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1現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)的基本內(nèi)涵

循環(huán)農(nóng)業(yè)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)精華的重要內(nèi)容。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展階段，受較低的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和特殊土地制度的雙重影響，絕大部分農(nóng)民都被束縛在土地上，以地為生、以農(nóng)為本成為這個(gè)時(shí)代最典型的特征。囿于當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)資源匱乏和生產(chǎn)消費(fèi)水平低下，只有加大對農(nóng)業(yè)廢棄物資源的綜合利用，促成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活和農(nóng)業(yè)廢棄物利用之間的循環(huán)流動，才能有效改善土壤肥力、降低生活成本、緩解環(huán)境壓力、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。一方面，農(nóng)戶通過創(chuàng)造漚肥、堆肥和熏土等有機(jī)肥積制方法，將農(nóng)業(yè)廢棄物做成包括糞肥、綠肥、泥肥、餅肥、骨肥、灰肥、雜肥等多種形式的有機(jī)肥，全量還田，提高地力。另一方面，農(nóng)作物秸稈作為農(nóng)村居民家庭生活用燃料、畜禽養(yǎng)殖飼料的主要來源，其消費(fèi)后產(chǎn)生的人、畜、禽糞便又可以全量還田。這種“精耕細(xì)作、用養(yǎng)結(jié)合、循環(huán)利用”的農(nóng)耕方式構(gòu)成了中國傳統(tǒng)農(nóng)耕文化的重要內(nèi)容，有效促進(jìn)了中國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的產(chǎn)生，購買性物質(zhì)投入包括化肥、農(nóng)藥、塑料、生長調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑等加入到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，從而徹底打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的封閉系統(tǒng)。受農(nóng)業(yè)勞動力機(jī)會成本不斷上升的影響，為了追求農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)出，人們不斷加大現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入量，而逐漸舍棄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物的再利用，從而將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的“資源—產(chǎn)品—廢棄物—資源”的循環(huán)流動方式改變?yōu)椤百Y源—產(chǎn)品—廢棄物”的線性單向物質(zhì)流動方式。

現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)是以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)學(xué)理論，以“4R”即“減量化、再循環(huán)、再利用、可控制化”為原則，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中要減量使用購買性資源如農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)藥，要加大農(nóng)業(yè)廢棄物資源的再利用，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中可更新資源的再循環(huán)利用，要能夠控制農(nóng)業(yè)廢棄物排放養(yǎng)分的去向，通過現(xiàn)代技術(shù)耦合、循環(huán)生產(chǎn)工程和機(jī)械配套，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的多層次、系統(tǒng)化循環(huán)利用，達(dá)到購買性物質(zhì)投入產(chǎn)出最大化，可再生資源高效循環(huán)化、有害物質(zhì)排放最小化的目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境友好、農(nóng)民增收，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展。總體來說，通過大力發(fā)展現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)，一方面可以實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境友好，緩解資源稀缺與環(huán)境破壞的現(xiàn)實(shí)壓力;二是可以確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)化水平，提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性和品質(zhì)，滿足人民群眾對安全、生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品的需求;三是可以積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化、能源化、基料化等的綜合利用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合效益，降低農(nóng)戶家庭生活成本(見圖1)。

2江蘇省發(fā)展現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)的模式探索

江蘇省農(nóng)科院前身是1932年原國民政府創(chuàng)立的中央農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)所，現(xiàn)直屬江蘇省人民政府領(lǐng)導(dǎo)，為江蘇省最大的農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)，綜合實(shí)力位居全國農(nóng)科院系統(tǒng)前列。全院圍繞國家和江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，重點(diǎn)開展農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和宏觀政策研究。歷經(jīng)幾代農(nóng)業(yè)科技工作者的開放創(chuàng)新、敦本務(wù)實(shí)，現(xiàn)已在科學(xué)研究、學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)、成果轉(zhuǎn)化和推廣等方面取得了豐碩的成果，為江蘇省“三農(nóng)”發(fā)展提供了必要的成果保障和技術(shù)支撐。“十一五”以來，面臨江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形勢、新問題和新需求，江蘇省農(nóng)科院在穩(wěn)定傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科的基礎(chǔ)上，積極進(jìn)行學(xué)科調(diào)整和優(yōu)勢布局，整合形成了一批具有江蘇特點(diǎn)的該院特色的新型學(xué)科，其中，循環(huán)農(nóng)業(yè)就包含其中。經(jīng)過幾年的發(fā)展，江蘇省農(nóng)科院循環(huán)農(nóng)業(yè)學(xué)科發(fā)展、團(tuán)隊(duì)建設(shè)和技術(shù)創(chuàng)新取得了長足的進(jìn)步。當(dāng)前，循環(huán)農(nóng)業(yè)團(tuán)隊(duì)擁有核心成員45人，形成一批以高級職稱和具有博士碩士學(xué)歷為主的高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，主持承擔(dān)了一批國家、部省級重大研究項(xiàng)目。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十二五”以來，該研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)各級科研項(xiàng)目72項(xiàng)，總計(jì)合同經(jīng)費(fèi)5893萬元，并擁有包括“農(nóng)業(yè)部長江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“農(nóng)業(yè)部農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用華東科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站”、“農(nóng)業(yè)部蘇州水稻土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測試驗(yàn)站(共建)”、“國家農(nóng)業(yè)科技華東(江蘇)創(chuàng)新中心－農(nóng)業(yè)廢棄物資源化工程研究中心”和“江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院循環(huán)農(nóng)業(yè)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等科研平臺，研究形成了一批國內(nèi)領(lǐng)先、國際知名的創(chuàng)新成果，也探索形成了多種現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)集成、示范和轉(zhuǎn)化運(yùn)用的模式，有效引領(lǐng)和支撐了全省現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)的全面發(fā)展。具體來看，江蘇省農(nóng)科院現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)的研發(fā)和模式探索主要集中在三個(gè)方面，分別為“農(nóng)田內(nèi)部循環(huán)利用模式”、“適度規(guī)模種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)模式”和“流域水體養(yǎng)分富集利用為技術(shù)特征的循環(huán)模式。

2．1農(nóng)田養(yǎng)分內(nèi)部循環(huán)利用模式該模式一方面針對“秸稈焚燒禁不住”和“綜合利用難度大”問題，以整個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為實(shí)施單元，按照“區(qū)域控制，整體推進(jìn)”的利用理念，遵循“就地、大量、便捷、經(jīng)濟(jì)”利用原則，重點(diǎn)攻克“直接利用均勻還田”和“間接利用快捷收儲”的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)稻麥秸稈在種植業(yè)內(nèi)部循環(huán)使用。一是就地直接利用。針對全年稻麥兩熟和茬口安排，提出“稻秸還田為主、麥秸還田為輔”，“每年每塊田(地)有秸稈還田”，“粉碎擴(kuò)散勻鋪還田”的三原則，確保秸稈直接全量還田有序高效，保證后茬作物全苗壯苗，實(shí)現(xiàn)稻麥增產(chǎn)(見表1)。二是離田間接利用。研制和引進(jìn)了系列的秸稈收集打捆與貯運(yùn)裝備，研發(fā)水稻、小麥?zhǔn)崭钆c秸稈打捆一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)稻麥?zhǔn)崭钆c秸稈打捆收集同步，達(dá)到最短時(shí)間、最低成本和最高效率收集、轉(zhuǎn)運(yùn)和儲存離田秸稈。通過秸稈二次壓制成型設(shè)備，將秸稈制成設(shè)施農(nóng)業(yè)日光溫室墻體材料，每座日光溫室可消耗50噸秸稈，約80－100畝田秸稈;通過墊料調(diào)配，將秸稈壓縮打捆作為養(yǎng)殖場墊料，每棟豬舍(1000m2)也可年消耗秸稈50噸，開辟了“大批量、便捷化、低成本”利用的新途徑。該模式通過政府出臺秸稈收集儲運(yùn)優(yōu)惠政策等措施，培植企業(yè)開展秸稈全量利用，打通了秸稈收集、加工、利用的產(chǎn)業(yè)鏈條，在江蘇泗洪縣車門鄉(xiāng)初步實(shí)現(xiàn)了農(nóng)民利益、企業(yè)受益和社會效益的統(tǒng)一。農(nóng)民通過秸稈還田可每年每畝減少40多元磷鉀肥料成本，企業(yè)通過秸稈收集加工與銷售，獲得了直接的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，該模式也可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田節(jié)能減排和生物質(zhì)循環(huán)利用(見圖2)，關(guān)鍵點(diǎn)主要有:一是運(yùn)用農(nóng)田周年生物配置、光溫水自然資源高效利用、農(nóng)田土壤培肥等技術(shù)，提高農(nóng)田光熱水資源周年利用和固碳能力;二是運(yùn)用化學(xué)投入品高效利用技術(shù)，提高購買性資源的利用率和降低單位農(nóng)產(chǎn)品能耗;三是運(yùn)用水肥周年調(diào)控、合理耕作等技術(shù)，減少農(nóng)田和單位農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的溫室氣體的排放;四是運(yùn)用秸稈、填閑作物的高效利用技術(shù)，提高可再生資源的利用率;五是運(yùn)用鈍化、解列、生物降解、土壤理化環(huán)境轉(zhuǎn)換等技術(shù)，減少有害物質(zhì)輸入農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境;六是建設(shè)農(nóng)田凈化塘工程，在凈化塘配置富集養(yǎng)分植物，通過富集養(yǎng)分植物的農(nóng)田利用，建立農(nóng)田流失養(yǎng)分富集再利用體系。

2．2適度規(guī)模種養(yǎng)加結(jié)合循環(huán)模式該模式針對規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖面源污染和農(nóng)作物秸稈資源化利用程度低等現(xiàn)實(shí)問題，在核算農(nóng)田養(yǎng)分需求、居民能源需求和環(huán)境承載能力的基礎(chǔ)上，通過延長農(nóng)業(yè)生態(tài)生產(chǎn)鏈條，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)之間的養(yǎng)分循環(huán)，并在一定程度上滿足居民用電和燃料需求，做到農(nóng)畜產(chǎn)品的無公害化生產(chǎn)，并通過加工增值。以生豬養(yǎng)殖為例，該模式的運(yùn)行流程可以表達(dá)為:豬→豬糞→有機(jī)肥還田→有機(jī)水稻、蔬菜豬→豬糞(農(nóng)作物秸稈)→沼氣發(fā)電→養(yǎng)豬供暖和生活用電豬→污水→氧化塘處理→還田模式等(見圖3)。2006年開始，江蘇省農(nóng)科院在南京市六合區(qū)竹鎮(zhèn)建設(shè)動物科學(xué)基地。基地建設(shè)遵循的理念是循環(huán)農(nóng)業(yè)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，模式之一為“豬—沼—肥—農(nóng)田”。具體而言:萬頭蘇鐘豬養(yǎng)殖場的動物排泄物執(zhí)行干清糞工藝，固體排泄物在堆肥廠進(jìn)行腐熟加工，形成生物有機(jī)肥，供應(yīng)無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。養(yǎng)殖場的液態(tài)排泄物進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵過程，產(chǎn)生的沼氣剛于發(fā)電，提供給養(yǎng)殖場及其他生產(chǎn)車間使用，發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液經(jīng)過泵房加壓、管道輸送，緩存至田問沼液儲存池，以耦合作物需肥的季節(jié)性和反應(yīng)器沼液排放的連續(xù)性。無公害農(nóng)產(chǎn)品通過生產(chǎn)、加工、銷售，進(jìn)入市場。總體來看，該模式經(jīng)濟(jì)效益明顯。圍繞規(guī)模化養(yǎng)殖對優(yōu)質(zhì)飼料的需求和市場對特色優(yōu)質(zhì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的需求，調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的稻、麥、油菜改為鮮食玉米、甘薯、豆類、蔬菜等經(jīng)濟(jì)效益高、飼料質(zhì)量好的作物。作物邊角料、殘次品為養(yǎng)殖業(yè)提供飼料;養(yǎng)殖業(yè)又為種植業(yè)提供優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料;家畜糞便發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，經(jīng)過沼氣發(fā)酵無害化處理的沼液、沼渣為種植生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)肥料;沼氣發(fā)電為養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)及居民小區(qū)提供能源。同時(shí)圍繞種植產(chǎn)品發(fā)展貯藏保鮮、加工業(yè)，圍繞養(yǎng)殖業(yè)建立屠宰和肉類加工業(yè)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展運(yùn)銷配送業(yè)，通過如此大的循環(huán)，相關(guān)產(chǎn)品的成本大大降低，形成具有地方特色的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多次增值。此模式既可保護(hù)環(huán)境，又有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2．3流域水體養(yǎng)分富集利用為技術(shù)特征的循環(huán)模式該模式以降低水體氮磷為目標(biāo)，以水葫蘆種養(yǎng)利用為切入點(diǎn)，通過技術(shù)攻關(guān)、工程化開發(fā)、集成創(chuàng)新和規(guī)模化示范等途徑，完善和提升水葫蘆種養(yǎng)安全控制，機(jī)械化打撈處置，沼氣、有機(jī)肥生產(chǎn)利用等技術(shù)、工藝，研發(fā)定型成套專用設(shè)備，形成水葫蘆“種、撈、運(yùn)、加、用”環(huán)環(huán)相扣、運(yùn)行穩(wěn)定的工程化技術(shù)，建設(shè)示范展示基地。通過水葫蘆富集水體氮磷，建立了能源和肥源循環(huán)利用2個(gè)鏈條，一是形成了氮磷循環(huán)利用鏈條，由于農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)藥的過量施用和投入結(jié)構(gòu)的不合理，江蘇省化肥、農(nóng)藥的利用效率不到40%，過量的氮、磷等養(yǎng)分通過降雨和徑流的方式流向江河湖海，造成了大面積的水體富營養(yǎng)化。將水葫蘆作為水體氮磷資源的富集載體，對水葫蘆進(jìn)行采收、脫水處理，其中的干物質(zhì)氮磷含量高，可作為肥料利用回到農(nóng)田中;二是形成了生物質(zhì)能源循環(huán)利用鏈條，水葫蘆在富集水體氮磷過程中，通過光合作用固定空氣中二氧化碳，水葫蘆脫水處理后的汁液，經(jīng)過發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷可作為能源利用，產(chǎn)生的二氧化碳又回到大氣中(圖4)。該項(xiàng)技術(shù)在江蘇太湖、云南滇池進(jìn)行了技術(shù)集成示范，降氮、降磷效果十分理想，資源化利用取得明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益(見表2)，初步形成了以流域水體養(yǎng)分富集再利用為技術(shù)特征的循環(huán)模式。生物富集治理水體富營養(yǎng)化已成為江蘇省乃至全國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中亟需解決的突出問題，也是當(dāng)今世界性難題。治理水體富營養(yǎng)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于降低水體氮磷含量，生物修復(fù)技術(shù)是被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)有效、最具優(yōu)勢的途徑，利用水生植物修復(fù)水體成為國內(nèi)外研究者廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。水葫蘆生長速度快、生物產(chǎn)量高、氮磷富集能力強(qiáng)，與沉水植物、挺水植物、浮葉植物相比，適宜生長的水域更為廣泛，且便于打撈處置機(jī)械化作業(yè);與生物浮床比工程投入少，水體凈化效率高。

3進(jìn)一步提升現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的建議

現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)模式建立與應(yīng)用，不僅需要技術(shù)的體系化，還要求裝備定型化和項(xiàng)目工程化，特別是循環(huán)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)均能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和工程化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)中勞動生產(chǎn)率提高。從技術(shù)體系化要求看，針對稻麥養(yǎng)分徑流流失特點(diǎn)，研究水土流失攔截設(shè)施與提高水生植物養(yǎng)分富集能力的技術(shù);以不影響農(nóng)作物產(chǎn)量為前提，進(jìn)一步開展農(nóng)田污染物減投及阻控技術(shù)研究;研究水生植物農(nóng)田安全、省工利用技術(shù);優(yōu)化區(qū)域農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)利用布局設(shè)計(jì)，提高農(nóng)田流失養(yǎng)分在運(yùn)輸循環(huán)過程的利用效率。針對大面積種養(yǎng)水葫蘆的水體凈化效果與生態(tài)安全性，開展持續(xù)跟蹤研究與驗(yàn)證;研究水葫蘆在水體快速脫氮除磷的機(jī)制以及大面積水葫蘆種養(yǎng)對整個(gè)湖體的氮、磷平衡的影響。從設(shè)備定型化要求看，秸稈收集打捆與貯運(yùn)裝備、秸稈二次壓制成型設(shè)備處在試制試用階段，還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)定型;水葫蘆采收、減容、轉(zhuǎn)運(yùn)裝備需要提升效率，并進(jìn)行設(shè)備定型和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，才能使示范工程能夠長效低成本運(yùn)行;沼液管道化農(nóng)田利用系統(tǒng)還需要研究，以降低沼液運(yùn)輸及施用成本，同時(shí)協(xié)調(diào)沼液連續(xù)供應(yīng)與農(nóng)作物生長養(yǎng)分階段性吸收的矛盾。發(fā)展現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)關(guān)系到農(nóng)業(yè)增長方式的轉(zhuǎn)變，其社會效益和綜合效益明顯，循環(huán)農(nóng)業(yè)模式長效運(yùn)行，還需要政策支撐，各級政府要加大政策的支持力度，對用于農(nóng)業(yè)循環(huán)生產(chǎn)的基本農(nóng)田建設(shè)、工程建設(shè)、機(jī)械和科技創(chuàng)新給予重點(diǎn)支持。同時(shí)，出臺補(bǔ)貼政策，按循環(huán)生產(chǎn)后產(chǎn)生的生態(tài)效益進(jìn)行補(bǔ)貼，如按循環(huán)生產(chǎn)后少排放出多少N、P或提取并再循環(huán)了多少N、P，進(jìn)行補(bǔ)貼。此外，對循環(huán)生產(chǎn)的企業(yè)進(jìn)行稅收減免，以促進(jìn)新興環(huán)保產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。

作者：嚴(yán)少華張鋒孫洪武單位：江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院