我國北方秋種冬油菜防控冬春土壤風蝕。劉忠寬攝

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?再生農業六大核心理念

“再生農業可以讓農業和土壤更加接近自然狀態?！敝袊r業大學土地科學與技術學院院長李保國在接受《中國科學報》采訪時說，“再生”一詞本質上意味著“重新產生的能力”。因此，如果一個系統是再生的，它就有內在的能力使自己不斷更新永存。

近日，《中國農業科學》在線發表了李保國等人的最新論文，系統探討了再生農業的內涵、國內外應用的生態和經濟效益，以及在我國的應用情景，為我國引入和發展這一新型農業模式提供理論指導。

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“熱”起來的“老”概念

“再生農業早在上世紀80年代由美國科學家Robert Rodale提出，但一直不溫不火?！崩畋f，直到近幾年，再生農業頻繁出現在國際上的重要活動和重要文件中。

2020 年，榮獲世界糧食獎的國際土壤科學聯合會主席Rattan Lal將再生農業當作重要研究課題，并認為該模式能夠真正同時滿足日益增加的糧食需求和生態環境改善需求。

在過去40 年里，人類面臨著前所未有的生態危機。由于土壤退化和荒漠化，世界30%的農田被遺棄，而52%的農業用地受到土壤退化的中度至嚴重影響。土壤因人類活動，主要是農業活動而退化。

頻繁翻耕或整地、灌溉、不合理施用化肥和農藥、過度放牧以及重型農業裝備使用，都會造成土壤退化。開墾土地和毀林使得各種原始植被被次生植被所取代。土壤的退化直接表現為土壤由碳匯變為碳源，更多土壤有機質分解釋放二氧化碳到大氣中，對全球變暖產生重要影響。

東北吉林省梨樹縣境內采取梨樹模式后一典型黑土的土壤剖面?，F黑土層厚度20-30cm，科學研究推測此處黑土開墾前，黑土層厚度應為60-70cm。李保國供圖

另一方面，人類還面臨糧食安全的問題。預計2050 年要多生產60%的糧食才能滿足人類的需求，這只能通過不斷提高單位土地的生產力來實現。

面對雙重脅迫，全球科學家提出了有機農業、保護性農業、低碳農業、生態農業等以實現可持續農業為目的的農業模式。

“但是全球農業可持續危機仍在加劇。一個主要原因是這些模式沒有真正從土地可持續利用或保護性利用出發實現農業自身可持續的發展?！崩畋f。

Robert Rodale提出的再生農業概念就是以土地的可持續利用為基礎，并進行了30多年的探索試驗。在北美，他們實現了二氧化碳排放量降低35.3%、利潤增加193.7%的顯著生態經濟效益。

李保國等通過梳理再生農業定義，把再生農業概述為是以實現農業可持續發展為目的，基于土地保護性利用，在減少機械作業和化學品投入的基礎上，通過基于自然的解決方案提高作物產出的同時，提升土壤有機質和氮元素、促進土壤固碳、改善土壤健康、實現最大化生物多樣性的農業模式。

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兩項“新”技術措施

“再生農業以土壤為中心，而不是以種子為中心，其前提是土壤、植物、動物和人類的健康是不可分割的。在當前的氣候變化和環境問題的背景下，適當地擴展這一理念，認為土壤、植物、動物、人和環境的健康是一個不可分割的整體?！?020年，Rattan Lal撰文指出，再生農業協調了生產充足的營養食品和恢復環境的必要性兩個挑戰，使得農業成為解決環境問題的方法。

Robert Rodale指出，利用再生農業的措施，不僅可以大幅增加現有土壤有機碳和氮元素的含量，同時也可改善土壤結構和土壤健康，提高土壤肥力和作物產量，保持水分和蓄水層的補給，從而提高應對極端天氣的彈性。

和此前的可持續發展農業的概念相比，“再生農業包括了基于系統的保護性農業?！盧attan Lal說。

李保國向記者解釋道，再生農業深化與拓寬了保護性農業的概念。在技術措施上，二者都包括免耕農業、秸稈覆蓋、病蟲害綜合治理和復雜輪作等。而再生農業又突出強調了覆蓋作物和整體放牧兩項技術措施。

吉林省梨樹縣玉米-大豆秸稈全覆蓋免耕輪作的大田 ? ? 李保國供圖

2016年翻譯出版了《覆蓋作物高效管理》一書的中國農業大學草業科學與技術學院副教授王顯國告訴《中國科學報》，覆蓋作物是指主要用于管控農業生態系統中土壤侵蝕、土壤肥力、土壤質量、水、雜草、害蟲、病害、生物多樣性和野生動物的一類栽培作物，主要由豆科、禾本科及十字花科草本植物組成，通過與主栽作物間套作、輪作的方式種植，發揮覆蓋表土、保持水土的核心作用，植株常以綠肥、牧草或纖維原料等方式被利用。

美國的一項研究表明，某些覆蓋作物可以為后續馬鈴薯作物提供80%到100%的氮需求。另一項研究顯示，黑麥覆蓋能迅速吸收傳統玉米田和免耕玉米田中25%到100%的殘留氮，減少過量氮肥對周圍水體的面源污染。

“理想的覆蓋作物是那些能在開花前終止其生長的作物，這樣他們就不會產出種子從而變成雜草。在它們活著的時候，其光合作用是土壤碳的一個重要來源，死后可作為生物質被利用?！崩畋f，覆蓋作物和保護性耕作中提倡的秸稈覆蓋不同?！案采w作物是在農田空閑期種植的活的覆蓋作物，不僅增加了農田生態系統的生物多樣性，還大大提升了土壤有機質的數量與品質?！?/p>

再生農業提倡的整體放牧是模擬大自然本身的形態，良好的放牧措施促進了植物生長，增加了土壤碳沉積，提高了整個牧場的生產力，同時大大提高了土壤肥力、昆蟲和植物的生物多樣性，以及土壤的固碳能力。

李保國認為，我國飼料糧供給總體不足，營養缺乏、價格高成為近年來國內畜牧業發展的制約因素。整體放牧措施既考慮了動物福利，又提高了畜牧業產品的產量和質量。

實驗證明，采用整體放牧可以在3年內快速重建10厘米厚的土壤表層，而一般一層土壤可能需要200~1000 年才能形成，新建的土壤表層富含生物體。

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中國的前期實踐與未來發展

近十年來，李保國在東北黑土區吉林省梨樹縣實施保護性耕作技術取得了顯著的成效，他對以保護性農業為基礎的再生農業充滿了信心。

“從這個意義上來說，我們國家雖然此前沒有應用再生農業這個理念去管理農業生產實踐，但確實有符合再生農業概念的農業生產?！崩畋f。

以覆蓋作物為例，王顯國介紹，我國果樹栽培管理中常用的果園生草措施，實際上屬于覆蓋作物的范疇；北京和河北等地秋季在裸露的農田種植黑麥等作物以抑制冬春揚塵的措施也暗合了覆蓋作物的概念；南方冬閑田種植多花黑麥草等飼草或者光葉紫花苕等綠肥也起到了覆蓋作物的保持水土的作用。

“沒有接觸再生農業和覆蓋作物的概念前，種植上述‘覆蓋作物’主要是為了經濟效益，現在越來越重視其核心作用，那就是生態環境保護的作用?！蓖躏@國說。

李保國分析了我國不同農業區域未來實施再生農業的可能性。

備受全國人民關注的東北黑土地是世界公認最肥沃的土壤，是我國重要的商品糧基地。由于多年高強度開發利用，黑土層變淺的趨勢不可挽回，保護刻不容緩。李保國認為，東北區應該加快推廣如“梨樹模式”的保護性耕作等適宜的黑土地保護技術，并在此基礎上進行覆蓋作物的種植探索，這才有望解決馬鈴薯和花生及青貯玉米產區因長達7個月的冬季地表嚴重裸露風蝕造成的農田土壤退化問題。

此外，東北區（遼寧、吉林、黑龍江、內蒙古東部）已發展出“玉米青貯—奶牛、肉牛生態養殖—糞污處理還田”的現代種養循環模式?！斑@些農牧業結合的理念對再生農業模式的推廣奠定了良好基礎?！崩畋f。

不過，李保國強調，除了肉眼可見的黑土層變薄變黃，其實全國不同類型的土壤都面臨著質量退化問題。

他建議，在黃淮海地區與中部平原區，秸稈還田相比覆蓋作物可能對該地區的農戶更為適宜；在濱?；螯S河三角洲地區，應借再生農業的理念以農牧結合或整體放牧的方式進行鹽漬化土地的開發利用；在西北灌區，覆蓋作物的種植將有效緩解水土流失，但需探索節水保水控鹽下的綠洲再生農業模式；在長江中下游、華南和西南地區，各具特色的循環種養模式比整體放牧更為適合當地農業，應考慮引入多種覆蓋作物，減少化肥施用，從而真正防治區域內土壤退化。

李保國說，對土地的過度利用必然會導致土地的退化，且越強化利用，退化就越強烈，這一趨勢不可逆轉，但實施再生農業能讓土壤更接近自然狀態，得到保護性的高效利用，這就有望延緩甚至阻止退化過程，保持或恢復性提高耕地質量水平。

相關論文信息：https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2021.05.012


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