生态农业与持续农业课件

第七章：生态农业与持续农业第一节：生态农业的产生与发展第二节：生态农业的原理及技术第三节：典型生态农业模式第四节：持续农业第一节：生态农业的产生与发展一、现代农业的负效应二、国外替代农业三、中国生态农业一、现代农业的负效应（一）能源过渡消耗1.现代农业越来越多地依赖于现代工业和化石能源，而作为不可再生的化石能源、生产速度缓慢，储量有限，农业生产受到能源紧缺和能源价格上涨的影响。2.一组数据：美国Dr.pimentel教授研究得出以下结果：美国从1945年到1970年，农田产能效益递减了100%；日本产能比从1945年的1.11下降到1974年的0.38。显示靠石油农业建立起来的农业生产技术体系走到了尽头。3.中国也在继续走欧美国家的道路。能源短缺已经出现。（三）生产成本增加1950-1985年35年间，世界化肥用量增加了8.29倍，但粮食产量增加了1.68倍。中国1965-1990年化肥、能源、电力消耗分别增加了26倍、10.7倍，22.8倍。但粮食总产量增加1.3倍。（四）污染加剧1.化肥、农药投入是土壤以及水污染严重。硝酸盐含量过高。2.工业污水灌溉造成的土壤重金属、磷、汞、铅等有毒物质严重超标。3.水土流失使大量的氮元素进入江河和海洋，沿海水域发生大面积赤潮。二、国外替代农业（一）有机农业：西方国家提出完全不用或基本不用人工合成的化肥、农药、植物生长调节剂。完全靠作物轮作、家畜粪肥，豆类作物、绿肥、有机废物、机械耕作保持土壤肥力和可耕性。（二）自然农业：日本福冈正信提出：（1）不翻耕土地，依靠植物根系、土壤微生物活动对土壤进行自然疏松。（2）不用化肥，靠作物秸秆、有机肥提高土壤肥力；（3）不除草，通过秸秆覆盖和作物生长抑制杂草。（4）不用化学农药，靠自然平衡机制如天敌、作物控制病虫害。（三）生物农业1.生物农业是根据生物学原理建立起来的农业生产体系，靠各种生物学过程维持土壤肥力，建立起有效的生物防治杂草和病虫害农业生产体系。2.生物农业的核心在于促进农田土壤的生物学肥力。主要措施是：腐烂有机物变土壤改良剂、豆科类作物调控农田养分平衡、废弃物再循环利用、发挥各种生物改土作用。（四）生态农业美国土壤学家威廉姆.奥波特1971年提出其基本含义为:生态上自我维持，低投入、经济上有生命力，有利于长远发展，并在环境、伦理道德、美学上接受的小型农业。美国学者瓦停顿提出生态农业的条件：（1）一个自我维持系统；（2）提倡固氮植物、轮作、农家肥保持土壤养分平衡和肥力；（3）生物群落多样性，系统能够稳定；（4）单位面积净产量是高的；（5）为获得高产，农场规模应该是小的；（6）经济上是可行的，不需要政府补贴；（7）农产品就地加工直接给消费者；（8）在美学上和伦理道德上必须为社会所接受。（二）中国生态农业的特点合理投入并注重生产要素的现代组合；劳动密集与技术密集相结合；因地制宜建立多样性农业为一体的结构；注重农业资源的深度开发和合理利用具有明显的区域性及整体优化功能。兼顾经济效益、社会效益和生态效益的统一。（三）发展趋势及前景中国已经把生态农业列入中国环境与发展10大对策。并形成以生态农业为基础的无公害、绿色、有机金字塔农产品体系。（一）整体效应原理1.按照系统工程的观点和方法，对一个具体的生态农业系统进行设计和优化，利用系统各组分之间的相互作用及反馈机制进行调控，实现农业系统生产力的稳定性。2.农业生态系统是由生物系统和环境系统组成的复杂网络系统。由不同层次的子系统构成，各子系统之间的通过物质循环、能量转换，价值转移和信息传递来进行联系，因此合理的结构能提高系统的整体功能。3.生态农业系统是一个开放的复杂系统，因此在设计农业系统结构中，要密切水、气候、阳光等环境的作用以及环境的能量对农业系统的影响。（三）食物链原理在农业生态中，食物链较短而简单，这不仅不利于能量转化和物质有效利用，而且降低了生态系统的稳定性。为此，生态农业就是要根据食物链原理组建食物链，将各营养级上因食物选择所废弃的物质作为营养源，通过混合食物链中的相应生物进一步转化利用，提高生物有效利用率。人达生态农业麸皮喂鸡，鸡粪喂猪，猪粪养鱼，鱼池泥还田。猪粪养蚯蚓，蚯蚓喂鸡等都是食物链原理的应用。（四）物质循环与再生原理1.自然生态系统通过对大气固氮而产生氮素平衡机制，从土壤中吸收一定的养分维持生命，然后通过根茎、落叶、残体腐解归还土壤。农业系统中，一般要从外部投入大量的化肥，农药等维持生产。但是可以通过立体种植、合理轮作、增施有机肥等技术措施建立良性循环，使生物之间相互利用，养分循环，实现无废弃物生产，提高营养物质的转化及利用效率。2.人达生态农业基地原集中养羊和养马，养牛。后来把这些都分散在每个农户。50亩果园，一口井，一个沼气池。绿草、槐花、槐叶喂牛，喂猪，猪粪牛粪作为沼气池原料，沼气用于照明和做饭、取暖。沼气水作为叶面肥喷洒梨枣，沼气渣肥田。此外该公司还保留了3000亩天然林，各种各种昆虫就成为鸟类的食物。该公司坚持少用农药和化肥，主要投入电力高节水灌溉。所有鲜果全部通过有机认证，每年到收获季节，鲜果全部被订完。连春节送礼还要买。（五）生物相生相克原理1.农业生态中，物种单一，专业化程度高，不利于对资源充分利用及维持系统稳定性。因此在生态农业建设中，一般利用生物相生相克原理，组建合理高效的复合系统。2.我国普遍采用的多熟制种植（间作、套种、混种、复种、立体种植）都是采用相生相克原理，可有效控制病虫、杂草。如人达公司花椒树与果树套种。枣树下花生、小麦、黄花、打瓜、黄花菜轮作，基本不用农药就可以防虫了。（六）生物与环境协同进化原理生物在适应环境的同时，也作用于环境，对生态环境有一定的改造能力，从而使得环境与生物平衡协调发展。榆林毛乌素沙漠综合治理经验。第一步:种植沙蒿，沙打旺，沙棘固沙。第二步：种草，形成沙漠生物园；第三步：打井种树，形成小气候；第四部：在沙漠低洼地带，打井取水压沙，每亩沙地可以产出1吨玉米的高产田。二、生态农业技术（一）立体种植与立体种养技术劳动密集型技术体系，是浓缩我国的传统耕作技术模式。唐代就有间作、套种、水田养鱼可以获得高产的纪录。在应用中，要设计避免竞争，利用生物互补相生原理选择生物结构。南疆阿克苏地区农建师，银杏果园种植葡萄、葡萄藤种西洋参（喜阴植物）。四川武胜县“鱼/稻/萍/笋模式。稻田开沟灌水养鱼，稻田间作高笋，水面养细绿萍。每公顷稻田可产稻谷7500kg，产鱼3000-75000kg，绿萍2250t,高笋1275-1800kg。每公顷产值3万到5万。是普通农田的10倍多。细绿萍是鹅、猪的很好的饲料。（三）生物防治病虫害草技术体系利用轮作、间作、混种种植,增加生物数目，减少寄生性，伴生性虫害，草害来控制杂草和病虫害。通过收获和播种时间的调整，打乱害虫食性时间和季节来防止或减少病虫害。通过动物、微生物治虫、除草。通过引进害虫天敌来抑制害虫繁衍。如稻田养草鱼可以治虫和除草。棉田放鸡，利用瓢虫捕食蚜虫等。从生物有机体提取生物试剂替代农药防治病、虫、草害。运用生物化学，生态学技术，开发新型农药是未来农药的发展趋势。（四）再生能源技术沼气发酵技术沼气发酵是通过微生物在厌氧条件下，把淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等有机大分子降解为可溶性碳、氮小分子化合物，同时产出甲烷等可燃气体的有机化学反应过程。沼气发酵技术既可以将综合利用粪便及作物秸秆，又可以净化农业系统环境，解决了农业污染问题。太阳能利用技术。温室大棚的利用。风能、地热能利用技术。新疆吐鲁番盆地边沿处于风口，发展了大量的风力发电设施。夏威夷有一个大风口发展了风力发电设施。第三节：典型生态农业模式一、生态农业模式简洁生态农业模式具有明显的地域性，具体的模式形成与当地资源、经济技术水平以及面临的生态环境问题等密切相关。经过近十年的发展，全国形成各具特色、功能丰富的生态农业模式。利用生物共生互惠原理的南方动植物共生模式/利用生态位原理的农林间作或混林农业模式/利用种群演替原理的多种多收时间结构模式/利用气候分代和农田多群相居原理的立体农业模式/利用边缘效应原理的基塘结合大循环模式/利用食物链、生态位结合原理的多层次循环再生模式/利用生态多样性稳定原理的庭院立体经营模式/利用自适应于生态多样性原理的多样性有序抗灾模式/人工复林模式/多种群结合高效模式/（一）概念：将农、林、牧、渔有机结合，互惠互利，构成一种水陆结合，动植物共存的人工复合生态系统。（二）系统结构在低湿地区开挖鱼塘，把挖出的泥土垫高塘边行成基，在塘基上种植桑树（果树）在塘水中积水养鱼，并种植浮游植物等。在塘边建造猪舍、沼气池。二、低湿地区的“桑基鱼塘系统”模式(三）系统优点增强了资源的综合利用能力提高了系统的生产力改善了农村生活和生产环境实现了生态效益和经济效益的统一。三、四位一体的“庭院生态系统模式（一）概念：在庭院内将种植业、养殖业和沼气能结合起来，以太阳能为动力，以沼气为纽带，以日光温室立体种植为手段，通过中养能的有机结合，形成良性的生态循环和较好的经济效益。（二）基本结构利用猪粪便及其有机废弃物进行沼气发酵，沼气作为能源，沼液沼渣作为有机肥供给蔬菜种植和农田施用。

庭院生态系统结构示意图蔬菜大棚农户猪舍沼气池太阳能太阳能饲料肉人力肉动物粪便农户粪便沼气蔬菜人力及技术沼气沼渣沼液叶根粪便叶根系统边界四、种养加能一体化的产业化模式（一）概念和内涵产生于菲律宾马尼拉郊区马亚农场，基本概念是种、养、加、能一体化，产供销一条龙，形成一个生态良性循环，较好经济效益的产业化模式。（二）基本结构及原理

把稻田所生产的谷物送到面粉加工厂，用麸皮、秸秆等饲料喂猪，喂牛；面粉、大米、肉、奶类送到食品加工厂，血、皮送到饲料厂和脂肪提炼厂。猪粪、牛粪进入沼气池，用于发电和生活燃料。沼气池沼液沼渣经处理后分成固体和液体。固体提炼微生物、维生素等，液体送到氧化塘用于生产水藻养鱼，氧化塘水面浮渣用于鸭子的部分饲料，氧化塘鱼泥用作肥料。马亚一体化产业模式农作物灌木林面粉厂饲料厂畜牧场沼气工厂沼气食品、肉类加工厂污泥处理厂氧化塘、浮渣养鸭饲料肥料鱼塘面粉大米面包罐头火腿肉禽蛋粮食秸秆茎叶液体塘泥废弃物沼渣沼液固体固体（三）系统功能与作用系统完全实现了生态农业的产业化模式；系统基本实现了系统物质与能量循环；系统运用了生态农业的全部原理与技术体系；实现了生态效益与经济效益的统一；我国目前还没有一家这样的模式，但是人达生态农业作了某些尝试。第四节：持续农业一、持续农业背景二、持续农业原理三、国外发达国家持续农业发展实践四、中国的“集约持续农业”计划五、持续农业技术一、持续农业背景（一）历史起源20世纪70年代在发达国家开展了替代农业模式一直没有得到大范围的运用，主要原因是这些模式只注重了生态效益，而社会、经济效益不够理想，尤其是对那些食品需求压力大，经济水平落后的国家和地区更是行不通的。于是在农业发展思潮中，一批学者开始客观看待替代农业与现代农业的优劣。从实际出发，提出了地投入持续农业，生产与资源环境协调发展的持续农业等理念。1985年加州议会通过了《持续农业研究教育法〉；

1986年明尼苏达州议会通过《持续农业法案》；

1987年世界环境与发展委员会提出了《2000年：转向持续农业的全球政策》1988年，联合国粮农组织制定了《持续农业生产：国际农业的要求》文件；同年在阿肯色州召开国际持续农业大会，参加会议55个国家，至此，持续农业得到了全球一致响应。

1989年联合国粮农理事会提出：在管理和保护自然资源的基础上，调整技术和体制变化的方向，以确保和满足当前及今后人类的需求；保护土地、水、动植物种质资源，防止环境退化，技术适当，经济可行而且社会能够接受。（二）现状进入20世纪90年代后，持续农业已不再是一种理念和模式，而是成为一种农业发展思想和战略。在技术上，汲取替代农业的“有机农业、生态农业”对环境保护的思想重视现代农业高产高效的优点。（两高一优）联合国粮农组织系统地提出了SARD概念SustainableAgriculture&RuralDevelopment4.1992年，中国政府正式启动了《中国可持续农业与农村发展研就〉项目，并在主要农业类型区选择20个县。后来与生态农业结合起来，到1995年发展到100示范县。二、持续农业原理（一）农业生产的持续性1.资源环境持续性2.经济持续性3.社会发展持续性（二）持续农业的目标保证食物供给的有效性和安全性；增加农民收入脱贫致富，农业发展，建立农村社会化服务体系。保护资源环境的永续循环。（三）持续农业技术体系动植物高产、优质技术体系。农产品储藏、保鲜、加工及综合利用技术体系；农业资源的高效利用技术体系有害生物综合防治技术；农业废弃物综合利用与污染控制技术体系生态环境建设与综合治理技术体系食品安全生产及监测技术体系；农业高技术应用。三、国外发达国家的持续农业（一）美国的“低投入持续农业”和“高效率持续农业”20世纪80年代中期提出的“低投入持续农业”。其基本思路是利用种草养畜增加有机肥，豆科植物轮作解决养分平衡问题，减少化肥投入量，采取综合方法治理病虫害草，减少农药、除草剂的使用。品种改良，调整种植制度，以适应低投入技术。（免耕技术、硬茬播种）20世纪90年代初，美国出现了另一思潮：在维持高产、高效益基础上，依靠先进技术，保护生态环境，减轻污染。（二）德国的综合农业强调生态平衡和农业生产系统的良性循环；重点防止土壤肥力下降与土壤退化，加强土地利用，水土流失及病虫害的防护与管理；注意水资源的高效利用，严格控制水源的污染；努力降低生产成本，提高农产