农场已有土地104亩，其中种植有机粮食16亩、有机蔬菜5亩，年均养牛103头（其中基础母畜11头）、养鸡2 000只、养鹅1 200只。 实验开展5年来，研究团队已带动农场所在地蒋家庄村10户农民利用秸秆养牛60头，最多的一户养牛24头；带动蒋家庄以及周围村、乡镇等发展林下养鸡30 000只；带动4户农民发展有机粮食12亩；带动蒋家庄建设户用沼气130户；带动蒋家庄村容整治街道900米。此外，还带动广东、山东、河南、河北、内蒙古、甘肃、浙江、江苏等省的企业家、农民及某部队的军人从事有机农业，在全国累计推广有机种植面积约4 000亩，充分展示了科研示范作用。农业部、环保部、国务院参事室、山东省科技厅、山东省农业厅等，多次组织专家到现场考察指导。新华社、《人民日报》、《中国日报》、中央电视台、山东电视台，以及路透社、德国《镜报》、Chinadialogue、SciDev等30多家国内外媒体，对弘毅生态农场的做法也进行了报道或评论。 本期专栏发表的几篇论文，其所述研究内容或是本研究团队在弘毅生态农场进行，或由我们指导在全国其他地方开展生态农业的实践结果。我们试图从生态科学角度，探索生态循环农业在产量维持、经济效益提高、环境质量改善等方面的重要作用，为发展中国未来的生态农庄提供理论依据。现就本期专栏里几篇相关文章介绍如下： 山东农业大学冯素飞的文章——《农业生物质资源在生态农业中的应用：秸秆转化效率研究》，首次揭示了农作物秸秆转化为肉牛的效益，从理论上证明了作物秸秆与草原草一样，可成为大型食草动物的优质饲料，并能产生有机肥和生物能源。作者选择了15头夏洛莱肉牛，随机分成3组，研究经不同方法处理的秸秆饲料（微储鲜秸草+花生糠，干秸秆+花生糠，微储鲜秸草）饲喂肉牛后的效果；分析了肉牛采食效率、生长指标（体重、体长、体高）以及秸秆饲料与动物鲜重之间的转化效率。研究结果表明，生产1kg肉牛消耗的纯粮食为1.6 kg，其中玉米面用量最多仅占20%左右，肉牛大量食用的是秸秆。该项研究的成果，秸秆转化为动物肉质的指标——秸秆：动物鲜重比在全国首次发表，为解决秸秆出路探索出了一条行之有效的途径。 中国科学院植物研究所甄珍的论文——《有机肥对土壤地力和作物产量的影响及应用示例》，介绍了有机肥对农田生态系统的重要作用、应用现状及对作物产量的影响，并以河南贞德有机农场农田生态系统为研究对象，计算了在有机农业管理措施下，此农田生态系统的氮素收支情况。计算结果发现，为保持农田生态系统氮素的平衡，最少施用的有机肥量应为25.5 t/hm2。此结果为综合评价农田生态系统氮素的平衡状况、在保障产量的前提下减少可代替化肥所施用的有机肥量、科学使用有机肥、提高氮素利用率、发展可持续生态农业具有重要的意义。 山东农业大学唐海龙的论文——《生态农业模式下耕地固碳潜力分析——以弘毅生态农场冬小麦-夏玉米轮作体系为例》，分析了冬小麦—夏玉米轮作体系在不同施肥方式下，有机质、全氮、碳氮比的动态变化。传统的知识认为，提高有机质含量是非常困难的，需要几十年才能够提高1%，而唐海龙的实验数据说明，只要加大有机肥还田的数量和频率，在短时间内照样可提高有机质含量。该研究为生态农业耕地固碳提供了理论基础，并为实现碳减排提供了可资借鉴的样本。 希望本专栏的几篇文章，对于中国生态农业技术的发展有所助益、有所启发。 蒋高明简介 蒋高明，博士，博士生导师。中国科学院植物研究所研究员、中国科学院研究生院教授、联合国教科文组织人与生物圈计划城市组委员、联合国教科文组织SUMAMAD计划国际咨询专家、中国环境文化促进会理事、中国植物学会植物生态学专业委员会委员、北京植物学会常务理事、植物学报副主编、植物生态学报编委、生态学报编委。从事生态草业与生态农业研究，已发表学术论文110篇，其中SCI论文70余篇，出版专著8部。提出了恢复草原和提高农业生态系统生产力的“畜南下、禽北上”思路，并带领研究团队在生产第一线亲自实践。
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