杞麓湖南岸農業生產分析及最佳農業生產模式選擇

譚志衛，趙 磊，趙琳娜，王俊松，揭學遠，許 迪，李轉壽

(1.云南省環境科學研究院，云南昆明650034;2.通海縣環境保護局，云南通海652700)

杞麓湖位于云南省中部，隸屬玉溪市通海縣，是云南省“九大高原湖泊”之一。流域面積354.2km2，占通海縣總面積的47.8%，是通海縣重要的水資源。對通海的社會、經濟、環境的協調發展起著非常重要的作用，被譽為通海人民的“母親湖”。

通海是蔬菜生產大縣，蔬菜產業也是通海農業的支柱產業。全縣蔬菜種植主要集中在杞麓湖岸邊。蔬菜種植產生的大量廢菜葉、農藥、化肥以及畜禽養殖、秸稈腐爛等污染，隨水土流失和農田退水進入水體，增加了水體中COD和氨氮、總磷等污染物總量。本研究擬通過杞麓湖南岸農業生產模式分析，提出杞麓湖南岸農業生產模式優化方案，為有效降低農業生產給杞麓湖帶來的面源污染的治理提供依據。

1 材料和方法

1.1 社會調查法

1.1.1 社會調查法

社會調查法主要采用農戶問卷調查法。

農戶問卷調查依照問卷設計、預調查、問卷修改、入戶調查、回訪等步驟展開。調查內容包括農戶基本特征、土地資源、作物種植的投入與收益、農戶總體收入與支出等。

1.1.2 分析方法

(1)定性方法。通過訪問調查和集體訪談，歸納出水源區整體的農業生產情況、農戶的生活水平、環境狀況、面臨的困難以及對當前政策的看法。

(2)定量方法。主要采用Excel和SPSS等工具對社會調查數據進行整理和統計分析。主要應用了方差分析統計方法。

1.2 樣本數據

杞麓湖南岸農戶問卷調查的時間是2011年8月。為保證調查的代表性和普遍性，我們采用了廣泛抽樣的方法。根據杞麓湖南岸農田及村莊的分布情況，對研究范圍進行了均勻布點調查，共調查了大樹、長河、董家營、黃龍、六一、萬象和金山7個行政村96個農戶樣本。

2 結果與分析

2.1 農戶的基本特征

表1列出的是調查農戶的一些基本特征。從被調查人的年齡、性別和知識水平來看，被調查農戶主要集中在戶主及相對熟悉情況的家庭成員上。

表1 杞麓湖南岸農戶基本特征

2.2 農業結構現狀

調查結果顯示，杞麓湖南岸主要以種植蔬菜為主，蔬菜種類主要為白菜、大蒜、小鐵頭、香筍、芹菜、圓白菜、雞窩白、花菜、萵筍和甘藍，詳見表2。

調查表明，杞麓湖南岸研究區養殖業不占優勢，調查的68戶中，只有8戶農戶進行了養殖，占調查戶的11.76%。主要的養殖類型為雞、鴨、鵝和豬。雞是8戶農戶都養殖的家禽，戶均養殖9.11只。其它養殖數量較少。

表2 杞麓湖南岸農業種植情況

表3 杞麓湖南岸的家庭養殖情況

從問卷調查中，我們可以了解到以下信息:①杞麓湖南岸區的農業種植為蔬菜種植;②蔬菜種植是比較單一的種植模式;③蔬菜種植是當地生產生活的經濟支柱。

2.3 化肥施用量分析

通過調查，杞麓湖南岸區主要施用的肥料為尿素、復合肥、普鈣、鈣鎂磷肥、有機復合肥和農家肥等肥料。各類蔬菜肥料經過N、P折純計算，結果表明:整個杞麓湖南岸區每年的N施用量為2614.94t，P 施用量為1046.88t。

2.4 農業生產經濟 (化肥投入)

根據作物的生產投入，包括種子、農藥、化肥、耕地和收割費用，不包括勞動力的投入，計算農業生產的成本。結果表明:研究區范圍的蔬菜種植都屬于高產的作物。大蒜是收益最高的作物，每畝每季 (后面每畝均為每畝每季)近3萬元;其次是花菜和芹菜，畝產近2萬元;白菜畝產約1.4萬元;雞窩白和青筍畝產約1萬元;小鐵頭約7000元;甘藍、圓白菜和香筍約5000元，詳見圖1。在作物生產的化肥投入上表現出與收入基本成比例的結果，依然是大蒜的投入最高，達2154元/畝;其次是雞窩白、小鐵頭、芹菜、白菜、甘藍、香筍、花菜、青筍和圓白菜，圓白菜的投入最低為1390元/畝，詳見圖2。

進一步分析計算各種作物的經濟效益，即投入產出比。結果表明:大蒜的產出投入比最高，為13.64;其次是花菜，為13.06;香筍最低，為3.47。整個區域的投入產出比為7.77，詳見圖3。

綜合分析以上數據，可以得出，杞麓湖南岸區蔬菜種植屬于典型的“高投入、高產出”，但產投比相對較低的農業生產模式。由于當地氣候的原因，蔬菜種植沒有季節性，在作物復種指數高達3.52的條件下，蔬菜種植吸引著當地的農戶，農戶在獲得豐厚的產值的同時，高量肥料的施用也給當地帶來嚴重的環境污染。

3 杞麓湖農業生產模式優化方案研究

3.1 現代農業生產模式介紹

3.1.1 設施農業生產模式

設施農業是利用人為建造的一定設施和工程技術手段，為種植業、養殖業、產品的儲藏保險等提供優良的可控環境條件，以期將農業生物的遺傳潛力變為大的生產潛力，從而以最少的資源投入，獲取速生、高產、優質、高效農產品的現代農業［4］。設施農業是涵蓋建筑、材料、機械、自動控制、品種、栽培技術和管理等學科的系統工程，其發達程度是體現農業現代化水平的重要標志之一［9］。主要有如下的優點:①設施農業是高投入、高產出、高效益的產業，只有形成相當規模才能形成強有力的品牌效應，從而占領市場，使資源優勢得到有效的開發與持續利用，同時帶來巨大的經濟效益［5］。②溫室大型化。大型溫室設施具有投資省、土地利用率高、室內環境相對穩定、便于控制、能夠實現機械化作業和產業化生產等優點［6］，可以大大提高農業生產的效益。③溫室生產多樣化。目前杞麓湖南岸區主要是露地種植蔬菜，采用設施農業生產，可以向水果和花卉等生產發展，特別是提高市場價值較高的產品生產投入。④生產機械化、自動化。現化化溫室生產應實現環境控制自動化、主要生產環節機械化、生產技術標準化、經營規模化和產品無害化，實現整體生產現代化，這樣能使勞動生產率提高1倍以上［7］。

在國外，20世紀下半葉設施農業真正作為一種產業得到大規模和迅猛的發展，隨著各國在設施農業上的投入和補貼增多，設施農業發展呈現良好態勢［13］。

隨著科學技術的迅猛發展和高新技術在農業生產中的廣泛應用，設施農業正成為我國極其重要的創新產業。20世紀70年代，地膜覆蓋技術引入中國，對保溫、保墑起到了很大的作用。20世紀80年代，以日光溫室、塑料大棚和遮陽網覆蓋栽培為代表的設施園藝取得長足進步，形成以塑料棚為主的與風障、地膜覆蓋、陽畦與溫室等相配套的保護地蔬菜生產體系。20世紀90年代，我國大規模引進國外大型連棟溫室及配套栽培技術，設施農業也以超時令、反季節的設施園藝作物生產為主得到迅猛發展。到2000年，我國以蔬菜栽培為主的設施園藝面積已達210萬hm2，在世界上位居第一。隨著經濟的發展、生產需要和技術進步，設施農業在我國被廣泛應用于大田作物、水產養殖、畜禽飼養、林果生產等農業諸多領域［10，11］。設施農業是現代化農業發展的象征，正在世界各國蓬勃地發展著［12］。

3.1.2 北方“四位一體”生態農業模式

“四位一體”生態農業模式是在自然調控與人工調控相結合條件下，利用可再生能源 (沼氣、太陽能)、保護地栽培 (大棚蔬菜)、日光溫室養豬及廁所等4個因子，通過合理配置形成以太陽能、沼氣為能源，以沼渣、沼液為肥源，實現種植業 (蔬菜)、養殖業 (豬、雞)相結合的能流、物流良性循環系統，這是一種資源高效利用，綜合效益明顯的生態農業模式。運用本模式冬季北方地區室內外溫差可達30℃以上，溫室內的喜溫果蔬正常生長、畜禽飼養、沼氣發酵安全可靠。

核心技術:沼氣池建造及使用技術;豬舍溫、濕度調控技術;豬舍管理和豬的飼養技術;溫室覆蓋與保溫防寒技術;溫室溫、濕度調控技術;日光溫室綜合管理措施等。

配套技術:無公害蔬菜、水果、花卉高產栽培技術;畜、禽科學飼養管理技術;食用菌生產技術等。

3.1.3 有機農業生態模式

有機農業以自然資源特別是可再生資源為基礎;有效利用太陽能和生物系統的生產潛力;維持土壤肥力;最大限度實現植物養分和有機物質的循環［2］;不使用自然資源以外的物質;維持生態系統和農業景觀的基因多樣性;向畜禽提供適應其行為本性的生活條件等。有機農業符合環境友好型農業的標準［3］。

以生物學、生態學為理論指導，以實現生態環境、經濟、社會的功能完美結合及可持續發展為目標，其基本內容可概括為相對封閉的生物營養循環體系原理、土壤是一種活的生命系統原理、應用生態學防治作物病蟲害原理和保持養殖業的適載量及遵循動物自然習性飼養管理原理4個方面［8］。

該模式依靠傳統農業技術 (時空多樣性和連續性、空間和資源的最佳利用、養分循環、作物系統自我調控和作物保護)和現代農業技術。實現耕作與自然的結合，培育健康的土壤，保護不可再生性自然資源，充分利用農業生態系統內的自然調節機制，生產高品質的食品。

有機農業的優勢充分表現在無污染，保持及促進土壤肥力，營養全面、健康，遵循可持續發展原則，能促進生態環境的平衡，豐富生物的多樣性。通過多樣性種植，降低作物營養水平，機械除草及有目的地建立天敵棲息地和群落環境等，充分發揮農業生態系統的內在自然調節機制，建立穩定的農業生態系統，保持系統內物種的多樣性［3］。

該模式是利用山地、農田、水面、庭院等資源，采用“沼氣池、豬舍、廁所”三結合工程，圍繞主導產業，因地制宜開展“三沼 (沼氣、沼渣、沼液)”綜合利用，從而實現對農業資源的高效利用和生態環境建設、提高農產品質量、增加農民收入等效果。工程的果園 (或蔬菜、魚池等)面積、生豬養殖規模、沼氣池容積必須合理組合。

工程技術:豬舍建造技術、沼氣池工程建設技術、貯肥池建設技術、水利配套工程等。

基本要素: “戶建一口池，人均年出欄2頭豬，人均種好一畝果。”

運作方式:沼氣用于農戶日常做飯點燈，沼肥(沼渣)用于果樹或其他農作物，沼液用于拌飼料喂養生豬，果園可以套種蔬菜和飼料作物，從而保證了育肥豬的飼料供給。農戶除養豬外，還包括養牛、養雞等養殖業;果業也可包括糧食、蔬菜、經濟作物等種植業。

核心技術:養殖場及沼氣池建造、管理技術，果樹 (蔬菜、魚池等)種植和管理等。

3.1.4 草地生態恢復與持續利用模式

草地生態恢復與持續利用模式是遵循植被分布的自然規律，按照草地生態系統物質循環和能量流動的基本原理，運用現代草地管理、保護和利用技術，在牧區實施減牧還草，在農牧交錯帶實施退耕還草，在南方草山草坡區實施種草養畜，在潛在沙漠化地區實施以草為主的綜合治理，以恢復草地植被，提高草地生產力，遏制沙漠東進，改善生存、生活、生態和生產環境，增加農牧民收入，使草地畜牧業得到可持續發展。

3.1.5 農林牧復合生態模式

農林牧復合生態模式是指借助接口技術或資源利用在時空上的互補性所形成的兩個或兩個以上產業或組分的復合生產模式 (所謂接口技術是指聯結不同產業或不同組分之間物質循環與能量轉換的連接技術，如種植業為養殖業提供飼料飼草，養殖業為種植業提供有機肥，其中利用秸稈轉化飼料技術、利用糞便發酵和有機肥生產技術均屬接口技術，是平原農牧業持續發展的關鍵技術)。平原農區是我國糧、棉、油等大宗農產品和畜產品乃至蔬菜、林果產品的主要產區，進一步挖掘農林、農牧、林牧不同產業之間的相互促進、協調發展的能力，對于我國的食物安全和農業自身的生態環境保護具有重要意義。

3.1.6 觀光生態農業模式

該模式是指以生態農業為基礎，強化農業的觀光、休閑、教育和自然等多功能特征，形成具有第三產業特征的一種農業生產經營形式。主要包括高科技生態農業園、精品型生態農業公園、生態觀光村和生態農莊等4種模式。

高科技生態農業觀光園。主要以設施農業(連棟溫室)、組配車間、工廠化育苗、無土栽培、轉基因品種繁育、航天育種、克隆動物育種等農業高新技術產業或技術示范為基礎，并通過生態模式加以合理聯結，再配以獨具觀光價值的珍稀農作物、養殖動物、花卉、果品以及農業科普教育(如農業專家系統、多媒體演示)和產品銷售等多種形式，形成以高科技為主要特點的生態農業觀光園。技術組成:設施環境控制技術、保護地生產技術、營養液配制與施用技術、轉基因技術、組培技術、克隆技術、信息技術，有機肥施用技術、保護地病蟲害綜合防治技術、節水技術等。

精品型生態農業公園。通過生態關系將農業的不同產業、不同生產模式、不同生產品種或技術組合在一起，建立具有觀光功能的精品型生態農業公園。一般包括糧食、蔬菜、花卉、水果、瓜類和特種經濟動物養殖精品生產展示，傳統與現代農業工具展示，利用植物塑造多種動物造型、利用草坪和魚塘以及盆花塑造各種觀賞圖案與造型等。

綜合觀光生態農業園區。技術組成:景觀設計、園林設計、生態設計技術，園藝作物和農作物栽培技術，草坪建植與管理技術等。

生態農莊。一般由企業利用特有的自然和特色農業優勢，經過科學規劃和建設，形成具有生產、觀光、休閑度假、娛樂乃至承辦會議等綜合功能的經營性生態農莊。這些農莊往往具備賞花、垂釣、采摘、餐飲、健身、狩獵、寵物樂園等設施與活動。技術組成:自然生態保護技術、自然景觀保護與持續利用規劃設計技術、農業景觀設計技術、人工設施生態維護技術、生物防治技術、水土保持技術、生物籬笆建植技術等。

3.2 杞麓湖南岸區農業生產模式優化方案

研究結果表明，杞麓湖南岸區蔬菜種植模式與其它地區的相比，屬于典型的“高投入、高產出、高污染”，但產投比相對較低的農業生產模式。為了有效降低農業生產給杞麓湖帶來的面源污染，必需對杞麓湖南岸農業生產進行優化，建設現代農業。為了有效實現現代農業，必須著力解決好資源供給、環境支撐問題，努力建設資源節約、環境友好型的可持續農業。這是發展現代農業的題中應有之義，是落實科學發展觀、轉變發展方式，實現農業和農村經濟又好又快發展的必然要求。

3.2.1 有機農業生產模式

有機農業的模式主要是在杞麓湖現有的資源條件下，合理調整農業種植類型，形成糧食－蔬菜－豆類－綠肥－畜禽、魚養殖的體系。在這個體系中，作物秸桿、畜禽糞肥、豆科作物、綠肥和有機廢物是土壤肥力的主要來源，作物輪作以及各種物理、生物和生態措施是控制雜草和病蟲害的主要手段。

(1)提高種植業的規模化水平，走農作物間作的模式。在農作物規模化種植區，通過抗病蟲品種選育、耕作改良、錯季載培、生物農藥和天敵保護與施放，用自然法則將病蟲害控制在萌芽狀態，使其有蟲不成災。同時，利用農作物間作來預防病蟲害的發生。

(2)種養結合，循環發展。通過調查，在杞麓湖南岸區，畜禽養殖很少，為了實現有機農業，可引導當地村民適量養殖畜禽，并且在研究區適當區域進行種養結合的稻田養魚、稻田養鴨，并且保證所有的養殖排放的糞便和廢水及其產物等能被農田作物消化吸收。

(3)開發利用農作物秸桿和廢蔬菜葉，形成廢棄物綜合開發利用。目前杞麓湖南岸區每個地段都有大量的菜葉和秸桿堆放在路旁或水體邊，造成了嚴重的污染。通過發展秸桿、蔬菜直接還田技術、綠肥青貯氨化技術、農村戶用沼氣技術，可以有效降低化料的施用量和緩解能源緊張狀況。

3.2.2 設施農業生產模式

杞麓湖南岸區地勢平坦，水源充足，與昆明市呈貢區大棚蔬菜生產區的資源條件非常類似。因此可以發展設施農業生產模式，借鑒呈貢區大棚蔬菜生產的技術［1］及國內外的先進生產方式，主要采用蔬菜－花卉－瓜果體系，人工半機械化生產方式，形成農業生產規模化、產業化。

3.2.3 苗木、蔬菜生態農業模式

杞麓湖南岸區農業生產效益與杞麓湖水質息息相關，但目前杞麓湖水質并不理想，已從20世紀80年代的Ⅲ類水逐步下降到現在的劣Ⅴ類水，嚴重制約了杞麓湖南岸區及周邊經濟的蔬菜產業發展。大量廢菜葉、農藥、化肥以及畜禽養殖、秸稈腐爛等污染，隨水土流失和農田退水進入水體，嚴重惡化了水質，形成惡性循環。因此，在研究區范圍內，適當犧牲一部分土地來進行湖濱帶建設，種植一定數量的苗木和草，形成濕地，對緩解農業生產對水質的污染，具有十分重要的意義。

應學習滇池治理的“四退三還”技術，在杞麓湖南岸區的湖濱帶進行湖濱帶生態建設，退出一部分耕地種植林木和草，進行湖濱帶生態修復，其余土地仍進行農業生產，最終才能達到農業生產和環境相協調發展的目的。

3.2.4 觀光農業生產模式

杞麓湖位于通海縣城北，風光絢麗，婀娜多姿，每當風平浪靜，天空一碧如洗之時，湖面從東到西便出現一條長達數丈的湛藍色帶，古人稱這奇景為“湖水拖藍”，是通海八景之一。但是近年，由于杞麓湖水質惡化，杞麓湖周邊旅游業并不像其它高原湖泊如撫仙湖、瀘沽湖、洱海那樣繁榮。因此在治理水質的同時，改變杞麓湖南岸區的農業生產模式，引進觀光農業生產模式也是很有必要的。通過觀光農業生產模式的生產，不僅可以治理當地的水質，而且對當地農戶的高產出的經濟利益也不會帶來任何損失。

農業是國民經濟的基礎產業，尤其在通海縣從20世紀90年代以來，把蔬菜生產作為一大新的支柱產業，蔬菜生產得到了逢勃發展。但是生產過程中由于過于追求產量和效益，給周邊環境帶了嚴重污染。因此在研究區進行適當的生產模式和方式的調整刻不容緩。當地政府應按照科學發展觀的要求，立足轉變農業發展方式，以提高資源利用效率和生態環境保護為核心，以節地、節水、節肥、節藥、節種、節能、資源綜合循環利用和農業生態環境建設保護為重點，大力推廣應用節約型的耕作、播種、施肥、施藥、灌溉與旱作農業、集約生態養殖、秸稈綜合利用技術，大力推廣應用減少農業面源污染、減少農業廢棄物生成、注重水土保持和生態建設的環保型技術，大力培養農民和農業企業的資源節約和環境保護觀念，大力發展循環農業、生態農業、集約農業等有利于節約資源和保護環境的農業形態，促進農業實現可持續發展。

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