生态农业与持续农业.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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。,（二）水资源紧缺,世界观察研究所报告，世界灌溉农田从,1978,年达到人均,0.048,公顷，以后开始下降。,人工灌溉造成的另一个问题是水资源危机，土地荒漠化，沙化面积正在扩大。,中国,80,年代年缺水,400m3,90,年代,500m3,。入海水量减缩,94%,。农业灌溉成本越来越高。,（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。,第二节：生态农业原理与技术,一、生态农业基本原理,中国生态农业是从总体上充分发挥地区资源优势，依据经济发展水平及“整体、协调、循环、再生”的原则，运用系统工程方法，全面规划，合理组织农业生产，实现农业可持续发展和高产、高效、优质，达到生态与经济两个系统的良性循环。,（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。,（二）生态位原理,由于农业系统群落中物种单一，存在许多空白生态位，病虫害、杂草容易入侵。因此需要人为填补和调整这些生态位。如稻田养鱼，鱼既不占用稻田的生态位，同时占据了空白生态位，即除草又除蝗虫，哟促进稻谷生长。,在农业生态系统中尽量使不同物种占据不同的生态位，防止生态位重叠造成的竞争互克，使各种生物相安而居，各占自己特有的生态位，如农田的多层次立体种植、种养结合，水体的立体养殖，能充分提高生产效率。,（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。,（二）有机质多层次利用技术,畜禽粪便综合利用技术体系,膨躁化鸡粪替代粗饲料和粗蛋白饲料。这是因为鸡消化道短，饲料养分,70%,未被充分利用就排泄外面。鸡粪可以养猪。禽畜粪便是沼气池最好的原料。沼气用于能源，沼气水用于叶面肥，沼气渣用于种植蘑菇的基料，也可以直接肥田。,2.,秸秆综合利用体系,秸秆利用的途径：过腹还田，直接返土，食用菌培养基。值得注意的是，西北地区农村秸秆直接过腹利用率很低，最好是氨化处理，微生物发酵，增加添加剂，适口性和营养价值提高,10,多倍。,（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。,(五）生物措施与工程措施配合的生态治理技术,1998,年退耕还林（草,),再造山川秀美战略。延安梯田退耕还林（草）计划。榆林治沙经验。向生物要环境，向工程要效益。,盐碱地、沙荒地改造治理工程。大荔县盐碱地治理：开挖排碱沟，抽水浇灌土壤，降低地下水位，种植向日葵，养鱼，综合措施，把盐碱地改造成高产田。,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,桑基鱼塘模式示意图,鱼塘,浮游植物,节肢动物,鱼类,塘基,蔗基/桑基,稻基/花基/果基,沼气池发酵,蚕,禽畜,人,类,生,产,活,动,塘基泥,青饲料,饲料,蚕沙,粪便,沼气,沼渣沼液,沼渣和青饲料,(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,（三）系统功能及作用,1.充分利用了太阳能和生物能,2.解决了北方农村能源问题和环境问题,3.具有较好的生态效益和经济效益,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,Sustainable Agriculture&Rural Development,4.1992,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，提高农产品在市场上的竞争能力。,重视生态环境发展与经济发展协调发展。,（三）日本的“环保型农业”,1.日本农业面临的问题,日本是工业高度发达的国家，资源能源大量消耗，日本国土面积小，人口密度大，是粮食最大的进口国，多年来推行的机械化、化学化、集约化使得土地、水资源、污染严重。,2.1992年日本通过新农业政策主要措施：,（1）减轻农业对环境造成的副作用；,（2）加强对环境保护型的农业技术研究；,（3）资源的再利用及地力维持与提高技术的研究与推广；,（4）强调自然资源的循环利用。,（四）印度的持续农业,印度与中国相似：1990年正式推行持续农业计划，主要措施：,研制和推广生物肥料，减少化肥使用；,推广运用生物农药，减少化学农药；,成立农工商企业集团，加强对资源的有效开发及振兴农村计划。,四、中国的“集约持续农业”,（一）以促进农业现代化进程为主题，以现代工业和科学技术为基础，改变传统农业落后现状，改善农业生产条件，提高物质投入水平，大幅度提高我国农业综合生产能力和实现持续增长的生产率。调整和优化农业生产与农村经济结构，推进农业向专业化、社会化、商品化发展。,（二）将传统农业技术与现代农业技术有机结合起来，努力提高各项资源的利用效率和投入效益，节约和保护资源。,（三）努力提高土地生产率，确保国家粮食安全。,（四）把提高农业生产效益和农民收入水平放在重要位置。,（五）大力改善农村生态环境，有效控制环境退化。加强农田基本建设，治理与发展协调，提高综合生产能力；有序高效利用资源，减轻农业生产对环境的污染和破坏，实现可持续发展。,