現代物理農業技術在十堰綠色有機農業中的應用研究

十堰市農機推廣中心 鄭榮華 王文新 汪曉春 柯有柱

1 物理農業工程技術的概述

中國是一個農業大國，長期以來，以化學肥料、化學農藥為代表的化學農業導致了農業革命，它極大地提高了農作物的產量，為解決我國的糧食生產和饑餓問題作出了巨大貢獻。但同時也帶來了農業生產成本劇增、農作物品質下降、生態環境的惡化及給人民身體健康帶來極大威脅等不容忽視的問題。嚴重影響到農業的可持續發展。隨著人們生活水平和質量的不斷提高，人們對綠色的無公害的農產品的需求不斷增加。為順應這種要求，農業正處于由化學農業向物理農業過渡時期，物理農業是國際上目前同期共同的努力方向，也是中國農業發展之大計。眾所周知，以機械動力實現耕作、播種、收獲等農業生產的機械農業，是一種物理的方式，也可以稱為物理農業。而加以“現代”稱謂的物理農業，則側重于電、磁、聲、光等物理機理在農業中的應用?，F代物理農業工程技術是將當代高新的物理技術和農業生產相結合的產物，是將電、磁、聲、光、熱、核等物理學原理通過一定的裝備應用在農業生產中，應用特定的物理方法處理農作物，促使傳統農業逐步擺脫對化學肥料、化學農藥、抗生素等化學品的依賴以及自然環境的束縛，最終獲取高產、優質、無毒農產品的環境調控型農業。

2 現代物理農業工程技術現有的技術手段及主要應用領域

近幾年，我國已開發研制出的系列現代物理農業工程技術及產品，廣泛應用于農業生產，取得了良好效果的有：（1）種子處理技術及設備：種子經過特定的物理技術處理后，除了可以減少或不用農藥化肥，改善并提高農作物品質外，種子的發芽率、發芽勢得以明顯提高，后期表現出苗齊、苗壯、葉厚，較好地解決了“三代苗”現象，有效增強作物抗病、抵御自然災害和適應環境變化的能力。（2）聲波助長技術：聲波助長儀是根據植物的聲學特性，利用聲波對植物進行特殊處理，可促進植物增產、優質、抗病、早熟。（3）溫室補光技術：采用補光設備如“稀土補光燈”、“陽光燈”給溫室作物補光增溫，以此提高農作物產量和品質。（4）空間電場防病促生技術：包括溫室電除霧防病促生設備，使用菌防病促蕾系統，畜禽舍防病防疫技術。（5）電子殺蟲技術：電子殺蟲燈一般分為頻振式和互感式2種，電源可用直流、交流和太陽能電池供電等形式，可用于露天和溫室作物。（6）水處理設備：包括電功能水發生裝置、智能化電場發生系統、磁化水裝置等，真正實現水的無污染、循環利用。（7）土壤連作障礙電處理機：可以有效解決土壤連作所帶來的有害微生物濃度過高、土壤病害猖獗、游離態營養元素匱乏、土壤PH值有較大改變等一系列問題。以上這些技術可以廣泛應用于種植業和水產、畜牧養殖業，它們在農業生產和環境保護中可以發揮巨大作用。

3 十堰市農業發展對現代物理農業的需求分析

3．1 現代物理農業工程技術應用是我市農業發展歷史性的選擇

十堰山區特殊的地理區位，造就了制約“三農”發展的突出瓶頸。一是耕地資源量少質差。因“兩淹、兩停”（丹江口水庫一、二期工程2次淹沒和停耕還林、停種消落地），十堰共減少耕地285萬畝（1hm2＝15畝），全市人均現有耕地僅0．92畝，且坡多田少，耕地質量差；人均旱澇保收耕地面積僅0．17畝；全市104個鄉鎮，半數以上幾乎無標準基本農田；二是生態建設任務繁重。十堰山區生態環境由于遭受多次重創，水土流失面積達11 905．12 km2，平均流失模數0．5萬t／年／km2，年流失土壤2億t以上，相當于60萬畝耕地的耕層土量；地質災害隱患2 593處，直接受危人口13．5萬人。農業面源污染點多面廣，單位污染負荷居高。據普查，全市農村每年人糞便排放量44．5萬t，畜禽糞便排放量591．54萬t，生活垃圾排放量12．25萬t。化肥和農藥施用也呈逐年增加之勢，其中30%以上未經有效利用流失到漢江河中，據監測，丹江口水庫水質主要為總氮超標；三是極端氣候程度加劇。持續干旱、低溫冷害、暴雨、冰雹等極端氣候加劇，沒有無災之年，只有輕重之分，不僅嚴重影響農業的穩產性，而且對生物多樣性威脅很大。針對以上突出問題，必須立足我市農業山水資源豐富、生物資源富集、生態資源優越等優勢，大力發展現代生態農業，而物理農業工程技術恰恰處于生態農業發展的前端。它不僅可以有效減少農藥與化肥的使用量，還可提高農產品的產量與質量，促進生產出綠色、無公害的農產品，在實現農業科技升級的同時，達到保護農業生產環境、促進農業生態良性循環的目的。我市農業必須抓住現代物理農業興起這一歷史發展契機，正確引導我市環保型蔬菜產業和環境安全型畜禽養殖業的發展，將現代物理農業技術應用于我市現代農業的各個生產領域，促進我市農業可持續發展。

3．2 現代物理農業工程技術應用是我市農業可持續發展的現實需求

地處秦巴山區的十堰，是南水北調中線工程核心水源區和主體淹沒區，又是國家扶貧開發集中連片的重點區，還是我國承東啟西的重要生態功能區，在建設區域性中心城市中，市委市政府提出了“三國兩區一基地”（國際商用車之都、國際知名旅游目的地、國家生態文明示范區、區域性交通中心、區域性現代服務中心、特色農產品生產加工基地）戰略定位，在農業上把發展綠色有機農業，促進特色產業發展作為調整結構的突破口，這些都給現代物理農業裝備在我市綠色有機農業發展過程中提供了廣闊的應用前景。近年來，農機部門首次將電子殺蟲設備應用在水稻、茶葉、蔬菜中，現代物理農業工程技術受到農民的接受和好評。目前，我市主要應用的物理農業設備有種子處理設備，溫室大棚補光設備，電子殺蟲設備等，都取得了良好的經濟效益和生態效益。通過實施物理農業技術，一是可以改善農作物生產周期，根據市場需求提供農產品，而且可以通過無公害綠色產品認證，大幅提高農作物的品質和經濟效益；二是改善農業面源污染，促進農業生態環境建設，確?！耙唤逅捅本?；三是為農產品安全提供保障。現代物理農業在“增產優質型物理農業”、“無毒農業”2個方向上快速發展，現代物理農業工程技術的應用必將為我市山區農業持續發展增添新的活力。

4 我市綠色有機農業可優先應用的現代物理農業工程技術及生產模式

經過幾十年的技術實踐和創新，物理農業技術的儲備以及應用已從過去的單機單項作業方式進化為集成技術體系。并發展到了可以深刻影響農業生產方式的時期。有機農業、綠色無公害農業等諸多環境友好型農業采用的植保方法，均可由現代物理農業裝備提供。我市現代物理農業可以走“起步晚、起點高”的發展之路，可先行試驗示范的模式及技術是：無毒優質果蔬生產模式和環境安全型畜禽舍生產模式以及種子處理技術。

4．1 無毒優質果蔬生產模式及技術

這是一種能夠控制植物全生育期病蟲害發生的物理植保技術集成的模式，它包括設施農業和露地生產兩部分。

4．1．1 設施栽培

目前能夠綜合處理和有效預防土傳病蟲害的物理農業裝備為：3DT系列土壤連作障礙電處理機，對氣傳病害的控制的物理技術裝備是能夠產生空間電場的3DFC系列溫室電除霧防病促生系統。對大型飛翔害蟲的防控，可采用多功能靜電滅蟲燈和防蟲網。

品質調控主要有2個方面：其一生長調控。利用空間電場和二氧化碳增施技術的配合使用可獲得產量倍增效應；其二成熟度控制。在果實類蔬菜生長接近常規商品重量時可采用聲波技術進行促早熟控制。

對于我市常發生的低溫連陰雨天氣的技術措施可采取下述的集合方案，即土壤電加溫線＋空間電場發生系統＋補光燈＋熱風爐。該方案中，空間電場所起的作用提高植物的低溫吸收（鈣、磷）和合成營養（光合作用合成碳水化合物）的能力，補光燈和熱風爐則是提供必要的光照和二氧化碳。

4．1．2 露地生產（環境安全型農場）

露地農產品生產所面臨的病蟲害威脅以及農藥殘留遠高于溫室果蔬生產，殺蟲劑的毒性和殘留時間是植物產品農藥殘留的主要來源。多功能靜電滅蟲燈、空間電場設備（3DFC系列溫室電除霧防病促生系統）、3DT系列土壤連作障礙電處理機等可有效防治病蟲害。物理植保技術的集成效果遠遠優于單機作業。

4．2 環境安全型畜禽舍生產模式及技術

疫病預防，是養殖業的生命線。在已發生的疫病中至少有40%以上的疫病是通過空氣傳播的，另有40%之多的疫病是通過流媒接觸傳播的，近10%的疫病與糞便高度關聯。而在突發的烈性疫病中會有70%之多與環境空氣質量相關，因此控制空氣安全和糞便安全就能控制住一半以上的疫病發生。為此，提出和強調環境安全型畜禽舍的概念和設計及建設是極為必要的。它是一種可以自動防疫而且無臭的畜禽舍。它的關鍵之處在于采用了整體空間的空氣凈化技術，即上層空間設置了畜禽舍空氣電凈化自動防疫系統、糞道則采用了糞道空氣電凈化自動防疫器或糞道等離子體除臭滅菌系統。根據我市百萬山羊產業發展需要，建立羊舍物理保護、空間電場防疫、牧場無臭化建設。主要目的是降低病死率和粉塵與氨氣濃度?？刹捎玫姆桨赣卸阂皇敲織澆贾?00型畜禽舍空氣電凈化自動防疫系統和糞道等離子體或臭氧滅菌除臭機；二是每棟布置內循環空氣凈化消毒機和空間電場自動防疫系統。

4．3 種子處理加工產業及技術

種子處理，是農業生產中的一個重要環節。一方面種子處理可以減少在生長、收獲、貯藏過程中所造成的種子活力下降，使種子的活力得到一定的恢復；另一方面種子處理能殺滅種子所攜帶的病菌、防治苗期病蟲害、提高種子發芽率、增加幼苗營養、促進生長發育，從而實現苗全、苗齊、苗壯和增加作物產量的目的。種子播種前的傳統與常規方法有：包衣、拌藥、化學脫絨、藥劑浸種等，化學處理方法易產生藥害，造成土壤環境的破壞，某些防治病蟲的藥劑不能與根瘤菌、植物生長調節劑同時用于種子等，而且化學處理不能真正提高種子本身適應環境的整體抗病、抗寒、早熟等性能，而這一切可以通過光、聲、磁、電、熱為代表的物理技術處理種子的方法達到。以我市水稻種植為例，常年種植面積52萬畝，每畝用種量為1．5kg，每年全市用種量為78萬kg，水稻種子經過特定的物理技術處理后，除了可以減少或不用農藥化肥，改善并提高農作物品質外，其種子的發芽率、發芽勢得以明顯提高，后期表現出苗齊、苗壯、葉厚，有效增強作物抗病，抵御自然災害和適應環境變化的能力。另外，種子處理可通過提供社會化服務，增加農民收益。以等離子體種子處理機為例：1臺等離子體種子處理設備，一個春播作業期間可以處理種子75～90萬t，按加工費0．36～0．40元／kg計，一個播種季節，此項服務可收入3萬元左右，扣除成本，純利潤可達1．5～2萬元。

5 推動現代物理農業技術在十堰市發展的幾點建議

5．1 加大宣傳力度，擴大影響

充分利用各種媒體，大力宣傳物理農業技術，在不同設施農業生產基地適時召開現場觀摩會，引起全社會關注。

5．2 建立政府引導市場主導的發展模式

建議市政府設立物理農業技術發展基金，市直相關部門及各縣（市）也應設立物理農業發展專項基金，重點支持物理農業技術引進，為發展物理農業創造良好環境。建議政府拿出一定資金﹢地方購機補貼﹢農民自籌，采取這樣的方式鼓勵農民購買和使用現代物理農業技術裝備。

5．3 加強設施農業技術隊伍建設和示范園區建設

應進一步整合市直科研、農技推廣、農機推廣、種子管理等部門技術人才資源，挑選精兵強將，發揮技術部門整體實力，深入基層一線，把科技服務重心轉移到物理農業發展上。同時積極組織專業技術過硬的人員赴山東、大連、天津等地學習深造，引進一批懂技術、會管理、有經驗的技術人員，開展技術指導和承包示范，不斷提高物理農業的管理技術水平和物理農業技術的應用。積極爭取國家、省項目資金支持，集中各級政府有限的財力、人力，整合項目資源，建立市級標準現代物理農業技術科技示范園，發揮示范建設帶動作用，以點帶面，點面結合，逐步推廣物理農業技術走向成熟。

5．4 整合資源形成現代物理農業應用的整體優勢

市直相關部門應發揮整體優勢，加快農產品認證和基地認定工作，實行市直綠色食品區域認定，打造國家綠色農業示范區的品牌優勢，在全市特色優勢農產品生產基地，建立環境安全性溫室基地（物理農業技術示范工程），樹立品牌，形成規模，加快設施物理農業技術的推廣。

6 結論

黨的十八大報告，將生態文明建設提升到了與經濟、政治建設同樣的地位，把環境保護、資源節約、能源節約、發展可再生能源、水、大氣、土壤污染治理等等一系列事項統一為“生態文明”的概念。物理農業工程是建設資源節約型、環境友好型社會的重要平臺，也是建設國家“模范城市”、生態文明示范區的應有內容，更是一項民生工程、民心工程。廣大市民期待綠色、無公害農產品上市，以保障身體健康；農民期待降低生產成本，既增產又增收入；北京等地人民期待清潔衛生的水源，以保障飲水安全。這些期待，都能靠現代物理農業技術實現。因此現代物理農業工程技術在我市綠色有機產業生產中的應用前景廣闊及研究意義重大。也能為我市建立相應的物理農業示范基地打下基礎，為進一步推廣提供理論依據。