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加强环保技术创新 促进生态农业发展郝秀昆(长春职业技术学院,长春 1 3 0 0 3 3)摘要:生态农业是以避免食物链污染源、防止土壤和水污染为原则的,因此需加强对环境保护技术的应用,对传统农业生产过程中的一些对环境造成污染的行为进行控制。目前,我国农业存在的一些土壤肥力下降、荒漠化严重、酸雨现象频繁、农药化肥施用过度以及水体和土壤遭受各种工业污染等问题。基于此,本文综述相关新兴环保技术在上述问题的应用,同时并总结未来环保技术创新发力点,以期为环保技术在生态农业上的发展和应用提供借鉴。关键词:生态农业;环保技术;创新;发展0 引言生态农业被定义为小规模农业系统,体现在环境、伦理和美学方面。作为一种替代农业,生态农业的核心思想是试图在生态学的基础上,而不是化学的基础上经营农业。对此,建设绿色农业、友好型农业,促进农业发展,需加强对环境保护技术的应用,对传统农业生产过程中的一些对环境造成污染的行为进行控制。因此本综述总结我国生态农业现状、农业环境现状以及环保技术在生态农业上的应用效果,以期为环保技术在生态环保上的应用与发展提供参考。1 我国生态农业现状生态农业是以避免食物链污染源、防止土壤和水污染为原则的,其主要目标是保护资源和环境。生态农业的生产系统相对简单,通常只种植作物。它有选择地使用化肥,但严格拒绝使用杀虫剂、除草剂、激素等。由于强调以减少总产出和,由此产生的生态产品价格远高于传统农产品。在我国,为改善农业环境生态方面做了大量工作,这在一个用占世界7%的耕地,养活着世界2 2%人口的国家取得了显著成就。作为一个发展中国家,我国面临着人口过剩、耕地短缺和经济紧张的独特组合。我国人均耕地、森林、草地和水资源仅为世界平均水平的一小部分(分别为1/3、1/5、1/4和1/4)。使问题更加复杂的是,工业化和过度使用自然资源对农业和环境造成了严重的压力。人口增长对我国的经济和社会发展造成了影响,特别是对农业,特别是在贫困区和山区。2 我国农业环境问题现状我国农业环境的恶化表现在以下几个方面:土壤侵蚀严重,占全国面积的3 8%,这导致每年可耕地的大量养分流失。受荒漠化影响的土地已达3 3 0 0万h m2,每年增加2 3.4万h m2。受荒漠化、盐碱化和草原退化影响的总面积已达8 7 0 0万h m2,导致畜牧业生产力低下,来自牧区的肉制品仅占全国总量的5%。受大型工矿企业废气、废水和废渣污染的农田,加上农村工业污染的农田共1 0 0 0万h m2。受酸雨影响的地区每年都在扩大,对土壤和水资源造成严重破坏。在工业发展过程中,大片肥沃的土地被占用并停止生产。这一因素导致人均耕地从2 0世纪5 0年代的0.1 6 h m2减少到目前的0.0 8 h m2。为工业和农业目的过度开采地下水导致地下水位下降、地面沉降和次生盐碱化。盐碱地面积达到2 7 0 0万h m2,其中耕地7 0 0万h m2。化肥的大量使用导致土壤有机质减少,地下水硝酸盐浓度增加。农业杀虫剂的大规模使用增加了昆虫和杀虫剂的抗性,也导致了农产品中的残留。由于我国农业的发展,农业面源污染严重,水体富营养化现象频繁,且许多偏远农村地区缺乏有效的污水控制手段。上述所有问题均反映了我国农业生态危机,其长期危害非常严重,为了追求经济快速增长而牺牲环境的收稿日期:2 0 2 3-0 3-1 2作者简介:郝秀昆(1 9 8 9-),女,吉林长春人,本科,助理讲师,主要从事现代农业技术教学工作。82 现代化农业 2 0 2 3年第1 1期(总第5 3 2期)发展不能再继续下去。为了克服这些问题,研究人员寻求的生物解决方案必须是廉价、安全和可持续的。对此,须加强对环境保护技术的应用,对传统农业生产过程中的一些对环境造成污染的行为进行控制。3 环保技术在生态农业上的应用成果3.1 环境友好的土壤改良技术为实现土壤肥力的提升,改良土壤健康状况,一些环境友好型的土壤改良技术开始应用于生态农业上。目前,针对重金属污染、有机污染土壤以及其他符合污染,主要有物理、化学及生物的方法。结合我国现阶段发展状况,当前用于土壤修复的改良剂多为化学试剂,其大量施用在一定程度上会带来次生环境问题。同时,为实现农业废弃物资源化,在有限的氧气和相对较低的温度(4 5 07 0 0)下,通过有机物对生物质进行热分解而产生的生物炭,由于其特殊的物理和化学特性,经常被用作土壤污染物吸附剂和土壤调节剂。生物炭来源广泛,木材、秸秆、竹子、果皮甚至动物粪便都可以用作制造生物炭的原料。因此,生物炭具有材料来源广泛、生产成本低的特点。生物炭具有内表面积大、带负电荷和不降解的特点,可以将带正电荷的金属离子和有机化合物从土壤吸附到其内表面。由于生物炭中存在各种官能团(如羧基、羟基和酚基),它对重金属具有很强的吸附能力,可以很好地去除土壤中的重金属污染物。在耕地中添加生物炭可以提高作物产量和质量,降低肥料成本,增强土壤对农药的吸附,减少土壤中农药的淋失,并减少作物中的农药残留。还有研究表明,向土壤中添加生物炭可以提高酸性土壤的p H值,降低铝饱和度,增加土壤养分含量,并提高土壤养分保存率。除此之外,生物炭可以显著改善土壤p H值、电导率、有机质、有效磷、有效钾和C/N比,作为一种修正,还可以增加土壤细菌多样性,丰富有益细菌(芽孢杆菌和I y s o b a c t e r i a),并抑制病原体镰刀菌。向农业土壤中添加生物炭可以促进作物对微量营养素的吸收,并改善种子发芽、生长、生物量、产量和营养质量。由于其自身的熔融芳香环结构,生物炭等火衍生碳被认为在土壤中比其他有机物更稳定,比大多数土壤有机质的停留时间长1 01 0 0 0倍。除生物炭的环境友好型改良剂外,还有一些如椰子壳灰、谷壳灰、蚯蚓粪便、微生物制剂等均可用于改良土壤,进而促进生态农业发展。3.2 多样化种植技术种植多样化是基于生物与环境之间的整合以及生态位理论的应用。研究发现许多农作物间能进行间作或者轮作,且有助于提高轮作、间作或连作的作物产量,降低化肥施用量以及改良土壤。轮作模式是按顺序种植几种作物的生产实践。以四川省巫山县为例,最初一种特殊的固氮灌木(乳紫草)被用作陡坡和严重侵蚀土地上的先锋植物,随后建立了一种高产草,用于控制土壤侵蚀。最后,种植了一些优质的森林树木。最初种植的固氮灌木可为后续的高产草提供氮肥,而高产草通过自己的快速繁殖和根系发达特点,改善当地土壤,进而实现最后优质树木的种植。还有研究发现,通过调整种植方法可以提高作物生产力。例如,在黑龙江省东北部,一些最近建造的温室被用来培育水稻幼苗,因此水稻的移植和生长季节都提前了。这种做法成功地延长了水稻的生长季节,并防止了水稻作物在后期生长季节因低温而遭受冷害。这最终导致了我国北方水稻种植面积的大幅扩大,并保持了稳定的高产。根据传统的多种间作和连作,低地田地也可以垂直利用。例如,耐阴作物或饲料可以种植在葡萄下,葡萄行之间的深沟提供排水和鱼、虾、蟹等的生产。通过调整种植模式,既能有效绿化荒漠土地又能提升土壤肥力,促进土壤健康,进一步促进生态农业的发展。3.3 绿色虫害防治为了保护我们的环境,同时降低传统农药所带来的食品安全和次生环境问题,许多学者研究了植物性杀虫剂等杀虫剂替代品。与合成杀虫剂相比,绿色杀虫剂在环境成分方面发挥了作用。一些自制的绿色杀虫剂是楝、荨麻、木贼(马尾)等。使用印楝油作为杀虫剂可以杀死数百种害虫。从迷迭香、桉树和花园百里香等芳香植物中提取的精油,各种薄荷中的薄荷醇都具有防治害虫的特性,它们在全球有机食品生产中发挥着重要的害虫防治作用。香茅油与水混合有助于控制室内害虫,紫藤根中的油含有含氧倍半92 现代化农业 2 0 2 3年第1 1期(总第5 3 2期)萜,薄荷油显示出杀死昆虫的抗寄生虫活性。一些植物的油,如普通蒿、白千层、玫瑰天竺葵、狭叶薰衣草、胡椒薄荷和弗吉尼亚刺柏,也对各种昆虫和真菌病原体有效。橙子和雪松油的香味吸引人类,并破坏白蚁和蚂蚁的生物功能。在我国,植物杀虫剂的使用是一种古老的做法,例如,百叶菊属植物的根提取物可以控制虱子,燃烧蒿属植物的干叶可以击退跳蚤和蚊子,绿色屋顶结构和使用替代能源的种植是控制害虫的最佳方式。其他方法包括保持厨房清洁、定期清理垃圾和妥善储存食物,像硼砂这样的无毒处理方法会对一些害虫起作用。除此之外,通过灯诱、引入天敌也是绿色防控害虫的有效手段。这些绿色虫害防治手段的应用,既能降低农药使用又能保证作物生长,进一步助力了生态农业发展。3.4 酸雨控制酸雨会对土壤和水资源造成严重破坏,目前我国对酸雨的控制主要是通过降低硫煤燃烧以及转变能源利用结构。通过结合环保技术,对一些工厂排放废气进行洗涤和处理后再进行排放。洗涤包括使用静电除尘器,在静电除尘器中,带正电的硫颗粒被带负电的板或化学手段吸引,或是湿法洗涤,如注入水或化学溶液,如烟气脱硫,其S O2去除率在8 0%9 5%,或是干法洗涤,如石灰注入多级燃烧或流化床在没有水介质的情况下与硫反应的燃烧(循环干式洗涤器)。除了降低二氧化硫外,还可以通过选择性催化还原法,在其中注入反应性化学物质(如氨)与氮氧化物反应并转化为N2和O2。在汽车尾气NOx还原中,也可以使用催化转化器,将酸雨成因之一的NOx转化为无污染的N2和O2。除此之外,基于环保技术的湿沉降和干沉降收集器,用以监测酸沉降用于检测雨水和大气沉降中的二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳浓度。通过废气处理技术和环保检测手段,降低酸雨发生率,确保生态农业环境的安全。3.5 水污染控制生态技术目前针对水污染控制技术主要分为物理法、化学法和生物法,应用较多的则有膜法、活性污泥法以及人工湿地等。这些技术当中,人工湿地是以是用于蓄水径流的人工池塘或水箱,用作废水处理,其主要针对于去除水体中氮氧化物和农业面源污染水体。它们通常被设计用于偏远欠发达农村地区的污水处理。与自然湖泊或湿地一样,人工湿地中的水通过重力和自由分布以塞流的形式缓慢流过池塘、一个或多个池塘或储罐、坝和防渗方案。通过扩展,人工湿地,主要包括人工池、串联池、泻湖、小型水库、沟渠池等这几种类型。池塘或水箱的主要功能通常是收集不同来源的废水,包括城市废水、灌溉排水、工业废水、暴雨径流、富营养化湖水或垃圾填埋场渗滤液。坝作为缓冲区的作用是有效拦截暴雨径流携带的污染物,特别是在汛期。防渗方案确保废水的低渗透性,避免污水扩散,防止地下水污染。植被作为紧急或浸没挡板,有利于废水的分布,并增加了废水在湿地中的接触面积。该技术的成功应用为农村欠发达地区非点源水污染控制技术提供了一种替代方案。在过去的几十年中,实践证明它是一个很有前途的生态系统,通过优化结构和运行条件,增强生物和物理化学过程,具有处理各种污染物的强大能力,同时由于其主要以自然界的水塘和湖泊为基础,对其进行湿地植物的种植,既能有效控制和治理水体污染,也能提升周围环境质量,有效解决农业面源污染问题,洁净灌溉水源。4 总结与思考针对目前我国农业存在的一些土壤肥力下降、荒漠化严重、酸雨现象频繁、农药化肥施用过度以及水体和土壤遭受各种工业污染等问题,新兴环保技术从水、土和气3个维度助力生态农业的发展。虽然我国在环保技术的创新的投入逐年递增,但是许多技术还仅仅停留在实验室阶段,如上述文中提到的生物炭,虽在土壤改良和促进作物生长上效果显著,但是其大批量生产仍是目前急需解决的问题。因此,环保技术的创新不仅仅停留在技术、研究和学术上的创新,更应该关注其在生态农业应用上的创新。对此,加大成果转化,因地制宜进行环保创新技术的改进是目前环保技术在生态农业领域新的目标,而想要真正实现环保技术与生态农业的完美融合还需要时间的洗礼。参考文献(略)(0 2 2)03 现代化农业 2 0 2 3年第1 1期(总第5 3 2期)