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1現代循環農業的基本內涵

循環農業是傳統農業精華的重要內容。在傳統農業發展階段，受較低的社會經濟發展水平和特殊土地制度的雙重影響，絕大部分農民都被束縛在土地上，以地為生、以農為本成為這個時代最典型的特征。囿于當時農業資源匱乏和生產消費水平低下，只有加大對農業廢棄物資源的綜合利用，促成農業生產、農民生活和農業廢棄物利用之間的循環流動，才能有效改善土壤肥力、降低生活成本、緩解環境壓力、提高農業產量。一方面，農戶通過創造漚肥、堆肥和熏土等有機肥積制方法，將農業廢棄物做成包括糞肥、綠肥、泥肥、餅肥、骨肥、灰肥、雜肥等多種形式的有機肥，全量還田，提高地力。另一方面，農作物秸稈作為農村居民家庭生活用燃料、畜禽養殖飼料的主要來源，其消費后產生的人、畜、禽糞便又可以全量還田。這種“精耕細作、用養結合、循環利用”的農耕方式構成了中國傳統農耕文化的重要內容，有效促進了中國農業的可持續發展。而隨著社會經濟的發展和現代工業的產生，購買性物質投入包括化肥、農藥、塑料、生長調節劑、飼料添加劑等加入到農業系統中，從而徹底打破了傳統農業的封閉系統。受農業勞動力機會成本不斷上升的影響，為了追求農業的高產出，人們不斷加大現代農業生產要素的投入量，而逐漸舍棄農業生產廢棄物的再利用，從而將傳統農業的“資源—產品—廢棄物—資源”的循環流動方式改變為“資源—產品—廢棄物”的線性單向物質流動方式。

現代循環農業是以資源的高效利用和循環利用為核心，運用循環經濟和生態學理論，以“4R”即“減量化、再循環、再利用、可控制化”為原則，在農業生產過程中要減量使用購買性資源如農業化肥、農藥，要加大農業廢棄物資源的再利用，要實現農業生產過程中可更新資源的再循環利用，要能夠控制農業廢棄物排放養分的去向，通過現代技術耦合、循環生產工程和機械配套，實現農業生態系統中物質和能量的多層次、系統化循環利用，達到購買性物質投入產出最大化，可再生資源高效循環化、有害物質排放最小化的目標，最終實現節能減排、環境友好、農民增收，促進現代農業和農村可持續發展。總體來說，通過大力發展現代循環農業，一方面可以實現資源節約、環境友好，緩解資源稀缺與環境破壞的現實壓力;二是可以確保農業生產的生態化水平，提高農產品的安全性和品質，滿足人民群眾對安全、生態農產品的需求;三是可以積極推進農業廢棄物的資源化、能源化、基料化等的綜合利用，提高農業生產綜合效益，降低農戶家庭生活成本(見圖1)。

2江蘇省發展現代循環農業的模式探索

江蘇省農科院前身是1932年原國民政府創立的中央農業實驗所，現直屬江蘇省人民政府領導，為江蘇省最大的農業科研機構，綜合實力位居全國農科院系統前列。全院圍繞國家和江蘇省現代農業產業發展要求，重點開展農業基礎研究、應用基礎研究、應用研究和宏觀政策研究。歷經幾代農業科技工作者的開放創新、敦本務實，現已在科學研究、學科建設、人才培養、成果轉化和推廣等方面取得了豐碩的成果，為江蘇省“三農”發展提供了必要的成果保障和技術支撐。“十一五”以來，面臨江蘇省現代農業發展的新形勢、新問題和新需求，江蘇省農科院在穩定傳統優勢學科的基礎上，積極進行學科調整和優勢布局，整合形成了一批具有江蘇特點的該院特色的新型學科，其中，循環農業就包含其中。經過幾年的發展，江蘇省農科院循環農業學科發展、團隊建設和技術創新取得了長足的進步。當前，循環農業團隊擁有核心成員45人，形成一批以高級職稱和具有博士碩士學歷為主的高水平創新團隊，主持承擔了一批國家、部省級重大研究項目。據統計，“十二五”以來，該研究團隊承擔各級科研項目72項，總計合同經費5893萬元，并擁有包括“農業部長江下游平原農業環境重點實驗室”、“農業部農村可再生能源開發利用華東科學觀測實驗站”、“農業部蘇州水稻土生態環境重點野外科學觀測試驗站(共建)”、“國家農業科技華東(江蘇)創新中心－農業廢棄物資源化工程研究中心”和“江蘇省農業科學院循環農業研究重點實驗室”等科研平臺，研究形成了一批國內領先、國際知名的創新成果，也探索形成了多種現代循環農業技術集成、示范和轉化運用的模式，有效引領和支撐了全省現代循環農業的全面發展。具體來看，江蘇省農科院現代循環農業技術的研發和模式探索主要集中在三個方面，分別為“農田內部循環利用模式”、“適度規模種養結合循環模式”和“流域水體養分富集利用為技術特征的循環模式。

2．1農田養分內部循環利用模式該模式一方面針對“秸稈焚燒禁不住”和“綜合利用難度大”問題，以整個鄉鎮為實施單元，按照“區域控制，整體推進”的利用理念，遵循“就地、大量、便捷、經濟”利用原則，重點攻克“直接利用均勻還田”和“間接利用快捷收儲”的技術難題，實現稻麥秸稈在種植業內部循環使用。一是就地直接利用。針對全年稻麥兩熟和茬口安排，提出“稻秸還田為主、麥秸還田為輔”，“每年每塊田(地)有秸稈還田”，“粉碎擴散勻鋪還田”的三原則，確保秸稈直接全量還田有序高效，保證后茬作物全苗壯苗，實現稻麥增產(見表1)。二是離田間接利用。研制和引進了系列的秸稈收集打捆與貯運裝備，研發水稻、小麥收割與秸稈打捆一體機，實現稻麥收割與秸稈打捆收集同步，達到最短時間、最低成本和最高效率收集、轉運和儲存離田秸稈。通過秸稈二次壓制成型設備，將秸稈制成設施農業日光溫室墻體材料，每座日光溫室可消耗50噸秸稈，約80－100畝田秸稈;通過墊料調配，將秸稈壓縮打捆作為養殖場墊料，每棟豬舍(1000m2)也可年消耗秸稈50噸，開辟了“大批量、便捷化、低成本”利用的新途徑。該模式通過政府出臺秸稈收集儲運優惠政策等措施，培植企業開展秸稈全量利用，打通了秸稈收集、加工、利用的產業鏈條，在江蘇泗洪縣車門鄉初步實現了農民利益、企業受益和社會效益的統一。農民通過秸稈還田可每年每畝減少40多元磷鉀肥料成本，企業通過秸稈收集加工與銷售，獲得了直接的經濟效益。同時，該模式也可以實現農田節能減排和生物質循環利用(見圖2)，關鍵點主要有:一是運用農田周年生物配置、光溫水自然資源高效利用、農田土壤培肥等技術，提高農田光熱水資源周年利用和固碳能力;二是運用化學投入品高效利用技術，提高購買性資源的利用率和降低單位農產品能耗;三是運用水肥周年調控、合理耕作等技術，減少農田和單位農產品生產的溫室氣體的排放;四是運用秸稈、填閑作物的高效利用技術，提高可再生資源的利用率;五是運用鈍化、解列、生物降解、土壤理化環境轉換等技術，減少有害物質輸入農產品和環境;六是建設農田凈化塘工程，在凈化塘配置富集養分植物，通過富集養分植物的農田利用，建立農田流失養分富集再利用體系。

2．2適度規模種養加結合循環模式該模式針對規模化畜禽養殖面源污染和農作物秸稈資源化利用程度低等現實問題，在核算農田養分需求、居民能源需求和環境承載能力的基礎上，通過延長農業生態生產鏈條，實現種植業和養殖業之間的養分循環，并在一定程度上滿足居民用電和燃料需求，做到農畜產品的無公害化生產，并通過加工增值。以生豬養殖為例，該模式的運行流程可以表達為:豬→豬糞→有機肥還田→有機水稻、蔬菜豬→豬糞(農作物秸稈)→沼氣發電→養豬供暖和生活用電豬→污水→氧化塘處理→還田模式等(見圖3)。2006年開始，江蘇省農科院在南京市六合區竹鎮建設動物科學基地。基地建設遵循的理念是循環農業與循環經濟，模式之一為“豬—沼—肥—農田”。具體而言:萬頭蘇鐘豬養殖場的動物排泄物執行干清糞工藝，固體排泄物在堆肥廠進行腐熟加工，形成生物有機肥，供應無公害農產品生產。養殖場的液態排泄物進入厭氧發酵過程，產生的沼氣剛于發電，提供給養殖場及其他生產車間使用，發酵后產生的沼液經過泵房加壓、管道輸送，緩存至田問沼液儲存池，以耦合作物需肥的季節性和反應器沼液排放的連續性。無公害農產品通過生產、加工、銷售，進入市場。總體來看，該模式經濟效益明顯。圍繞規模化養殖對優質飼料的需求和市場對特色優質生鮮農產品的需求，調整種植業結構，將傳統的稻、麥、油菜改為鮮食玉米、甘薯、豆類、蔬菜等經濟效益高、飼料質量好的作物。作物邊角料、殘次品為養殖業提供飼料;養殖業又為種植業提供優質有機肥料;家畜糞便發酵生產沼氣，經過沼氣發酵無害化處理的沼液、沼渣為種植生態農產品提供優質肥料;沼氣發電為養殖業、加工業及居民小區提供能源。同時圍繞種植產品發展貯藏保鮮、加工業，圍繞養殖業建立屠宰和肉類加工業。在此基礎上發展運銷配送業，通過如此大的循環，相關產品的成本大大降低，形成具有地方特色的現代農業產業，實現產品的多次增值。此模式既可保護環境，又有利于農業的可持續發展。

2．3流域水體養分富集利用為技術特征的循環模式該模式以降低水體氮磷為目標，以水葫蘆種養利用為切入點，通過技術攻關、工程化開發、集成創新和規模化示范等途徑，完善和提升水葫蘆種養安全控制，機械化打撈處置，沼氣、有機肥生產利用等技術、工藝，研發定型成套專用設備，形成水葫蘆“種、撈、運、加、用”環環相扣、運行穩定的工程化技術，建設示范展示基地。通過水葫蘆富集水體氮磷，建立了能源和肥源循環利用2個鏈條，一是形成了氮磷循環利用鏈條，由于農業化肥、農藥的過量施用和投入結構的不合理，江蘇省化肥、農藥的利用效率不到40%，過量的氮、磷等養分通過降雨和徑流的方式流向江河湖海，造成了大面積的水體富營養化。將水葫蘆作為水體氮磷資源的富集載體，對水葫蘆進行采收、脫水處理，其中的干物質氮磷含量高，可作為肥料利用回到農田中;二是形成了生物質能源循環利用鏈條，水葫蘆在富集水體氮磷過程中，通過光合作用固定空氣中二氧化碳，水葫蘆脫水處理后的汁液，經過發酵產生的甲烷可作為能源利用，產生的二氧化碳又回到大氣中(圖4)。該項技術在江蘇太湖、云南滇池進行了技術集成示范，降氮、降磷效果十分理想，資源化利用取得明顯的社會經濟效益(見表2)，初步形成了以流域水體養分富集再利用為技術特征的循環模式。生物富集治理水體富營養化已成為江蘇省乃至全國經濟社會發展中亟需解決的突出問題，也是當今世界性難題。治理水體富營養化的重點和難點在于降低水體氮磷含量，生物修復技術是被認為是最經濟有效、最具優勢的途徑，利用水生植物修復水體成為國內外研究者廣泛關注的熱點。水葫蘆生長速度快、生物產量高、氮磷富集能力強，與沉水植物、挺水植物、浮葉植物相比，適宜生長的水域更為廣泛，且便于打撈處置機械化作業;與生物浮床比工程投入少，水體凈化效率高。

3進一步提升現代循環農業發展水平的建議

現代循環農業模式建立與應用，不僅需要技術的體系化，還要求裝備定型化和項目工程化，特別是循環生產的各個環節均能實現機械化和工程化，實現循環生產中勞動生產率提高。從技術體系化要求看，針對稻麥養分徑流流失特點，研究水土流失攔截設施與提高水生植物養分富集能力的技術;以不影響農作物產量為前提，進一步開展農田污染物減投及阻控技術研究;研究水生植物農田安全、省工利用技術;優化區域農田養分循環利用布局設計，提高農田流失養分在運輸循環過程的利用效率。針對大面積種養水葫蘆的水體凈化效果與生態安全性，開展持續跟蹤研究與驗證;研究水葫蘆在水體快速脫氮除磷的機制以及大面積水葫蘆種養對整個湖體的氮、磷平衡的影響。從設備定型化要求看，秸稈收集打捆與貯運裝備、秸稈二次壓制成型設備處在試制試用階段，還未實現工業化生產定型;水葫蘆采收、減容、轉運裝備需要提升效率，并進行設備定型和標準化生產，才能使示范工程能夠長效低成本運行;沼液管道化農田利用系統還需要研究，以降低沼液運輸及施用成本，同時協調沼液連續供應與農作物生長養分階段性吸收的矛盾。發展現代循環農業關系到農業增長方式的轉變，其社會效益和綜合效益明顯，循環農業模式長效運行，還需要政策支撐，各級政府要加大政策的支持力度，對用于農業循環生產的基本農田建設、工程建設、機械和科技創新給予重點支持。同時，出臺補貼政策，按循環生產后產生的生態效益進行補貼，如按循環生產后少排放出多少N、P或提取并再循環了多少N、P，進行補貼。此外，對循環生產的企業進行稅收減免，以促進新興環保產業的形成和發展。

作者：嚴少華張鋒孫洪武單位：江蘇省農業科學院