秸秆还田
喷洒农药
捡收白色污染
人工除草
题记 因为农药、化肥、除草剂的长期过量使用，再加上农田残膜等农业废弃物不合理处置，造成农业面源污染日益严重，已经使农业超过工业成为中国最大的面源污染产业。而每年10月秋冬季的秸秆焚烧也一再引发公众热议。 全国九亿多吨秸秆中三分之一被浪费，八千多万吨废渣污染环境，这些严峻的现实急需一批新模式、新技术、新经验。 黑龙江是农业大省。为了争当全国现代生态农业发展的排头兵，推动大粮仓变成绿色粮仓、绿色菜园、绿色厨房，2015年和2016年，我省相继出台《黑龙江省农业“三减”行动方案（2015-2020年）》和《关于深入推进农业“三减”行动的实施意见》，提出要深入推进农业减化肥、化学农药和化学除草剂的“三减”行动，并明确提出与2015年相比，到2020年，全省化肥亩均施用量要减少10%以上；化肥利用率要提高6.7%；农药利用率提高9%；除草剂使用量减少1.4万吨以上，下降20%。 我省农业“三减”行动是在全国开展“到2020年化肥农药使用量零增长行动”的大背景下，结合我省自身实际和区位优势，创新性地提出包括减除草剂在内的“三减”目标，对于加快“稳粮增收调结构，提质增效转方式”的农业供给侧结构性改革极具借鉴意义。 在这样的政府决心和政策支持下，黑龙江省秸乐农业科技发展有限公司与东北农业大学合作研发的农作物秸秆纤维地膜技术项目，为农业“三减”行动提供了新的技术尝试，并取得了极好的经济效益和环境效益，给我们找到了一条既能充分利用秸秆减少浪费避免焚烧造成雾霾、抑制杂草生长减少农药使用、又能保水保墒保肥培肥地力替代塑料地膜杜绝白色污染的新技术之路。 秸秆纤维地膜抑制杂草不再使用除草剂 杂草是农作物种植过程中不可避免的草害。除草剂为农业杂草防除提供了重要的保障。 但是事物都有两面性。人类在享受除草剂带来的利益的同时，除草剂也给人类带来了危害。 据黑龙江省秸乐农业科技发展有限公司总经理王宏介绍，除草剂可使农作物的营养成分含量降低，从而导致粮食中所含的某一营养成分缺失。除草剂的持续使用可导致自然植被遭到不同程度的破坏，有些物种还很有可能遭到灭绝。她说：“农田环境中有多种害虫和天敌，在自然环境条件下，它们相互制约，处于相对平衡状态。除草剂的大量使用，良莠不分地杀死大量害虫天敌，严重破坏了农田生态平衡，并导致害虫抗药性增强。我国产生抗药性的害虫已遍及粮、棉、果、茶等作物。严重污染了生态环境，使自然生态平衡遭到破坏。” 更重要的是，除草剂还可能危及人畜，使人畜的患病几率严重增加。据介绍，除草剂在人体内不断积累，短时间内虽不会引起人体出现明显急性中毒症状，但可产生慢性危害，如：破坏神经系统的正常功能，干扰人体内激素的平衡，影响男性生育力，免疫缺陷症。农药慢性危害降低人体免疫力，从而影响人体健康，致使其它疾病的患病率及死亡率上升。“根据世界卫生组织和联合国环境署报告，全世界每年有100多万人因除草剂中毒，其中10万人死亡。在发展中国家情况更为严重。我国每年除草剂中毒事故达近百万人次，死亡约2万多人。国际癌症研究机构根据动物实验确证，广泛使用的除草剂具有明显的致癌性。据估计，美国与化学除草剂有关的癌症患者数约占全国癌症患者总数的20%。”王宏说。 据东北农业大学工程学院院长、农业工程省重点学科和农机化工程国家重点学科带头人陈海涛教授介绍，黑龙江使用的除草剂占到使用的农药量的85%以上。“调查数据显示，在黑龙江应用的除草剂品种单剂55种、混剂41种，其中旱田单剂34种、混剂29种，水田单剂21种、混剂12种。以2012年为例，黑龙江的除草剂使用商品量59504吨，有效量28693吨，可用面积3575万公顷。2012年除草剂商品使用量比2011年增加11.9%；有效量增加7.7%；可使用面积增加12.9%。在全省分布方面，哈尔滨占33%，因为哈尔滨是农药的集散地；其次是佳木斯占22%，齐齐哈尔占17%。” 据介绍，除草剂的使用改变了杂草群落原始演替的进程。农田植物的多样性下降，抗药性的恶性杂草危害严重，如苣荬菜、刺儿菜、鸭跖草、问荆、野黍等在大豆、玉米田危害逐年增加，稻稗、稻李氏禾、泽泻、慈姑、藨草及一些莎草科多年生杂草在稻田迅速蔓延。抗性杂草致使农田杂草群落发生不正常的演替，对农业生态环境造成恶劣影响。另外，长残留除草剂残留药害问题将长期存在。在旱田除草剂单剂前10位，长残留除草剂氟磺胺草醚、异口恶草松、莠去津均在其中，使用量较大。尤其是玉米面积增加，长残留除草剂莠去津使用量增加明显。 所以，怎样能够既抑制杂草生长，又能不造成危害？怎样能用更环保更生态的方法和技术抑制杂草成了农业科技专家们不懈追求的目标。 近年来，黑龙江省秸乐农业科技发展有限公司与东北农业大学合作的农作物秸秆纤维地膜技术在抑制杂草方面就取得了突出的成绩。该项技术成果已经在东北农业大学香坊实验实习基地、北安红星农场、通河有机水稻生产基地、延寿县加信镇太和村、五常市金福现代农业产业园、黑龙江省庆安县丰收乡丰年村、庆安县王乃朱水稻科技示范园区（市级）和依兰县巴兰河绿色水稻种植专业合作社分别实施了水稻和蔬菜覆膜栽培试验示范，结果表明，在抑制杂草滋生方面取得了极显著的效果：生育期内杂草量仅为裸地栽培的2～8%、传统塑料地膜的9～15%。 秸秆纤维地膜培肥地力减少化肥使用 全世界仅有三大块黑土区：乌克兰大平原、北美洲密西西比河流域和我国松辽流域的东北黑土区，由于黑土地土地肥沃，这三大块黑土区均为所在国家的重要的农业产品基地，因此，三大黑土区的垦殖指数均比较高。而我国东北黑土区的核心区就是我省，是被誉为“北大仓”的我国重要商品粮基地。 什么样的黑土是好地呢？用老百姓的话来讲，就是攥紧了成团，松开后散落开，旱天保水、雨天散墒。 但是现在呢？黑土持续在退化、部分土壤有机质下降到临界点、黑土地全面呈现“亚健康”状态……支撑全国粮食产量约四分之一的我省黑土区正面临严峻考验。究其原因，长期耕种、常用化肥，黑土已经“乏”了。黑土越来越黏，抗旱保墒能力下降。根据一项调研结果显示，多年来的高负荷耕作使得东北黑土区耕地地力严重下降，耕层厚度由开垦初期的50~80cm降至12~20cm左右，耕层有机质以年均1‰的速度下降，至少有10%的黑土层已丧失生产能力。 为了加快黑土地保护，我国2015年启动了东北黑土地保护利用试点项目。 我省保护黑土地的行动也越来越多，也越来越快，力度也越来越大。 在全省把开展“减肥减药减除草剂”的农业“三减”行动摆上现代农业发展的重要位置后，我省还先后出台了地方法规和扶持政策。2016年，《黑龙江省耕地保护条例》正式实施，同时还制定出台了《黑龙江省耕地保护主要技术措施指导意见》，并出台了建立机械化秸秆还田、购机补贴机制和深松整地补助政策，在9个县（市、区）开展黑土地保护试点，在24个县（市、区）实施耕地保护与质量提升补贴。 除了秸秆还田、堆沤有机肥等传统的黑土地保护方式外，一些新技术、新模式在黑土保护利用试点中也开始应用。 中国科学院、中国工程院院士石元春曾呼吁，黑土是我们的“母亲土”，一定要在利用中保护好，现在是该提生物质经济的时候了。他认为，作物秸秆和畜禽粪便为基质生产沼气、沼渣还田的“种-养-加”有机质回归模式是生物质经济的抓手。沼气化过程是农田生态系统中物质循环与利用的中心环节，是作物秸秆和畜禽粪便无害化和资源化利用的主要途径，在获得高品位的生物天然气同时，可以使植物营养元素得以最大量地保存与回归土壤，以维持黑土地的有机质平衡。 在保水保墒、培肥地力方面，黑龙江省秸乐农业科技发展有限公司与东北农业大学合作的农作物秸秆纤维地膜技术取得了显著的成效：保墒性能与塑料地膜相当，较裸地提高土壤含水率33.5～100%；蔬菜栽培较裸地增产15%以上，水稻栽培较裸地增产5%。据黑龙江省秸乐农业科技发展有限公司总经理王宏介绍，该项技术成果已经在东北农业大学香坊实验实习基地、北安红星农场、通河有机水稻生产基地、延寿县加信镇太和村、五常市金福现代农业产业园、黑龙江省庆安县丰收乡丰年村、庆安县王乃朱水稻科技示范园区（市级）和依兰县巴兰河绿色水稻种植专业合作社分别实施了水稻和蔬菜覆膜栽培试验示范，并取得了极佳的效果。 秸秆纤维地膜替代塑料地膜杜绝白色污染 中国作为世界农业大国，对各类农用产品的需求量十分巨大。1979年，国内开始试验应用并推广地膜技术，为中国农业带来了一场“白色革命”。从那时起，农用地膜开始在我国得到大面积应用，并逐步成为继种子、农药、化肥之后的第四大农业生产资料。经过30多年的发展和应用，现在农用地膜已成为我国农业增产的重要支撑，在农业增产增收中发挥着重要的作用，为农业生产带来了巨大的效益。 一块地膜，何以能让原本干旱贫瘠的土地发挥出如此巨大的生产潜能？对此，东北农业大学工程学院院长陈海涛教授认为，地膜覆盖具有增温保墒，抗旱节水，改善土壤理化性质，提高土壤肥力，抑制杂草生长，减轻病害等作用，可促进作物生长发育，增加产量。如地膜覆盖不仅能够使土壤日均温度增加3~5摄氏度，而且可以改变水分的循环过程，减少无效水分的蒸发，这些对保障旱区有些作物的生长是非常重要的，在助推旱作农业扩面提质、稳粮增产上发挥着不可替代的作用。 正因如此，我国农用地膜市场相当大，使用量每年都在数百万吨，相当于欧美各国与日本农用地膜使用量的总和。农用地膜行业的快速发展使得农业规模化、集约化经营以及农产品工厂化生产成为现实。随着中央确立发展绿色生态农业，将助推农用地膜产品结构优化。可以预见，随着新型城镇化和农业现代化步伐的不断加快，今后农用地膜的应用范围和空间将越来越大，其市场前景极为广阔，产业发展潜力巨大。东北农业大学工程学院院长陈海涛教授说，统计数据显示，2015年全国农用地膜年产量为232.8万吨，覆盖面积达4亿亩以上。 农用地膜的广泛使用，虽然为农业高产增效发挥了重要作用，但由于残留地膜回收率低，土壤中残膜量逐渐增加，极易造成地膜污染；同时，传统地膜不能降解，自然状态下残留地膜能够在土壤中存留200年以上，已给农业生产和环境带来一系列危害。据农业部门的专项调查，我国每年残存在田野、土壤、沟河中的塑料薄膜至少占到供应总量的10%，现累计残存量已在上千万吨。研究发现，废弃在农田里的农膜碎片及其他塑料垃圾不但给田间管理带来不便，而且进入土壤后，会破坏土壤耕作层结构，导致土壤板结，影响土壤的通透性及水分的上下输导，阻碍植物吸收水分及种子的发芽生长，造成作物根系生长发育不良，导致农作物减产，有时甚至影响到一些农作物的质量。据专家测算，当每亩土地残留塑料制品3.9公斤时，可使玉米减产11~23%、小麦减产9~16%、水稻减产9~14%、大豆减产5.5~9%、蔬菜减产14~59%。此外，散落在田间、路边及草丛中的废地膜碎片，一旦被牲畜采食，则会危及健康甚至导致死亡。 目前这一现象在全国较为普遍，严重影响着养殖业的正常发展。长期以来，重使用、轻回收，农用地膜残留导致的“白色污染”已成为严峻的环境问题。 陈海涛教授介绍，随着绿色生态农业的推进，为了实现农业可持续发展，更对农用地膜发展提出了更新更高的要求，使用可降解地膜则是杜绝白色污染的根本方法，但是目前市面上的“可降解”地膜（主要包括光降解地膜、热氧降解地膜、淀粉填充地膜等）实际的主体成分还是聚乙烯，使用后裂解成碎块埋在土壤中也完全无法回收，造成严重的二次污染。 如果强制性回收地膜，却由于各地的种植方式不同，废旧农膜机械化回收机具差异较大，地域适用性差，因此配置回收机械的成本很高。机械回收过后，仍然需要人工二次捡收，导致回收成本难以降低。现在，残膜的回收大多采用人工方式，回收不彻底、效率低，且回收的地膜多为就地处理，堆积在田埂或田间道路上，不仅会再次污染环境，还造成了资源浪费。 “加大技术创新力度，加快推进全生物可降解农膜研发试验与推广应用，从根本上解决地膜污染问题。这才是根本之道。”陈海涛教授说。 陈海涛教授带领的东北农业大学科研团队与黑龙江省秸乐农业科技发展有限公司合作的农作物秸秆纤维地膜技术就在综合利用秸秆的基础上，成功地找到了解决这个问题的办法：用农作物秸秆纤维地膜替代目前常用的塑料地膜。使用这种可降解的新型地膜不仅能够因替代塑料地膜而根除了白色污染，而且在抗旱保墒、抑制杂草等方面，还能取得与塑料地膜相同甚至更好的效果。据介绍，秸秆粗纤维和植物纤维地膜，是以水稻、玉米、大豆、棉花和烤烟等各类作物秸秆为原料，通过专利技术D200型组合式秸秆纤维清洁制取机制造秸秆纤维原料，再辅以辅料和环境友好型功能助剂按照专利工艺技术混抄制成。该项技术具有如下特点：一是原料主要采用各种农作物秸秆，资源丰富、低廉；二是纤维制取过程采用纯物理方法，不添加任何化学助剂，无需蒸煮，清洁无污染；三是地膜制造可借用现有造纸设备，减少投资；四是抑制杂草滋生、保墒效果极显著，增产效果与传统塑料地膜相当；水田50～60天、旱田120天内完全生物降解还田，防止土肥流失，无残留，无污染。陈海涛教授说，该项技术的创新体现在：一是一种组合式作物秸秆纤维清洁制取机器系统；二是基于组合式秸秆纤维制取机的无污染制造秸秆纤维地膜原料的方法；三是秸秆纤维地膜的无污染制造方法。该项技术可以应用在生物质材料制造、制浆造纸、作物有机栽培生产等领域。