现代物理农业技术在十堰绿色有机农业中的应用研究

十堰市农机推广中心 郑荣华 王文新 汪晓春 柯有柱

1 物理农业工程技术的概述

中国是一个农业大国，长期以来，以化学肥料、化学农药为代表的化学农业导致了农业革命，它极大地提高了农作物的产量，为解决我国的粮食生产和饥饿问题作出了巨大贡献。但同时也带来了农业生产成本剧增、农作物品质下降、生态环境的恶化及给人民身体健康带来极大威胁等不容忽视的问题。严重影响到农业的可持续发展。随着人们生活水平和质量的不断提高，人们对绿色的无公害的农产品的需求不断增加。为顺应这种要求，农业正处于由化学农业向物理农业过渡时期，物理农业是国际上目前同期共同的努力方向，也是中国农业发展之大计。众所周知，以机械动力实现耕作、播种、收获等农业生产的机械农业，是一种物理的方式，也可以称为物理农业。而加以“现代”称谓的物理农业，则侧重于电、磁、声、光等物理机理在农业中的应用。现代物理农业工程技术是将当代高新的物理技术和农业生产相结合的产物，是将电、磁、声、光、热、核等物理学原理通过一定的装备应用在农业生产中，应用特定的物理方法处理农作物，促使传统农业逐步摆脱对化学肥料、化学农药、抗生素等化学品的依赖以及自然环境的束缚，最终获取高产、优质、无毒农产品的环境调控型农业。

2 现代物理农业工程技术现有的技术手段及主要应用领域

近几年，我国已开发研制出的系列现代物理农业工程技术及产品，广泛应用于农业生产，取得了良好效果的有：（1）种子处理技术及设备：种子经过特定的物理技术处理后，除了可以减少或不用农药化肥，改善并提高农作物品质外，种子的发芽率、发芽势得以明显提高，后期表现出苗齐、苗壮、叶厚，较好地解决了“三代苗”现象，有效增强作物抗病、抵御自然灾害和适应环境变化的能力。（2）声波助长技术：声波助长仪是根据植物的声学特性，利用声波对植物进行特殊处理，可促进植物增产、优质、抗病、早熟。（3）温室补光技术：采用补光设备如“稀土补光灯”、“阳光灯”给温室作物补光增温，以此提高农作物产量和品质。（4）空间电场防病促生技术：包括温室电除雾防病促生设备，使用菌防病促蕾系统，畜禽舍防病防疫技术。（5）电子杀虫技术：电子杀虫灯一般分为频振式和互感式2种，电源可用直流、交流和太阳能电池供电等形式，可用于露天和温室作物。（6）水处理设备：包括电功能水发生装置、智能化电场发生系统、磁化水装置等，真正实现水的无污染、循环利用。（7）土壤连作障碍电处理机：可以有效解决土壤连作所带来的有害微生物浓度过高、土壤病害猖獗、游离态营养元素匮乏、土壤PH值有较大改变等一系列问题。以上这些技术可以广泛应用于种植业和水产、畜牧养殖业，它们在农业生产和环境保护中可以发挥巨大作用。

3 十堰市农业发展对现代物理农业的需求分析

3．1 现代物理农业工程技术应用是我市农业发展历史性的选择

十堰山区特殊的地理区位，造就了制约“三农”发展的突出瓶颈。一是耕地资源量少质差。因“两淹、两停”（丹江口水库一、二期工程2次淹没和停耕还林、停种消落地），十堰共减少耕地285万亩（1hm2＝15亩），全市人均现有耕地仅0．92亩，且坡多田少，耕地质量差；人均旱涝保收耕地面积仅0．17亩；全市104个乡镇，半数以上几乎无标准基本农田；二是生态建设任务繁重。十堰山区生态环境由于遭受多次重创，水土流失面积达11 905．12 km2，平均流失模数0．5万t／年／km2，年流失土壤2亿t以上，相当于60万亩耕地的耕层土量；地质灾害隐患2 593处，直接受危人口13．5万人。农业面源污染点多面广，单位污染负荷居高。据普查，全市农村每年人粪便排放量44．5万t，畜禽粪便排放量591．54万t，生活垃圾排放量12．25万t。化肥和农药施用也呈逐年增加之势，其中30%以上未经有效利用流失到汉江河中，据监测，丹江口水库水质主要为总氮超标；三是极端气候程度加剧。持续干旱、低温冷害、暴雨、冰雹等极端气候加剧，没有无灾之年，只有轻重之分，不仅严重影响农业的稳产性，而且对生物多样性威胁很大。针对以上突出问题，必须立足我市农业山水资源丰富、生物资源富集、生态资源优越等优势，大力发展现代生态农业，而物理农业工程技术恰恰处于生态农业发展的前端。它不仅可以有效减少农药与化肥的使用量，还可提高农产品的产量与质量，促进生产出绿色、无公害的农产品，在实现农业科技升级的同时，达到保护农业生产环境、促进农业生态良性循环的目的。我市农业必须抓住现代物理农业兴起这一历史发展契机，正确引导我市环保型蔬菜产业和环境安全型畜禽养殖业的发展，将现代物理农业技术应用于我市现代农业的各个生产领域，促进我市农业可持续发展。

3．2 现代物理农业工程技术应用是我市农业可持续发展的现实需求

地处秦巴山区的十堰，是南水北调中线工程核心水源区和主体淹没区，又是国家扶贫开发集中连片的重点区，还是我国承东启西的重要生态功能区，在建设区域性中心城市中，市委市政府提出了“三国两区一基地”（国际商用车之都、国际知名旅游目的地、国家生态文明示范区、区域性交通中心、区域性现代服务中心、特色农产品生产加工基地）战略定位，在农业上把发展绿色有机农业，促进特色产业发展作为调整结构的突破口，这些都给现代物理农业装备在我市绿色有机农业发展过程中提供了广阔的应用前景。近年来，农机部门首次将电子杀虫设备应用在水稻、茶叶、蔬菜中，现代物理农业工程技术受到农民的接受和好评。目前，我市主要应用的物理农业设备有种子处理设备，温室大棚补光设备，电子杀虫设备等，都取得了良好的经济效益和生态效益。通过实施物理农业技术，一是可以改善农作物生产周期，根据市场需求提供农产品，而且可以通过无公害绿色产品认证，大幅提高农作物的品质和经济效益；二是改善农业面源污染，促进农业生态环境建设，确保“一江清水送北京”；三是为农产品安全提供保障。现代物理农业在“增产优质型物理农业”、“无毒农业”2个方向上快速发展，现代物理农业工程技术的应用必将为我市山区农业持续发展增添新的活力。

4 我市绿色有机农业可优先应用的现代物理农业工程技术及生产模式

经过几十年的技术实践和创新，物理农业技术的储备以及应用已从过去的单机单项作业方式进化为集成技术体系。并发展到了可以深刻影响农业生产方式的时期。有机农业、绿色无公害农业等诸多环境友好型农业采用的植保方法，均可由现代物理农业装备提供。我市现代物理农业可以走“起步晚、起点高”的发展之路，可先行试验示范的模式及技术是：无毒优质果蔬生产模式和环境安全型畜禽舍生产模式以及种子处理技术。

4．1 无毒优质果蔬生产模式及技术

这是一种能够控制植物全生育期病虫害发生的物理植保技术集成的模式，它包括设施农业和露地生产两部分。

4．1．1 设施栽培

目前能够综合处理和有效预防土传病虫害的物理农业装备为：3DT系列土壤连作障碍电处理机，对气传病害的控制的物理技术装备是能够产生空间电场的3DFC系列温室电除雾防病促生系统。对大型飞翔害虫的防控，可采用多功能静电灭虫灯和防虫网。

品质调控主要有2个方面：其一生长调控。利用空间电场和二氧化碳增施技术的配合使用可获得产量倍增效应；其二成熟度控制。在果实类蔬菜生长接近常规商品重量时可采用声波技术进行促早熟控制。

对于我市常发生的低温连阴雨天气的技术措施可采取下述的集合方案，即土壤电加温线＋空间电场发生系统＋补光灯＋热风炉。该方案中，空间电场所起的作用提高植物的低温吸收（钙、磷）和合成营养（光合作用合成碳水化合物）的能力，补光灯和热风炉则是提供必要的光照和二氧化碳。

4．1．2 露地生产（环境安全型农场）

露地农产品生产所面临的病虫害威胁以及农药残留远高于温室果蔬生产，杀虫剂的毒性和残留时间是植物产品农药残留的主要来源。多功能静电灭虫灯、空间电场设备（3DFC系列温室电除雾防病促生系统）、3DT系列土壤连作障碍电处理机等可有效防治病虫害。物理植保技术的集成效果远远优于单机作业。

4．2 环境安全型畜禽舍生产模式及技术

疫病预防，是养殖业的生命线。在已发生的疫病中至少有40%以上的疫病是通过空气传播的，另有40%之多的疫病是通过流媒接触传播的，近10%的疫病与粪便高度关联。而在突发的烈性疫病中会有70%之多与环境空气质量相关，因此控制空气安全和粪便安全就能控制住一半以上的疫病发生。为此，提出和强调环境安全型畜禽舍的概念和设计及建设是极为必要的。它是一种可以自动防疫而且无臭的畜禽舍。它的关键之处在于采用了整体空间的空气净化技术，即上层空间设置了畜禽舍空气电净化自动防疫系统、粪道则采用了粪道空气电净化自动防疫器或粪道等离子体除臭灭菌系统。根据我市百万山羊产业发展需要，建立羊舍物理保护、空间电场防疫、牧场无臭化建设。主要目的是降低病死率和粉尘与氨气浓度。可采用的方案有二：一是每栋布置300型畜禽舍空气电净化自动防疫系统和粪道等离子体或臭氧灭菌除臭机；二是每栋布置内循环空气净化消毒机和空间电场自动防疫系统。

4．3 种子处理加工产业及技术

种子处理，是农业生产中的一个重要环节。一方面种子处理可以减少在生长、收获、贮藏过程中所造成的种子活力下降，使种子的活力得到一定的恢复；另一方面种子处理能杀灭种子所携带的病菌、防治苗期病虫害、提高种子发芽率、增加幼苗营养、促进生长发育，从而实现苗全、苗齐、苗壮和增加作物产量的目的。种子播种前的传统与常规方法有：包衣、拌药、化学脱绒、药剂浸种等，化学处理方法易产生药害，造成土壤环境的破坏，某些防治病虫的药剂不能与根瘤菌、植物生长调节剂同时用于种子等，而且化学处理不能真正提高种子本身适应环境的整体抗病、抗寒、早熟等性能，而这一切可以通过光、声、磁、电、热为代表的物理技术处理种子的方法达到。以我市水稻种植为例，常年种植面积52万亩，每亩用种量为1．5kg，每年全市用种量为78万kg，水稻种子经过特定的物理技术处理后，除了可以减少或不用农药化肥，改善并提高农作物品质外，其种子的发芽率、发芽势得以明显提高，后期表现出苗齐、苗壮、叶厚，有效增强作物抗病，抵御自然灾害和适应环境变化的能力。另外，种子处理可通过提供社会化服务，增加农民收益。以等离子体种子处理机为例：1台等离子体种子处理设备，一个春播作业期间可以处理种子75～90万t，按加工费0．36～0．40元／kg计，一个播种季节，此项服务可收入3万元左右，扣除成本，纯利润可达1．5～2万元。

5 推动现代物理农业技术在十堰市发展的几点建议

5．1 加大宣传力度，扩大影响

充分利用各种媒体，大力宣传物理农业技术，在不同设施农业生产基地适时召开现场观摩会，引起全社会关注。

5．2 建立政府引导市场主导的发展模式

建议市政府设立物理农业技术发展基金，市直相关部门及各县（市）也应设立物理农业发展专项基金，重点支持物理农业技术引进，为发展物理农业创造良好环境。建议政府拿出一定资金﹢地方购机补贴﹢农民自筹，采取这样的方式鼓励农民购买和使用现代物理农业技术装备。

5．3 加强设施农业技术队伍建设和示范园区建设

应进一步整合市直科研、农技推广、农机推广、种子管理等部门技术人才资源，挑选精兵强将，发挥技术部门整体实力，深入基层一线，把科技服务重心转移到物理农业发展上。同时积极组织专业技术过硬的人员赴山东、大连、天津等地学习深造，引进一批懂技术、会管理、有经验的技术人员，开展技术指导和承包示范，不断提高物理农业的管理技术水平和物理农业技术的应用。积极争取国家、省项目资金支持，集中各级政府有限的财力、人力，整合项目资源，建立市级标准现代物理农业技术科技示范园，发挥示范建设带动作用，以点带面，点面结合，逐步推广物理农业技术走向成熟。

5．4 整合资源形成现代物理农业应用的整体优势

市直相关部门应发挥整体优势，加快农产品认证和基地认定工作，实行市直绿色食品区域认定，打造国家绿色农业示范区的品牌优势，在全市特色优势农产品生产基地，建立环境安全性温室基地（物理农业技术示范工程），树立品牌，形成规模，加快设施物理农业技术的推广。

6 结论

党的十八大报告，将生态文明建设提升到了与经济、政治建设同样的地位，把环境保护、资源节约、能源节约、发展可再生能源、水、大气、土壤污染治理等等一系列事项统一为“生态文明”的概念。物理农业工程是建设资源节约型、环境友好型社会的重要平台，也是建设国家“模范城市”、生态文明示范区的应有内容，更是一项民生工程、民心工程。广大市民期待绿色、无公害农产品上市，以保障身体健康；农民期待降低生产成本，既增产又增收入；北京等地人民期待清洁卫生的水源，以保障饮水安全。这些期待，都能靠现代物理农业技术实现。因此现代物理农业工程技术在我市绿色有机产业生产中的应用前景广阔及研究意义重大。也能为我市建立相应的物理农业示范基地打下基础，为进一步推广提供理论依据。