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江苏里下河地区农业面源污染防治和示范
张家宏1,何榕1,王桂良2,朱凌宇1,叶浩1,王守红1,寇祥明2,徐荣2,韩光明2,毕建花2
（1江苏里下河地区农业科学研究所,江苏扬州225007；2江苏省生态农业工程技术研究中心,江苏扬州225009）
摘 要：旨在促进生态农业发展及为农业面源污染的防治提供有效对策.笔者从种养一体化布局、减施化肥、控施化学农药等方面开展的区域性面源污染防治研究与示范技术、效果进行总结,提出了江苏里下河地区农业面源污染防治的三大对策：一是实施绿色种养的生态农业模式,创建和完善了基于农牧、林牧、农（林）牧渔、以及“四水”（水稻、水产、水禽和水生蔬菜）绿色种养的4 类18 种生态农业模式,研究集成了配套技术体系,制定了16 项地方标准,形成了里下河地区绿色种养技术标准体系并示范推广；二是构建了基于绿色种养的绿色施肥技术体系；三是构建了基于绿色种养的病虫草害绿色防控技术体系.对推动本地区生态农业的发展、实现农业面源污染的根本防治起到了示范带动作用.
关键词：农业面源污染；防治对策；绿色种养；绿色施肥；绿色防控；示范
中图分类号：S19 文献标志码：A 论文编号：cjas17020025
0 引言
造成中国农业面源污染的根源是,不注重资源的优化配置与合理使用、片面追求高产而忽略农产品质量和农业生态平衡的非科学经管理念和落后生产方式,如过度发展种养脱节的单一性规模化的种植或养殖、化学农药的过量使用、化学肥料的过量撒施、种植业区农作物秸秆的露天焚烧或随意废弃、大型养殖场禽畜粪便不作无害化处理而随意废弃或排放等,严重污染了环境.据统计,造成河流和湖泊富营养化问题的60%~80%源自农业面源污染[1].近年来,一号文件明确指出,农业面源污染治理是关系中国农业可持续发展和社会主义新农村建设的重要问题[2].农业部提出了到2020 年实现“一控两减三基本”的总目标.化肥、农药的减量化施用及生态农业实施[3]是减少面源污染的重要途径,在区域性面源污染的防治中取得实效.如在太湖流域针对农作物种植提出了“生态施肥量”和“经济施肥量”的科学施氮理念并大面积推广[4]；浙江省实施农药减量控害增效工程[5],有效降低农业面源污染程度；在洪泽湖湿地宜林地区发展循环农业[6],减少污染物产生.
江苏里下河地区是著名的鱼米之乡,地处江淮之间,境内洪泽湖、高宝邵伯湖紧密相连,京杭大运河纵贯南北,南水北调东线干渠穿境而过.因水而兴的“四水”（水稻、水产、水禽和水生蔬菜）种养业异常发达,成为当地农业的特色产业和支柱产业[7].近年来,江苏里下河地区良好的水土环境深受农业面源污染之害.在全省开展江淮生态大走廊建设的背景之下,农业面源污染的防治任务尤为紧迫.为减轻面源污染,保护一方水土,笔者立足于江苏里下河地区的资源禀赋和农业生产实际,以发展“食物链+农业产业链”的“双链型生态农业”为抓手[8-9],从不同生态农业模式的物质流、能量流、效益流研究分析出发[10],从事区域性面源污染防治研究与示范工作十多年,取得了显著成效.从技术层面,提出了江苏里下河地区农业面源污染防治的三大对策,即实施绿色种养的生态农业模式、构建绿色施肥和病虫草害绿色防控技术体系,为推动本地区生态农业的发展、实现区域性农业面源污染的根本防治起到了引领示范作用.相关技术的推广应用,多次获得江苏省农业技术推广奖和农业部农牧渔业丰收奖.
1 实施绿色种养的生态农业模式,并标准化示范推广
实施绿色种养的生态农业,能够实现农业生产过程中物质和能量流动的良性循环,促使农业废弃物得到无害化自然消解和资源化循环利用,避免污染周边环境,最终实现经济和生态环境的协调发展.
1.1 农牧结合型
该类模式成功的案例有“草-鹅-稻-鸭”[11]和“鲜食玉米-奶牛-牧草”[12]2 种.“草-鹅-稻-鸭”绿色种养模式,是指秋冬季种植牧草（多花黑麦草、紫云英等）养鹅,春夏季稻田养鸭；“鲜食玉米-奶牛-牧草”绿色种养模式,是指春夏季种植鲜食玉米,秋冬季种植牧草（多花黑麦草、紫云英等）,鲜食玉米秸秆和牧草养殖奶牛.集成了相关配套技术,并先后制定了《牧草-鹅-水稻链式操作规程》[1（3] DB32/T 1157—2007）、《鲜食玉米-奶牛-沼气-牧草链式操作规程》[14](DB32/T 1158—2007)、《牧草-鹅-水稻-鸭链式操作规程》[15](DB32/T 1667—2010)等江苏省地方标准,实现大面积推广应用.
1.2 林牧结合型
该类模式成功的案例有“林-草-鹅”[16].“林-草-鹅”绿色种养模式,是指在林间套种牧草养鹅,春夏季种植苏丹草、狼尾草或菊苣等,秋冬季种植多花黑麦草、紫云英等.集成了相关配套技术,并制定了江苏省地方标准《林-牧草-鹅链式操作规程》[17](DB32/T 1668—2010),实现推广应用.
1.3 农（林）牧渔结合型
该类模式成功的案例有“鲜食玉米-肉牛-克氏原螯虾[1（4] 俗称小龙虾）”和“林-草-鹅-虾[1（8] 指小龙虾,下同）”.“鲜食玉米-肉牛-克氏原螯虾”绿色种养模式,是指春夏季种植鲜食玉米,秋冬季种植多花黑麦草、紫云英等牧草,鲜食玉米秸秆和牧草饲喂肉牛和克氏原螯虾；“林-草-鹅-虾”绿色种养模式,是指在林间套种牧草养鹅养虾,春夏季种植苏丹草、狼尾草或菊苣等,秋冬季种植多花黑麦草、紫云英等.集成了相关配套技术,并制定了江苏省地方标准《鲜食玉米-肉牛-沼气-克氏原螯虾链式操作规程》[19](DB32/T 1686—2010),以及扬州市地方标准《林-牧草-鹅-克氏原螯虾链式操作规程》[18](DB3210/T 55—2013),在有条件的地区实现推广应用.
1.4“四水”生态种养型
该类模式成功的案例有：“水稻-鸭-鱼”[7,20]、“空心菜-鸭-鱼”[7]、“茭白-虾”[7]、“荷藕-虾”[7]、“芡实-虾”[7]、“水芹-虾”[7]、“慈姑-虾”、“茭白-鸭”[7,12,21]、“荷藕-鸭”[7,21]、“水稻-虾[2（2] 一稻三虾）”、“水稻-中华鳖”、“水稻-鸭（一稻两鸭）”[11]等；“水稻-鸭-鱼”绿色种养模式,俗称“一鸭两忙”,是指鸭在中午和傍晚在养鱼的池塘里生活,其他白天时间在水稻田里生活,集成了相关配套技术；“空心菜-鸭-鱼”绿色种养模式,是指在鱼塘的水面上种植空心菜、划定区域围网养鸭,水下养鱼,集成了相关配套技术；“茭白-虾”、“荷藕-虾”、“芡实-虾”、“水芹-虾”、“慈姑-虾”等绿色种养模式,是指在茭白、荷藕、芡实、水芹、慈姑等水生蔬菜田套养小龙虾,集成了相关配套技术,先后制定了《茭白-克氏原螯虾共作技术规程》[23](DB32/T 1687—2010)、《克氏原螯虾-荷藕共作技术规程》[24](DB32/T 234—2013)、《克氏原螯虾-芡实共作技术规程》[25](DB32/T 2338—2013)、《克氏原螯虾-水芹共作技术规程》[26](DB32/T 2339—2013)等江苏省地方标准,以及扬州市地方标准《克氏原螯虾-慈菇共作技术规程》[27](DB3210/T 1610—2016)；“茭白-鸭”和“荷藕-鸭”绿色种养模式,是指在茭白田、荷藕田套养鸭.一季茭白田可套养两期鸭.集成了相关配套技术,制定了扬州市地方标准《鸭- 茭白共作技术规程》[28](DB3210/T 1505—2015)和《鸭-莲藕共作技术规程》[29](DB3210/T 1506—2015)；“水稻-虾（一稻两虾）”、“水稻-中华鳖”绿色种养模式,分别指在水稻田套养小龙虾和中华鳖.“一稻两虾”可实现周年收获一季水稻,一期成虾和一期虾苗.集成了相关配套技术,制定了江苏省地方标准《克氏原螯虾、水稻共作技术规程》[30](DB32/T 2346—2013),以及扬州市地方标准《有机水稻田套养克氏原螯虾生产技术规程》[31](DB3210/T 54—2013)和《水稻- 中华鳖共作技术规程》[32](DB3210/T 1611—2016)；“水稻-鸭（一稻两鸭）”绿色种养模式,是指在在一季水稻田套养两期鸭,集成了相关配套技术.以上模式在特色种养区均得到了大面积示范推广.
2 推行基于绿色种养的“六位一体”绿色施肥技术体系
在推广绿色种养的生态农业过程中,积极倡导和实施科学的施肥理念.肥料的施用要看天、看地、看庄稼；注重有机肥与化肥相结合,大、中、微量元素均衡施用,实现土地的用养结合、以及肥料的高效低耗,物尽其用.“六位一体”的绿色施肥技术体系及实证案例简述如下：
2.1 平衡施肥
平衡施肥,即配方施肥,是依据作物需肥规律、土壤供肥特性与肥料效应,在施用有机肥的基础上,合理确定氮、磷、钾等大量元素和中、微量元素的适宜用量和比例,并采用相应科学施用方法的施肥技术.地处江苏里下河地区腹地的扬州市耕地质量保护站,在测土配方施肥技术开发与推广应用方面走在全国前列,结合生产实际,研制开发了“测土配方施肥数据管理信息系统”,实现了施肥技术的现代化、信息化,并在全国范围内推广应用,构建了“国家测土配方施肥数据管理平台”,实现了资源共享.
2.2 秸秆全量还田
区域内全面实行秸秆机械全量还田,实现了农作物秸秆肥料化利用,避免了露天焚烧、污染环境、浪费资源的现象发生,同时有利于培肥地力、提高耕地质量.
2.3 施用有机肥
只有生态的农业,才能生产出生态的农产品,发展绿色种养的生态农业,必须施用有机肥.有机肥料富含有机物质和作物生长所需的营养物质,不仅能提供作物生长所需养分、改良土壤,还可以改善作物品质,提高作物产量,促进作物高产稳产.农作物秸秆、畜禽粪便、菌菇渣、沼渣、沼液、生活污泥等都是良好的有机肥源.传统的使用方法就是利用天然微生物发酵技术,进行堆、沤后施入农田.区域内通过政府的支持新建了一批秸秆收储制肥中心、畜禽粪便搜集处理制肥中心、以及依托各类养殖场新建的大中微型沼气池等农村能源设施,同时还推广有机肥资源的大田循环利用,基本实现了农村废弃资源的无害化处理和肥料化利用；在商品有机肥的开发方面,积极利用科研单位的技术优势,与域内肥料生产企业开展合作,实现农业废弃资源的就地处理、就地开发与就地推广应用.如江苏里下河地区农业科学研究所与扬州市壮禾生态肥业有限公司合作生产的系列生态肥、有机-无机复混肥和各种育苗基质、专用有机肥等,以满足社会需求.
2.4 灌溉养殖池塘富营养化水
由于片面追求水产养殖产量,养殖户一般会增大养殖密度,提高投饲量.但随着残饵的持续堆积,以及鱼体排泄物的持续增多,池塘水体中微生物的转化降解能力因超负荷运转而减弱,造成水体营养物质失衡和超标,形成水体富营养化,导致有害藻类快速繁殖,形成水华,破坏水质,引起鱼类死亡.养殖户最直接的方法就是用排陈水补新水先排后补予以解决,致使水产养殖区周边水体严重污染.通过研究认为,养殖池塘富营养化水也是一种“水肥一体化”的自然资源,将此资源及时引入稻田、水生蔬菜田等湿地进行灌溉,每公顷湿地可消纳量为1500~4500 t,既可以节约化肥的投入,也可以实现水资源循环利用,避免污染环境,降低生产成本[7].
2.5 饲（套）养动物施肥
无论是农牧结合、林牧结合、农（林）牧渔结合、还是“四水”结合的绿色种养模式,饲养或套养的畜禽鱼等经济动物产生的粪便,都是天然的有机肥源,用于还田培肥.据研究,杨树林间种植多花黑麦草养鹅,生长期牧草可饲养2 期扬州鹅,每公顷每期1500 只饲养90天,每只鹅可生产鲜粪为23.3 kg,即每公顷牧草养鹅3000 只,可产鲜粪69900 kg[16]；“一茭两鸭”共作模式中,一季茭白田中套养2期鸭,每公顷每期套养450只,套养90 天,每只鸭可生产鲜粪为15.6 kg,即每公顷茭白田先后套养900 只鸭,可产鲜粪14040 kg,并自然还田[10].
2.6 冬季休耕或种植绿肥植物
有计划地实行耕地用养结合冬季休耕制度,使土地得到休养生息,休耕的土地纳入政府补贴.如2016年扬州市所属的仪征市2000 hm2和宝应县的667 hm2土地实行休耕.倡导休耕的土地种植绿肥植物,如紫云英等.
2.7 基于稻鸭共作的绿色施肥技术方案
以2015 年于高邮市送桥镇毛港村连片实施的33.3 hm2稻鸭共作田为例.水稻品种为南粳9108,5 月28 日播种育秧,6 月29 日钵苗机插,行株距为30 cm×14.5 cm,每穴4 苗,基本苗91.5 万/hm2左右；稻鸭共作的鸭品种为高邮麻鸭,施放量为270 只/hm2,共作90天.实际收获：稻谷9228 kg/hm2,成鸭267 只/hm2.其执行的绿色施肥技术方案如下：
2.7.1 秸秆还田前茬小麦秸秆机械还田量为5910 kg/hm2.通过测定,小麦秸秆中N、P2O5 和K2O 含量分别为0.41%、0.14%和0.75%.折算成还田的养分(N、P2O5、K2O)分别为：24.3 kg/hm2、8.25 kg/hm2和44.4 kg/hm2.2.7.2 基施有机肥和套养鸭排泄施肥基肥施腐熟干鸭粪4320 kg/hm2；稻田套养鸭平均实收267 只/hm2,相当于为稻田持续提供鲜鸭粪约4200 kg/hm2,以通常含水率60%估算,相当于为稻田施入1680 kg/hm2干鸭粪.
以上两项共计施入干鸭粪6000 kg/hm2.经测定干鸭粪中N、P2O5、K2O养分含量分别为1.69%、1.31%和0.79%,折合施入稻田养分(N、P2O5、K2O)分别为：101.4 kg/hm2、78.6 kg/hm2和47.4 kg/hm2.
2.7.3 灌溉养殖池塘富营养化水灌溉量为1500 t/hm2,经测定养殖池塘富营养化水中平均TN为9.35 mg/L、TP 为0.45 mg/L,折合施入稻田养分(N、P2O5)分别为：14.1 kg/hm2、0.75 kg/hm2.
以上3 项共计施入共作稻田养分(N、P2O5、K2O)为：139.8 kg/hm2、87.6 kg/hm2和91.8 kg/hm2.2.7.4 平衡施肥要求根据水稻养分需求特征,生产600~700 kg/667m2 的稻谷,需N、P2O5、K2O 分别为225 kg/hm2、75 kg/hm2和90 kg/hm2的大量营养元素需求量[33].
对照平衡施肥要求,3 项绿色施肥措施中,磷钾养分已满足需求,尚需补施85.2 kg/hm2的氮素,相当于施用180~195 kg/hm2的尿素.因此,在水稻分蘖肥施尿素105 kg/hm2,抽穗期施尿素75 kg/hm2.另外,里下河地区土壤严重缺锌,基施硫酸锌7.5 kg/hm2.考虑到还田的小麦秸秆和施入的鸭粪有机肥中的养分释放缓慢,或不能被当季水稻全部利用等因素,在基肥的施用中增施了缓释性复合肥(15-15-15)75 kg/hm2 作为保障.共作水稻收获后,种植绿肥植物紫云英,翌年春季翻入土中.该绿色施肥方案与常规施肥相比,节省化肥施用量达60%以上,同时保证水稻产量基本不受影响.
3 构建基于绿色种养的“四位一体”病虫草害绿色防控技术体系
在推广绿色种养的生态农业过程中,倡导和实施预防为主、综合防治的病虫草害绿色防控技术体系.搭建起病虫草害绿色的“绿色防火墙”尤为关键,主要有农业防治、生态防治、物理防治和生物防治等.“四位一体”的绿色防控技术体系及实证案例简述如下：
3.1 农业防治
选用优质、高产、抗病、抗虫品种；规划好品种布局和茬口衔接,提倡品种多样性,避免品种过于单一性；采用工厂化人工基质育苗,选留健康种苗移栽；开展冬季休耕、深耕灭茬等.
3.2 生态防治
利用性诱剂诱杀或干扰害虫交配.每200 m2安插1 个性诱捕器,连片设置,诱芯每隔15 天左右换1 次,诱捕器距离地面1 m左右.
3.3 物理防治
利用频振式杀虫灯诱杀螟虫和稻飞虱等迁飞性害虫；利用黄板诱杀稻飞虱、蓟马、叶蝉等害虫等.
3.4 生物防治
共作动物防治：构建绿色种养共作系统,利用共作的经济动物取食田间害虫与杂草；生物农药防治：利用苏云金杆菌、井冈霉素、芽孢杆菌等防治病虫害等.
3.5 基于稻鸭共作的病虫草害绿色防控技术
仍以2015 年于高邮市送桥镇毛港村连片实施的33.3 hm2稻鸭共作田为例.
3.5.1 农业防治选择优质、高产、多抗的‘南粳9108’、‘扬粳4227’、‘武运粳7号’和‘甬优2640’等水稻品种.
3.5.2 物理防治按2.668 hm2配备1 台频振式杀虫灯.7 月15 日开始启用.调节好太阳能光控开关,平均每晚灯亮8 h,即20:00—翌日03:00 为昆虫活跃期时点亮.
3.5.3 生态防治每200 m2安插1 个性诱捕器,连片设置,诱芯每隔15 天左右换1 次,诱捕器距离地面1 m左右,此空间为飞虫主要活动范围.
3.5.4 生物防治构建稻鸭共作系统.7 月10 日放养经驯水后的10日龄鸭子,放鸭密度为270只/hm2.田埂上搭建简易鸭棚,容鸭量6 只/m2.稻田四周设置防逃围网,高60 cm.9 月10 日后,水稻抽穗灌浆时收捕成鸭；使用生物农药.用32000 IU/mg可湿性粉剂苏云金杆菌1500 g/hm2防治稻纵卷叶螟,用75%三环唑300 g/hm2加井冈·蜡芽菌（井冈霉素2%和800000 IU/mg 蜡质芽孢杆菌）悬浮剂750 g/hm2防治稻瘟病、稻曲病和纹枯病等.
采用以上“四管齐下”的绿色防控技术,稻鸭共作田水稻病虫害防控率达80%以上,草害防控率达90%以上.与常规稻田病虫草害防治相比,化学农药减施率达80%以上.
4 结论与讨论
目前,农业面源污染问题已成为制约中国农业持续健康发展的巨大阻碍,对经济发展和社会稳定都产生严重影响.本研究认为,从农业生产的源头上、过程中树立循环经济理念,将种养结合的生态农业模式、与环境友好施肥技术及病虫草害生态防控技术有机结合,构建绿色种养、绿色施肥及病虫草害绿色防控“三位一体”的绿色生产技术体系,是根本解决农业面源污染的有效途径.
传统的污染防治方式通常是在污染产生后,采用人工手段对污染进行治理和加以控制,其成本巨大且收效甚微.寻找更适应于现代农业发展、经济高效的农业面源污染防治途径是当前的重要任务.本研究实践基于绿色生产理念,因地制宜地将农业生产过程中产生的动物排泄物、植物残体、残余饵料等面源污染物进行再循环、再利用,构建了形式多样、可生产运行的循环种养生态系统,并大面积推广应用,从源头上最大程度地减少了农业面源污染物的排放以及化学农药、化肥的使用量.这为地处中国南水北调东线源头的江苏里下河地区生态环境的保护以及农业的绿色增产、增收奠定了坚实基础,同时对中国其他地区的面源污染防治也有一定借鉴意义.
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