日本农业面源污染控制的主要做法及给我国的启示

杨世琦 赵解春 杨正礼

（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京市海淀区 100081）

日本农业面源污染控制最早起步于1990年，截至目前，通过先后调整政府法规、化肥农药使用技术、农业机械、农作制度、农田渠系与农业教育等，形成了一套行之有效的做法，在农业面源污染控制方面取得了显著成效，即在国家层面上基本建成了农业面源污染防控体系，化肥农药施用量降低与利用效率提高同时稳步推进，水体环境污染治理逐渐达标，农产品质量获得较大改善，有机农业或绿色农业生产模式推广到千家万户。

我国农业面源污染控制虽然起步相对较晚，但国家高度重视，如：在“十一五”的国家重大水体污染控制与治理科技重大专项中，国家科技部在重点流域或区域（如巢湖、洱海、淮河、黄河、辽河等），设置了关于农业面源污染控制的科研项目；在“十二五”“十三五”的国家重大水体污染控制与治理科技重大专项中，对松花江、海河等流域增补了研究课题。总结以往的研究成果，学者们在农业面源污染的特征、关键技术、示范工程与控制方案等方面，取得了重要突破，但在相关技术推广应用方面，与日本等发达国家相比仍略有欠缺。为此，2017年8月，笔者从技术推广应用的角度，对日本农业面源污染控制的主要做法进行了系统考察，并对国内如何借鉴日本经验控制农业面源污染进行了总结。

1 日本农业面源污染控制的主要做法

1.1 使用水稻缓控释肥及水稻育苗箱全量一次施肥技术

日本的缓控释肥技术及其产品一直处于全球领先水平，具有肥料利用率高、土壤残留低、施肥量少、可有效控制农业面源污染等优点。此次考察期间，笔者重点调研了JCAM公司的水稻育苗箱全量一次施肥技术、水稻缓控释肥及包衣技术。水稻育苗箱全量一次施肥技术是在水稻育秧时将肥料施于种子附近，并将营养土钵连同秧苗一起移栽至大田，后期不再施肥的栽培技术。该技术分为混合施肥、分层施肥与底层施肥3种，其中以混合施肥在施用方法便利、效果好及成本低等方面的综合优势更为明显。该技术的核心即是水稻专用缓控释肥，而该肥料的核心是包衣材料，JCAM公司生产的包衣材料的养分释放控制期在30～90 d，且释放精度较高，而一般包衣材料的养分释放控制期只有20～30 d。另外，JCAM公司还推出一款“超级氮”的水稻缓控释肥（Meister），肥料利用率达83%，比侧条施肥要高5%，比传统的施用硫酸铵要高约50%。

1.2 采用智能化农业机械

日本农业的机械普及率与智能化发展水平较高，这不仅在解决劳力短缺和提高农业产业效益等方面发挥了重要作用，对农田面源污染的控制功效也不可小觑。由于小农经营模式的限制，日本农机大多以小中型机械为主，一般农户都有自己的农机，农场的农机更是一应俱全。此次考察期间，笔者重点调研了日本农机三巨头之一的井关农机株式会社（其它两家为久保田和洋马），该社生产的农机涵盖了水稻、小麦、大豆、洋葱、萝卜、甘蓝等各种农作物，也涵盖了翻地、旋耕、覆膜、播种、施肥、喷药、收获或采摘等各个农业生产环节，且有些环节还可复合在一起，如播种、施肥和施药可以一次完成。由于农机在施肥、喷药方面的控制精度远远优于人工，因此，不仅能实现合理用量和规范施用的管理目标，而且能大大提高肥料和农药的利用率，减少土壤残留和对环境的污染。

近几年，日本在农机的智能化应用方面也取得了重大进展，GPS定位与测土施肥进一步结合，实现了精准农业，大幅度降低了化肥的浪费和污染；同时，在日本农村劳动力短缺的现实情况（日本农户数量由1980年的465万户下降到2015年的126万户，大量农村人口流入城市，导致农村劳动力短缺问题越来越严重；在人员结构方面，2015年日本60岁以上的农村劳动力占78.4%，而1980年仅占35.8%）下，无人驾驶农机也得到了极大发展，不仅极大地提高了播种质量，还为后期肥药使用、田间管理和精确收获提供了很大方便。

1.3 推广水稻旱直播栽培技术

水稻插秧技术由于连作种植容易引起病虫害和草害，且发生程度逐渐加重，从而使农药用量与防治次数增加，用工成本也随之增加，导致水稻种植效益降低。而水稻旱直播栽培技术能有效解决上述问题，将稻种直接播种于大田，其优点是抗倒伏、省水、省工、提效等，且还能与小麦、大豆形成新的轮作和种植模式。这种轮作和种植模式的优点：（1）能提高小麦、大豆和水稻的单产。采用新的种植模式，水稻单产为5.31 t/hm2、小麦单产为4.71 t/hm2、大豆单产为1.71 t/hm2。（2）有助于改善土壤养分状况，减少休耕。（3）能控制水稻种植面积。新的轮作种植模式增加了小麦、大豆的种植面积，相对减少了水稻的种植面积，稳定了水稻市场价格，保护了农户利益。（4）有利于减少化肥农药施用量，有助于推行环境友好型农业技术体系建设。

近年来，由于旱直播水稻的产量和品质没有降低，种植效益好，再加上环保，水稻旱直播栽培技术的应用面积增长较快。2000年前，日本的旱直播水稻面积还不到1.00×104hm2，2014年增加至2.62×104hm2，约占水稻种植总面积的1.74%，其中干田直播（土壤无饱和水，一般为雨前播种）面积为0.83×104hm2、沾水直播（土壤有饱和水，一般是雨后播种）面积为1.79×104hm2（由于日本雨水相对较多，故沾水直播面积较大）。

1.4 创建完善的农田灌排体系

此次考察期间，笔者重点调研了日本茨城梦想农场的稻田灌水渠和排水沟，切身感受了日本农田排灌渠体系的设计合理和排灌效率高。该农场的稻田灌水渠略低于公路、高于田块，其颜色为灰褐色，材质为铸铁之类的材料，坚固耐用，输水效率高，基本没有漏水问题；灌水渠内没有土壤沉淀，像用水洗过一样干净，这也从侧面说明日本农田灌水对水质的要求较为严格；灌水渠由管道拼接而成，接口处有橡胶条做垫片，不仅能减少接口缝隙，防止漏水，还能防止热胀冷缩，提高输水管道的使用寿命。该农场的稻田排水沟较大、较宽、较低，而灌水渠则较小、较窄、较浅，这样的设计不仅有利于调控浅层地下水位（作水田时调高，作旱田时调低），还有利于灌溉，更有利于排涝等。同时，在稻田退水渠两侧还种植了一种宽叶植物，形成生态沟渠，渠道内看不到塑料袋、矿泉水瓶等生活垃圾，且稻田周边还用类似PVC的挡板围了起来，以控制稻田退水，这样一方面减少水资源浪费，另一方面控制农田土壤养分流失及避免水体环境污染。此外，在稻田内还种植浮萍，可控制杂草，同时浮萍可作绿肥还田培肥土壤。

1.5 推进农业产业化及专业化发展

日本农业的产业化、专业化水平较高，这不仅极大地保障了农业产业链健康持续发展和种植户收益，同时也稳定了国家农业基础。农业产业化的优势体现在确定作物类型，配套机械、农作技术、化肥农药、技术服务，稳定市场供求等，而专业化的优势体现在确定的作物品种、熟练的管理经验、固定的销售渠道以及专业化的农协等，其中化肥、农药的类型及使用与农田面源污染防治密切相关。笔者在对群马县伊势崎市佐波粮食加工基地进行考察时发现，该基地产业化及专业化发展水平均较高，对水稻、小麦和大麦各自只收购一个或两个品种，且有固定的农户和确定的种植面积，不多收、不少收、也不杂收。其中，收购的水稻品种是“顷光”和“越光”，收购面积是460 hm2，收购时间是10月上旬至11月上旬，要求稻米收购时含水量不超过24%、加工储藏时含水量不超过14.5%；收购的小麦品种是“农林61号”，大麦品种是“甘木2号”，合计收购面积是722 hm2，收购时间是5月下旬至7月上旬，要求麦类收购时麦粒的含水量低于30%、加工储藏时含水量不超过12.5%。该基地的粮食储藏能力为3 600 t，生产期间的日加工能力小麦为300 t、水稻为280 t。

1.6 成立日本全国农业合作协会联合会

日本全国农业合作协会联合会简称JA全农，是由日本全国农业协会组成的组织团体。JA全农成立于1960年，位于日本平塚市，目前有7个研究室、88名正式员工、76名临时工，另外还有30个温室以及1幢6层的办公楼。JA全农最初的经营业务是批发水稻和果蔬，目前的业务范围涉及农产品品牌的创建与开发、肥料检测与利用、病虫害防治、农药残留检测、经营成本控制、农业生产资料（如机械、设施设备）的维修和使用培训、加油站经营（有石油进出口权）等。近年来，JA全农还推出了农业技术网络服务，主要是为农户提供土壤肥力诊断、肥药施用及病虫草害防治等方面的远程视频对话，由此标志着日本农业立体式服务体系的建成。另外，日本相关农业研究所还借助JA全农的平台，试验、示范各种新品种，在JA全农验证通过后再向日本全国推广。

2 日本农业面源污染控制给我国的几点启示

日本在农业面源污染控制方面的主要做法可归结为采用缓控释肥料和智能农机、创建高效农田排灌系统、促进农业产业化和专业化、建立农技推广体系5个方面，其中缓控释肥料和智能农机是核心技术，高效农田排灌系统是基础建设，农业产业化与专业化是发展方向也是发展动力，农技推广体系是技术与市场的转化平台。对于我国来说，要实现农业现代化首先要解决农业环境污染问题，这需从战略规划、技术研发、技术推广及应用三方面全盘考虑。

2.1 重视农业面源污染控制技术的推广及应用

中日两国在农业面源污染控制技术研究方面的差距已远远小于技术推广及应用方面的差距，除个别核心技术如缓释肥包衣材料、农业机械等还需与国外深入开展合作研究外，其他大多农业技术原理与技术要点国内已经掌握，且近十年来，国内在农业面源污染控制技术研发方面也取得了卓有成效的科技成果，但对研究成果的推广应用仍不够重视，导致了点上开花、面上未结果的窘境，环境污染问题没得到有效遏制，污染格局也没有得到彻底改观。究其原因，各高校和科研院所只有科研任务，没有技术推广应用的相关职能，导致大多科研成果只体现在论文、专利上。因此，应重视农业面源污染控制技术的推广及应用，加速科研成果转化，并将农业科技成果的推广应用纳入对科研人员的重点业绩考核之中。

2.2 重视农业机械在农业面源污染控制方面的功效

日本的农业机械在农业面源污染控制方面发挥了重要作用，节肥、省工、省时与环保的优点突出。目前，国内土地流转潜力逐渐向现实转化，再加上农业劳动力数量短缺、老龄化问题严重等，农机市场需求量很大，且很多日本企业已与国内企业在智能化、3S、无人操控等方面开展合作，故不久将来，国内必将迎来农机市场发展的黄金时代。因此，相关政府部门要做好农业机械的科研与产业发展的长远规划，尤其要重视农业机械在农业面源污染控制方面的功效，从而使农业机械的发展能更好地适应农业发展的新形势。

2.3 构建完善的农田灌排体系

农田灌区是农业面源污染发生及控制的重点区域。我国农田排灌系统大多是30年前甚至更早时期建成的，随着农田集约化和精细化程度的日益提高，原有灌排体系已难以适应农业现代化发展的需求，主要表现为：灌排不分离、排水负荷过大，从而使污染控制与治理难度增加；灌水渠与排水沟有序性较差，尤其是排水沟，由于其排水面过大，环境污染治理难度增加；灌排控制单元太大，灌水与排水控制精度不高，水资源浪费与水污染问题并存；灌水渠渗漏严重，输水效率低。因此，亟需构建完善的农田灌排体系，从而更好地发挥农业基础设施在控制农田面源污染中的重要作用。

2.4 重视农业的产业化和专业化发展问题

日本农业的产业化、专业化特色非常突出，例如，群马县伊势崎市佐波粮食加工基地粮食储存能力达3 600 t，但只收购水稻、小麦、大麦各自一个或两个品种的粮食，且收购的粮食有固定的产地、固定的范围及稳定的农户，从源头上保障了原料的一致性和质量的稳定性。建议国内在农业产业化和专业化发展中学习日本经验，这样不仅能保证下游产业及产品的质量稳定，还能保障上游产业主体农户的利益，这对维持农业大产业体系结构和推进农业健康持续发展具有重要作用。

2.5 建立完善的农业技术推广体系

JA全农在日本农业科技推广体系中发挥了重要作用，依托日本全国的农协组织，向日本千万家农户推广农业技术，不仅为农业科技成果应用提供了通道，为农户提供了科研服务（农业技术与生产资料），还通过掌控的农产品信息资源，向社会与市场输送安全的农产品，对消费者负责，更承担了农业技术推广、肥药及机械等生产资料质量控制和农产品质量安全的职能，这一点值得我们深思和借鉴。今后，我国应在现有的体制机制上，构建完善的农业技术推广体系，加速农业科技成果转化，从而使更多的科研成果能服务于农业。