農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境與糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的探討——以岳陽(yáng)市為例

羅 瓊，王 昆，許靖波，陳光輝

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 湖南省農(nóng)業(yè)廳糧油處，湖南 長(zhǎng)沙 410005）

岳陽(yáng)市位于湖南省東北部，東倚幕阜山，西、南抱洞庭湖，西北、北枕長(zhǎng)江；全市國(guó)土面積150.19萬(wàn)hm2，其中湖區(qū)48.24萬(wàn)hm2、丘陵區(qū)58.99萬(wàn)hm2、山區(qū)42.96萬(wàn)hm2；總耕地面積30.00萬(wàn)hm2，有效灌溉面積25.27萬(wàn)hm2，旱澇保收面積21.67萬(wàn)hm2[1]，是全國(guó)重要的糧、棉、油生產(chǎn)基地，素有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)[2]。岳陽(yáng)市為北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫17℃，年平均降雨量1 302 mm，溫、水、光基本同步，組合效應(yīng)較好，適宜糧食作物生長(zhǎng)，有利于糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。在岳陽(yáng)市現(xiàn)有的糧食生產(chǎn)技術(shù)水平和有限的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境約束的條件下，氣候、水資源、耕地和能源等因素制約著糧食生產(chǎn)，反過(guò)來(lái)糧食生產(chǎn)也會(huì)給農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成一定破壞。因此，只有在提高糧食產(chǎn)量的同時(shí)兼顧農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，才能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境與糧食生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[3]。

1 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境對(duì)糧食生產(chǎn)的影響

1.1 耕地減少及土壤退化導(dǎo)致糧食種植面積及產(chǎn)量下降

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程日漸加快，非農(nóng)建設(shè)占用耕地的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)耕地面積不斷減少。土地資源的開(kāi)發(fā)利用雖然對(duì)促進(jìn)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程起了不可估量的作用，但其負(fù)面影響也是顯而易見(jiàn)的，例如耕地流失強(qiáng)度大、土地利用率低、耕地污染日趨嚴(yán)重等。我國(guó)土地資源短缺，2011年耕地面積約為1.22 億hm2，人均耕地占有量不足0.092 hm2，還不到世界人均耕地的1/3[4]。我國(guó)被污染土壤已占耕地面積的1/5，耕地總量還在以66.7萬(wàn)hm2/a的速度遞減，照這個(gè)速度預(yù)計(jì)到2030年我國(guó)耕地將減少至約0.9 億hm2，人口將達(dá)到16億，人均耕地面積僅為0.056 hm2，人地矛盾將更加突出[5]。

目前，據(jù)岳陽(yáng)市初步統(tǒng)計(jì)，全市約26.4%的耕地養(yǎng)分失衡，高產(chǎn)田所占比例從1997年的34.4%下降到目前的27%[6]。全市各地的耕地均存在不同程度的問(wèn)題，例如水土流失，灌溉不合理，較少施用有機(jī)肥，過(guò)多使用農(nóng)藥、化肥，受到工業(yè)“三廢”和城鎮(zhèn)生活垃圾污染等[7]。某些有生理毒性的物質(zhì)或過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入土壤，積累到一定程度，會(huì)使土壤退化、有機(jī)質(zhì)含量降低，結(jié)構(gòu)變劣、養(yǎng)分失調(diào)，污染嚴(yán)重的甚至造成耕地質(zhì)量下降。這樣，不僅會(huì)影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致作物的產(chǎn)質(zhì)量下降，極大地制約著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而且這些不安全的因素會(huì)通過(guò)食物鏈傳遞給動(dòng)物和人類(lèi)，最終影響人體健康[8-9]。

1.2 水資源短缺和水體污染導(dǎo)致糧食產(chǎn)量及品質(zhì)下降

水資源與糧食生產(chǎn)息息相關(guān)，從總體看，岳陽(yáng)市的水資源是豐富的。目前，全市已建成農(nóng)田水利設(shè)施12萬(wàn)處以上，其中小型水庫(kù)1 135座，塘壩河堰11.77萬(wàn)處，小型水輪泵站75處148臺(tái)。機(jī)電排灌站5 208處6 385臺(tái)裝機(jī)，小水電177處319臺(tái)機(jī)組，涵管655處，渡槽500處以上，大小灌渠5 500 km，還有農(nóng)村安全飲水、噴滴灌工程等。這些小型水利工程設(shè)施為全市農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)保障。然而，目前糧食生產(chǎn)依然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

第一，水資源越來(lái)越緊張。水分短缺是作物正常生長(zhǎng)最大的限制因子。在干旱半干旱地區(qū)，土壤水分虧缺能明顯抑制作物根系和地上部生長(zhǎng)，顯著降低作物的生物量、產(chǎn)量和收獲指數(shù)[10]。岳陽(yáng)市雖然降雨充沛，且擁有豐富的水資源，但是全市水資源分布呈現(xiàn)春夏多、秋冬少，東部山區(qū)多、西部平原少，過(guò)境水多、本地水量少的格局。同時(shí)，水質(zhì)型缺水、季節(jié)性缺水、工程型缺水也是岳陽(yáng)市水資源存在的一個(gè)突出問(wèn)題[11]。在山丘地區(qū)，由于降雨量偏少以及降雨時(shí)空分布不均勻，每年7~9月引起農(nóng)田干旱，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)有直接影響。

第二，糧食主產(chǎn)區(qū)的水體污染日趨嚴(yán)重。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，大量工業(yè)廢水和生活廢水被排放到江河湖塘等水系，直接污染農(nóng)業(yè)灌溉用水。污水灌溉會(huì)影響糧食作物的外觀、碾米、蒸煮、食味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等。例如石化工業(yè)廢水中的酚類(lèi)化合物，當(dāng)含量達(dá)50~l00 mg/L時(shí)，將直接抑制作物生長(zhǎng)，導(dǎo)致植株變矮小，葉色變黃；農(nóng)田灌溉用水被油污污染后，其油污覆蓋水面，空氣中的氧氣難以進(jìn)入水體，植株根系會(huì)因缺氧而腐爛，同時(shí)水溫會(huì)上升，從而促進(jìn)土壤的還原作用，產(chǎn)生的H2S，使土壤的物理性質(zhì)惡化，間接危害作物生長(zhǎng)，植株變矮小、分蘗減少，嚴(yán)重時(shí)作物枯黃、減產(chǎn)。據(jù)岳陽(yáng)市初步統(tǒng)計(jì)，目前已有25.9%的農(nóng)田灌溉水源受到污染，雖然主要飲用水源的水質(zhì)達(dá)到了國(guó)家Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，污水的處理率也在不斷提高，但是河流水質(zhì)污染仍較嚴(yán)重，如湘江岳陽(yáng)段、東洞庭湖水質(zhì)為Ⅳ類(lèi)、南湖水質(zhì)惡化為Ⅴ類(lèi)，枯水期為劣Ⅴ類(lèi)。這些污水都不同程度地造成糧食主產(chǎn)區(qū)的水體污染，從而影響糧食的產(chǎn)量與品質(zhì)。

1.3 氣候變化對(duì)作物的生育期、品質(zhì)及病蟲(chóng)害發(fā)生的影響

第一，氣候變暖會(huì)對(duì)作物的生育期造成顯著影響。在氣候變暖的條件下，作物的生育期會(huì)縮短，例如水稻品種分蘗速度會(huì)由于生育期縮短而加快，造成有效分蘗減少；同時(shí)，其光合作用和有機(jī)物積累的時(shí)間也大大縮短，導(dǎo)致有效穗數(shù)和千粒重下降，產(chǎn)量降低。

第二，氣候變暖會(huì)對(duì)作物的品質(zhì)產(chǎn)生影響。以水稻為例，氣候變暖將會(huì)影響稻米的外觀和品質(zhì)，開(kāi)花至成熟階段的高溫可顯著縮短水稻的成熟天數(shù)，造成成熟后的稻米籽粒不飽滿(mǎn)，胚透明度低，米粒無(wú)光澤，精米率降低。

第三，農(nóng)作物病蟲(chóng)害的發(fā)生與氣候條件息息相關(guān)，中國(guó)每年有4.6億hm2以上的國(guó)土面積發(fā)生農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害，是耕地面積的近3.8倍，每年因農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害而減少的產(chǎn)量約占當(dāng)年糧食總產(chǎn)量的9%。

第四，在全球氣候變化的背景下，極端天氣氣候事件的發(fā)生頻率呈增加趨勢(shì)，強(qiáng)度也有增大趨勢(shì)，這會(huì)引發(fā)區(qū)域性農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生。某些地區(qū)由于農(nóng)田排灌設(shè)施不完善，抵御自然災(zāi)害的能力有限，一旦遇到洪澇或干旱等災(zāi)害，水利設(shè)施難以發(fā)揮作用，從而影響當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)[12]。

2 糧食生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響

2.1 農(nóng)用生產(chǎn)資料對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響

糧食生產(chǎn)中所使用的農(nóng)藥、化肥、農(nóng)機(jī)具等農(nóng)用生產(chǎn)資料對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響不可低估。（1）化肥。過(guò)多的使用化肥將直接污染農(nóng)田的土壤，間接污染農(nóng)田的水體、地下水和空氣，大量使用化肥還容易使農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)。（2）農(nóng)藥。農(nóng)藥大部分是通過(guò)噴霧施用的，這種施藥方式的有效利用率較低，農(nóng)藥大多流失到土壤、稻田水及空氣中，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞；大批有益生物被殺死，而有害生物的抗藥性卻不斷增強(qiáng)，農(nóng)藥的防效越來(lái)越低；而為了增加防效，又不斷加大農(nóng)藥的施用量，使農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，間接地影響到人類(lèi)的健康。（3）農(nóng)機(jī)具。農(nóng)機(jī)具購(gòu)置等補(bǔ)貼政策雖然對(duì)于提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、降低糧食生產(chǎn)成本、促進(jìn)糧食生產(chǎn)和增加種糧農(nóng)民收入有重要的作用，但同時(shí)這些農(nóng)機(jī)具的使用也不同程度地污染了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。例如農(nóng)業(yè)機(jī)械排出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等氣體對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和氣候有較大的危害。

2.2 水稻生態(tài)習(xí)性對(duì)水資源及大氣的影響

岳陽(yáng)市的糧食作物主要是水稻，水稻的生態(tài)習(xí)性與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境相互影響。首先，水稻種植需要消耗大量的淡水資源。我國(guó)為農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)用水曾占全國(guó)用水量的88%，20世紀(jì)末才下降至72%；而水稻生產(chǎn)耗水量約為2 656億m3/a，占全國(guó)年用水量（4 987億m3）的53.3%，即我國(guó)每年有超過(guò)一半的淡水資源用于水稻生產(chǎn)。其次，水稻植株能影響稻田土壤產(chǎn)生CH4，對(duì)大氣造成污染。有專(zhuān)家指出，中國(guó)稻田CH4的年排放量為900萬(wàn)~1 300 萬(wàn)t，這一結(jié)論已被國(guó)際環(huán)境專(zhuān)家所認(rèn)同[13]。

3 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的建議

3.1 保護(hù)耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量，確保糧食的種植面積和產(chǎn)量

（1）針對(duì)目前的耕地現(xiàn)狀，制定相關(guān)政策法規(guī)，嚴(yán)格控制耕地非農(nóng)化規(guī)模，堅(jiān)決制止占用基本農(nóng)田；非農(nóng)用占地不僅要依法嚴(yán)格審批，而且要充分利用荒地、山地等。（2）在糧食主產(chǎn)區(qū)采取措施建設(shè)并保護(hù)一定數(shù)量的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、旱澇保收的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，作為糧食生產(chǎn)的骨干糧田。（3）在保障耕地?cái)?shù)量的基礎(chǔ)上，提高耕地質(zhì)量。提倡施用有機(jī)肥料，種植綠肥，培肥地力，改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力，并因地制宜地選用農(nóng)作物，合理灌溉、施肥，防治土壤污染，以保證耕地質(zhì)量，從而確保糧食作物播種面積，促進(jìn)糧食生產(chǎn)[14]。

3.2 合理開(kāi)發(fā)利用農(nóng)田水資源，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)

“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”，任何時(shí)候都不能忽視，必須采取相關(guān)措施加強(qiáng)水利設(shè)施的建設(shè)與完善。加強(qiáng)農(nóng)田水利建設(shè)不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，而且還增強(qiáng)了抗災(zāi)能力。岳陽(yáng)市降雨時(shí)空變化大，有上半年多下半年少的特點(diǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)辦法“留豐補(bǔ)歉”。岳陽(yáng)市有較好的蓄水水利工程基礎(chǔ)，但部分工程并不完善，留豐度較低，流失量較大。從可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，必須既要維護(hù)、修善好現(xiàn)有水庫(kù)，還要在此基礎(chǔ)上盡力建設(shè)更高質(zhì)量的新水庫(kù)，并進(jìn)一步研制與建立符合本地天氣氣候和水文特征的水資源調(diào)度模式，使汛期豐水能安全留足，增加補(bǔ)歉力度[15]。糧食主產(chǎn)區(qū)應(yīng)加強(qiáng)中小型水利建設(shè)，因地制宜地開(kāi)展雨水集蓄、河渠整治、小流域治理等農(nóng)田水利基本建設(shè)。對(duì)于旱區(qū)還應(yīng)完善小方塘、小水庫(kù)、小水窖、小型引水、小型提水等“五小”水利工程設(shè)施的修建，并健全排灌渠干體系，加固河堤，疏通河道，建設(shè)節(jié)水灌溉設(shè)施，積極推廣旱作節(jié)水栽培技術(shù)，從而增強(qiáng)抵御旱澇災(zāi)害的能力，提高水資源利用率，緩解水資源短缺問(wèn)題[16]。

3.3 科學(xué)使用農(nóng)用物資，推廣低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)

在肥料上，要提高肥料利用率，提倡種植并使用綠肥，增施有機(jī)肥，培肥地力；實(shí)行秸稈還田，合理使用化肥，在提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)的同時(shí)，減少肥料對(duì)農(nóng)村環(huán)境的污染。在農(nóng)藥上，要提倡并推廣使用高效、安全、低毒、低殘留的化學(xué)農(nóng)藥和生物農(nóng)藥，推廣包括誘蛾燈、性誘劑、誘蟲(chóng)板等物理防治技術(shù)，以及農(nóng)業(yè)防治、生物農(nóng)藥等病蟲(chóng)害綜合防控技術(shù)；相關(guān)農(nóng)業(yè)部門(mén)要切實(shí)開(kāi)展農(nóng)作物病蟲(chóng)害專(zhuān)業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治工作，減少農(nóng)藥使用量，降低農(nóng)藥殘留，做好農(nóng)藥包裝物集中處理工作，減輕農(nóng)藥對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的污染；并且從根源上加強(qiáng)農(nóng)藥生產(chǎn)、銷(xiāo)售和使用的管理，特別是要限制和淘汰高毒農(nóng)藥的使用，以保證農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品的安全[17]。

3.4 大力發(fā)展生態(tài)種植，逐步推進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)

發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)是保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的重要途徑。生態(tài)農(nóng)業(yè)是遵循自然生態(tài)規(guī)律和社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，在吸引傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理和系統(tǒng)工程理論來(lái)指導(dǎo)、組織、開(kāi)展的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，在注重開(kāi)發(fā)利用資源的同時(shí)保護(hù)資源，在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)注重生態(tài)環(huán)境效益和社會(huì)效益相統(tǒng)一的新型農(nóng)業(yè)[18]。

生態(tài)種植是指在保護(hù)、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的前提下，遵循生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律，運(yùn)用系統(tǒng)工程方法和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，集約化經(jīng)營(yíng)的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。生態(tài)種植是一個(gè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，將種植生態(tài)系統(tǒng)同種植經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合統(tǒng)一起來(lái)，以取得最大的生態(tài)經(jīng)濟(jì)整體效益。這也是農(nóng)、林、牧、副、漁各領(lǐng)域綜合起來(lái)的大農(nóng)業(yè)，又是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售綜合起來(lái)，適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。例如，訂單農(nóng)業(yè)，是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式。所謂訂單農(nóng)業(yè)，是指農(nóng)戶(hù)根據(jù)其本身或其所在的鄉(xiāng)村組織同農(nóng)產(chǎn)品的購(gòu)買(mǎi)者之間所簽訂的訂單，組織安排農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的一種農(nóng)業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)模式。訂單農(nóng)業(yè)很好地適應(yīng)了市場(chǎng)需要，避免了盲目生產(chǎn)。其生態(tài)模式有：“養(yǎng)殖—沼氣—種植”三位一體生態(tài)農(nóng)業(yè)模式；“一池帶四小”（即一個(gè)沼氣池帶一個(gè)小豬圈、一個(gè)小果園、一個(gè)小菜園、一個(gè)小魚(yú)塘）的庭院循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。這些模式除了不使用化肥、農(nóng)藥、除草劑和農(nóng)膜等以外，也不使用轉(zhuǎn)基因等現(xiàn)代生物技術(shù)，而是用有機(jī)肥代替化肥，用物理殺蟲(chóng)法代替殺蟲(chóng)劑，實(shí)行有機(jī)、綠色、無(wú)污染農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐證明，發(fā)展生態(tài)種植及生態(tài)農(nóng)業(yè)是解決地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和糧食生產(chǎn)矛盾的有效途徑，可有效實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

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