農(nóng)業(yè)一直以來(lái)都是給人一個(gè)負(fù)面的形象，被歸咎為環(huán)境污染的成因，是化學(xué)污染源丶溫室氣體排放源等。生態(tài)農(nóng)業(yè)是近年農(nóng)業(yè)改革的大趨勢(shì)，推崇生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)性平衡發(fā)展，但卻經(jīng)常被批評(píng)不能 “養(yǎng)活中國(guó)”。這篇文章透過(guò)生態(tài)學(xué)原理來(lái)一一打破我們對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)的謬誤。
轉(zhuǎn)載編輯丨嘉嘉
后臺(tái)編輯丨海婁
長(zhǎng)期以來(lái)，生態(tài)農(nóng)業(yè)被一些人斥為“會(huì)餓死人的”，仿佛注定是小部分特權(quán)人士的專(zhuān)享，其實(shí)這是一個(gè)嚴(yán)重誤區(qū)。現(xiàn)在人們一直是圍繞種子做文章，甚至通過(guò)轉(zhuǎn)基因來(lái)改變種子特性，而忽視了生態(tài)學(xué)原理的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)專(zhuān)家窮其一生不能增產(chǎn)就不可避免了。生態(tài)農(nóng)業(yè)不僅需要建構(gòu)人與自然共生、循環(huán)關(guān)系，而且需要?jiǎng)?chuàng)造人與人的合作關(guān)系。經(jīng)歷100多年的發(fā)展，生態(tài)學(xué)日益成熟，在我國(guó)已經(jīng)成為與數(shù)理化并列的一級(jí)學(xué)科，一些基本原理應(yīng)用到農(nóng)業(yè)越來(lái)越發(fā)揮重要的作用。
下面就簡(jiǎn)要談?wù)勆鷳B(tài)農(nóng)業(yè)的基本原理：
1
水熱耦合原理
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)由氣候、土壤、生物等因子的共同作用所形成。其中, 大氣溫度和降水量占主導(dǎo)地位,對(duì)其它因子產(chǎn)生重大影響。農(nóng)田是在改造自然生態(tài)系統(tǒng)而來(lái)的，不同植被地理背景下農(nóng)田的生產(chǎn)力或產(chǎn)量受水熱組合影響最大。自然界最高生產(chǎn)力是熱帶雨林，約45t/ha/a，是在不施肥不打藥基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，就是因?yàn)闊釒в炅值乃疅釛l件最好，元素循環(huán)快。
在農(nóng)田中，光照、CO2都不是限制因子，而水熱條件，尤其水熱組合，最能反應(yīng)農(nóng)田生態(tài)狀況。我國(guó)即使有些農(nóng)田面臨季節(jié)性干旱脅迫，依然比真正的地中?；哪畢^(qū)域的農(nóng)田具有十分有利條件。中國(guó)草原是雨熱同期，而地中海附近、非洲的部分草原，雨熱出現(xiàn)的最佳時(shí)期是冬夏季分離的。
水利是農(nóng)業(yè)的命脈，在不同氣候帶上水熱組合決定了生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，生態(tài)農(nóng)田盡量利用天然降水，適度利用客水或地下水，做到“旱能澆、澇能排”。熱即熱量，地球上的一切熱量來(lái)自太陽(yáng)，熱對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育乃至群落分布有重要的作用。在陽(yáng)光不缺少的地方，熱量尤其與水的耦合對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的作用大于化學(xué)肥料。
生態(tài)農(nóng)田利用自然界的熱量，不搞反季節(jié)種植，充分利用我國(guó)水熱同期優(yōu)勢(shì)，因地制宜發(fā)展適合的作物。高溫的夏季雜草生長(zhǎng)也很繁茂，如將雜草作為資源利用起來(lái)改良土壤，也是在生態(tài)農(nóng)田利用熱量資源的有效途徑之一。
2
土壤碳氮庫(kù)增長(zhǎng)原理
碳表現(xiàn)在土壤中即有機(jī)質(zhì)。目前我國(guó)耕地有機(jī)質(zhì)普遍很低，平均1%左右。通過(guò)有機(jī)肥養(yǎng)地，大大幅度提高土壤含碳量。這里的有機(jī)肥，指自然界中的所有光合產(chǎn)物及其衍生物，不僅僅是傳統(tǒng)理解的人糞尿和動(dòng)物排泄物。
高效生態(tài)農(nóng)業(yè)中的有機(jī)肥將以植物源肥料如綠肥、秸稈肥、雜草肥為主。在暖溫帶濕潤(rùn)地區(qū)，當(dāng)生態(tài)農(nóng)田有機(jī)質(zhì)提高到5%時(shí)，在這樣的土壤肥力下，即使空白對(duì)照(不施肥)的作物產(chǎn)量，也能超過(guò)了噸糧(小麥玉米周年產(chǎn)量)。
氮這是植物光合生長(zhǎng)必須的元素。自然界可以利用的氮都來(lái)自空氣，空氣中氮?dú)夂?8%。生物固氮、雷電固氮、干濕沉降都可以提供氮源。在種植過(guò)程中，用以上培育碳庫(kù)的辦法，培育土壤氮庫(kù)，通過(guò)微生物活動(dòng)固定空氣中的氮，并活化土壤中的氮。氮與碳之間的比例約為1:10，當(dāng)土壤含碳量增加到5%時(shí)，意味著每畝20厘米耕作層中有1.75噸純氮，這些氮不會(huì)像化肥那樣流失。
因此，人類(lèi)離開(kāi)化肥廠，也能夠滿足作物需要的氮。由于土壤磷和鉀基本不缺少，解決了氮的矛盾，鱗鉀和其他大量元素與微量元素的問(wèn)題迎刃而解。解決這個(gè)問(wèn)題的基本思路是：每年將籽粒帶走的氮雙倍還回土壤，使土壤可利用氮不斷增加。土壤中，碳與氮之間的比例變化在10：1至12：1之間，合理的碳氮比，對(duì)生態(tài)農(nóng)田異常重要。
增加土壤碳氮庫(kù)的辦法有很多，除每年添加有機(jī)肥外，秸稈還田、種植或施加綠肥、利用雜草肥都是很好的辦法。生態(tài)農(nóng)田必須每年添加碳和氮，不能依靠化肥替代。
我國(guó)農(nóng)區(qū)使用了四五千的農(nóng)田沒(méi)有退化，就是有機(jī)肥養(yǎng)地的結(jié)果。只不過(guò)過(guò)去動(dòng)力不足，有機(jī)肥來(lái)源少，農(nóng)田產(chǎn)量低。如今，這些問(wèn)題都已基本解決，通過(guò)培育土壤碳氮庫(kù)增產(chǎn)技術(shù)已非常成熟。
3
生物多樣性原理
生態(tài)農(nóng)田具有豐富的生物多樣性，尤其是土壤生物多樣性。農(nóng)田生物多樣性包括種植物種與養(yǎng)殖物種多樣性。在一個(gè)多樣性的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，其穩(wěn)定性也是高的，抗自然災(zāi)害能力加強(qiáng)，同時(shí)延長(zhǎng)了農(nóng)產(chǎn)品貨架期，避免集中上市帶來(lái)的農(nóng)產(chǎn)品滯銷(xiāo)。
我們?cè)?0畝農(nóng)田基礎(chǔ)上發(fā)展的弘毅生態(tài)小院中，經(jīng)濟(jì)物種有73種之多，包括植物、動(dòng)物與微生物三大類(lèi)。在這個(gè)系統(tǒng)中，害蟲(chóng)與雜草都變成了資源利用起來(lái)。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，由于土壤健康，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)健康，植物病害基本消失。
害蟲(chóng)與雜草本身就是普通的物種，它們的作用也是辯證的。害蟲(chóng)會(huì)吃作物，但也會(huì)給一些蟲(chóng)媒的作物授粉，害蟲(chóng)是益蟲(chóng)的食物，害蟲(chóng)死亡后其尸體可以參與構(gòu)造土壤中的團(tuán)粒結(jié)構(gòu);雜草會(huì)與莊稼爭(zhēng)養(yǎng)料，但也會(huì)增加土壤碳氮等營(yíng)養(yǎng)。
雜草根系及其分泌物對(duì)于土壤中的生物多樣性維持及其保持良好的土壤結(jié)構(gòu)也起到很多的作用。當(dāng)然，對(duì)于害蟲(chóng)和雜草比較進(jìn)行管理，農(nóng)民付出的辛勤工作是管理它們，不使其危害，并變害為寶。
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生態(tài)位原理
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的不同物種都有自己的生態(tài)位，即在時(shí)間空間上所占據(jù)的位置。這些物種大部分時(shí)間相安無(wú)事，只有到生態(tài)位重疊時(shí)才會(huì)發(fā)生激勵(lì)的競(jìng)爭(zhēng)或?qū)?。生態(tài)位是生態(tài)系統(tǒng)中每種生物生存所必需的生境最小閾值。兩個(gè)擁有相似功能生態(tài)位、但分布于不同地理區(qū)域的生物，在一定程度上可稱(chēng)為生態(tài)等值生物。生態(tài)位是與資源利用譜概念等同的，生態(tài)位寬度是指被一個(gè)生物所利用的各種不同資源的總和。
在農(nóng)田中，因種間競(jìng)爭(zhēng)，一種生物不可能利用其全部原始生態(tài)位，所占據(jù)的只是現(xiàn)實(shí)生態(tài)位。作物的生態(tài)位是人為保護(hù)的，往往為了高產(chǎn)，人工除草或機(jī)械除草，去除競(jìng)爭(zhēng)者。土壤表面上下一定高度和深度，這是土壤微生物、蚯蚓、線蟲(chóng)等動(dòng)物的生態(tài)位，一些害蟲(chóng)的幼蟲(chóng)也分不再土壤中。
利用生態(tài)位的空間差異，可以減少雜草控制成本，如果園下面生草，就是喬木與草本的生態(tài)位不同；種植高粱也可以控制雜草，因?yàn)楦吡粸楦邨U作物；利用生態(tài)位時(shí)間差異可以控制害蟲(chóng)，如誘蟲(chóng)燈捕殺的往往是夜行害蟲(chóng)，而益蟲(chóng)因?yàn)槎嘣诎滋觳妒齿^少受害。
夏季的雜草很難在春季生長(zhǎng)，因此可以利用夏季高溫多雨生長(zhǎng)雜草，混播豆科植物養(yǎng)地，然后種植越冬小麥，小麥產(chǎn)量可以提高，這也還是利用雜草的生態(tài)位。在北方農(nóng)田，玉米夏季農(nóng)田雜草以牛筋草等為主，小麥以播娘蒿為主。
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生態(tài)系統(tǒng)原理
生態(tài)系統(tǒng)指在自然界的一定的空間內(nèi)，生物與環(huán)境構(gòu)成的統(tǒng)一整體，在這個(gè)統(tǒng)一整體中，生物與環(huán)境之間相互影響、相互制約，并在一定時(shí)期內(nèi)處于相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)是能夠自我維持、自我更新且具有一定恢復(fù)能力的。掌握了農(nóng)田生態(tài)因子變化特點(diǎn)、物種組成及其相關(guān)關(guān)系，人類(lèi)就可以利用這些生態(tài)學(xué)知識(shí)進(jìn)行農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，力求獲得最大的產(chǎn)量、生物量或者最高的經(jīng)濟(jì)效益。
間作套種、林田互作，林糧食互作，藥糧互作等等,都是利用生態(tài)學(xué)原理進(jìn)行的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最重要的因素是種子。種子是農(nóng)業(yè)的重要“芯片”，人類(lèi)造不出種子來(lái)。除為動(dòng)物生產(chǎn)飼料利用一部分雜交種外，基本使用老種子。鼓勵(lì)農(nóng)戶自留種子，常年生態(tài)育種與自留種，產(chǎn)量有增加趨勢(shì)。高效生態(tài)農(nóng)業(yè)模式杜絕轉(zhuǎn)基因種子。
在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)業(yè)再也不是現(xiàn)代化學(xué)污染源，不是溫室氣體排放源而是溫室氣體庫(kù)，從源頭解決了面源污染問(wèn)題;農(nóng)田生態(tài)環(huán)境大幅度改善;農(nóng)田生物多樣性將逐漸恢復(fù);農(nóng)產(chǎn)品不再含有人為添加的有害化學(xué)物質(zhì)(目前圍繞食物鏈合法使用的化學(xué)物質(zhì)高達(dá)5萬(wàn)多種);農(nóng)產(chǎn)品提供的優(yōu)質(zhì)健康能量，重大疾病發(fā)生率將大幅度下降;農(nóng)業(yè)將成為附加值很高的產(chǎn)業(yè)，大學(xué)生二代、農(nóng)二代等年輕人可以進(jìn)入農(nóng)業(yè);優(yōu)良種子資源可以長(zhǎng)期保留下去;病蟲(chóng)草害發(fā)生率基本可控，土地越養(yǎng)越肥，耕地生產(chǎn)力將得到穩(wěn)定提高。農(nóng)藝有人傳承，農(nóng)民的勞動(dòng)力可以在家門(mén)口轉(zhuǎn)變?yōu)殁n票，不再進(jìn)城打工出賣(mài)勞動(dòng)力。
文章來(lái)源：蔣高明科學(xué)網(wǎng)博客
原標(biāo)題：蔣高明：談生態(tài)農(nóng)業(yè)基本原理
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