談?wù)勆鷳B(tài)農(nóng)業(yè)的基本原理

　　圖片來源：弘毅生態(tài)農(nóng)場

　　長期以來，生態(tài)農(nóng)業(yè)被一些人斥為“會餓死人的”，仿佛注定是小部分特權(quán)人士的專享，其實(shí)這是一個嚴(yán)重誤區(qū)。現(xiàn)在人們一直是圍繞種子做文章，甚至通過轉(zhuǎn)基因來改變種子特性，而忽視了生態(tài)學(xué)原理的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)專家窮其一生不能增產(chǎn)就不可避免了。生態(tài)農(nóng)業(yè)不僅需要建構(gòu)人與自然共生、循環(huán)關(guān)系，而且需要創(chuàng)造人與人的合作關(guān)系。經(jīng)歷100多年的發(fā)展，生態(tài)學(xué)日益成熟，在我國已經(jīng)成為與數(shù)理化并列的一級學(xué)科，一些基本原理應(yīng)用到農(nóng)業(yè)越來越發(fā)揮重要的作用。下面就簡要談?wù)勆鷳B(tài)農(nóng)業(yè)的基本原理。

　　一、水熱耦合原理

　　農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)由氣候、土壤、生物等因子的共同作用所形成。其中, 大氣溫度和降水量占主導(dǎo)地位,對其它因子產(chǎn)生重大影響。農(nóng)田是在改造自然生態(tài)系統(tǒng)而來的，不同植被地理背景下農(nóng)田的生產(chǎn)力或產(chǎn)量受水熱組合影響最大。自然界最高生產(chǎn)力是熱帶雨林，約45t/ha/a，是在不施肥不打藥基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，就是因?yàn)闊釒в炅值乃疅釛l件最好，元素循環(huán)快。在農(nóng)田中，光照、CO2都不是限制因子，而水熱條件，尤其水熱組合，最能反應(yīng)農(nóng)田生態(tài)狀況。我國即使有些農(nóng)田面臨季節(jié)性干旱脅迫，依然比真正的地中海荒漠區(qū)域的農(nóng)田具有十分有利條件。中國草原是雨熱同期，而地中海附近、非洲的部分草原，雨熱出現(xiàn)的最佳時期是冬夏季分離的。

　　水利是農(nóng)業(yè)的命脈，在不同氣候帶上水熱組合決定了生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，生態(tài)農(nóng)田盡量利用天然降水，適度利用客水或地下水，做到“旱能澆、澇能排”。熱即熱量，地球上的一切熱量來自太陽，熱對植物生長發(fā)育乃至群落分布有重要的作用。在陽光不缺少的地方，熱量尤其與水的耦合對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的作用大于化學(xué)肥料。生態(tài)農(nóng)田利用自然界的熱量，不搞反季節(jié)種植，充分利用我國水熱同期優(yōu)勢，因地制宜發(fā)展適合的作物。高溫的夏季雜草生長也很繁茂，如將雜草作為資源利用起來改良土壤，也是在生態(tài)農(nóng)田利用熱量資源的有效途徑之一。

　　二、土壤碳氮庫增長原理

　　碳表現(xiàn)在土壤中即有機(jī)質(zhì)。目前我國耕地有機(jī)質(zhì)普遍很低，平均1%左右。通過有機(jī)肥養(yǎng)地，大大幅度提高土壤含碳量。這里的有機(jī)肥，指自然界中的所有光合產(chǎn)物及其衍生物，不僅僅是傳統(tǒng)理解的人糞尿和動物排泄物。高效生態(tài)農(nóng)業(yè)中的有機(jī)肥將以植物源肥料如綠肥、秸稈肥、雜草肥為主。在暖溫帶濕潤地區(qū)，當(dāng)生態(tài)農(nóng)田有機(jī)質(zhì)提高到5%時，在這樣的土壤肥力下，即使空白對照(不施肥)的作物產(chǎn)量，也能超過了噸糧(小麥玉米周年產(chǎn)量)。

　　氮這是植物光合生長必須的元素。自然界可以利用的氮都來自空氣，空氣中氮?dú)夂?8%。生物固氮、雷電固氮、干濕沉降都可以提供氮源。在種植過程中，用以上培育碳庫的辦法，培育土壤氮庫，通過微生物活動固定空氣中的氮，并活化土壤中的氮。氮與碳之間的比例約為1:10，當(dāng)土壤含碳量增加到5%時，意味著每畝20厘米耕作層中有1.75噸純氮，這些氮不會像化肥那樣流失。因此，人類離開化肥廠，也能夠滿足作物需要的氮。由于土壤磷和鉀基本不缺少，解決了氮的矛盾，鱗鉀和其他大量元素與微量元素的問題迎刃而解。解決這個問題的基本思路是：每年將籽粒帶走的氮雙倍還回土壤，使土壤可利用氮不斷增加。土壤中，碳與氮之間的比例變化在10：1至12：1之間，合理的碳氮比，對生態(tài)農(nóng)田異常重要。

　　增加土壤碳氮庫的辦法有很多，除每年添加有機(jī)肥外，秸稈還田、種植或施加綠肥、利用雜草肥都是很好的辦法。生態(tài)農(nóng)田必須每年添加碳和氮，不能依靠化肥替代。我國農(nóng)區(qū)使用了四五千的農(nóng)田沒有退化，就是有機(jī)肥養(yǎng)地的結(jié)果。只不過過去動力不足，有機(jī)肥來源少，農(nóng)田產(chǎn)量低。如今，這些問題都已基本解決，通過培育土壤碳氮庫增產(chǎn)技術(shù)已非常成熟。

　　三、生物多樣性原理

　　生態(tài)農(nóng)田具有豐富的生物多樣性，尤其是土壤生物多樣性。農(nóng)田生物多樣性包括種植物種與養(yǎng)殖物種多樣性。在一個多樣性的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，其穩(wěn)定性也是高的，抗自然災(zāi)害能力加強(qiáng)，同時延長了農(nóng)產(chǎn)品貨架期，避免集中上市帶來的農(nóng)產(chǎn)品滯銷。我們在10畝農(nóng)田基礎(chǔ)上發(fā)展的弘毅生態(tài)小院中，經(jīng)濟(jì)物種有73種之多，包括植物、動物與微生物三大類。在這個系統(tǒng)中，害蟲與雜草都變成了資源利用起來。同時我們發(fā)現(xiàn)，由于土壤健康，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)健康，植物病害基本消失。

　　害蟲與雜草本身就是普通的物種，它們的作用也是辯證的。害蟲會吃作物，但也會給一些蟲媒的作物授粉，害蟲是益蟲的食物，害蟲死亡后其尸體可以參與構(gòu)造土壤中的團(tuán)粒結(jié)構(gòu);雜草會與莊稼爭養(yǎng)料，但也會增加土壤碳氮等營養(yǎng)。雜草根系及其分泌物對于土壤中的生物多樣性維持及其保持良好的土壤結(jié)構(gòu)也起到很多的作用。當(dāng)然，對于害蟲和雜草比較進(jìn)行管理，農(nóng)民付出的辛勤工作是管理它們，不使其危害，并變害為寶。

　　四、生態(tài)位原理

　　農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的不同物種都有自己的生態(tài)位，在時間空間上所占據(jù)的位置，這些物種大部分時間相安無事，只有到生態(tài)位重疊是才會發(fā)生激勵的競爭或?qū)埂Ｉ鷳B(tài)位是生態(tài)系統(tǒng)中每種生物生存所必需的生境最小閾值。兩個擁有相似功能生態(tài)位、但分布于不同地理區(qū)域的生物，在一定程度上可稱為生態(tài)等值生物。生態(tài)位是與資源利用譜概念等同的，生態(tài)位寬度是指被一個生物所利用的各種不同資源的總和。

　　在農(nóng)田中，因種間競爭，一種生物不可能利用其全部原始生態(tài)位，所占據(jù)的只是現(xiàn)實(shí)生態(tài)位。作物的生態(tài)位是人為保護(hù)的，往往為了高產(chǎn)，人工除草或機(jī)械除草，去除競爭者。土壤表面上下一定高度和深度，這是土壤微生物、蚯蚓、線蟲等動物的生態(tài)位，一些害蟲的幼蟲也分不再土壤中。利用生態(tài)位的空間差異，可以減少雜草控制成本，如果園下面生草，就是喬木與草本的生態(tài)位不同;種植高粱也可以控制雜草，因?yàn)楦吡粸楦邨U作物;利用生態(tài)位時間差異可以控制害蟲，如誘蟲燈捕殺的往往是夜行害蟲，而益蟲因?yàn)槎嘣诎滋觳妒齿^少受害。夏季的雜草很難在春季生長，因此可以利用夏季高溫多雨生長雜草，混播豆科植物養(yǎng)地，然后種植越冬小麥，小麥產(chǎn)量可以提高，這也還是利用雜草的生態(tài)位。在北方農(nóng)田，玉米夏季農(nóng)田雜草以牛筋草等為主，小麥以播娘蒿為主。

　　五、生態(tài)系統(tǒng)原理

　　生態(tài)系統(tǒng)指在自然界的一定的空間內(nèi)，生物與環(huán)境構(gòu)成的統(tǒng)一整體，在這個統(tǒng)一整體中，生物與環(huán)境之間相互影響、相互制約，并在一定時期內(nèi)處于相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)是能夠自我維持、自我更新且具有一定恢復(fù)能力的。掌握了農(nóng)田生態(tài)因子變化特點(diǎn)、物種組成及其相關(guān)關(guān)系，人類就可以利用這些生態(tài)學(xué)知識進(jìn)行農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計，力求獲得最大的產(chǎn)量、生物量或者最高的經(jīng)濟(jì)效益。

　　間作套種、林田互作，林糧食互作，藥糧互作等等,都是利用生態(tài)學(xué)原理進(jìn)行的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計中，最重要的因素是種子。種子是農(nóng)業(yè)的重要“芯片”，人類造不出種子來。除為動物生產(chǎn)飼料利用一部分雜交種外，基本使用老種子。鼓勵農(nóng)戶自留種子，常年生態(tài)育種與自留種，產(chǎn)量有增加趨勢。高效生態(tài)農(nóng)業(yè)模式杜絕轉(zhuǎn)基因種子。

　　在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)業(yè)再也不是現(xiàn)代化學(xué)污染源，不是溫室氣體排放源而是溫室氣體庫，從源頭解決了面源污染問題;農(nóng)田生態(tài)環(huán)境大幅度改善;農(nóng)田生物多樣性將逐漸恢復(fù);農(nóng)產(chǎn)品不再含有人為添加的有害化學(xué)物質(zhì)(目前圍繞食物鏈合法使用的化學(xué)物質(zhì)高達(dá)5萬多種);農(nóng)產(chǎn)品提供的優(yōu)質(zhì)健康能量，重大疾病發(fā)生率將大幅度下降;農(nóng)業(yè)將成為附加值很高的產(chǎn)業(yè)，大學(xué)生二代、農(nóng)二代等年輕人可以進(jìn)入農(nóng)業(yè);優(yōu)良種子資源可以長期保留下去;病蟲草害發(fā)生率基本可控，土地越養(yǎng)越肥，耕地生產(chǎn)力將得到穩(wěn)定提高。農(nóng)藝有人傳承農(nóng)民的勞動力可以在家門口轉(zhuǎn)變?yōu)殁n票，不再進(jìn)城打工出賣勞動力。

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