关于我国21世纪农业清洁生产的思考，本文主要内容关键词为：清洁生产论文,我国论文,农业论文,世纪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 “清洁生产”概念产生的背景
目前，随着现代工业的出现以及工业化进程的发展，生态环境问题日益突出（见彩版8图1，2，3），主要表现为环境污染。而传统的污染控制模式是终端污染控制，这种方法只能防止污染物的排放，而不能阻止污染物的发生，不能减少污染源。鉴于此，1989年联合国环境规划署理事会提出了清洁生产的概念，即生产的全过程污染控制模式。其实质（涵义）是把污染预防的综合环境保护策略持续应用于生产过程、产品设计和服务中，从污染源的产生开始，减少生产和服务过程对人类和环境的风险性。因此，清洁生产的核心是防止污染物的产生，它通过改变产品设计和工艺路线，尽可能不产生有害的中间产物和副产品，同时实现废物或排放物的内部再循环，以达到污染物最小量化及节约资源和能源的目的。这种旨在实现经济、社会和生态环境协调发展的新的工业生产模式和环保策略，迅速得到了国际社会各界的积极倡导，并于1992年联合国环境与发展大会上被正式公认为可持续发展的先决条件。
近年来，国内外在推行清洁生产的企业试点示范、宣传教育培训、机构建设、国际合作、政策研究制定等方面均取得了可喜的进展[ 1]。然而，这种新的生产模式和环保策略目前只局限于工业生产领域，也即所谓的清洁生产，其实只是指工业的清洁生产。而在农业生产领域，清洁生产的概念却鲜被提及，更未被提上议事日程。事实上，由于现代农业生产集约化程度的不断提高，大量农用化学品的投入和不合理使用，已对生态环境和人类健康产生重大影响。“有机农业”、“绿色食品”等浪潮的掀起，反映了人们已日益认识到农业生产所引起的生态环境问题的严重性。
2 农业生产与环境污染
2.1化肥的使用及其环境问题
化肥是现代农业生产的重要物质基础，是农业增产的重要保证，在我国农业增产的作用中占30%～40%[2]。但是，长期滥施、 偏施化肥，造成N、P的大量流失，引起了生态环境的严重污染和破坏。主要表现为：①造成土壤酸化、板结，养分供应不协调，降低土壤微生物生物量和活性[3,4]。②造成水质污染和水体富营养化。N素的流失使水中硝酸盐含量超标，污染地下水和地表水[5]。N、P 的流失又是地表水体富营养化的重要原因。在我国五大湖中，巢湖已进入富营养化阶段，太湖和洪泽湖正向富营养化阶段过渡，鄱阳湖已趋于中营养化阶段，洞庭湖也向中营养化阶段发展[6]。③造成农产品品质下降， 甚至导致蔬菜中硝酸盐含量的严重超标[7]，直接危及人类的健康。④施N肥后，氨的挥发、反硝化作用产生的氮氧化物（N[,2]O），其单位分子量的增温潜能是温室气体CO[,2]的200倍[8]，同时会引起酸沉降，甚至导致臭氧层破坏。研究表明，在由人类活动所造成的N[,2]O浓度增加中，有70%是来自农业[9]，其中有70%为施用化肥造成[10]。
2.2农药的使用及其环境问题
农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂等。农药的使用是提高农作物单位面积产量的重要措施之一。据统计，世界谷物生产每年因虫害损失14%病害损失10%，草害损失11%，而农药的使用可以挽回15%～30%的农作物产量损失[11]。我国粮食作物从生产到贮藏过程中，因病、草、虫、鼠的危害，损失至少10%～15%；棉花损失约15%；水果、蔬菜损失则高达20%～30%[12]。但是，农药对生态环境的负面影响也是众所周知的，其原因：①农药化合物本身的问题。如高毒、高残留农药的活性成分对人畜的毒性（急性中毒、亚急性中毒和慢性中毒）、对非靶标生物（害虫天敌、益虫、土壤微生物和土壤动物等）的伤害、对水体（地表水和地下水）和土壤以及农产品的污染（残留或富集）;②使用不当引起的问题。包括药剂的选用不当、使用的施药器械不当、施用时间不适宜、用药量过大等造成的问题。50年代以来，我国666、DDT的总使用量分别高达400万t和50多万t。当时人们为666 、DDT等农药在病虫害防治上的成功而高兴，却没料到20、30 年后这些农药残毒的严重后果。我国受农药污染的农田达1333.3万hm[2]， 农田耕作层中666、DDT的残留水平分别为0.72mg／kg和0.42mg／kg ， 粮食中666有机氯的检出率为100%，小麦666含量超标率为95%。1993 年福建、广东等省出口到马来西亚的茶叶因农药超标而夭折。我国出口到欧共体的冻兔肉也因666超标而退货，至今仍未能进入欧共体市场[13]。
2.3地膜的使用及其环境问题
近10年来，地膜覆盖栽培技术的应用使农作物的产量大幅度提高。截止1992年，全国粮食、棉花、蔬菜、瓜果、糖类等因地膜的使用而增产7000多万t。全国地膜的覆盖面积从1981年的1.4万hm[2] 发展到1995年的649.3万hm[2]。但是，由于忽视了废旧地膜的回收和处理，土壤中地膜平均残留量约为60kg／hm[2]，平均残留率为20%左右。其中， 残留地膜污染较重的有上海、北京、天津、新疆、黑龙江和湖北等省市区，残留量达90～135kg／hm[2]。残留地膜给农业生产和生态环境造成了严重的不良影响[14]，主要是：①降低了土壤的渗透性能，减少了土壤的含水量，削弱了耕地的抗旱能力；②阻碍农作物根系的发育，影响其生长；③残留地膜达到一定数量时就会造成作物减产。
2.4污灌和农用固体废物造成的环境问题
据估算，截止80年代初，全国污水灌溉面积约在133.33万hm[2] 以上。污水灌溉为农业开辟了水、肥资源，有利于农作物产量的提高，同时也处理了污水。但是，有些地区的工业废水和生活污水大多数是未经处理的原生污水或经一级处理后的污水，其中含有大量的污染物质（病原体、无机污染物和有机污染物），有的不符合《农田灌溉水质标准》。因此，在一些地区由于连续多年的污水灌溉已造成了农田土壤和农作物的严重污染：①污灌区土壤出现板结现象，表现为土壤容重增加，孔隙度下降。②土壤和农产品受到污染。如辽河流域的沈抚灌区，稻米中苯并（a）芘含量高，蔬菜中苯并（a）芘含量超标严重；张士灌区（沈阳市）土壤镉污染严重（土壤中镉含量0.2～9.25mg／kg），灌区中400hm[2]农田生产的稻米中镉含量严重超标（稻米中镉含量5.2～9.6μg／kg），仅1980～1981年间就导致290余万kg稻谷不能食用。 ③影响农作物的生长、产量和品质。如作物晚熟、减产、甜度下降，甚至有异味等。
工业、农业和生活中产生的各种固体废物，有的含有丰富的N、P、K和有机质可作为有机肥料资源，如畜牧业废物、糖厂滤泥、 城市垃圾和城市污泥等，有的具有独特的理化性质可作为土壤改良剂，如粉煤灰等，它们不同程度地在农业生产上得到了广泛利用。但这些农用固体废物往往含有较高的重金属和毒性有机物，因尚未有限制标准，或因管理不善，已对农业环境和农产品造成了一定的污染。另外，由于含Cu 、Zn生长剂、杀菌剂的大量使用，当前畜牧业废物中Cu、Zn的含量往往较高，农用时尤其需要注意。
3 农业清洁生产
3.1必然性和紧迫性
由上述可见，现代农业由于化肥、农药、地膜等农用化学品的大量投入，尤其是不适当的使用，在不少地区已造成了水体、土壤、大气和农产品的严重污染，并直接危及人类的健康与生存。因此，关于农用化学品的使用问题，一直存在着激烈的争论。“有机农”、“自然农业”或“生态农业”的积极倡导者，基于“预防人类和动物的健康受到来自农药的潜在危害，降低农业投资、保护环境，保护土壤资源[15]”这种保护生态环境和自然资源方面的考虑，主张完全或基本上不使用化肥、农药等农用化学品。然而，即使是在经济发达国家，排斥化肥、农药的有机农业或生态农业也不可能成为一种普遍的生产模式。因此，21世纪的农业仍离不开化肥、农药等农用化学品。在这种情况下，吸收了有机农业或生态农业中的思想精髓的可持续发展农业（简称持续农业）就应运而生，并迅速得到国际社会的广泛认可和积极倡导。可持续农业除了提倡生态安全和资源、环境保护之外，并不严格地排斥农用化学品，同时十分注重经济和社会效益方面的可持续性。虽然国内外对可持续农业的定义有各种各样的说法，但其共同点都是要求合理利用资源和保护生态环境，使农业得到持续的发展。不同点在于：有的强调要在保护生态环境的前提下来发展农业；有的则强调要在发展农业的前提下重视对生态环境的保护。显然，经济发达的国家和地区倾向于前一种观点，而发展中国家和地区则更倾向于后一种观点。解决这一认识分歧的关键在于实施农业清洁生产。农业清洁生产应该成为21世纪农业发展的新模式和农业环保的策略。这是现代农业发展的必然趋势。同时，农业清洁生产不仅是一种思想或策略，也是一种具体的、可以操作的生产模式。上述关于农业生产引起的各种生态环境问题的严重性表明，与工业领域一样，实施农业清洁生产存在着紧迫性，要求人们要大力倡导，积极研究和实践。
3.2措施与途径
所谓农业清洁生产，是指把污染预防的综合环境保护策略，持续应用于农业生产过程、产品设计和服务中，通过生产和使用对环境温和（environmentally benign）的绿色农用品（如绿色肥料、绿色农药、绿色地膜等），改善农业生产技术，减少农业污染物的产生，减少生产和服务过程对环境和人类的风险性。如何推进农业清洁生产，主要有如下措施和途径。
3.3.1管理方面
工业的清洁生产已积累了多年的管理经验，可以为农业清洁生产提供宝贵的借鉴。但农业清洁生产在管理上应有自己的特色。应大力加强在法律法规健全、政策研究制定、机构建设、试点示范、宣传教育和培训以及国际合作等方面的工作。尤其要注意加强政府的干预作用，强化政府的宏观调控职能，作好清洁生产技术的推广工作。
3.3.2肥料（化肥）的生产与施用
当前我国肥料生产与使用中存在的主要问题是：①化肥N、P、K 比例失调，钾明显偏低。②化肥、有机肥比例不协调。化肥大量施用，有机肥则越来越少。尤其是在经济发达地区，单施、滥施化肥的现象严重。③化肥品种结构不尽合理。其中N肥主要是碳铵（50%）， 含氮量低（17%），又易挥发损失，应提高尿素的比例；磷肥主要是低浓度的普通过磷酸钙和钙镁磷肥，应积极发展高浓度的磷酸铵、重过磷酸钙和硝酸磷肥；钾肥主要依靠进口，国产钾肥主要是氯化钾，硫酸钾和硝酸钾极少。复合（混）肥的比例也很少，只占肥料用量的10%左右，而发达国家高达60%～80%。④化肥当季利用率低（N为30%～35%，P为10%～20%，K为35%～50%），N、P损失严重。
显然，解决这些问题的关键是如何提高化肥的利用率，以达到农业清洁生产的目的。应主要在如下几方面做文章。①加强研制和生产各种对环境温和的新剂型肥料（绿色肥料），如多元无机复合肥、作物专用复合肥、有机无机复合肥、缓释肥料[16～18]、微生物肥料[19]等，尤其要研制和生产一种能根据作物不同生长期的需求来调控肥料中养分的释放和供应，使其与作物生长的营养需求同步的新型控释肥料[20]，使作物“饿了能吃饱、吃饱了不浪费”。②在新剂型的绿色肥料尚未研制成功或尚未能广泛使用之前，对现有化肥品种的施用尤其要注意施肥技术的改进。应大力推行配方施肥、测土施肥、诊断施肥（计算机土壤诊断系统进行土壤分析，以确定施肥量、施肥时间和施肥方式）等平衡配套施肥技术；试验和推广卫星地理定位施肥技术；由化肥浅施技术改为深施技术，并根据化肥剂型的特征来确定是采用分期多次性的施肥技术还是一次性的施肥技术，同时施用硝化抑制剂、脲酶抑制剂；多施用有机肥，将有机肥与化肥配合施用。③肥料的施用应与其它农业措施相结合。如修筑堤坝、科学种植、合理灌溉等措施均有利于减少肥料流失，提高肥料利用率。
3.3.3农药的生产、使用与害物的综合防治
为了避免农药对环境的污染和人畜的危害，研制和使用对环境温和的绿色农药应该是21世纪农药发展的主流。 同时， 害物的综合防治（IPM）将更加深入人心和得到全面展开。①化学农药应向高效、 高纯度、低毒（对非靶标生物的毒性低，影响小）、低残留（在动植物体内和环境中易分解）、多样化作用机制和缓释的化合物及其剂型方向发展。②由生物发掘和细菌发酵工程开发的对环境更温和的生物农药的生产和使用，应逐渐取代化学农药。但这一转化过程可能还需要相当长的时期。③农药概念的内涵和外延将会发生变化，以杀死有害个体达到防治目的的传统观念和农药剂型将逐渐淡化，转而强调对有害生物的生长发育和繁殖过程的影响、控制和调节，研制和推广使用非杀生性农药，如昆虫生长调节剂、昆虫性引诱剂、害虫驱避剂等，使有害生物得到较好的抑制，而有益生物得到有效保护，以维持良好的生态平衡。④在农药使用上，科学的施药技术将受到高度重视。农药剂型—施药方法—施药机械—作物种类—耕作方式紧密结合在一起的施药技术将成为研究和推广的重点。⑤基因工程技术对农药的应用提出新的挑战[21,22]， 包括作物的转基因抗虫策略、害虫的转基因遗传防治策略和天敌的转基因增效策略。⑥种植害物抗性的作物、利用自然天敌和加强栽培管理（混作、轮作、作物残渣清除等管理）的生态综合防治技术将被提上重要日程。
3.3.4地膜的生产与使用
为了解决农用地膜对农业环境的污染问题，要加强研制和推广使用对环境温和的可降解地膜[23]。对环境温和的可降解地膜，降解和灰化后的产物对环境和农产品无害。可降解地膜按其合成或降解的方法，可分为生物可降解地膜、光可降解地膜和光、生物双降解地膜三类。80年代以来，欧美（英国、德国、意大利、芬兰、美国、加拿大等）、日本、以色列以及我国都在积极研制和生产各种不同的可降解塑料，取得了可喜的进展。但是，目前由于可降解地膜的可控性不强，质量欠佳，成本偏高，因而在大田生产上还没有大面积的推广使用。国内目前尚未有统一的评价试验方法和标准，田间试验和实际应用时间较短，地膜分解产物的环境安全性尚未完全确认。因此，要生产出完全符合农业生产和环保要求的可降解地膜尚需进一步研究和探索。目前，为了防止更严重的“白色污染”，应注意对废旧地膜的回收处理。有人探索了一条易于回收，能防止残膜污染的技术措施，即适期揭膜回收技术[14]。其实质是从农艺措施入手，将传统的作物收获后揭膜改为收获前揭膜，筛选出作物的最佳揭膜期，即适期揭膜。适期揭膜回收技术既能提高作物产量，又能提高地膜的回收率，防止地膜污染。
收稿日期：1999—07—19
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