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智慧農業提升農產品品質 從改良土壤入手 從健康種植開始

發布時間:2017-02-04 點擊次數:1713

  據國家有關部門透露,加入世貿組織以來,我國約有90%的農產品受到綠色壁壘的限制和影響。我國是使用化肥和農藥最多的國家,農業生產資源利用率低,生態環境惡化,農產品價格全面超過國際市場。作為食品工業上游的農產品,如何提高品質、保證安全,牽涉到農業生產方式、生態環境及技術進步等方方面面的問題。日前在京召開的首屆中國智慧農業年度峰會就上述問題進行深入剖析,從不同角度提出解決問題的出路。
  問題
  農業生產資源利用率低
  中國農業大學教授李道亮表示,目前我國農業生產資源利用率很低。我國主要糧食作物水分生產效率為1公斤/噸,發達國家為2公斤/噸;主要糧食作物肥料利用率35%,發達國家是65%;主要糧食作物農藥利用率25%,發達國家是50%—60%。我國的人均耕地面積僅占世界人均耕地面積的1/3、印度的1/1.6、美國的1/6.5、俄羅斯的1/8.4、加拿大的1/14.5以及澳大利亞的1/26。耕地土壤點位超標率達到19.4%,其中輕微污染點位比例為13.7%,輕度為2.8%,中度為1.8%,重度為1.1%。
  農產品價格高波動大
  我國目前農產品價格全面超過國際市場。國內大米價格為每噸800多美元,而國際市場上越南大米價格最低僅為400多美元;玉米期貨價格2015年3月為2535元/噸,美國1632元/噸,小麥2360元/噸,美國到岸價2120元/噸;黑龍江產大豆均價在4000元/噸左右,美國到岸價3000元/噸。同時,農產品價格波動非常大。2010年“蒜你狠”,蒜價格狂漲10倍;2013年“蒜你賤”,金鄉大蒜狂跌80%;2013年“姜你軍”,生姜價格飆升5倍,2015年生姜價格跌幅80%。
  生態環境惡化
  資源環境與循環經濟學家、國務院發展研究中心資環所研究員程會強表示,目前我國已不單純是解決糧食安全、食品安全的問題,還面臨著環境安全的問題。我國農業大量施用氮肥,持續擴大的禽畜養殖業,是氨污染的最大來源。在氨污染中,20%來自工業排放,40%來自農業化肥,40%來自畜牧養殖排放。
  氨是制造化肥的重要原料,氨與酸反應生成的銨鹽,其質量濃度是衡量氨對空氣以及PM2.5影響的方法之一。從全國平均水平來看,在輕污染天氣中,氨氣產生的最主要的兩種銨鹽(硫酸銨、硝酸銨)的質量濃度總和大約占PM2.5的20%以下,但在重污染天里,則劇升至40%以上。
  全國每年產生畜禽糞污38億噸,綜合利用率不到60%;每年生豬病死淘汰量約6000萬頭,集中的專業無害化處理比例不高;每年產生秸稈近9億噸,未利用的約2億噸;每年使用農膜200多萬噸,當季回收率不足2/3。全國第一次污染源普查公報數據顯示,全國畜禽養殖業排放的化學需氧量達1268.26萬噸,占農業源排放總量的96%;總氮和總磷排放量為102.48萬噸和16.04萬噸,分別占農業源排放總量的38%和56%。目前我國農業廢物量大面廣,不當處理污染嚴重。加快推進畜禽養殖廢棄物處理和資源化,關系到6億多農村居民生產生活環境,關系到農村能源革命,關系到不斷改善土壤地力、治理好農業面源污染的大問題。程會強認為,解決畜牧養殖廢棄物的處理和資源化的問題,要靠新的農業的生產技術和生態循環能力以及智慧農業的發展。
  上海復振科技有限公司農業事業部總經理尚高攀表示,我國農作物產量與化肥投入的比例已經基本接近1:1,農藥的投入量也達到30萬噸。長期大量使用化肥和化學農藥影響了土壤的再生,是導致土壤退化嚴重、病蟲害爆發頻繁、病蟲害抗性增強等問題的主因。
  另外,土壤退化嚴重,產量難以繼續增長,國人對安全農產品的渴望,法規對農殘的嚴格要求以及嚴重的面源污染等因素的存在,都預示著對安全農業投入品的極大需求。
  破題
  建設互聯網現代農業
  李道亮認為,解決上述問題的途徑有三:第一,機器代替人勞動。第二,用電腦代替人腦。過去誰有經驗誰就種得好、養得好,將來要靠電腦精準控制,實現水、肥、光、熱最佳的利用,不過度施肥、不濫用農藥,杜絕污染,這是必須要走的道路。第三,物聯網對未來農業來說是最實用,也是最迫切的,目前也是薄弱的一個環節。大數據使農業走向精準,自然把每個問題以不同的程度解決。同時,還要靠技術進步,靠生物技術來育種,靠裝備和服務實現一個完整的現代農業產業體系的提升,靠信息技術實現高效的產供銷體系。生物技術、裝備技術和信息技術這三大技術有機的融合來改變目前這種生產方式、經營方式、管理方式,這樣農業才能得以實現集約、高效、安全、持續的發展。
  李道亮表示,“互聯網+”現代農業為提升農業生產、經營、管理和服務水平,促進農村一二三產業融合發展,發展現代農業提供了有效途徑和手段,“互聯網+”正在和土地、勞動、資本一樣成為經濟社會發展的動力和源泉。“互聯網+”是互聯網等信息技術和傳統行業的“生態融合”并促成了化學反應,催生效益更高、質量更好的新生態。當互聯網與農業結合,我國的農村就不是現在的農村概念,是美麗的家園,我國的農民不再是一種身份的標志,而是一種體面的職業。
  將來的農業生產方式是什么樣的?李道亮為與會者展示了幾張國外農業生產的照片。一個是一家三口人雇了15個人一天生產30噸辣椒的一個溫室,通過互聯網技術實現機器種辣椒,只要模型、機器、裝備正常,每天就可生產30噸辣椒。采集辣椒的車是無人的,自動導航技術,采集車摘下辣椒送到分揀機上,根據長度、大小、重量來分級,非常精準。另一個例子是夫妻兩個人養1.5萬頭豬,什么時候飼喂、喂多少、什么配方、什么時候屠宰,都是計算機在嚴格控制。還有一個例子是兩個人養200頭奶牛,核心是3個機器人在干活,牛身上有一個標簽,“我”是誰、今天第幾次擠奶、該擠多少,都是機器在操作。李道亮說:“我給大家的這些例子是想告訴大家,通過信息技術、裝備技術、種養殖技術深度融合,可以使傳統農業變成互聯網現代農業。”
  李道亮提出,傳統農業效益不高,產生很大的污染,不轉型沒有出路。他將農業分為四個時代,“1.0時代”是小農生產,依靠人力、畜力、手工工具,小規模經營,自給自足;“2.0時代”為農業機械化,農業生產依靠機械動力和電力;“3.0時代”為自動化生產,以計算機軟件為核心進行管理;“4.0時代”為智能化生產,自主聯網,模型化生產,人機融合系統。他認為,目前我國農業正處于2.0時代,機械化率才70%,上述國外農業生產的例子已處于3.0時代。我國農業發展還有漫長的道路要走,但這是方向。
  推廣生態循環經濟
  對于禽畜養殖廢棄物處理和資源化,程會強表示,要堅持政府支持、企業主體、市場化運作的方針,以沼氣和生物天然氣為主要處理方向,以就地就近用于農村能源和農用有機肥為主要使用方向,突破種植業面源污染控制、畜禽養殖廢棄物循環利用、農村生活污水處理等關鍵技術,實現農業農村區域面源污染負荷有效減排。力爭在“十三五”時期,基本解決大規模畜禽養殖場糞污處理和資源化問題。
  程會強還列舉了德青源的生態循環經濟。德青源利用300萬只蛋雞每年產生的7.74萬噸雞糞建立沼氣發生裝置,每年可產生沼氣700萬立方米,用沼氣發電1400萬度,滿足企業生產所需。通過發電尾氣余熱回收,每年可回收相當于標煤4500噸的熱量,并為當地500農戶提供生活用燃料。
  改良土壤與根際圈生態
  長期使用化肥和化學農藥對土壤造成累積的危害,影響了土壤的有序再生。尚高攀認為,只有回到源頭,回到健康土壤,改善現在的“先病后治”,打破惡性循環鏈,才能找到出路。
  尚高攀介紹,大多數植物98%的養分采集工作由根際生態系統協助完成,其中的共生微生物系統將轉化好的可溶解的營養成分與水擴散向植物的根部。
  根是植物之本,根際生態系統是土壤生態系統中與植物關系最緊密的一部分,它的平衡可以極大地減少外來病蟲害對植物的侵襲,保持微生物的活躍,提升土壤中養分的利用率,極大地減少化肥農藥的使用量。基于這一原理,上海復振科技有限公司著重調理土壤,挖掘土著微生物潛力。尚高攀說,土壤和植物微生物形成一個動態平衡,現在主要破壞的土壤層是在0—40厘米這個工作層范圍之內,微生物比較貧乏。但是如果讓40厘米以上的土層范圍的微生物得到較快的增長,植物益生菌就會得到保持。
  據了解,該公司研制的植物提取劑采用傳統中醫農業思想配伍復提而成,均屬于環保可再生材料,有效成分多樣,不易產生抗性,而且含有植物特有的芳香物質,具有一定的驅蟲效果。
  建立追溯體系
  中國農業科學院農業信息研究所知識工程研究室副主任崔運鵬表示,食品可追溯體系具有確保食品安全的基本功能,已成為全球性預防食品安全風險的主要手段之一。通過食品安全可追溯體系的建立,可快速識別問題食品的來源,縮小問題食品的范圍,追蹤食品的流向,回收存在危害且尚未被消費的食品,撤銷其上市許可,切斷源頭,以消除危害并減少損失。這有利于食品鏈過程的透明化,提高食品安全性,增強食品鏈不同利益方之間的合作和溝通。
  崔運鵬介紹,追溯分成兩部分,一個是跟蹤,一個是溯源。跟蹤是生產端往消費端的,食品生產出來以后,從倉儲零售一直到餐桌。溯源是反方向,從消費端往生產端的追溯。國外追溯系統或者追溯工具主要的應用是做產品召回的。國外對可追溯性有明確要求,比如說美國、歐盟,要求所有的農產品都具備追溯性。國外對追溯的范圍有明確的最低要求,叫“向上一步向下一步”,每個企業必須能追溯到上游企業和下游企業的信息,這個信息中一般都有批次。
  崔運鵬表示,全程追溯并不是那么簡單,它涉及所有供應鏈。據了解,目前為止國內企業建立的內部追溯流程并不理想,部分企業把無關緊要的放在信息里,而用了什么肥料,有什么危險因素卻查不到。追溯系統是把食品生產過程中的不安全性降到最低,至少要保證農產品加工出來的食品不能有危害。但是目前國家在追溯體系建設方面沒有強制性制度,很多企業沒有建立追溯體系,若遇到召回產品,會花費很大的成本。
  展望
  由化學農業到生物農業
  由機械農業到智慧農業
  中國農業大學MBA教育中心主任付文閣對于土壤嚴重退化有著自己的看法,他認為,因為土地沒有恒產,土地使用者就不愿意投技術、投人力,只為短期效益。假如土地使用權為20年,這20年后土壤板結退化有多嚴重就跟他沒關系了。付文閣認為這是最重要的問題。
  對于中國農業未來的發展趨勢,他表示,第一,從化學農業向生物農業轉化。未來,無論是養殖、種植,還是循環經濟的設計,生物技術將起到非常重要的作用。第二,從機械農業到智慧農業。機械農業解決了機器替代人的簡單勞動,而智慧農業要解決的是替代人的復雜勞動,并且是全系統的解決效率問題。第三,未來要看從田間地頭到餐桌的整個產業鏈,也就是農產品從種植到深加工再到最后的產品設計,而不僅僅是看農業本身。


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