中國農業需破解資源和環境“緊箍咒”

文｜《農經》記者 楊雪 董靜儒

中國農業需破解資源和環境“緊箍咒”

文｜《農經》記者 楊雪 董靜儒

中國農業的問題不是生產不出來足夠的農產品，而是生產這些農產品需要付出多高的資源環境代價的問題。產量保證，能源消耗和環境污染減下去就是一個基本要求。

張福鎖教授在田間指導農戶高效種植

中國農產品為何缺乏市場競爭力？普遍認可的答案是，成本過高。而這里的成本，不僅僅指的是土地、人工、生產資料的投入，還有最容易被忽視的資源環境成本。

“我是1960年出生的，從那時候開始我國的糧食持續增產對國家的貢獻非常大。但是最近這些年，我們資源的投入增加速度比糧食增產速度要快得多，糧食產量的增長曲線跟我們資源投入增長的曲線不匹配。這意味著我們投入越來越多，資源消耗越來越大，但是糧食增產速度并沒有同步?！?/p>

張福鎖教授作為中國農業大學資源環境與糧食安全研究中心主任，從事了幾十年農業資源環境研究，心里牢牢地記住了一個數——35.2%，這是我國氮肥的實際利用率。“也就是說，我們每年大量的氮肥用到土里，作物只吸收了三分之一多，剩下的要么殘留在土壤里，另外20%—30%的氮就進入了水體和大氣，成為了污染物。例如霧霾重要的構成物就是氮氧化物，我們的研究數據說明，大氣里有2/3的氮氧化物是來自農業的。這一個例子就能看出我們農業生產的資源環境代價有多高?！睆埜ｆi說。

從減肥增效到提質增效

如何用更低的環境代價獲得更高的作物產量，這就是張福鎖和他的團隊在二十多年前就開始的研究。而他們的研究成果，不僅成為國家減肥增效行動的技術支撐，更是在2014年就在國際頂級學術期刊Natrue刊發。時任雜志執行主編的尼克·坎貝爾博士表示，該成果是一項具有開拓性的農業科學研究，對于中國乃至全世界都是好消息，同時展現了中國的農業科學研究團體如何通過合作，達成了具有全球意義的成就。

根據張福鎖團隊建立的土壤—作物系統綜合管理技術，水稻、小麥、玉米單產平均分別達到8.5、8.9、14.2噸/公頃，遠遠超出國內外所有的模型預測。到2030年，我國農業只要在保持2012年種植面積的基礎上，實現這一產量水平的80%，就不僅能保證直接的口糧消費，而且保證不斷增長的飼料糧需求。同時可減少活性氮損失30%、減少溫室氣體排放11%。

我國糧食生產靠大量消耗資源來支撐

“過去，我們土壤營養不夠就只能靠施肥，所以那時我們施肥越多產量越多。但是現在作物的營養源變多了，大氣里有，雨里也有，灌溉水里也有，作物秸稈和有機肥還田又提供了一大部分，整個營養就非常豐富了，完全可以把化肥減下來，這就是我們當年提出的養分資源綜合管理—減肥增效的概念和原理。”張福鎖說道。

張福鎖研究團隊第一個階段做的工作，就是讓農業生產減肥增效。

根據其研究出的技術，在作物不減產的前提下，肥料用量可以減少20%—30%?！爱敃r我們的數據是平均可以增產8%。但是這個增長太小，要想讓農民心甘情愿的用這個技術，至少要做到10%以上的增產，也就是說農民僅憑眼睛就能看到明顯的效果。”張福鎖說。

于是，張福鎖團隊第二個階段就開始做作物減肥后增產增效的技術探索?！暗诙€階段，我們的技術可以實現增產15%，節肥20%以上，減少污染30%以上，這個結果很漂亮。所以現在農業部主推的綠色增產增效技術模式正是這么一套新技術?！睆埜ｆi介紹。

雖然在減肥增效和綠色增產增效研究領域取得了巨大的成就，但引起社會關注的還是我國越來越突出的農業污染問題，特別是越來越嚴重的水體富營養化和霧霾等問題。張福鎖坦言，大氣里的氮氧化物2/3是來自農業源的，而不來自工業源和交通源等，僅此一例就能看出我國農業發展付出了很高的資源環境代價。

通過對氮素來源的研究，張福鎖發現，我國每公頃土地面積上氮的沉降量每年大概就在90公斤左右，這是歐盟法律界限30公斤的3倍之多。大量的氮沉降除了對大氣、水體的污染外，還會使得很多的開花植物難以存活，對于生物多樣性造成嚴重影響，這也就是為什么歐盟等地區對此有嚴格法律約束的原因。造成我國這種現象的原因，除了化肥使用過量以外，還有有機廢棄物排放多和化肥本身利用率低的問題。

張福鎖教授告訴《農經》記者，之所以我國化肥利用率遠低于國際平均水平的原因，一是我國農業生產沒有形成高效的資源利用方式。“簡單說，就是我們的施肥方法不合理，沒有根據作物的生長周期去合理的使用肥料?！睆埜ｆi說，這是農業方面的問題。二是在工業層面上，我國生產的化肥產品很多也滿足不了作物和土壤特性的要求?！拔覀円恢痹谧非蠡十a品見水就溶，農民甚至用這一特性來鑒別肥料好壞，但是大多數作物并不需要一次就供應那么多的活性營養，全溶不僅造成浪費，而且抑制作物生長，這樣的產品就不能滿足農作物生長的需要。因此工農業兩端的技術都需要轉型升級。農業端要改進農民施肥的技術，工業端化肥產業要根據農業生產的需求去升級產品?！?/p>

而在更長遠的未來，是被張福鎖稱之為高產高效、提質增效的農業技術。“高產高效就是增產幅度很大，30%以上，增效在50%以上。為什么定了這個目標？因為我們如果全國能增產30%以上，那么我國現有的耕地就可以生產出足夠全國人口需要的糧食還有牲畜的飼料，根本不需要依靠進口。如果我們能增效50%，意味著我國的農業生產效率可以跟國際上先進水平的相當，同時污染也降到最低水平。”張福鎖說，這就是未來中國農業應該達到的目標。

所以，在張福鎖看來，中國農業的問題不是生產不出來足夠的農產品，而是生產這些農產品需要付出多高的資源環境代價的問題。產量保證，能源消耗和環境污染減下去就是一個基本要求。

而張福鎖如今又把研究重點做了點調整，瞄準的是提質增效。“習總書記去年在人大會上對湖南團的講話中提出農業供給側結構性調整問題。大家都在說工業供給側改革怎么農業也要？2016年12月的中央農村工作會議上說得非常清楚，農業供給側結構不合理，簡單來說就是老百姓需要的高品質的產品沒有，低品質的在農民手里賣不掉。高品質高價格的產品還得從國外進口，這就是結構不合理。所以提高農產品質量就成了一個關鍵問題?！睆埜ｆi說?！爱斎惶豳|的另外一個目的就是如果你產品質量高了就能賣個好價錢，農民單位面積可以多掙錢，增加農民收入，現在農民收入上不去，這是個大問題。當然你必須要增效，不但要增加效益，而且要增加資源利用效率，減少環境污染，實現綠色增長，所以提質增效是我們新的目標?！?/p>

20世紀90年代以來，化肥用量持續大幅增加，糧食增產緩慢

問題不在肥料本身而在于使用不當

化肥作為糧食的“糧食”，是現代科學技術帶給我們的高效營養物質。如今，化肥的不合理施用帶來了一些問題，導致一些負面影響被過分放大。而這些在張福鎖看來多數都是源于對化肥本身的誤解。

而其中最大的誤解就來自肥料消費者?！斑^去農民都認為高產就要肥大水勤。實際上很多肥料就跟人一樣，營養多了不僅沒用反而造成負面影響，這是一個觀念上的問題。還有很多農戶把肥料能不能溶于水，溶水后有沒有渣子作為分辨肥料好壞的標準，但全溶的肥料不一定是最好的肥料?！睆埜ｆi說。

另外一端的誤解則是肥料的生產商。為了迎合市場需要，就生產很多高濃度的、易溶于水的肥料，而不是根據土壤和作物特點研制不同的肥料。例如酸性土壤上枸溶性磷肥的效果不錯，石灰性土壤上“氣肥”如碳銨和尿素的損失就多等，化肥生產應該考慮這些因素。

更嚴重的誤解則是來自于社會各界。“有很多人認為現在農產品不好吃了是因為化肥的問題，實際這個概念是錯的。因為任何一個農產品它都是由營養成分組成的，營養平衡的時候作物的營養代謝最好，它的代謝產物、次生代謝產物的含量就最合理，就能產生我們所說的風味最好的狀態。而當作物營養不平衡的時候，就會出現這樣那樣的問題。比如說水氮多了，水果的果肉就會膨大得很快，果皮鈣不足就會出現裂果的現象，口感自然也不好。所以我們老說的化肥使用以后口味不好的原因是因為我們使用的肥料養分不平衡，過量的使用了某些營養造成的。簡單地說，不是因為化肥本身造成的，是因為不合理使用化肥造成的。”張福鎖說。

對于公眾對化肥使用造成的污染問題，張福鎖也認為不應過度渲染。事實上合理施肥不僅不會造成環境污染，反而有利于生態環境保護。農業生產中施用的氮肥如尿素、碳銨和磷酸二銨等銨態氮肥等進入土壤后只有太多沒有被作物吸收利用的部分才有可能以氨氣和氮氧化物等活性氮形式排放到大氣中，引起的大氣污染如果采取深施覆土、分次施用、選用合理產品，這些損失可以降低到很小。

“近年來我國土壤健康問題引起了廣泛關注，農戶直觀感覺土壤板結了、污染了，就簡單歸結為化肥的作用。其實土壤板結不是化肥的作用?！睆埜ｆi說，土壤板結主要是大水漫灌、淹灌、不合理的耕作等造成的。合理使用化肥尤其是與有機肥配施可以改善土壤結構。另外，化肥對土壤重金屬污染的增強作用很小，因為我國磷礦含鎘量較低，按照目前施肥量（50公斤/畝，按平均含鎘量10 mg/kg計），每年帶入的鎘僅為0.5克/畝，而工礦業開采和污水灌溉帶入的鎘數量遠高于肥料。

針對我國化肥使用過量、不合理施肥的現狀，張福鎖開出了“精、調、改、替”的藥方，即推進精準施肥、調整化肥使用結構、改進施肥方式、有機肥部分替代化肥。

世界性的農業技術推廣難題

1月的中國農大校園里學生大多都已放假回家了，而2015級農業資源利用研究生班的張江周卻剛剛從廣西隆安縣回到校園。一年中，張江周大約要在設立在廣西金穗農業公司的科技小院里工作服務300天。在那里2萬多畝的香蕉地，讓張江周所學的知識有了真正的用武之地，而知識帶來的增產增收也給蕉農們帶來了切實的收益。在張江周之前，他的師兄師姐們已經在那里駐扎了兩三年，為當地蕉農解決了諸如土壤改良、作物營養方案、病蟲害防治以及品種改良等問題。

從2008年開始，中國農大開始嘗試建設科技小院為一線提供專業貼身的農業技術服務，如今已有81個科技小院遍布全國，來自農業大專院校的上百名學生直接下到田間地頭，學以致用。

而之所以萌發出創辦科技小院的念頭，則是源于張福鎖心里的一個疑惑?！皬奈易x書時候起，就一直在做研究，我們做出了那么多的成果，也發表了很多文章國際上都有大影響，可是我們的這些成果能不能用到實際中去，用了之后能不能產生實際的成果？能給老百姓帶來些什么？”

事實上，世界范圍內農業技術推廣落地一直都是一個難題。受知識不足、信息和資源缺乏、服務支撐不夠、土地產權制約、抗風險能力差等一系列問題困擾，科技進步難以轉化為農戶的生產力和農民收益，這不僅是我國農業發展面臨的巨大挑戰，也是全球小農戶生產轉型的最大難題。

張福鎖和他的團隊在進入第二個科研階段的時候就開始盤算著要“到農民身邊去”。剛好趕上當時高校研究生培養機制改革，張福鎖和同事們得到了一些專業碩士的指標，于是就把學生放到農村里做起了科技小院?！爱敃r主要目的是想看我們的技術能不能有用，結果下去以后發現不但有用，還有大用?！睆埜ｆi說。

中國農業大學碩士生駐扎在廣西金穗科技小院，為當地香蕉產業發展做出了貢獻。

實驗室里研究出的技術能否產生實際效果，這是張福鎖團隊最初想通過科技小院證明的東西。結果等老師和學生們真正下去以后，他們發現，農民需要的不僅僅是技術，還需要技術人員能在他們身邊，有了問題有人能商量。“因為包產到戶以后都是一家一戶自己搞生產，農民天天到自己地里去，發現了一堆問題，對這些問題也沒招兒，知識不夠用也沒有信息，也沒有更多的社會聯系，最后無可奈何回到家里。”“可是我們的老師和學生往那兒一住就不一樣了，我們跟農民一塊下地的時候，看到有蟲子了，學生就回來上網查，他找不到原因還可以打電話找專門的老師問。一天出去以后可能碰到一批問題，十個八個問題記下來，慢慢地天天跟農民在一塊兒，天天有信息，由于有了外面的幫助，農民就進步了。農民不但進步了，主要是農民對自己有信心了，他知道自己通過技術可以解決問題了，這個很重要。”張福鎖說。

而這樣的貼身服務，在被幫助的農民那里被總結成了“四個零”——零距離、零時差、零費用、零門檻。張福鎖介紹，農民們都把這群孩子當成了親人。

統計數據顯示，河北曲周農戶的作物產量和氮肥生產效率最初僅為高產高效試驗基地的63%和57%，科技小院入住五年后，曲周農民農業知識水平大幅提高，高產高效技術采用率從2009年的17.9%提高到了53.5%，2009—2014年，全縣糧食單產實現了試驗基地產量水平的79.6%，全縣糧食總產增長了37%，養分效率提高20%以上，農民收入增長了79%，曲周一躍成為全國糧食生產先進縣。

自2009年在河北曲周建立第一個科技小院以來，中國農業大學資源環境與糧食安全研究中心以全國養分資源管理協作網為依托，已在全國21個省市建立了81個科技小院，探索不同區域、不同優勢作物、不同經營主體條件下農業轉型的技術、應用模式和區域大面積實現的途徑，取得了豐碩的成果，引起了社會各界的高度關注。據不完全統計，科技小院已培養科技農民1000余人，集成適用性技術模式44個，直接服務2萬多農戶，推廣新技術1000萬多畝，支撐各類合作社60多個、服務大型企業6個。

2016年9月， Nature發表了《科技小院讓中國農民實現增產增效》，讓科技小院這一獨特的農業技術推廣模式受到了世界的矚目。這種模式的成功，給了諸多發展中國家解決農業技術落地問題提供了一個可行的路徑。

張福鎖告訴《農經》記者，世界各地農業技術推廣最大的問題就是下不了地，到不了農民手里，這是一個全球性的問題。在印尼，他難以置信地聽說當地稻農一周要在稻田里打5—6次農藥?！拔叶疾桓蚁嘈?。我問他為什么，他說因為他不清楚什么蟲子應該用什么樣的藥，也不知道哪種藥有效，所以就什么藥都打。我問，你們沒有農技服務人員嗎？他說沒有。我又問，企業不給你做技術服務嗎？他說，企業賣哪個藥就說他那個藥，但一個藥防不住所有的蟲子。這就是印尼的情況。在非洲國家，農業技術服務更是基本為零?！?/p>

所以，像科技小院這樣的組織就是針對這種科技水平接受能力比較差、種植又比較分散的小農戶，張福鎖稱之為高強度的知識傳播和貼身的技術指導。

但是這樣的高強度和貼身服務的成本又該如何承擔呢？根據張福鎖團隊的測算，一個小院一年的成本大約幾萬元。根據他們的設想，一個鄉設一個科技小院，最少能覆蓋周邊3—5個鄉，在種植結構相對單一的地方，基本上就能覆蓋一個縣。

然后，科技小院發展到一定程度，在規?；⒓s化相對較好的地方，就可以培養優秀的農民做技術員，形成規?；战M織，進一步推廣技術。按照張福鎖團隊的測算，如果國家層面推廣這種模式，拿出的資金并不多，只相當于每年農業綜合補貼的百分之幾，但卻可以解決一系列的農業技術推廣難題。

中科院李振聲院士這樣點評：科技小院既開創了引導農民致富的一條新路，又是中央提出的“精準扶貧”的一種新模式。而國際小農戶研究專家K·Giller更是把科技小院扎根農村，助推小農戶增產增效的創新模式稱之為“全球最成功的典型案例”。