現代生態農業基本理念、集成模塊化構建方法和基礎共性平臺技術

靳玉環

提要：第六次產業革命—現代生態農業正蓄勢待發。經十幾年綜合研究開發總結，創新提出現代生態農業基本理念、集成模塊化構建方法，并研究開發出基礎共性平臺技術，國家專利局已授權三項發明專利：復合型土墻—冠層結構生態節能日光溫室，生態農業栽培土壤、其制備方法及其應用，多功能營養生態防御劑、其制備方法及其應用。其可構建形成兩大基礎共性平臺技術：高質生態栽培基礎共性平臺技術，生態種、養、轉一體化現代生態農業產業基礎共性平臺技術；可實現農產品安全、優質、高產、低耗、高效和對資源環境的合理利用及保護，對構建和發展現代生態農業產業具有重大意義。

關鍵詞：第六次產業革命；現代生態農業；集成模塊化；高質生態栽培；生態種、養、轉一體化；現代生態農業產業工程

人類社會的發展，從生產要素看，已經歷了原始社會、農業社會和工業社會三個發展時期，現正向以可持續發展為目標的新的社會經濟發展時期轉化、過渡、發展。中南財經大學持續發展研究中心劉思華教授分析認為：“21世紀人類將進入生態經濟、知識經濟和可持續發展經濟時代，是現代產業經濟發展的巨大變革時期”，“21世紀是生態世紀，生態產業必然成為21世紀現代經濟發展主導產業之一……發展生態產業就成為21世紀現代經濟社會發展的必然選擇，是21世紀現代產業結構協調優化與升級的戰略重點”。基于生態經濟理論下的五次產業劃分體系包括農業、工業、服務業、知識業、生態業，而從農業社會向工業社會、知識生態社會轉變是人類社會發展的必然趨勢。

從農業社會的傳統農業到工業社會的化學農業，機械化、化學化高度發展，生產過程機械化和大面積施用化學肥料、化學農藥，一方面極大地提高了勞動生產率、土地生產率和商品率，農產品日益豐富，但另一方面也帶來了食品、環境嚴重污染和資源、能源的過度消耗，已對人體健康和社會可持續發展造成直接威脅和嚴重挑戰。那么如何祛除化學農業的積弊，實現可持續發展呢？對此，國內外專家、教授、企業家進行了大量研究、開發、生產實踐。近年我國許多專家、教授一致認為，發展現代生態農業是我國現代農業發展的主要方向。北京生態文明工程研究院院長劉宗超認為，“生態產業是中國農業現代化的最佳選擇”；中國科學院農業科技領域發展路線圖研究組組長、中國科學院院士趙其國認為，“現代化農業須構建生態高值產業體系”；中國農業大學吳文良教授認為，“中國農業現代化從本質上講，應該是生態農業的現代化或者是現代生態農業產業化發展模式的建立”；深圳中商智業投資顧問有限公司在《2009年中國生態農業與綠色食品行業發展前景及投資策略咨詢報告》中指出，“大力發展高效生態農業，是轉變農業增長方式，提高農業綜合生產能力的新途徑，是農業應對新挑戰再創新優勢的大戰略，生態農業是未來農業發展的主要方向”；中國農業大學人文與發展學院呂迅等指出，“從農業發展歷史看，從傳統農業發展到現代農業，再到生態農業是世界農業發展的必然趨勢”。

從“需求”的緊迫性和已具備的條件分析，21世紀中國將率先實現現代生態農業。美國著名未來學家阿爾溫·托夫勒指出：“21世紀是農業大變革時代，將出現全球范圍第三次浪潮農業”，“發展第三次浪潮農業，是中國的最佳選項”，“中國有發展第三次浪潮農業的基礎和潛在實力……發展第三次浪潮農業，可以使中國在25年、30年、50年中成世界上絕對強國”；英國學貫中西的專家馬丁·雅克指出：“19世紀英國教會世界如何生產；20世紀美國教會世界如何消費。如果中國要引領21世紀，它就必須教會世界如何可持續發展?！敝袊教炜萍?、系統工程奠基人、享譽中外的偉大科學家錢學森明確指出，“繼第五次產業革命即信息革命之后，人類將迎來第六次產業革命，出現農業型知識密集產業體系”，“創立農業型知識密集產業，將引起生產體系和經濟結構變革，在21世紀社會主義中國將出現第六次產業革命”，錢學森預言，“第六次產業革命將在中國發起”；懷化市共生農業系統工程研究所胡愛生分析認為，“歷史和現實把中國推上第六次產業革命的風口浪尖，無論從社會條件、技術條件、理論條件來分析，都表明中國發動第六次產業革命的條件已經成熟”，“當前中國已具備發動‘第六次產業革命的條件……用不著等到2030年，未來5—10年人們將感覺到‘大農業革命洶涌澎湃勢不可擋的浪潮”。

筆者經十幾年研究開發總結，創新提出現代生態農業基本理念和集成模塊化構建方法，并研究開發出基礎共性平臺技術，國家專利局已授權三項發明專利—復合型土墻—冠層結構生態節能日光溫室（申請號201410045819X）；生態農業栽培土壤、其制備方法及其應用（申請號2014101841822）；多功能營養生態防御劑、其制備方法及其應用（申請號2014101841767）。上述三項發明專利可構建形成兩大基礎共性平臺技術：一是“兩低”“四高”（低投入、低消耗，高安全、高質量、高產量、高效益）生態栽培基礎共性平臺技術；二是生態種（種植業）、養（養殖業）、轉（有益菌轉化業）一體化高質低耗高效現代生態農業產業基礎共性平臺技術。現分述如下。

一、現代生態農業的基本理念

1.現代生態農業是為解決當代化學農業的積弊而誕生，它繼承發揚了傳統農業、化學農業的精華，克服了其缺點和不足，是農業發展的新階段，是新世紀新階段現代農業發展的正確方向和必然選擇。

人類社會發展階段為：農業社會—工業社會—知識生態社會。與之對應的農業發展階段為：傳統農業—化學農業—現代生態農業。

2.現代生態農業是學習模仿“自然生態系統”（植物—動物—微生物能量物質循環系統），集成應用現代科學技術構建的生態種、養、轉、產、加、銷一體化生態經濟良性循環系統；現代生態農業是以現代生態學、生物學、系統工程理論和現代農業科學有機融合的現代生態農業理論為指導，以現代生態技術為主導并與現代生物技術、現代農業技術、系統工程技術、信息技術、經濟管理技術等密切結合的集成模塊化、系統集成技術為支撐的，以大農業、大生態、大循環為特點的現代生態農業產業體系。

3.現代生態農業三大支柱（三大組成部分）為生態種植業、生態養殖業、生態有益菌轉化業，三業“融合—共生”形成自然資源—生物質資源、能量—物質良性循環，支撐現代生態農業發展。在三大支柱中，生態有益菌轉化業是“短腿”“瓶頸”和主要限制因素，發展現代生態農業的“切入點”和“突破口”是充分利用種養加生物質資源，大力發展有益菌發酵轉化（生物肥料、生物飼料、生物農藥等）和食用菌栽培（菌物轉化），促進生態有益菌轉化業與生態種植業、生態養殖業協調、平衡“融合—共生”發展。

4.現代生態農業本質特征和基本特點，是在生態種、養、轉三結合，形成自然資源、生物質資源高效利用、能量—物質良性循環的基礎上，面向市場需求，生態產、加、銷三結合，形成生態經濟“能流、物流、信息流、價值流”良性循環，即整個大農業生態系統由兩個“三結合”、兩個“良性循環”構建形成生態種、養、轉、產、加、銷一體化，生態經濟良性循環運轉的現代生態農業產業化運營體系。

5.現代生態農業的發展目標，是以實現可持續發展為總目標，統籌實現食品質量、數量、營養三大安全，節約資源能源，保護生態環境，綜合協調提高社會、生態、經濟三大效益，協同實現生態農業產品結構優化，產品線豐富、安全、優質、高產、低耗、高效多目標集合，以實現以人為本與以自然為本的和諧統一—“天人合一”，人類與自然界協同共榮的美好愿景。

二、集成模塊化構建方法

“集成模塊化”是系統技術革命，系統科學技術化革命；是“化繁為簡的訣竅”，“聚零為整的王道”，“管理復雜系統的藝術”；是綜合創新、系統集成、復雜系統產品開發、設計、生產的有效方法；是標準化、模塊化的高級發展形態；是師法自然的智慧—太陽系、地球、細胞、植物、動物、微生物、自然生態系統及漢語、音樂、中醫藥、中式餐飲等，無一不是集成模塊化構建典范。

集成模塊化是以綜合創新、系統集成為目的，進行系統整體結構（一體化架構）設計，在系統整體結構（一體化架構）指導、統籌、協調下，進行模塊化設計、生產、組裝、系統集成，科學高效構建（設計開發生產）復雜系統產品的方法。

現代生態農業是新時期新階段繼互聯網—信息革命后的第六次產業革命和偉大的系統工程，構建現代生態農業，必須運用系統技術革命方法即集成模塊化構建方法；筆者三項發明專利和高質生態栽培及生態種、養、轉一體化現代生態農業產業基礎共性平臺技術，都是運用集成模塊化構建方法綜合創新、系統集成。

三、三項發明專利基礎共性平臺技術

三項發明專利可構建兩大基礎共性平臺技術：兩低”“四高”生態栽培基礎共性平臺技術；生態種、養、轉一體化高質低耗高效現代生態農業產業基礎共性平臺技術。

（一）三項發明專利技術

1.復合型土墻—冠層結構生態節能日光溫室[發明專利（一）、申請號201410045819X]

下沉陰陽兩面連棟設置復合土墻（輕質混凝土板包適度厚土墻）+復合冠層結構（長后坡幾字形鍍鋅鋼架，上蓋多功能五層共擠膜、PE雙層膜—陽棚、陰棚、墻體全覆蓋，下卦移動式遮陽保溫幕）+生物質能源“沼氣燈”增溫、補光、補二氧化碳 集成模塊化構建。

這種新型結構生態節能日光溫室，是陰陽平衡、中西結合、集成智慧的結晶，它繼承并集中了傳統日光溫室、半地下厚土墻溫室、陰陽型溫室、連棟溫室的優點，克服了其缺點和不足。與以前日光溫室比，雖建設投資增加，但土地利用率、單棟溫室規模、可利用面積、溫室質量和使用壽命都大幅度增加，維護成本降低，從單位利用面積和長周期每年分攤成本看，建設維護成本基本不增加，而保溫性進一步增強，溫度調控手段增多，周年生產利用性跨越發展，為生態化、工廠化、周年應用開辟了廣闊空間；與連棟溫室比，同樣達到周年生產目標，建設運營成本大幅降低（僅相當于連棟溫室的十分之一甚至幾十分之一），且節能環保，經濟適用性強，有著不可比擬的低成本、高效益的巨大優勢。本項發明專利新型結構生態節能日光溫室的實施，將傳統日光溫室“反季節利用”（夏季歇棚）、短壽命（僅利用幾年）、“單用途”（主要用于反季節瓜果蔬菜生產）的歷史定位提升為周年生產利用、長使用壽命（墻體、鋼架使用壽命15—20年以上，覆膜、遮陽保溫幕使用壽命5—10年以上），以及適應多種用途要求。加溫室陽棚可種植長季瓜果菜、多年生（一年多次收割）特菜和周年栽培果樹、花卉、中藥材等園藝作物；溫室陰棚可周年栽培食用菌（不同溫型品種搭配）和發酵床養殖中小畜禽；整個溫室陰陽棚可用于周年育苗，及生物肥料、生物飼料、食用菌栽培料周年發酵生產，還可用作生態采摘觀光旅游的基礎設施等。其最突出的特點是連棟設置的下沉式陰陽棚為生態種植業、生態養殖業、生態有益菌轉化業周年一體化生產運營提供了基礎有利條件（這點無論是傳統日光溫室還是現代連棟溫室都做不到），也就是說，本項發明專利連棟下沉陰陽兩面復合土墻、復合冠層結構生態節能日光溫室，是發展高質生態栽培，發展生態種、養、轉一體化現代生態農業目前最好、最適合的生態節能日光溫室設施。

2.生態農業栽培土壤、其制備方法及其應用[（二）、申請號2014101841822]

多功能多元生態肥（有益菌中溫兼性厭氧發酵有機礦物肥加保水調理劑制備）+生態型有機基質（食用菌生態栽培副產物“菇渣”或發酵床生態養殖已發酵墊料）+礦物基質（粉煤灰或風化煤）+土壤（當地自然土壤）集成模塊化構建。

本項發明精選功能齊全、強大的有益菌群和最優工藝技術路線發酵制備多功能多元生態肥，多功能多元生態肥、生態型有機基質在生態土壤中占優勢比重，使有益菌和它們的食物、能量來源有機質及它們居住的微生態環境同步協調優化，使益菌在生態土壤中保持高活性和主導地位，有效抑制病害、蟲害發生，可快速提高生態土壤以生態肥力為主導的“生態—生物—化學—物理”綜合肥力，快速提高生態土壤的綜合生產能力，為生態防御式、無害化、高質生態栽培奠定堅實基礎；可機械化工廠化、分型系列專用化、制備生態土壤和生態土壤栽培袋、盤、箱、盆……分別適用于生態育苗、芽苗菜、葉菜、瓜果菜及果樹、花卉等生態栽培；生態土壤的制備應用有土無土皆可，有無土、少土、多土三種應用方式，分別適用于溫室高檔園藝作物生態栽培，面向大眾消費的溫室果蔬生態栽培和露地果園、大田糧食經濟作物生態栽培；生態土壤一茬種植后，經有益菌生態化處理，平衡補施多元生態肥、生態型有機基質，可多年重復循環利用。

3、多功能營養生態防御劑、其制備方法及其應用[發明專利（三）、申請號2014101841767]

復合有益菌發酵液基礎生防組分+復合有機營養吸附緩釋載體組分+激活調節、誘導預防病蟲害、逆境保護組合誘導劑活性組分集成模塊化構建。

本項發明由上述三模塊系統集成，形成有益菌主導—生態占位，有機復合營養、激活調節活性組分“健身免疫”，組合誘導劑活性組分誘導抗病蟲、抗逆基因表達，多方式多途徑相結合的“生態防御系統”。為設施園藝作物在“順境”下強化“原生代謝”，充分利用設施調控有利環境條件健壯生長發育，在“逆境”下（設施調控失靈或不到位，發生病蟲害、低溫寡照、高溫干旱等）激活“次生代謝”，誘導產生防御—保護物質，防害（病蟲害）、避障避災，克服生物、非生物逆境不利影響，安全進行高效生態栽培，提供生態防御型集成化新技術產品支撐。本發明多功能營養生態防御劑基本型適用于蔬菜種子育苗、芽菜、葉菜全生長期、瓜果菜苗期（移栽后）、果樹春稍形成期、花卉及中藥材苗期、食用菌拌料和菌絲體生長期；專用型a（基本型+生根劑）適用于蔬菜、果樹、花卉等嫩枝扦插育苗，專用型b（基本型+生長抑制劑）適用于蔬菜、果樹、花卉、中藥材菇開花前，食用菌菌體生長期未誘導出菇期，專用型c（基本型+膨果劑）適用于瓜果菜、果樹、中藥材幼果膨大期和食用菌出菇后膨菇期。本發明多功能營養生態防御劑為水溶性生態防御型生物藥肥，可配合現代滴灌、微噴灌、微潤灌等設施—水肥藥一體化施用，既節約灌水，又高效、省工，還能簡化操作管理。

（二）“兩低”“四高”生態栽培基礎共性平臺技術

上述三項發明專利技術集成配套應用，即復合土墻—冠層結構（新型半地下陰陽兩面連棟）日光溫室+生態農業栽培土壤+多功能營養生態農業防御劑，形成現代設施園藝作物高質生態栽培基礎共性平臺技術，可實現“兩低”“四高”（低投入、低消耗，高安全、高質量、高產量、高效益）、節約資源、保護環境多目標，實現生產過程生態化、集成模塊化（高級標準化）、工廠化、分型系列專用化、簡化易用省力化，方便家庭農場、經濟合作社、農業企業實行產業化生產運營。

（三）生態種、養、轉一體化高質低耗高效現代生態農業產業基礎共性平臺技術

利用發明專利（一）新型結構生態節能日光溫室陽棚生態栽培[發明專利（二）生態栽培土壤+發明專利（三）多功能生態防御劑]菜、果、花、藥園藝作物，利用發明專利（一）新型結構溫室陰棚生態栽培食用菌[利用發明專利（二）中制備生態型有機基質—生態菇渣的生態食用菌栽培技術，即有益菌發酵基料制菌袋接種液體食用菌種+發明專利（三）食用菌用多功能營養生態防御劑]，利用發明專利（一）新型結構溫室陰棚或陽棚發酵床生態養殖中小畜禽[發明專利（二）中制備生態有機基質—發酵生態墊料的生態養殖技術，即干撒式發酵床+添加有益菌發酵生物飼料5%—15%+有益菌生防液添加飲水及環境消毒]，使生態種植、生態養殖、生態食用菌栽培（菌物轉化）在發明專利（一）新型結構溫室陰陽棚一體化生產運營，并利用新型結構溫室配套安排生態栽培土壤、生態土壤栽培袋（盤、箱、盆等）、生態防御劑、有益菌發酵生物飼料、有益菌生防液、食用菌生態栽培袋（菌棒、菌袋）制備生產，配套設計安排生態采摘、觀光、餐飲、旅游，形成生態種、養、轉一體化—生態經濟高效良性循環運轉；為家庭農場、經濟合作社、農業企業產業轉型升級、創業發展現代生態農業，提供高質、低耗、高效基礎共性發展模式。

以現代生態農業基本理念為指導，運用集成模塊化構建方法，實施運用三項發明專利構建的兩大基礎共性平臺技術，即實施“兩低”“四高”生態栽培基礎共性平臺技術，實施生態種、養、轉一體化高質、低耗、高效現代生態農業產業基礎共性平臺技術，是構建和加快發展現代農業產業的“四大法寶”，可實現農產品安全、優質、高產、低耗、高效和對環境資源的合理利用及保護，發展前景非常廣闊。

我國航天科技系統工程奠基人錢學森院士倡導的第六次產業革命—現代生態農業產業革命正在向我們走來。實施這項偉大的系統工程，是政府農業供給側結構改革、實現食品安全、農業提質增效和可持續發展的“抓手”，是農業企業產品更新換代（由無公害食品、綠色食品升級到有機食品、高質生態食品）、企業轉型（由生產型企業轉到高新科技服務型企業）的黃金發展機遇，是互聯網企業實施“互聯網+”戰略，介入現代農業—生鮮食品電商，保證農產品全過程質量安全的最佳“集成”型、“平臺”型技術依托。讓我們同心協辦，密切合作，加快這項強國、富企、健民工程的實施推廣，使其又快又好發展，加快實現食品安全和資源環境安全，促進中華民族體魄全面強??；讓生態種、養、轉一體化現代生態農業—生態食品，插上“互聯網”和知識經濟的翅膀，成為下一個“風口”，又一道亮麗的“風景”和新的“經濟增長點”。