人类创建了农业 ,农业也哺育培养了全人类 ,农业是人类社会永恒的主题 <1>。农业生产 ,归根到底是物质和能量的转化。如何实现农业的可持续发展 ,生产现实要求我们应不断以科技进步寻求有效的运作模式 ,用可再生资源代替自然界不可再生资源 ,使整个农业生产体系步入良性循环的轨道。不言而喻 ,开发经济绿肥 ,优化肥料结构 ,推动现代生态农业发展 ,其理论与现实意义都是极为重要的。1 发挥经济绿肥作用要因地制宜运作1 .1 有机肥料作用巨大我国有几千年的农业文明史 ,早在春秋战国时代就已发明了“粪土法”和“土化法”等施肥技术<2 > 。《齐民要术》是北魏末叶 (公元 5世纪末至 6世纪中叶 )贾思勰所著的一部具有历史意义的农学著作。书中肯定了绿肥应用的成效 ,“凡美田之法、绿豆为上 ,小豆、胡麻次之”,绿肥“其类与蚕矢熟类同”。长期的农业生产实践业已表明 ,不积造、不使用有机肥料 ,大量有机残渣得不到利用 ,它将污染环境 ,妨碍卫生。更重要是植物和土壤将得不到培育 ,自然界营养元素的循环也完成不了 ,这样必然给农业生产带来危害。事实上 ,有机肥料具有多种养分 ,供肥时间平缓持久 ,能满足作物不同生育期的需要。此外 ,有机肥料含有各种糖类和氨基酸 ,这些成分被农作物吸收利用后 ,对提高农作物的产量和品质非常有利。施用有机肥料可以增加土壤的有机胶体 ,在土壤有机胶体的胶结作用下 ,原来不稳定的土壤单粒变成稳定的团聚体结构 ,有利于改善土壤的物理、化学和生物特性 ,提高土壤保水、保肥和通气性能。试验结果表明<3 > ,每 6 6 7m2土地施用猪粪 2 0 0 0千克 ,增加土壤保持能力 3 .8% ,减少水分蒸发 1 4.3 %。在早晨可以提高土温 2 .2℃ ,在中午气温较高时 ,又可以降低土温 1 .9℃。在红壤上施用有机肥料可以提高透水性 ,其水分渗透率比对照提高 1 .2 8倍。近期人们常用农田土壤养分可持续性指数 (Sustainability index of nutrient)来表述土壤养分和有机质的水平并作为农田土壤养分收支平衡并维持在一定程度的数量指标 ,具有较好的综合判别性。研究表明 <4 > ,以有机肥料配施化肥 ,单施有机肥和单施化肥为例 ,其在水稻土中的碳素可持续性指数(SIN)分别为 0 .5 87、0 .3 6 2和 0 .2 3 3。而相应处理在红壤中的碳素可持续指数则依次为 0 .5 4 6 ,0 .2 80和0 .1 6 2。这说明不同肥类以及不同施用方法对土壤中有机质含量变化动态影响各异 ,但施用有机肥的处理均呈现 SIN增长的趋势 ,这意味着长期而科学的实行无机有机肥配施 ,既有利于作物高产 ,又能维护土壤肥力 ,有利于实现种地与养地的统一。显而易见 ,现代工业的发展带来了较为严重的环境污染 ,食品的污染也会不同程度的发生。普遍认为 ,有机肥料是生产无污染的安全优质绿色农产品主要肥源。我国有机肥料资源十分丰富 ,其品种多达 1 4类 1 0 0多种 ,仅以秸秆而计 ,每年就有 45 6 4 - 5 4 77亿千克。而全国农村积攒的人粪尿也高达 1 6 0 0多亿千克 ,全国饲养的猪、牛、羊、鸡等畜禽粪尿数量约占有机肥料养分总量的6 3 % - 71 %。来源之广 ,数量之大 ,如不加以有效利用 ,不仅造成资源浪费 ,而且又会严重污染环境。因此 ,合理开发与科学应用有机肥料对我国农业的发展与农村生态环境保护都具有重大的现实意义。世界伟大的科学家、农业化学的奠基者尤·李比希的经典杰作《化学在农业和生理学上的应用》一书中,满腔热情地赞扬中国农民持续农业的经验。他说 :“中国农民对农业具有独特的经营方法。可以使土地长期保持肥力 ,并且不断提高土地的生产力 ,以满足人口增长的需要。”众所周知 ,利用自然界太阳能、二氧化碳和土壤里的营养元素合成动植物和人类所需的产品叫做“植物生产” ,通过畜禽类、鱼类利用植物或其他生物生产肉食品的过程叫做“动物生产”;人和动物所不能利用的有机残渣,包括人畜粪尿 ,经过微生物腐解成有机肥料 ,这个过程叫做“有机肥料生产”。种植业、饲养业和有机肥料沤制业紧密结合的我国农业 ,反映了物质能量循环的客观规律 ,反映了植物生产、动物生产、有机肥料生产三者之间相互依赖、相互促进的有机联系。1 .2 经济绿肥必不可少种植绿肥是增加有机肥料 ,提高土壤肥力的有效措施。豆科绿肥能固定空气中氮素 ,十字花科绿肥能活化土壤中的磷素 ,还有一些绿肥 (红萍、水花生等 )能富集水中和土壤中的钾素 ,翻压入土 ,尚可改善农田土壤钾素供应状况。据推算 ,种好 6 6 7m2绿肥 ,可供 0 .1 3 - 0 .2 0公顷农地用肥需要 ,可增产粮食 75 - 1 0 0千克。如果全国种植豆科绿肥 6 6 7万公顷 ,其所固定的氮素相当于 40 0 - 5 0 0万吨标准氮肥。况且绿肥根系可以疏松土壤 ,改善土壤通气状况 ,还能有效地减少地面径流 ,防止水土流失。同时绿肥作物营养丰富 ,是发展畜禽的好饲料。然而 ,自 2 0世纪 80年代以来 ,由于化肥施用量逐年猛增以及经济效益不明显等诸多原因 ,致使农村绿肥种植面积急剧下降 ,造成作物产量徘徊 ,土壤肥力趋减 ,生产条件劣化等不良后果。因此 ,恢复发展绿肥生产 ,增施有机肥料 ,改善生态环境 ,已经成为农业生产特别是粮食生产持续稳定发展的一项重要措施。经济绿肥概念的重新提出与推广应用 ,为农田绿肥种植和综合利用探索了一条发展新路 ,受到普遍关注。从理论定义上理解 ,经济绿肥是指经济上有价值 ,生态上有效益 ,生产上简便易行 ,可有效培肥地力的一类绿肥品种 ,通过配套技术栽培 ,达到综合利用的目的。从生产运作上认识 ,就是要对不适应市场经济新形势发展的绿肥品种实行技术革新 ,改变其单一作肥料的传统模式 ,走粮肥、菜肥、饲肥兼用的道路 ,提高绿肥种植的直接经济效益和综合利用价值。实践结果显示<5> ,冬季选用日本寸豆、蚕豆、豌豆、荷兰豆、启豆 2号 (蚕豆 )的改土效果与经济收入明显高于单一种植紫云英的模式。套种日本寸豆 ,其子实产量和鲜茎叶产量分别比对照 (紫云英 )提高 1 1 5 %和2 9.3 % ;启豆 2号 (蚕豆 )则比对照增产 4.6 %和9.3 % ;荷兰豆则依次增产 1 7.6 %和 5 .9%。以直接经济效益测算 ,种植日本寸豆、启豆 2号、荷兰豆 6 6 7m2创效益分别为 6 4 6元、6 5 4元和 3 6 0元。以这些豆类的鲜茎叶作水稻基肥使用 ,在 6 6 7m2 施鲜茎叶2 0 0 0千克作基肥条件下 ,水稻分别增产 2 2 .7%、1 7.3 %和 1 7.1 %。在夏季选用中绿 1号和印度豇豆作绿肥 ,其子实和鲜茎叶总产量分别比传统的草本绿肥增产 2 7.4%和 1 7.1 % ,直接经济效益分别为 2 5 8元和2 4 5元。若以 6 6 7m2 施 2 0 0 0千克鲜茎叶作基肥 ,水稻可分别增产 2 2 .7%和 1 6 .8%。据报载<6> ,上海郊区农民 ,在冬春之际把青蚕豆的一部分嫩枝细叶摘下作为一种时鲜蔬菜上市 ,而原本 5月初则要翻耕沤制成肥的青蚕豆多留 2 0天 ,将其新长出的嫩果采摘出售 ,再加上每 6 6 7m2 平均收获 75 0千克豆荚 ,季产绿肥1 .2 5吨 ,仅种植青蚕豆一项 ,6 6 7m2净收入达 5 3 0元。由于施足绿肥 ,接茬的水稻每 6 6 7m2可少施 2 5千克化肥 ,增产 5 0千克稻谷 ,达到了即可肥田又能增收的目的。2 要因地制宜推广应用经济绿肥目前以牧草为主的农区种植模式有 3种 :一是稻 -稻 -黑麦草轮作。即冬闲种植黑麦草。利用我省地处亚热带的冬季气候优势 ,在晚稻收割后 ,种植黑麦草以解决草食畜牧的青饲料。一般种植 5个月 ,可收割鲜草 3 0 0 0 - 5 0 0 0千克 ;二是饲料玉米 -晚稻 -黑麦草 (或蔬菜 )轮作。根据早稻品质欠优、价格较低、效益低下等问题 ,早季改种墨西哥玉米等饲用作物 ,以作为奶牛的青饲料。晚季种植优质稻 ,以保持水稻面积与口粮供应。冬季则种植黑麦草或反季节蔬菜 ,以提高稻田综合效益 ;三是谷秆两用稻的推广利用。选择我省选育的 2 0 1、 2 0 2谷秆两用稻 ,该品种不但稻米产量高、品质好 ,而且稻秆蛋白质含量高达 8% - 1 0 % ,可直接作为畜牧饲料或加工成草粉配合饲料。在丘陵山地发展以生态牧草和经济绿肥为纽带的生态农业 ,形成经 -草 -饲联用产业链的良性循环 ,可以将目前农业结构中的“粮食 -经济作物”二元结构 ,调整为“粮食 -经济作物 -牧草饲料”三元结构 ,把“粮食型”饲料业 ,转变为牧草型和经济绿肥型饲料业。首先 ,在山地发展生态果园 ,利用荒山种果种草 ,尤其是引进和推广多年生牧草。一可改善果园生态环境 ,保水保肥 ;二可就地提供有机肥 ,减少化肥投入 ;三可发展草食畜牧业 ,如羊、兔、鹅 ,肉牛、奶牛 ,实现一园多用和综合开发。其次 ,发展冬闲田或稻田种植黑麦草、紫花苜蓿等温带牧草 ,4个月左右 6 6 7m2可收鲜草 5 0 0 0千克 ,6 6 7m2 收入 6 0 0 - 1 0 0 0元 ,并与果园种草相配合 ,做到周年的鲜草供应 ,有力地促进植物蛋白向动物蛋白转化 ,为丰富城乡居民菜蓝子作出更大贡献。针对南方红壤区土壤退化、生态恶化问题 ,从1 989年开始 ,福建省农业科学院与澳大利亚国际农业发展中心在福建省开展了“中国红壤区牧草发展与管理”研究项目。经过 1 0年的努力 ,我们已从引进的 2 0 0多种牧草中
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