有機旱作農(nóng)業(yè)
——中國旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)發(fā)展之路

王娟玲

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部有機旱作農(nóng)業(yè)重點實驗室(部省共建)/有機旱作農(nóng)業(yè)山西省重點實驗室,山西 太原 030000)

2017年,習(xí)近平總書記視察山西時指出“有機旱作是山西農(nóng)業(yè)的一大傳統(tǒng)技術(shù)特色,山西少雨缺水,要保護生態(tài)、節(jié)水發(fā)展,要堅持走有機旱作農(nóng)業(yè)的路子,完善有機旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)體系,使有機旱作農(nóng)業(yè)成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要品牌”,為山西和廣大旱區(qū)農(nóng)業(yè)指明了發(fā)展方向、提供了根本遵循。

1 有機旱作農(nóng)業(yè)的深刻內(nèi)涵

習(xí)近平總書記提出的有機旱作農(nóng)業(yè)的“有機”,既包括以土壤有機培肥為核心的傳統(tǒng)的“有機”,也包括排斥一切無機能量不施用化學(xué)投入品的有機農(nóng)業(yè)的“有機”,更是內(nèi)涵深刻而寬廣的“大有機”,即綠色、健康、生態(tài)、良性循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展[1]。通俗講就是地要越種越肥、土壤要越來越健康,各種資源都要高效利用,農(nóng)產(chǎn)品要綠色優(yōu)質(zhì)健康,生態(tài)環(huán)境要越來越好[2]。它蘊含著種養(yǎng)結(jié)合、用養(yǎng)平衡的中醫(yī)系統(tǒng)整體性思想,是與化石農(nóng)業(yè)有著本質(zhì)區(qū)別的宏大發(fā)展理念,也就是充分汲取傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化理念精華,充分運用現(xiàn)代先進技術(shù)和裝備,因地制宜構(gòu)建旱地農(nóng)業(yè)內(nèi)生性綠色高效的物質(zhì)能量循環(huán),形成健康的生態(tài)生命系統(tǒng),促進用養(yǎng)結(jié)合,顯著提高資源利用效率、土地產(chǎn)出能力、干旱抵御能力和產(chǎn)品增值能力,盡可能減少化學(xué)品投入,實現(xiàn)量質(zhì)兼顧、生態(tài)良好,推動旱作農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展。這是一種中西結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)類型,是一條符合國情、農(nóng)情,有中國特色的農(nóng)業(yè)發(fā)展之路,也是習(xí)近平總書記“兩山論”生態(tài)文明觀在農(nóng)業(yè)上的具體體現(xiàn),是文化自信、道路自信的具體體現(xiàn)。

山西農(nóng)業(yè)發(fā)展的歷史就是一部有機旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展史,從7000多年前的丁村文化一直到清朝的《馬首農(nóng)言》均有記載。20世紀60～70年代,山西探索并形成了“三莊一寨一山一川”典型旱作技術(shù),尤其是大寨的“坡改梯”和保水、保土、保肥的“海綿田”堪稱旱作技術(shù)的經(jīng)典,為共和國農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了特殊貢獻;20世紀90年代以來,山西選育的‘晉麥33’、‘晉麥47’和‘晉谷21’等抗旱、廣適、優(yōu)良品種至今代表著國家前沿水平;進入新世紀,山西率先提出“藝機一體化”[3]并積極探索實踐,推進和加速了全國“輕簡化”栽培技術(shù)的創(chuàng)新研究和發(fā)展應(yīng)用。山西是旱作農(nóng)業(yè)大省,有著悠久的歷史傳統(tǒng)和深厚的技術(shù)積淀,是有機旱作農(nóng)業(yè)的根之所在[4]。總書記有機旱作農(nóng)業(yè)講在山西,但指向卻不僅山西,旨在整個旱區(qū)農(nóng)業(yè),旨在全國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展,旨在讓山西先行先試,趟路子、出模式,示范引領(lǐng)全國。

2 傳統(tǒng)有機旱作農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢與不足

傳統(tǒng)有機旱作農(nóng)業(yè)可追溯到西周的“畎畝法”[5]、漢代的“代田法”[6]及魏晉南北朝的精耕細作、施農(nóng)家肥、種植綠肥及輪作倒茬等[7-8],這種“勞者欲息、息者欲勞”的耕作傳統(tǒng)充分體現(xiàn)的正是用養(yǎng)結(jié)合的理念,也是中華民族幾千年來有效抗御干旱、防止土壤衰竭的法寶,體現(xiàn)著中華燦爛的農(nóng)耕文明。它是充分依靠自身地形、氣候、土壤等自然條件,長期發(fā)展形成的資源節(jié)約、環(huán)境友好的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。其優(yōu)勢是主動適應(yīng)環(huán)境,通過提高土壤有機質(zhì)含量、循環(huán)利用關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)等方法有效保護土地,將土地視作生態(tài)和生命系統(tǒng),而不是一種可消費的生產(chǎn)資料。由于沒有外來物質(zhì)和能量的投入,形成了綠色、生態(tài)、可持續(xù)的自身循環(huán)系統(tǒng),這是中華文明得以延續(xù)的重要因素,也是我們最該繼承發(fā)揚的優(yōu)良傳統(tǒng)。不足之處是獲取能量的方式僅來自于植物的光合作用,沒有外來物質(zhì)和能量的投入,因而生產(chǎn)的糧食和食物有限,不能供養(yǎng)更多的人口,也是農(nóng)業(yè)社會先天不足的主要原因,正是我們需要打破和改造提升之處。

3 當(dāng)前旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的問題與隱憂

近幾十年來,迫于解決溫飽、追求產(chǎn)量的客觀需求,忽視甚至拋棄傳承了幾千年的、最值得我們驕傲和自豪的以自然資源循環(huán)化、無害化、可持續(xù)化為主要內(nèi)容的農(nóng)耕文化,選擇了一條以化肥、農(nóng)藥、地膜為核心,以依賴物質(zhì)投入為特征的化石農(nóng)業(yè)道路。不可否認,化石農(nóng)業(yè)對我國糧食增產(chǎn)產(chǎn)生了很大影響,糧食總產(chǎn)由1978年的3 000億kg增加到2018年的6 579億kg,增長了1.2倍,其中化學(xué)投入品功不可沒。但由于發(fā)展速度快,時間短,沒有重視和汲取西方國家化石農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中的各種教訓(xùn),技術(shù)上又還沒有達到已經(jīng)發(fā)展了幾百年的發(fā)達國家的水平,總體上仍屬于粗放型增長模式,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)在食品安全、生態(tài)平衡、涵養(yǎng)水源等諸多方面不可替代的功能和作用被削弱。同時因過度依靠外援驅(qū)動,造成了資源的浪費、土壤有機質(zhì)的減少和土壤生態(tài)系統(tǒng)的退化,使中國自古以來創(chuàng)造正外部效應(yīng)的農(nóng)業(yè)一定程度上成為了具有較高消耗和污染特點的制造負外部效應(yīng)的產(chǎn)業(yè)。

3.1 化肥過度施用

2018年中國化肥用量5 653.4萬t,位居世界第一。我國占全球7%的耕地,使用了全球35%的化肥,是農(nóng)業(yè)第一大國美國和耕地面積第一大國印度的總和[9]。農(nóng)作物化肥用量328.34 kg·hm-2,遠高于119.94 kg·hm-2的世界平均水平,是英國的2.1倍、美國的3.7倍,是發(fā)達國家安全上限的2倍,而平均利用率不足40%,比發(fā)達國家低約20%。化肥的過度施用導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡,土壤酸化、板結(jié),質(zhì)量下降,氮素淋失,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土壤貢獻率僅50%～60%,比40年前下降10%,比發(fā)達國家低10～20個百分點[10-16],邊際效益明顯下降,造成資源浪費和環(huán)境污染。

3.2 秸稈利用不充分

秸稈是土壤最重要、最直接、最經(jīng)濟的有機質(zhì)來源。隨著作物產(chǎn)量的提高,秸稈的總量在增加,肥料化、飼料化的比例也在提升,2019年已達到65.2%,但利用的質(zhì)量尤其是直接還田的質(zhì)量并不高[17-18],廢棄焚燒的比例達到約20%,燃料化約占11%。以山西為例,秸稈燃料化的比例為8%,全省的裝機容量為310 kW,如果滿負荷運轉(zhuǎn),秸稈消耗量將占到秸稈總量的35.6%,留在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的秸稈量即使全部利用也只有64.4%。我們以保持地力的秸稈需求量做理論分析,維持目前有機質(zhì)含量16.5 g·kg-1的水平,每年需要還田秸稈300 kg·666.7m-2,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)秸稈用量將占到總量的75%;如果有機質(zhì)含量要提升至20 g·kg-1,則每年需要還田秸稈350 kg·666.7m-2,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)秸稈用量將占到總量的87.5%(直接和間接還田),并且需要150年時間,足見耕地質(zhì)量提升的艱巨性。

3.3 畜禽糞污(人糞尿)資源化利用差

過去以家庭為單位的養(yǎng)殖水平雖然不高,但有自身的種養(yǎng)小循環(huán),畜禽糞污全部回歸農(nóng)田。目前多是規(guī)模化養(yǎng)殖,但牲畜糞便的處理卻相對滯后甚至脫節(jié)。一方面糞污堆積污染環(huán)境;另一方面大面積耕地沒有好的甚至沒有有機肥可用,沒有建立起應(yīng)有的用養(yǎng)循環(huán)體系。畜禽糞便養(yǎng)分還田率低于50%[19],城鎮(zhèn)的人糞尿則是通過下水道模式被填埋或被排掉,還田率不足10%,損失了大部分肥源,致使我國有機肥資源的利用率不足40%。人們?yōu)樘岣弋a(chǎn)量,又大量使用化肥,浪費資源且污染環(huán)境,還影響農(nóng)產(chǎn)品安全,形成惡性循環(huán)。

3.4 土壤耕層變淺

直到20世紀80年代,土地都還是要深耕、深翻,目的就是改良土壤結(jié)構(gòu)、加厚活土層、營建土壤水庫,起到納雨蓄墑、抗旱沃土的作用。后來由于以旋代耕等簡化粗放耕作措施的大面積應(yīng)用,導(dǎo)致耕層變淺,形成了堅厚的犁底層,加之有機肥施用的減少和化肥的大量施用,土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量變差,蓄水抗旱能力減弱[20]。全國土壤耕層平均厚度僅16.5 cm[21],不足美國(35 cm)的一半,有機質(zhì)含量僅僅是其1/3～1/2,容重卻是其1.2～1.3倍。

3.5 白色污染嚴重

我國每年地膜覆蓋面積約2×107hm2,用量超120萬t,均居世界第一[22]。每年新增20～30萬t不能降解的殘留地膜回收率不足2/3。典型地區(qū)比如新疆達到325.34 kg·hm-2,甘肅136.43 kg·hm-2,陜西109.45 kg·hm-2,山西西北部殘膜量也明顯增加,這種沒有節(jié)制和缺乏標(biāo)準(zhǔn)的過量使用嚴重影響了土壤微生物活動和透氣性,污染了土壤環(huán)境,破壞了土壤結(jié)構(gòu),導(dǎo)致滲透力下降,抗旱力減弱,影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[23];同時中外科學(xué)家研究均發(fā)現(xiàn)塑料微粒已通過食物進入了人體[24-25]。

3.6 農(nóng)藥濫用

全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年使用農(nóng)藥約350萬t,中國占到了約1/2[26]。在過去20多年里,發(fā)達國家農(nóng)藥使用量是穩(wěn)定或減少的,其中美、德變化不大、英國減少44%、法國減少38%、日本減少32%、越南減少24%,而中國卻顯著增加,達到136.1%,比較嚴重的有海南694.60 kg·hm-2、福建366.42 kg·hm-2、廣東357.42 kg·hm-2、浙江321.43 kg·hm-2[25]。2015年全國農(nóng)藥利用率只有36.6%,遠低于歐美發(fā)達國家的50%～60%。低利用率意味著高殘留,據(jù)統(tǒng)計,全國受農(nóng)藥污染的面積已逾4.67×107hm2,阻礙了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[27]。

3.7 水資源浪費驚人

全球70多億人口中有40多億人生活在缺水環(huán)境中。人類社會在未來能源、水源、食物等多種危機中,水資源危機程度最嚴重、最廣泛。我們作為全球13個最貧水的國家之一,又擁有14多億眾多人口的大國,對于節(jié)水仍存在著認識不足、重視不夠、政策缺乏、技術(shù)不強等問題。不少地方大面積農(nóng)田、果園及設(shè)施農(nóng)業(yè)中仍以漫灌為主,許多現(xiàn)代化大都市園林景觀也尚未實現(xiàn)節(jié)水灌溉。占總用量約63%的第一用水大戶——農(nóng)業(yè),在產(chǎn)業(yè)布局上缺乏水資源可持續(xù)支撐的整體和長遠規(guī)劃,農(nóng)業(yè)用水有效利用率僅為45%,而發(fā)達國家達70%～80%以上。我國單方水生產(chǎn)糧食約1 kg,發(fā)達國家為2 kg,以色列達到2.35 kg。從地下水位變化以及GRACE衛(wèi)星觀測地球重力場變化情況可以看到,華北已形成了嚴重的漏斗區(qū),直接影響到京津地區(qū)的水資源安全。

干旱與氣候變暖有關(guān),但對水資源的過度開發(fā)和非理性使用無疑會加劇旱災(zāi)的常態(tài)化,導(dǎo)致極端干旱天氣的出現(xiàn)。山西的統(tǒng)計資料顯示,從鴉片戰(zhàn)爭到本世紀90年代,干旱年份呈明顯增加趨勢：近代以前21年一遇、近代9年一遇、現(xiàn)代7.4年一遇、當(dāng)代4.7年一遇,這里的干旱還包括了大、中、小各種類型。而10多年來山西已發(fā)生四次大旱：2009年全省遭遇了50年一遇的大旱,47～53萬hm2農(nóng)田無法下種;2013年長治、晉城大旱;2019年全省9市66.7萬hm2耕地受旱嚴重,26.7萬hm2絕收;2020年朔州、大同遭遇了30～40年一遇的干旱,13.3～15.0萬hm2農(nóng)田無法耕種,平均約2.5年就有一次大旱[28]。由此可見,干旱的頻率和嚴重程度明顯增加。干旱問題就是糧食問題、食物問題,在食物面前,什么都顯得無足輕重。解決高效用水和節(jié)水問題不僅是技術(shù)問題、戰(zhàn)略問題,更是政治問題,關(guān)乎發(fā)展與生存,務(wù)必引起我們的高度重視。

以上這一系列問題,需要用綠色生態(tài)、系統(tǒng)性、一體化理念,采用先進的現(xiàn)代化技術(shù)和裝備加以解決,即走好中國特色有機旱作農(nóng)業(yè)之路。

4 關(guān)于大力發(fā)展有機旱作農(nóng)業(yè)的建議

4.1 深刻領(lǐng)會、正確理解、準(zhǔn)確把握有機旱作農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵要義

習(xí)近平總書記關(guān)于有機旱作農(nóng)業(yè)的重要指示為我們發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提供了根本遵循,必須正確理解和把握,不能搞偏、搞窄、搞亂。一是不能把有機旱作農(nóng)業(yè)當(dāng)成傳統(tǒng)有機旱作農(nóng)業(yè)的簡單回歸,一夜回到解放前,拉低有機旱作農(nóng)業(yè);二是不能把有機旱作農(nóng)業(yè)等同于有機農(nóng)業(yè),有機農(nóng)業(yè)具有高投入、高技術(shù)、高品質(zhì)、高信用、高風(fēng)險、產(chǎn)出有限等特點,大規(guī)模發(fā)展脫離中國14億多人口大國的農(nóng)情、國情以及新冠疫情、俄烏沖突之下的世情,需要適時、適度、適宜,不能搞窄搞高有機旱作農(nóng)業(yè);三是不能認為有機旱作農(nóng)業(yè)是當(dāng)前旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的簡單過渡,因為二者從發(fā)展的理念、方式到核心技術(shù)都有質(zhì)的區(qū)別,不能輕視幾十年化石農(nóng)業(yè)的影響以及嚴峻的現(xiàn)存問題,搞簡單、搞錯有機旱作農(nóng)業(yè);四是不能炒概念、蹭熱度,把有機旱作農(nóng)業(yè)當(dāng)成一個框,什么都往里裝,搞亂有機旱作農(nóng)業(yè)。

農(nóng)業(yè)曾是中國雄踞世界且最具優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè),堅守和弘揚傳統(tǒng)科學(xué)理念十分必要,但同時又必須正視我們14億多人口大國,吃飯永遠是天字號問題的嚴峻現(xiàn)實。要注重學(xué)習(xí)借鑒經(jīng)過幾百年發(fā)展的國外農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代科技和裝備,又要汲取過度化石農(nóng)業(yè)的深刻教訓(xùn),將優(yōu)秀的理念與先進的技術(shù)有機結(jié)合,打造符合中國現(xiàn)實需求,滿足未來發(fā)展需要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。

有機旱作農(nóng)業(yè)首先應(yīng)該具備“四高”特征：一是高產(chǎn)出,解決好國人的吃飯問題。新冠疫情爆發(fā),不少國家第一時間禁止或減少了糧食出口,導(dǎo)致糧價大幅上漲,如高梁、玉米和小麥的漲幅曾分別高達 82.0%、45.5%和19.8%[29],俄烏沖突再一次使全球糧食安全形勢驟然緊張,給了我們深刻的啟示和警示。二是高質(zhì)量,綠色、優(yōu)質(zhì)、健康、功能是當(dāng)今人們對生活水平和生活質(zhì)量提高的必然追求。三是高效率,水、土、肥各種資源要多級循環(huán)利用,做到綠色、生態(tài)、節(jié)約、高效(率),我們已經(jīng)難以承受資源浪費和環(huán)境污染的雙重壓力。四是高效益,要加快推進藝機一體的機械化、自動化、智能化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用,做到輕簡、省力、低耗、高效(益)。只有將數(shù)量、質(zhì)量、效率、效益都兼顧起來,才能實現(xiàn)真正的可持續(xù)[30]。

4.2 注重多要素協(xié)同和多學(xué)科交叉

干旱是北方地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的首要限制因子。幾十年來,對于旱農(nóng)的研究不可謂不重視,以至于幾乎找不到未涉及的領(lǐng)域,有些領(lǐng)域已經(jīng)比較深入,但真正應(yīng)用于生產(chǎn)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)還是問題成堆,“1公里”、“幾公里”現(xiàn)象十分突出。究其原因,我們的研發(fā)也走了一條“西醫(yī)思想”的路徑,學(xué)科之間、專業(yè)之間協(xié)作不夠,缺少交叉融合,導(dǎo)致創(chuàng)新效率低、支撐能力差,事倍而功半。有機旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須強調(diào)有機聯(lián)系、有機整體、協(xié)同高效的“中醫(yī)理念”。一是注重水、土、肥協(xié)同耦合,通過自然降水高效利用、有機物料高效循環(huán),實現(xiàn)增碳沃土培肥、擴蓄增容保墑,培育抗旱土壤,打造最佳作物生長環(huán)境;二是注重良種、良法,“藝機一體化”配套,育種不僅要考慮高產(chǎn)、抗逆、耐瘠、優(yōu)質(zhì)、功能,還要考慮適宜機械化的種、管、收,栽培不僅要考慮輕簡省力高效,還要考慮有針對性挖掘品種優(yōu)勢功能潛力;三是在團隊組建、項目設(shè)計上,要有全科醫(yī)生的思維,開展有組織的科研,要把多個相關(guān)學(xué)科和專業(yè)在一開始就納入到一個整體之中開展實質(zhì)性系統(tǒng)化協(xié)作,而不是單項成果出來之后再組裝、再配套,使得效果大打折扣。所以有機旱作科技研發(fā),要特別重視多學(xué)科、多專業(yè)、大團隊、成體系協(xié)同作戰(zhàn),突出加性集成效應(yīng)。

4.3 要與地方自然資源和特色產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合

“一方水土養(yǎng)一方人”,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最大特點就是地域性。發(fā)展有機旱作農(nóng)業(yè)要注重與區(qū)域自然資源和特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合,整體統(tǒng)籌謀劃、協(xié)同發(fā)展,形成“1+1>2”的融合效應(yīng),實現(xiàn)良性循環(huán)和高質(zhì)量發(fā)展。以山西為例,獨特的氣候條件和自然生態(tài)造就了豐富的物產(chǎn)資源,享有“雜糧王國”、“黃金養(yǎng)殖帶”、“優(yōu)質(zhì)糧果帶”、“中藥材資源大省”等美譽,這正是習(xí)近平總書記所講的“特”和“優(yōu)”[30-31]。比如沁州小米、嵐縣馬鈴薯、岢嵐紅蕓豆、靜樂藜麥、大同黃花菜、吉縣蘋果、隰縣玉露香梨、汾陽核桃、稷山板棗、上黨黨參、渾源黃芪等,這些都是當(dāng)?shù)氐膶氊?必須倍加珍惜。如何挖掘潛力使這些產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)更特、更優(yōu)?一方面要立足省情、農(nóng)情,科學(xué)頂層設(shè)計,高位推動,把市場和計劃有機結(jié)合起來,要高端定位、適度規(guī)模、有序發(fā)展,因地制宜走好有機旱作農(nóng)業(yè)之路,有效保護、保持好地方特色和優(yōu)勢;另一方面要充分發(fā)掘“特、優(yōu)”農(nóng)產(chǎn)品的功能作用,組織好大有機生產(chǎn)。只有綠色、優(yōu)質(zhì)、健康、功能兼?zhèn)?產(chǎn)品的技術(shù)含量附加值才能高,市場競爭力才能強,經(jīng)濟效益才能好,才能打造并最終形成有機旱作農(nóng)業(yè)品牌,促進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展,加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程,助力鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和農(nóng)業(yè)強國建設(shè)。