農業生態環境與糧食生產可持續發展的探討——以岳陽市為例

羅 瓊，王 昆，許靖波，陳光輝

（1. 湖南農業大學農學院，湖南 長沙 410128；2. 湖南省農業廳糧油處，湖南 長沙 410005）

岳陽市位于湖南省東北部，東倚幕阜山，西、南抱洞庭湖，西北、北枕長江；全市國土面積150.19萬hm2，其中湖區48.24萬hm2、丘陵區58.99萬hm2、山區42.96萬hm2；總耕地面積30.00萬hm2，有效灌溉面積25.27萬hm2，旱澇保收面積21.67萬hm2[1]，是全國重要的糧、棉、油生產基地，素有“魚米之鄉”的美譽[2]。岳陽市為北亞熱帶季風濕潤氣候區，年平均氣溫17℃，年平均降雨量1 302 mm，溫、水、光基本同步，組合效應較好，適宜糧食作物生長，有利于糧食高產穩產。在岳陽市現有的糧食生產技術水平和有限的農業生態環境約束的條件下，氣候、水資源、耕地和能源等因素制約著糧食生產，反過來糧食生產也會給農業生態環境造成一定破壞。因此，只有在提高糧食產量的同時兼顧農業生態環境保護，才能實現農業生態環境與糧食生產的可持續發展[3]。

1 農業生態環境對糧食生產的影響

1.1 耕地減少及土壤退化導致糧食種植面積及產量下降

隨著現代工業的不斷發展，城市化進程日漸加快，非農建設占用耕地的現象時常發生，導致農業耕地面積不斷減少。土地資源的開發利用雖然對促進工業化、城鎮化進程起了不可估量的作用，但其負面影響也是顯而易見的，例如耕地流失強度大、土地利用率低、耕地污染日趨嚴重等。我國土地資源短缺，2011年耕地面積約為1.22 億hm2，人均耕地占有量不足0.092 hm2，還不到世界人均耕地的1/3[4]。我國被污染土壤已占耕地面積的1/5，耕地總量還在以66.7萬hm2/a的速度遞減，照這個速度預計到2030年我國耕地將減少至約0.9 億hm2，人口將達到16億，人均耕地面積僅為0.056 hm2，人地矛盾將更加突出[5]。

目前，據岳陽市初步統計，全市約26.4%的耕地養分失衡，高產田所占比例從1997年的34.4%下降到目前的27%[6]。全市各地的耕地均存在不同程度的問題，例如水土流失，灌溉不合理，較少施用有機肥，過多使用農藥、化肥，受到工業“三廢”和城鎮生活垃圾污染等[7]。某些有生理毒性的物質或過量的營養元素進入土壤，積累到一定程度，會使土壤退化、有機質含量降低，結構變劣、養分失調，污染嚴重的甚至造成耕地質量下降。這樣，不僅會影響作物的生長發育，導致作物的產質量下降，極大地制約著現代農業的發展，而且這些不安全的因素會通過食物鏈傳遞給動物和人類，最終影響人體健康[8-9]。

1.2 水資源短缺和水體污染導致糧食產量及品質下降

水資源與糧食生產息息相關，從總體看，岳陽市的水資源是豐富的。目前，全市已建成農田水利設施12萬處以上，其中小型水庫1 135座，塘壩河堰11.77萬處，小型水輪泵站75處148臺。機電排灌站5 208處6 385臺裝機，小水電177處319臺機組，涵管655處，渡槽500處以上，大小灌渠5 500 km，還有農村安全飲水、噴滴灌工程等。這些小型水利工程設施為全市農業發展提供了重要的基礎保障。然而，目前糧食生產依然面臨著嚴峻的挑戰。

第一，水資源越來越緊張。水分短缺是作物正常生長最大的限制因子。在干旱半干旱地區，土壤水分虧缺能明顯抑制作物根系和地上部生長，顯著降低作物的生物量、產量和收獲指數[10]。岳陽市雖然降雨充沛，且擁有豐富的水資源，但是全市水資源分布呈現春夏多、秋冬少，東部山區多、西部平原少，過境水多、本地水量少的格局。同時，水質型缺水、季節性缺水、工程型缺水也是岳陽市水資源存在的一個突出問題[11]。在山丘地區，由于降雨量偏少以及降雨時空分布不均勻，每年7~9月引起農田干旱，對農作物的生長有直接影響。

第二，糧食主產區的水體污染日趨嚴重。隨著化學工業的發展和人民生活水平的提高，大量工業廢水和生活廢水被排放到江河湖塘等水系，直接污染農業灌溉用水。污水灌溉會影響糧食作物的外觀、碾米、蒸煮、食味和營養價值等。例如石化工業廢水中的酚類化合物，當含量達50~l00 mg/L時，將直接抑制作物生長，導致植株變矮小，葉色變黃；農田灌溉用水被油污污染后，其油污覆蓋水面，空氣中的氧氣難以進入水體，植株根系會因缺氧而腐爛，同時水溫會上升，從而促進土壤的還原作用，產生的H2S，使土壤的物理性質惡化，間接危害作物生長，植株變矮小、分蘗減少，嚴重時作物枯黃、減產。據岳陽市初步統計，目前已有25.9%的農田灌溉水源受到污染，雖然主要飲用水源的水質達到了國家Ⅱ類標準，污水的處理率也在不斷提高，但是河流水質污染仍較嚴重，如湘江岳陽段、東洞庭湖水質為Ⅳ類、南湖水質惡化為Ⅴ類，枯水期為劣Ⅴ類。這些污水都不同程度地造成糧食主產區的水體污染，從而影響糧食的產量與品質。

1.3 氣候變化對作物的生育期、品質及病蟲害發生的影響

第一，氣候變暖會對作物的生育期造成顯著影響。在氣候變暖的條件下，作物的生育期會縮短，例如水稻品種分蘗速度會由于生育期縮短而加快，造成有效分蘗減少；同時，其光合作用和有機物積累的時間也大大縮短，導致有效穗數和千粒重下降，產量降低。

第二，氣候變暖會對作物的品質產生影響。以水稻為例，氣候變暖將會影響稻米的外觀和品質，開花至成熟階段的高溫可顯著縮短水稻的成熟天數，造成成熟后的稻米籽粒不飽滿，胚透明度低，米粒無光澤，精米率降低。

第三，農作物病蟲害的發生與氣候條件息息相關，中國每年有4.6億hm2以上的國土面積發生農業病蟲害，是耕地面積的近3.8倍，每年因農業病蟲害而減少的產量約占當年糧食總產量的9%。

第四，在全球氣候變化的背景下，極端天氣氣候事件的發生頻率呈增加趨勢，強度也有增大趨勢，這會引發區域性農業氣象災害的發生。某些地區由于農田排灌設施不完善，抵御自然災害的能力有限，一旦遇到洪澇或干旱等災害，水利設施難以發揮作用，從而影響當地糧食生產[12]。

2 糧食生產對農業生態環境的影響

2.1 農用生產資料對農田生態環境的影響

糧食生產中所使用的農藥、化肥、農機具等農用生產資料對農田生態環境的影響不可低估。（1）化肥。過多的使用化肥將直接污染農田的土壤，間接污染農田的水體、地下水和空氣，大量使用化肥還容易使農產品重金屬含量超標。（2）農藥。農藥大部分是通過噴霧施用的，這種施藥方式的有效利用率較低，農藥大多流失到土壤、稻田水及空氣中，對農田生態系統造成破壞；大批有益生物被殺死，而有害生物的抗藥性卻不斷增強，農藥的防效越來越低；而為了增加防效，又不斷加大農藥的施用量，使農產品中的農藥殘留超標，間接地影響到人類的健康。（3）農機具。農機具購置等補貼政策雖然對于提高農業機械化水平、降低糧食生產成本、促進糧食生產和增加種糧農民收入有重要的作用，但同時這些農機具的使用也不同程度地污染了農業生態環境。例如農業機械排出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等氣體對農業生態環境和氣候有較大的危害。

2.2 水稻生態習性對水資源及大氣的影響

岳陽市的糧食作物主要是水稻，水稻的生態習性與農業生態環境相互影響。首先，水稻種植需要消耗大量的淡水資源。我國為農業大國，農業用水曾占全國用水量的88%，20世紀末才下降至72%；而水稻生產耗水量約為2 656億m3/a，占全國年用水量（4 987億m3）的53.3%，即我國每年有超過一半的淡水資源用于水稻生產。其次，水稻植株能影響稻田土壤產生CH4，對大氣造成污染。有專家指出，中國稻田CH4的年排放量為900萬~1 300 萬t，這一結論已被國際環境專家所認同[13]。

3 農田生態系統與糧食生產可持續發展的建議

3.1 保護耕地數量和質量，確保糧食的種植面積和產量

（1）針對目前的耕地現狀，制定相關政策法規，嚴格控制耕地非農化規模，堅決制止占用基本農田；非農用占地不僅要依法嚴格審批，而且要充分利用荒地、山地等。（2）在糧食主產區采取措施建設并保護一定數量的高產穩產、旱澇保收的高標準農田，作為糧食生產的骨干糧田。（3）在保障耕地數量的基礎上，提高耕地質量。提倡施用有機肥料，種植綠肥，培肥地力，改善土壤結構和肥力，并因地制宜地選用農作物，合理灌溉、施肥，防治土壤污染，以保證耕地質量，從而確保糧食作物播種面積，促進糧食生產[14]。

3.2 合理開發利用農田水資源，加強農業標準化生產

“水利是農業的命脈”，任何時候都不能忽視，必須采取相關措施加強水利設施的建設與完善。加強農田水利建設不僅提高了農業生產力水平，而且還增強了抗災能力。岳陽市降雨時空變化大，有上半年多下半年少的特點，應采取相應辦法“留豐補歉”。岳陽市有較好的蓄水水利工程基礎，但部分工程并不完善，留豐度較低，流失量較大。從可持續發展的角度考慮，必須既要維護、修善好現有水庫，還要在此基礎上盡力建設更高質量的新水庫，并進一步研制與建立符合本地天氣氣候和水文特征的水資源調度模式，使汛期豐水能安全留足，增加補歉力度[15]。糧食主產區應加強中小型水利建設，因地制宜地開展雨水集蓄、河渠整治、小流域治理等農田水利基本建設。對于旱區還應完善小方塘、小水庫、小水窖、小型引水、小型提水等“五小”水利工程設施的修建，并健全排灌渠干體系，加固河堤，疏通河道，建設節水灌溉設施，積極推廣旱作節水栽培技術，從而增強抵御旱澇災害的能力，提高水資源利用率，緩解水資源短缺問題[16]。

3.3 科學使用農用物資，推廣低碳農業技術

在肥料上，要提高肥料利用率，提倡種植并使用綠肥，增施有機肥，培肥地力；實行秸稈還田，合理使用化肥，在提高農產品的產量和品質的同時，減少肥料對農村環境的污染。在農藥上，要提倡并推廣使用高效、安全、低毒、低殘留的化學農藥和生物農藥，推廣包括誘蛾燈、性誘劑、誘蟲板等物理防治技術，以及農業防治、生物農藥等病蟲害綜合防控技術；相關農業部門要切實開展農作物病蟲害專業化統防統治工作，減少農藥使用量，降低農藥殘留，做好農藥包裝物集中處理工作，減輕農藥對農田生態系統的污染；并且從根源上加強農藥生產、銷售和使用的管理，特別是要限制和淘汰高毒農藥的使用，以保證農業生態環境和農產品的安全[17]。

3.4 大力發展生態種植，逐步推進生態農業

發展生態農業是保護農業生態環境的重要途徑。生態農業是遵循自然生態規律和社會經濟規律，在吸引傳統農業和現代農業優點的基礎上，運用生態經濟學原理和系統工程理論來指導、組織、開展的農業經濟活動，在注重開發利用資源的同時保護資源，在追求經濟效益的同時注重生態環境效益和社會效益相統一的新型農業[18]。

生態種植是指在保護、改善農業生態環境的前提下，遵循生態學、生態經濟學規律，運用系統工程方法和現代科學技術，集約化經營的農業發展模式。生態種植是一個生態經濟復合系統，將種植生態系統同種植經濟系統綜合統一起來，以取得最大的生態經濟整體效益。這也是農、林、牧、副、漁各領域綜合起來的大農業，又是農業生產、加工、銷售綜合起來，適應市場經濟發展的現代農業。例如，訂單農業，是近年來出現的一種新型農業生產經營模式。所謂訂單農業，是指農戶根據其本身或其所在的鄉村組織同農產品的購買者之間所簽訂的訂單，組織安排農產品生產的一種農業產銷模式。訂單農業很好地適應了市場需要，避免了盲目生產。其生態模式有：“養殖—沼氣—種植”三位一體生態農業模式；“一池帶四小”（即一個沼氣池帶一個小豬圈、一個小果園、一個小菜園、一個小魚塘）的庭院循環經濟模式。這些模式除了不使用化肥、農藥、除草劑和農膜等以外，也不使用轉基因等現代生物技術，而是用有機肥代替化肥，用物理殺蟲法代替殺蟲劑，實行有機、綠色、無污染農產品生產標準。實踐證明，發展生態種植及生態農業是解決地區農業生態環境和糧食生產矛盾的有效途徑，可有效實現經濟效益、生態效益和社會效益的統一。

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