中国生态农业现代化:内涵、任务与路径

中国农业正处于现代化转型的关键时期,进一步明确新时期中国生态农业现代化的内涵、任务和路径,并达成广泛共识十分必要。现代生态农业源于传统农业,吸纳现代科技成果,具备现代产业经营体系,是中国式农业现代化的根本方向。中国生态农业现代化面临保障食物安全、生态安全和营养安全,传承农耕文化,支撑共同富裕的艰巨任务与挑战。今后应坚持系统观念和守正创新原则,从创新生态农业典型模式、加强农业绿色投入品研发、加快生态农业新装备的研发与应用、提升生态农业产业链运营能力和完善生态农业生态补偿政策与机制等方面重点突破。依靠农业科技与农村改革双轮驱动,创新发展适合我国国情的现代生态农业产业技术体系,为世界农业可持续发展提供中国解决方案。

发展功能农业 引领未来农业新方向

功能农业被认为是继高产农业、绿色农业之后,农业发展的第3个阶段,事关吃饭大事,开启了从吃得饱,吃得好,吃得安全,向吃得健康迈进的新征程。功能农业自2008年首次提出,经过多年实践证明,功能农业可实现“一石三鸟”,在保障食物安全、创造经济价值的同时,解决营养健康问题,展现其社会价值,因而逐渐得到国家的关注和重视。多年来,国家连续出台政策,如2019年国务院《关于促进乡村产业振兴的指导意见》中要求“推进农业与文化、旅游、教育、康养等产业融合,发展创意农业、功能农业”;2020年8月,在农业农村部的大力支持下,国家功能农业科技创新联盟和国家粮食产业(功能稻米)技术创新中心2大平台陆续成立;2020年,功能农业被列入农业农村部《全国乡村产业发展规划(2020-2025年)》及《2021年乡村产业工作要点》。鉴于此,本期业界观察将就“发展功能农业,引领未来农业新方向”为主题展开探讨,主要包括什么是功能农业?为什么功能农业备受关注?功能农业已取得哪些进展?我国富硒功能农业发展成效及功能农业发展前景,并进行展望,以期与业界仁人产生共鸣。

基于能值生态足迹法的集约化农田生态系统可持续性评价

生态足迹(ecological footprint,EF)和能值分析(emergy analysis,EA)是评价区域或系统可持续性的重要方法,能值生态足迹(emergy ecological footprint,EEF)将二者相结合,把系统的外部性纳入评价指标体系,能够更全面、更准确地测度资源消耗及环境影响,为区域农业面源污染防治提供科学参考依据。该研究应用EEF方法对山东省桓台县冬小麦-夏玉米高投入高产出模式的可持续性进行了深入评价,研究结果表明:与1996年相比,2012年系统能值总投入减少了3.15%,而系统的能值产出容量(emergy output capacity,EOC)却增加了6.23%,系统效率显著提高。与1996年相比,2012年该系统的EEF从40.93 hm2减小为39.60 hm2,减少了3.25%,EEF分别是能值生态承载力(emergy carrying capacity,ECC)的16.44倍和15.78倍,生态赤字分别为38.44 hm2和37.09 hm2,减少了3.51%;从系统可持续性看,资源负载指数(resource load index,RLI)减少4.01%,环境负载指数(environmental load index,ELI)减少27.90%,系统外部性降低了8.05个百分点,系统可持续发展指数(sustainability index,SI)增长了9.64%。总体上看,与1996年相比,2012年冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统的生态赤字呈下降趋势,系统的可持续性有所提高,农业面源污染防治初见成效,但资源消耗仍然保持较高水平,粮食生产的环境压力依然严峻,农业面源污染防治工作需要进一步加强。

土地整理过程中农田景观生态工程建设

农田景观生态工程是土地整理的重要内容之一,同时也具有很高的生态价值。将农田景观生态工程归纳为5种类型,即农田防护生态工程、生物栖息地保护工程、自然景观生态工程、污染隔离带工程和景观美化生态工程,并提出了其具体的建设内容和布局,在此基础上进一步探讨了各种农田景观生态工程的关键指标控制标准,有利于有效维护农田生态安全。

高产粮区农田生态系统可持续性的能值分析

区域粮食高产农田生态系统是否可持续成为关系中国粮食安全的热点问题。运用能值分析和农户问卷调查相结合的方法,以山东省桓台县为例,分析了1996年和2006年华北高产粮区农田生态系统能值的投入产出总量、结构和可持续发展综合指标的变化。结果表明,1996年至2006年10a间,每公顷总能值投入增长了26.50%,而每公顷能值产出仅增长了5.71%;从能值结构看,桓台县农田生态系统有机能的利用大幅减少,对自然资源和不可更新工业辅助能的依赖性加强;从可持续发展综合指标看,系统环境所承受的压力增大,净能值产出率下降,系统可持续发展能力减弱。

生态系统服务功能价值测算的研究进展、问题及趋势

生态系统服务功能价值测算已成为生态学、生态经济学、环境经济学领域的研究热点和前沿。本文总结了近10年来国内外生态系统服务价值的研究现状及进展,探讨了研究中存在的一些需要引起关注的问题及未来发展方向与趋势,为今后的相关研究提供思路和借鉴。

生态敏感区有机板栗生态补偿标准及其估算——以北京市密云水库库区为例

有机农业发展与水源地等生态敏感区的生态安全维护息息相关,科学合理地对有机农业进行生态补偿,是促进水源地有机农业发展的重要激励手段,对防止水库水体污染、维护水库生态系统安全具有重要意义。研究应用生态服务价值评估、生命周期评价以及农户问卷调查等方法,综合考虑有机农产品生产的额外成本、生态系统服务价值及环境成本三大基本影响因素,建立有机农产品生态补偿标准定量化指标体系和估算方法,确定了北京市密云库区有机板栗的生态补偿标准。研究结果表明:与常规板栗相比,密云有机板栗生产的额外成本为6 000.00元/hm^2;有机板栗的生态系统服务价值高于常规板栗,增量为4 434.50元/hm^2;有机板栗的环境成本比常规板栗低209.20元/hm^2;密云库区有机板栗生态补偿标准为3个变量之和,即1.064 37万元/hm^2。在密云库区有机板栗生态补偿额度的构成中,有机板栗生产的额外成本所占比例最大,为56.37%,额外成本过高是影响该区域有机农业发展的主要障碍因素,而有机板栗较高的生态系统服务价值和较低的环境成本,是水库水环境安全的重要保障。估算密云水库库区有机农产品的生态补偿标准并分析其构成,对进一步完善该区域的生态补偿机制,维护库区生态安全具有重要参考价值。

土地开发整理项目生态效益评价方法研究

本研究在农田尺度上,从耕地质量、生态条件和环境质量三个方面入手,在理论分析的基础上提出了土地开发整理项目生态效益的三级评价指标体系、评价模型及相关参数,并最终将其货币化,建立了以定量化分析为主的生态效益评价方法。

论经济生态系统及其演化

经济生态是有关经济主体与其环境之间关系研究的一门新兴学科,是管理学和生态学的交叉,把生态理论引入不同层次经济主体的战略管理研究是其理论核心。文章详细论述了经济生态的研究进展、内涵与特征及其与相关学科之间的关系、理论框架以及经济生态系统的演化规律,这对研究经济环境瞬息万变及国际竞争日趋激烈条件下,企业、产业、区域乃至国家的战略管理具有十分重要的意义。

关于生态学的深层思考

本文探讨了生态学定义的演变过程以及几个需要思考的热点问题,认为生态学研究的是有机体与环境之间的相互关系,是一门独立于生物学之外的基础学科,是复杂系统内在规律的本质反映;生态学在学科分类体系中应为一级学科;生态学是一门自然科学,但具有亚哲学的性质,可称之为科学哲学;生态与经济是一个统一体,自然生态学是经济学的理论基础,经济学是生态学在人类社会的具体体现。上述观点和思想的提出对促进我国生态学的理论及应用研究具有十分重要的科学意义。

小麦-冰草异源附加系的创建 IF_3、F_2BC_1、BC_4和BC_3F_1世代的细胞学

为了进一步研究冰草属的Ｐ染色体组在小麦背景下的遗传效应和试图建立一套小麦－冰草属异源附加系，对来自普通小麦品种Ｆｕｋｕｈｏ×冰草Ｚ５５９杂种的Ｆ３、Ｆ２ＢＣ１、ＢＣ４和ＢＣ３Ｆ１世代的２２２株进行了减数分裂行为观察。结果表明：（１）２ｎ染色体的分布范围为３９～５４；（２）冰草Ｚ５５９的Ｐ染色体组存在抑制小麦Ｐｈ效应的遗传系统，而且该系统可能只涉及不多于３条Ｐ染色体，但其对Ｐｈ基因的抑制效应是微弱的；（３）Ｐ染色体组存在控制染色体在减数分裂后期分离的基因，该基因可能只涉及不多于２条Ｐ染色体；（４）抑制小麦ｐｈ效应的基因和控制染色体在后期分离的基因可能位于不同的Ｐ染色体上；（５）已获得５个可能的小麦－冰草异源附加系。

基于能值与生命周期评价耦合模型的农业系统生态效率评估——以北京市郊区为例

结合能值分析和生命周期评价模型,从期望产出效率和非期望产出效率两个角度构建生态效率计量方法,评价京郊3种典型农作物生产系统的可持续性,为北京市农业内部结构优化提供科学的决策依据。研究表明:玉米、蔬菜和桃的能值投入产出比分别是6.61×10~4、1.47×10~5、1.92×10~5sej·J^(-1),玉米的期望产出效率最高,蔬菜其次,桃最低;玉米、蔬菜和桃生产系统的非期望产出效率分别是1.29×10~6、1.60×10~5和2.59×10~5,玉米的非期望产出效率最高,桃其次,蔬菜最低;玉米的生态效率最高,为2.95×10^(-4),蔬菜其次,为7.42×10^(-6),桃最低,为7.05×10^(-6);以蔬菜为例进行敏感性分析表明,投入要素中对生态效率敏感性最大的是电能(用于农田灌溉),氮肥次之,再次是有机堆肥和农药。调整种植业结构不仅要考虑农产品的产量及经济收益,还需要考虑生态效率。有机肥替代化肥能够显著提高农作物生产系统的生态效率,但要注意有机肥中重金属含量对人体健康的影响。总之,发展节水型粮食作物种植、加强农业节水和提高有机肥比例是改善北京市农田生态系统生态效率的重要措施。

麦玉两熟高产农田生态系统氮素的合理调控──以山东省桓台县冬小麦套种夏玉米系统为例

探讨了麦玉两熟高产农田生态系统中化肥氮与有机肥之间的交互作用，并提出了安全合理的施Ｎ量．种植制度为冬小麦套种夏玉米，试验处理设氮肥（尿素）４个水平、有机肥（鸡粪）３个水平；采用了裂区试验设计，以有机肥为主区，氮肥为副区．结果表明在供试条件下，化肥氮与有机肥之间有显著的负交互作用；

关于农业科技园区发展的几点思考

农业科技园区规划必须体现出地域特点和产业特色，政府要有序引导和整体布局。各园区要避免产业同质化，一定要走差异化、特质化道路；对于目前农业产业化的四类主体，应挖掘和释放他们的潜力，提高地方要素的活跃程度。

基于TM遥感技术的永定河生态系统服务价值评估模型及应用

针对常规生态服务价值评估方法时间长、工作量大、成本高和当量精度低的问题,永定河生态系统服务价值时空动态分析突破了传统静态评估方法。将GIS技术与因子当量表法相结合,测算出针对永定河河流生态系统的因子当量表和单位面积生态服务价值表,通过线性优化模型计算不同情景下各类土地利用类型面积,以期为生态修复目标提供直接的定量化参考依据。测算永定河北京段总当量为124.91,每当量单位面积生态服务价值基准为2 001.54万元/km2。林地、草地、耕地、水面和其他土地利用类型单位面积生态服务价值依次为28 824.7、2 954.3、1 808.5、215 906.3和565.8万元/km2,其中水生态系统文化娱乐服务功能单位面积服务价值最大,为161 735.1万元/km2。据此,建立了只需遥感影像数据即可快速精准地动态计算区域生态系统服务价值的多元一次回归模型,与基于实地调查法的永定河历史评估结果进行比较,平均偏差为4.54%。利用线性规划方法计算出研究区域生态系统服务价值最大值为2 212亿元,最小值为513亿元;当永定河水面面积最大时,生态系统服务价值为2 212亿元,水面面积最小时生态系统服务价值为976亿元,大于未经优化配置时的432亿元。

基于生态服务功能的北京永定河生态修复目标研究

20世纪80年代以来永定河生态系统出现严重退化,河流功能急剧衰退。在对北京永定河生态服务功能评价的基础上,依据生态修复理论和原则,从水安全、生态安全和文化传承的角度构建了涵盖永定河主要生态因素和社会需求的生态修复目标,阐释了目标概念与选择依据。

基于海洋生态系统服务功能的评估方法与海洋管理应用

海洋生态系统服务价值评估是当前海洋管理和生态经济学领域的研究热点,为揭示海洋生态系统对人类的重要影响提供了可量化参考依据。文章论述了国内外海洋生态系统服务价值的研究现状和最新进展,分别从价值评估、评估模型和海洋管理应用三个方面进行了归纳分析,提出今后应重点加强海洋生态系统服务价值评估的标准化、海洋生态系统服务价值模型开发和海洋生态系统综合管理与应用等方面的研究。

基于TM遥感技术的区域生态系统服务价值动态评估方法研究

在综合分析生态系统服务指标体系估算方法和现阶段我国遥感技术应用于区域生态系统评估的基础上,建立了基于遥感技术的区域生态系统单位面积服务价值动态估算方法,对区域生态服务价值时空分布的动态评估方法进行了探索。以永定河为例对该方法进行了实证分析,对采用点面结合的方法动态评估生态系统服务价值的可行性进行了讨论。与传统的生态学静态计算方法相比,通过遥感技术可以动态监测生态系统服务价值的总量和空间分布变化情况,为生态系统管理提供技术支持。

利用生命周期评价方法评估高产粮田的面源污染潜在风险

将生命周期评价(LCA)方法引入农业系统,以山东桓台县为例,从农业系统外部投入的源头入手,对高投入高产出粮区粮食生产的潜在面源污染风险进行全面预测和评估。结果表明,在冬小麦-夏玉米轮作体系中,富营养化面源污染潜力(EP)最大,其次是水体毒性潜力(AEP),环境酸化潜力(AP)最弱。夏玉米的各类指标均高于冬小麦,且夏玉米的EP、AEP和冬小麦的EP值都超过了2000年世界人均环境影响潜值。冬小麦和夏玉米的IP指数(IP)分别是1.08和1.45,夏玉米的IP比冬小麦高34%。在冬小麦-夏玉米轮作体系中,夏玉米对面源污染的贡献高于冬小麦。氮肥的施用对AP和EP的贡献率分别达到99.75%和88.06%,农药的施用量决定了AEP的大小。根据农业面源污染综合防控技术示范区养分管理优化方案推荐的施肥量,测算可知优化后冬小麦和夏玉米的IP分别降低2.91%和18.35%,但夏玉米的IP仍然高于冬小麦。因此,控制氮肥和农药的施用量等源头减量措施是农业面源污染防控的关键。

水源地生态敏感区有机农业生态补偿实践及机制研究

生态补偿在国际上又称作生态系统/环境服务付费(PES),在生态敏感区发展有机农业并对其进行生态补偿尤为重要。论文通过对国内外典型的流域及水源地有机农业发展实践及生态补偿案例进行研究,并对现有的有机农业生态补偿政策和补偿机制进行探讨,针对中国南水北调工程沿线等水源地生态敏感区有机农业生态补偿,提出几点合理化政策建议:(1)水源区有机农业生态补偿应纳入流域生态补偿政策规划体系;(2)分区制定生态补偿政策,更灵活多样,避免补偿标准的单一化;(3)发挥利益相关方的积极作用,选好中间"人",建立各利益相关者共同参与的联动补偿机制;(4)建立生态补偿信用制度体系,强化政府监管下的多元化约束机制。