生态农业是由美国土壤学家威廉·阿尔伯里奇首先提出的。他看到现代“石油农业”尽管使粮食增产了,物质丰富了,但给农田留下了说不完的灾难和危害。要克服使用化肥、农药带来的弊病,同时又要保证农业的收获,他认为,应该把农业放到自然生态循环之中,让农业在能量、物质营养方面都进行良性的自然循环,据此提出了生态农业。
生态农业要全面规划、相互协调,它的出发点和落脚点,都要着眼于系统的整体功能中,而且生态农业考虑的标准有3条:一是经济效益,即生产要发展,农民要富裕;二是社会效益,要满足社会对农副产品的日益增长的需求;三是生态效益,即要保持良好的生态环境。
生态农业不局限于种植业,而是农林牧副渔,多种经营,全面发展。从生产实践出发,一方面立足于耕地,努力提高土地单产;另一方面又把全部土地当做生产场所,发挥多种经营的优势。
生态农业的典型
“玛雅农场”
玛雅农场位于菲律宾首都马尼拉附近。从20世纪70年代开始,经过10年的建设,形成了一个农林牧副渔良性循环的生态系统。
玛雅农场是由一个面粉厂发展起来的。为了充分利用面粉加工过程中产生的大量的麸皮,面粉厂就养了一批猪,又养了鱼。为了增加收入,又开办了深加工业,把猪肉加工成肉食品及罐头。加工厂利用产生的废料又建起了沼气生产车间。每天,生产的沼气就能满足整个厂生产使用。后来,又购买了附近一大片丘陵地扩大生产,取名为玛雅农场。到1981年,农场已有36公顷农田和经济林,喂养了2.5万头猪、70头牛和1万只鸭。一个大的农业循环就逐步地形成了:农田生产粮食→加工厂制成面粉,麸皮喂猪、牛、鸭、鱼→进食品加工厂制成食品→废料进沼气池生产沼气供生产、生活用→沼气的沼液→喂鱼→塘泥肥田→田里生产粮食。像这样一个大规模的农场几乎不用从外部购买原料、燃料、肥料,但能保持较好的经济效益,而且没有生产和生活废物产生。
在实行生态农业的生态农场中,人们对农业生态系统的食物链进行增链加环,对生物物质实行多级利用,大幅度提高生物物质的利用效率。例如,在菲律宾的马雅农场,农田生产出谷物,谷糠、麸皮等做成饲料养猪。农作物的秸秆和灌木的茎叶喂牛。猪和牛排出的粪便流入沼气池生产沼气,产生的能量可满足农场灌溉抽水、照明等的需要,沼气池中剩余的沼水和沼渣用作饲料和肥料。
生态农场利用生物的、土壤的分解氧化能力,将有害的污染物变成无害的物质。这样既净化了环境,又增加了产量,使废物变成了农业资源。
稻田养鱼
稻田养鱼,又称“稻底鱼”,是我国南方山区和丘陵地区传统的农田生产方式之一,是我国劳动人民经过长期实践创造出来的一组优良的农田生态系统。
稻田养鱼我国传统农业以施有机肥料,如人畜粪便、稻秆、绿肥等为主,而有机肥施入水田后会滋生很多微生物和浮游生物,这正是鱼类的好饵料。在稻田里养鱼,鱼以浮游生物和田中杂草为食料,鱼不仅可以少和水稻争肥,而且鱼的粪便和食物残渣又成了水稻的有机肥料。这样,稻田养鱼鱼养稻,稻米之田变成了“鱼米之田”。
稻田养鱼,鱼类捕食在水中生活或落入水中的害虫,减轻害虫对水稻的危害,减少了化学农药的用量,从而减轻了农田环境的污染。因此稻田养鱼也是生物防治的一项措施,起到了改善农田环境,维持生态平衡的作用。
免耕法
免耕法是一些工业国家,首先是美国,随着现代化大农业的发展而兴起的一种土壤耕作制。其主要作法是:
1.“生物耕作”代替机械耕作。通过作物根系的穿插和土壤生物的活动来制造土壤结构和孔隙。并借助微生物的帮助,使土壤形成粒状结构。
2.地面残茬覆盖。前茬作物收获时,将秸秆切碎撒在地上,以保护土壤水分、养分及物理状况。
3.实行化学除草。使用高效的广谱性除草剂,消灭田间杂草。
4.增施氮肥。补充覆盖的秸秆腐烂所消耗的氮肥。
5.机具配套。前茬收获后,不进行任何耕作。用特制的免耕播种机一次完成灭茬、开沟、播种、施肥、喷药和除草等全部作业。
免耕法也并非永远不再耕翻土壤,要根据实际情况而定。如有犁底层,影响作物根系生长,就要进行深松土,打破犁底层。所以,免耕只是免除不必要的,可以代替的,甚至有害的繁重耕作。
有机农业
自1900年美国人发明了第一台汽油拖拉机后,人类便大力发展以“石油农业”为主的现代农业,农业生产实现了大规模机械化,加上化肥、农药的广泛使用,极大地提高了生产效率。但与此同时,土壤大量流失,化肥和农药污染了江河湖海,大自然的生态平衡被打破了,造成了一系列的恶果。为了摆脱现代农业所面临的困境,人们开始推广有机农业。
有机农业将农作物的“副产品”和生物的排泄物作肥料,进行既能保持土壤肥力,又能保持作物产量的农业生产。有机农业利用的有机肥料有作物秸秆、绿肥、畜禽粪便等。它不使用化肥、农药,靠自然生态系统中的生物来控制病虫害的发生。
科学家研究发现,当由石油农业转为有机农业时,第一年种植玉米,会因肥料不足、病虫害、杂草严重而减产40%。但是,第一年种植燕麦和红三叶草,则能很好地控制杂草,燕麦、大豆产量与石油农业相当。在实行有机农业的第三年,玉米产量只比石油农业少10%,随着时间的延长,有机农业的作物产量能恢复到石油农业的水平。科学家还发现,在玉米、大豆作物下种上豆科和小粒谷类作物作为护根作物,可以控制杂草,使土壤少受侵蚀,改善土壤结构。
由于有机农业不会对环境造成污染,因此它越来越受到各国的重视。目前,全世界建成的“有机农场”已超过4.6万个。在这些“有机农场”的带动下,大量无污染的绿色食品应运而生。在欧美的超级市场上,到处可见不含抗生素和荷尔蒙的牛肉,无污染水域的鱼,有机粮食做原料的糕点、面包和麦片以及有机葡萄酿制的酒,有机牧场牛奶制成的奶酪,等等。
有机农业是人们决心用“自然的技术”培育“更健康”的土壤,以生长出“更洁净食品”的农业。但有机农业也有不足之处,即没有充分利用生态学原理来进行农业生产,其能量效率较低,故还有待提高。
安全环保的生物农药
生物农药是指利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物进行防治的一类农药制剂,或者是通过仿生合成具有特异作用的农药制剂。关于生物农药的范畴,目前国内外尚无十分准确统一的界定。按照联合国粮农组织的标准,生物农药一般是天然化合物或遗传基因修饰剂,主要包括生物化学农药(信息素、激素、植物调节剂、昆虫生长调节剂)和微生物农药(真菌、细菌、昆虫病毒、原生动物,或经遗传改造的微生物)两个部分,农用抗生素制剂不包括在内。我国生物农药按照其成分和来源可分为微生物活体农药、微生物代谢产物农药、植物源农药、动物源农药四个部分。按照防治对象可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、杀鼠剂及植物生长调节剂等。就其利用对象而言,生物农药一般分为直接利用生物活体和利用源于生物的生理活性物质两大类,前者包括细菌、真菌、线虫、病毒及拮抗微生物等,后者包括农用抗生素、植物生长调节剂、性信息素、摄食抑制剂、保幼激素和源于植物的生理活性物质等。但是,在我国农业生产实际应用中,生物农药一般主要泛指可以进行大规模工业化生产的微生物源农药。
生物农药与化学农药相比,其有效成分来源,工业化生产途径,产品的杀虫防病机理和作用方式等诸多方面,有着许多本质的区别。生物农药更适合于扩大在未来有害生物综合治理策略中的应用比重。概括起来生物农药主要具有以下几方面的优点。
1.选择性强,对人畜安全。目前市场开发并大范围应用成功的生物农药产品,它们只对病虫害有作用,一般对人、畜及各种有益生物(包括动物天敌、昆虫天敌、蜜蜂、传粉昆虫及鱼、虾等水生生物)比较安全,对非靶标生物的影响也比较小。
2.对生态环境影响小。生物农药控制有害生物的作用,主要是利用某些特殊微生物或微生物的代谢产物所具有的杀虫、防病、促生功能。其有效活性成分完全存在和来源于自然生态系统,它的最大特点是极易被日光、植物或各种土壤微生物分解,是一种来于自然,归于自然正常的物质循环方式。因此,可以认为它们对自然生态环境安全、无污染。
3.可以诱发害虫流行病。一些生物农药品种(昆虫病原真菌、昆虫病毒、昆虫微孢子虫、昆虫病原线虫等),具有在害虫群体中的水平或经卵垂直传播能力,在野外一定的条件之下,具有定殖、扩散和发展流行的能力。它们不但可以对当年当代的有害生物发挥控制作用,而且对后代或者翌年的有害生物种群起到一定的抑制,具有明显的后效作用。
4.可利用农副产品生产加工。目前国内生产加工生物农药,一般主要利用天然可再生资源(如农副产品的玉米、豆饼、鱼粉、麦麸或某些植物体等),原材料的来源十分广泛、生产成本比较低廉。因此,生产生物农药一般不会产生与利用不可再生资源(如石油、煤、天然气等)生产化工合成产品争夺原材料。
生物农药3大类型
植物源农药以在自然环境中易降解、无公害的优势,现已成为绿色生物农药首选之一,主要包括植物源杀虫剂、植物源杀菌剂、植物源除草剂及植物光活化霉毒等。到目前,自然界已发现的具有农药活性的植物源杀虫剂有杨林股份生产的博落回杀虫杀菌系列、除虫菊素、烟碱和鱼藤酮等。动物源农药主要包括动物毒素,如蜘蛛毒素、黄蜂毒素、沙蚕毒素等。目前,昆虫病毒杀虫剂在美国、英国、法国、俄罗斯、日本及印度等国已大量施用,国际上已有40多种昆虫病毒杀虫剂注册、生产和应用。微生物源农药是利用微生物或其代谢物作为防治农业有害物质的生物制剂。其中,苏云金菌属于芽杆菌类,是目前世界上用途最广、开发时间最长、产量最大、应用最成功的生物杀虫剂;昆虫病源真菌属于真菌类农药,对防治松毛虫和水稻黑尾叶病有特效;根据真菌农药沙蚕素的化学结构衍生合成的杀虫剂巴丹或杀暝丹等品种,已大量用于实际生产中。
以虫治虫
在农业生产中,我们把危害农作物的昆虫称为害虫,捕食害虫或寄生在害虫体内外的昆虫称为益虫,益虫是害虫的天敌。害虫的天敌有螳螂、蜻蜓、食虫椿象、步行虫、虎甲、七星瓢虫、食蚜蝇、七星瓢虫草蛉、蚂蚁、寄生蜂等。目前生产上常用的有以下几种:
七星瓢虫
瓢虫以蚜虫为食,一般每只瓢虫可控制200~300只蚜虫。人们利用瓢虫来防治棉蚜的方法主要有2种:一是麦地兜捕,棉田释放;二是人工饲养,集中适时地在田间释放。
草蛉
专门捕食蚜虫、叶蝉、蛾类的幼虫和多种虫卵及红蜘蛛等。草蛉的觅食和繁殖能力都很强,可以人工饲养,及时释放足够数量的草蛉在田间,1~3天即可消灭全部蚜虫。
寄生蜂类
这类天敌可把它们的幼虫寄生在害虫体内,致害虫死亡。目前常用的有赤眼蜂防治甘蔗螟虫和稻纵卷叶螟、金小蜂防治红铃虫等。
赤眼蜂
性诱剂来防治害虫
人们观察研究后发现,小小的雌雄昆虫彼此能够找到配偶,是通过某种特殊信息取得联系的。有的用声音、超声波等物理方法;有的释放一种有气味的化学物质来进行联系。如雌虫的腹部有一种腺体,在交配期间释放出一种有气味的物质,引诱雄虫前来赴会。我们把昆虫产生和释放出来的、能引诱同种异性个体赴会,并进行交配的化学物质称为昆虫的性诱剂。
目前人们用化学方法提纯或合成了几种昆虫的性诱剂,在农业害虫防治上,用来诱捕消灭大量的同种异性昆虫,或者向空中施放大量性诱剂,使昆虫迷失方向,破坏雌雄昆虫之间的信息联系,使雌雄昆虫不能交配繁殖,达到防治害虫的目的。
知识点新陈代谢
新陈代谢是指生物体从环境摄取营养物转变为自身物质,同时将自身原有组成转变为废物排出到环境中的不断更新的过程。这个过程是由一系列化学变化组成的,其中的化学变化一般都是在酶的催化作用下进行的。
新陈代谢包括物质代谢和能量代谢两个方面。物质代谢是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程,可细分为:从外界摄取营养物质并转变为自身物质,自身的部分物质被氧化分解并排出代谢废物。能量代谢是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程,可细分为:储存能量和释放能量。