D2-2 中国生态农业研究的进展与展望-台北

中国生态农业研究的
进展与展望
闵庆文
中国科学院地理科学与资源研究所
自然与文化遗产研究中心

2012互惠互助的自然資源經營-里山倡議精神的實踐研討會

生态农业应运而生
生态农业的类型与特点
生态农业发展中的问题与对策
两个典型案例


最近《科学》和《自然》纷纷刊出关于粮食产量与环境问题以及
食品安全的专栏文章。

Feb. 12, 2010

July 29, 2010

Food security


中国的首次污染普查结果显示：农业面源污染对
水环境影响很大，来自于农业的COD、TN、TP
分别占总排放量的43.7%、57.2%、67.4%。

3000
CO D
2500 T otal N

2000 T otal P
(10 4 tons/year）
Emission Load

1500

1000

500

0
A gri ltu ra l so u rce
cu N a tion

• 《科技日报》2012年6月20日报
道：我国大棚蔬菜面积已超过
5000万亩，大棚蔬菜在丰富“
菜篮子”的同时，也付出了较大
的环境代价：化肥过量使用比较
普遍，科学施肥普及不足；肥料
利用率比较低，多余肥料进入土
壤或水体形成污染；大棚菜地与
露天菜地相比，土壤硝酸盐含量
高出数倍。


农业发展的生态学思潮
• 新形势下，人们开始反思农业发展的政策、技术与
模式，并陆续提出了各种替代农业发展新思路
• 有机农业、生物农业、自然农业、生态农业、复合
农业、可持续农业……
• 尽管它们的名称和内涵不尽相同，但是都反映了一
种适应时代变革和探索农业可持续发展的强烈愿
望。人们越来越认识到农业的目标不仅要提高产量
、满足人们对粮食和农产品的数量需求，还有提高
产品质量、确保食品安全的责任；不仅要提高土地
产出率、获得经济利益，更要发挥生态系统多种环
境服务功能。

• 生态农业就是从系统思想出发，按照生态
学原理、经济学原理和生态经济学原理，
运用现代科学技术成果和现代管理手段以
及传统农业的有效经验建立起来的，以期
获得较高的经济效益、生态效益和社会效
益的现代的农业发展模式。简单地说，就
是遵循生态经济学规律进行经营和管理的
集约化农业体系。

“整体、协调、循环、再生”


• 从科学理论和方法看，它要求运用生态系统原
理和生态经济规律与系统科学方法，遵循“整
体、协调、循环、再生”的基本原则，从生态
经济系统结构合理化入手，建立结构优化、环
境友好、效益显著的农业生产与农村发展体系
；
• 从发展目标看，它以协调人与自然的关系为基
础，以促进农业和农村经济、社会可持续发展
为目标，以多目标的综合决策代替单一目标的
常规生产决策，从而实现生态经济良性循环，
达到生态、经济、社会效益的统一；

• 从技术特点看，它要求发扬传统农业技术的精华，
注意吸收现代科学技术，并对整个农业技术体系进
行生态优化，并通过一系列生态工程模式进行技术
集成，从而发挥技术综合优势；
• 从生产结构体系看，它是一种具有多种生产功能的
复合系统，强调系统组分之间的相互作用，并将它
们以一种较为和谐的方式联系起来，也可以说是以
生物组分为核心的社会-经济-自然复合生态系统；
• 从生产管理特点看，它要求把农业可持续发展战略
目标与农户微观经营、农民脱贫致富结合起来，注
重各个专业和行业部门职能的充分发挥，更强调不
同层次、不同专业和不同产业部门间的全面协作；

• 从生产效益看，它突破了单一狭隘的产业
限制，努力将农、林、牧、渔以及其它生
物生产整合为一个相互作用的复合系统，
并通过多种物质产品的提供来满足管理者
的经济需求；
• 从国内外发展来看，它紧紧结合可持续发
展战略的实施，更为关注包括农村生态文
化建设、农村生态环境保护、农村社会经
济发展等在内的农村可持续发展的各个方
面。

生态农业按空间尺度的分类系统

三合一生态温室，庭
微观水平院生态农业系统
中
农田、森林、草地、
国生态系统水平湖泊、湿地生态系统
生
态小流域景观系统
农景观水平
业
生态村、生态县、
区域水平
区域农业生态建设


生态农业按组分结合的分类系统
轮作、间作、套种
同一部门组分的组合多物种水产养殖
林业树种混交
中
国农-林系统、林-牧系统

生不同部门组分的结合
农-牧系统、林-经系统

态林-鱼系统、农-林-牧系统

农农-林-鱼系统、农-鱼-牧系统

业
农-工复合生态系统
农业与其它部门的结合多级能源利用


主要模式类型
• 多样性栽培模式
• 种养结合生产模式
• 以沼气为纽带的能源
生态循环模式
• 农工结合循环生产模
式
• 区域一体化循环经济
发展模式


多样性栽培模式
• 农林复合经营可以显著提高植被覆盖率，改善区
域小气候条件；
• ……


种养结合循环生产模式

“桑基鱼塘”复合
蚕
系统模式
蚕茧
蚕沙
剿丝厂桑叶

废水大气

蚕蛹桑树

无机养分, 浮游植物, 浮游动物
鱼塘
溶解有机物, 养分
塘基
废屑
沉积养
分

“稻鱼共生”系统模式


以沼气为纽带的能源生态循环模式

• 农业生产受气候影响，冬季风大且气温低
，既使温室大棚也需大量能源供暖，冬季
温室生产成本高，因地区能源紧缺，限制
了冬季农业的经济发展。利用开发再生能
源－沼气、保护地栽培－大棚蔬菜、日光
温室养猪及厕所等4个因子，合理配置，形
成了以太阳能、沼气为能源，以人畜粪尿
为肥源，实行种植业（蔬菜）、养殖业（
猪、鸡）相结合的复合生态模式.

西北“五配套”生态农业模式


南方“猪-沼-果”生态农业模式


北方“四位一体”生态农业模式


农工结合循环生产模式
释放

太阳能农农田果园产品
产品加工厂输出
村林网鱼池
土
物质地残渣
居民点

饲料
沼气（加工）

排泄物
混合沼气池畜禽饲养场
肥料场
再生副产品车间产品输出


以玉米加工为核心的农工复合生态系统

甲酸 CO CO2 酒精木糖醇

废水淀粉玉米油木糖木糖醇渣

风眼莲
酒糟粒芯

水生蔬菜蘑菇

颗粒饲料
玉米田
达标蘑菇渣
鱼污泥
废水

秸秆根
复合肥粪便家畜

区域一体化循环经济发展模式
• 区域性的农牧分离和种养业的布局不合理，既造成了
资源浪费，又影响了农业可持续发展，在种养专业化
的基础上实现区域一体化则有望使这一为体得到解决
。
• 区域一体化包括区域性的结构调整和行业性的环境管
理两方面内容：通过对规模化养殖场的环境影响评价
，从保护环境、公共健康、市场机制和社会公平等方
面提高决策者的环境保护意识；以GIS开展区域规划
，优化养殖业的区域分布；提供畜禽废弃物处理和养
分平衡管理的技术和政策选择，提高畜禽废弃物的无
害化和资源化水平。

留民营生态村物质循环与利用系统
精饲料

饲料农户食品
加工厂

肉、蛋、奶等
加工厂

沼气
粪便
粮食、棉花、
油料和蔬菜等

下脚料
沼渣和沼液
沼气池

茎秆粪便

初级粪便初级
生产者饲料和农副产品消费者


现代生态农业的基本特点

• 资源节约型农业（包括节能、节水、节地
等）
• 环境友好型农业（包括传统农业思想的应
用、化肥农药的控制使用、循环型农业等
）
• 技术引导型农业（包括基于信息技术的精
准农业、基于生物技术的生物农业等）


三类农业比较

传统农业现代农业现代生态农业
发展目标满足自身需求增加农产品产以协调人与自然关系为基
量础，促进农业和农村经
济、社会可持续发展
农业生产具有多种生产单一种植或养具有多种生产功能的复合
生产结构功能的复合系殖系统系统
状况体系统
施用不使用农药施用大量的农施用少量农药，以生物防
农药药，但病虫害治和工程防治为主
情况不断升级，难
以根治
施用施用粪肥等有施用大量化肥施用少量化肥，以有机肥
化肥机肥料为主
情况
病虫以生物防治为病虫害问题不抵御病虫害能力强，以工
害防主，对突然性断升级，主要程防治、生物防治为主，
治病虫害应对能靠加大农药施农药防治为辅
力差用量解决

市场市场化以自给自足为主面向国内国际面向国内国际两个市场
化与程度两个市场
产业
农业产农户小生产大规模的农业大规模的农业企业化生
化
业化程企业化生产，产
度追求规模经济
与其它以小农经济为与第二产业和与第二产业和第三产业
产业的主，与第二产业第三产业关联关联度好，向循环经济
关联度和第三产业关联度较差，农产方向发展，农产品附加
度很小品附加值低值高
农产农产品高低高
品及质量
效益
农产品低高高
产量
生产效低较高高
益


农村污染状污染极少面源污染严重，污染控制在可治理
生态况农村生态环境恶的范围内，农村生
环境化态环境不断改善
土地状适度使用过度利用适度使用
况
农业生丰富不断减少较丰富
物多样
性
农民对土地的农民对土地的依性农民受二、三产农民受二、三产业
依赖性强，以农业为生业的比较效益的的比较效益的驱
驱动，对土地的动，对土地的依赖
依赖性较弱性较弱
农村生态文化农村文化在农业产使原有的生态文重视生态文化的重
中产生，二者融在明逐渐丧失建与发展
一起，形成和谐生
态文明
农业发展的可可持续性农业不可持续性农业可持续性农业
持续性 2012互惠互助的自然資源經營-里山倡議精神的實踐研討會

生态农业发展中的主要问题
外部原因
• 对生态农业的战略地位和
重要作用认识不足内部原因
• 建设资金投入不足重视理念轻视实践
• 生态农业的规章制度和法重视现象轻视机理
律体系不健全
重视模式轻视技术
• 统计、监测和评估体系不
健全重视生态轻视经济
• 管理方式和运行机制难以重视系统轻视规模
适应生态农业发展的需要

新时期生态农业发展的思路
• 政策保障
• 技术集成（传统技术+新技术，单项技术综合）
• 产业融合（农业生产系统内部以及农业与工业、农
业与第三产业的结合）
• 功能实现（建立综合、绿色价值核算体系，重视多
功能农业的发展与农业多种服务功能的价值实现）
• 生态补偿（包括直接的货币补偿、政策扶持、产品
认证等）
• 保护与发展（创新与发展模式、技术，开拓市场）
• 科学研究

• 中国的生态环境在数千年的
历史进程中与本土文明相结
合，不但产生了像元阳梯田
这样的奇景，也有浙江稻田
养鱼这种独特生态，其间体
现出中华文明对同生共处、
和谐畅睦的追求，不但令英
国制作方大开眼界，也令国
人心生久违的骄傲。


• Two clay models were unearthed in the tombs of the mid-Eastern
Han Dynasty (25-220 AD):
– a model of a pond and a model of a rice field. The pond model
contained 15 miniature pieces (6 common carp, 1 soft-shell
turtle, 3 frogs, and 5 water chestnuts).
• A stone carving of a pond and rice field model
was discovered in the brick tomb of the
Eastern Han Dynasty (220 AD):
– Half the stone was carved into a pond with
frogs, fish, and ducks. The other half was
carved into a rice field with an inlet and
outlet, two farmers toiling on one side, and
two heaps of manure on the other.

古越族是
种植水稻及
渔猎为生的
民族。司马
迁形容“楚
越之地，地
广人稀，饭
稻羹鱼，或
火耕而水耨
（NOU)。
”

夏如冰南京农
河姆渡
业大学

青田县


越地河姆渡遗址出土陶
舟、鱼骨、结网工具，水稻种
子等。这里是水稻起源地之
一，也是人工养鱼的起源地之
一。越大夫范蠡（l i)开创中国
河姆渡遗址堰塘养鱼的历史，撰写出世界
第一部养鱼专著《养鱼经》
夏如冰南京农业大学


经过

越人灭吴

楚灭越
公元前473年
到300间

夏如冰南京农
业大学

河姆渡

青田县


秦灭楚
公元前299年

汉灭秦
公元前207年


大部分越人北迁，与汉
族同化。留下的越人分别外越
向东逃到沿海岛屿，被称
为“外越”；向西南内地
迁移在广西、贵州定居被山越
外越
称为“百越”，留在本地百越
向浙江、江苏、江西山区
转移的成为“山越”。

于是吴越的后代来
到了象浙江青田县龙
现村这样的山区，由
于属于花岗岩发育的
沙壤土，坡度大，不
适宜挖鱼塘，保持
“饭稻羹鱼”习惯的
办法是开梯田、实行
稻田养鱼制度。
游修龄先生推断稻
田养鱼在浙江永嘉、
青田一带，已经有两
千年的历史。

稻田养鱼的代表——浙江青田

 泬瓮
禍淜
傑

梒盺
筒

刓淜
諳
0 0.05 0.1

kilometers  淜
蚽源盺
刓
幵游
刓
韓游
珋

龙现


Rice-Fish Agriculture
China

The biodiversity features
20 native rice varieties
6 native breeds of carp,
4 species of Azolla,
vegetables, fruits,
medicinal plants, forests

agri-cultural practices
rich knowledge and skills in
integration of rice, fish and other
components for mutualism and
multiple benefits, such as balanced
diet, pest control and recycle of
nutrition

进村看到的是在这里生活休闲、过着
暑假的小孩，他们的喜好之一是钓鱼

传统上这里有不
少农家品种，例
如品质好的“三
日齐”、迟熟的
“见冬青”、红
壳糯、白壳糯、
分蘖多的“下巴
金”、大穗的
“×××”等，
这是其中一个农
家品种“芒稻”


这里的鲤鱼叫“田鱼”，又叫
“苯鱼”，因为不像其他鲤鱼
品种会“跳龙门” ，会逃走

到处是鱼…在田里

到处是鱼…在屋边

眼膝
前永言思孝下
爱惜
子孙
莫须
忘念
亲祖

到处是鱼…在宗祠堂

到处是鱼…在观音庙？

到处是鱼…在观音庙后边


到处是鱼…刚抓起来

到处是鱼…在饭桌

到处是鱼…在庆典

青田的石雕闻
名世界，这样
的精品大约40
万元一件。


美洲华侨回国，
仿美国旧金山银行
图纸建的住房，有
近百年历史了。


到处是鱼…在世界各地

山林和梯田面积比例12：1，
（6000：500）保证了源源
不断的流水

串灌到处可见


串灌的作用：保证水温基本稳定，保证水
体丰富的氧气，保证田间清洁（流水不
腐）
串灌的问题：养分流失，克服方法－有机
肥为主


稻田周围的害虫天敌一定很多

农田中也有很多可以供天敌栖息的多样植物品种和作物
品种


田基的杂草既有绿肥的作用，也有天敌栖息地的
作用 2012互惠互助的自然資源經營-里山倡議精神的實踐研討會

水稻品种多样性显然是一个重要机制


鱼的遗传多样性还没有研究，看来表现型是多样的


害虫的辅助防治方
式：推水花→打落
虫子→植物油（菜
油或桐油）黏附→
让鱼吃掉

其余两个工具的作用呢? 除草，同时供给鱼吃

归纳起来水稻有害生物的控制机制
• 天敌控制：周围森林环境、田间物种多样性

• 品种多样性：对病虫抗性不同，不易大面积发生

• 串灌作用：温度稳定对鱼、对病害的作用

• 鱼的作用：对草、对虫、对菌核、对枯叶

• 人的作用：泼水赶虫给鱼吃，拉起草给鱼吃

• 有机肥作用：猪栏肥等在沙质田的肥效持久些


50
45 RM
40 RF: y = 0.3011x + 20.179 RF
2
Rice yield stability (S)

35 R = 0.0134, P>0.05

30
25
20
15
10 RM: y = 0.7202x + 9.2019
2
R = 0.5388, P<0.05
5
0
0 5 10 15 20 25 30 35
Pesticides (a.i., kg ha-1)

(Chen Xin etal., 2011)


Weed

2006 2007 2008 2009 2010

Rice Planthopper
田间稻飞虱密度调查结果


青田石雕和稻田养鱼
都是当地群众巧夺天工
的创造！
值得我们好好爱护，
值得我们深入研究！


Payment for ecosystem & cultural services

• prevention of
malaria
• conservation of
biodiversity
• pest regulation
• Pollination
• carbon and nutrient
cycles
• soil and water
conservation and
restoration

• 充分利用传统农业的品种资源优势、生态环
境优势与传统文化优势，通过农业功能的开
拓，可以在生态环境保护的基础上实现经济
的可持续发展。


Eco-food labeling and niche market

• Thanks to the traditional production
methods and tools, and little use of chemicals
and much use of organic fertilizers, the eco-
environmental conditions would be the base
for the development of organic farming. The
healthy and safe foods could make the local
farmers get more income.


140 25

Revenue of Tourism（108 RMB）
旅游人次
Number of Tourists
Number of Tourists（104） 120
20
Revenue
旅游收入 of Tourism
100

15
80

60
10

40

5
20

0 0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
（Year）


Eco-tourism development

• Research and education, field fish
dishes, landscape, old mountain
village, and typical folk-custom
culture.


香港《文汇报》
2008年1月21日

香港《明报周刊》
2008年10月25日

哈尼梯田美丽的景观


两个基本事实

西南地区的干
旱越来越严重
哈尼梯田在抵
御西南干旱中
有着出色的表
现

云南旱灾的历史分析
1300-1988年的689年间发生了210次干旱
• 84次严重干旱
• 126次中等程度干旱
• 每3年一次干旱
• 每8年一次严重干旱
1979年以前，严重干旱大约每9年一次；之后几乎
每年一次。

(XIE Yingqi, HUANG Huaqiu, ZHAO Huazhu. 1994. An Analysis of Drought in Yunnan. Journal
of Yunnan University. 16(1):69-73.)

基于云南124个气象站资
料分析表明：在过去
40年间
年平均降水量下降
50mm；
年平均气温升高0.8 ℃.

(Liu et al., 2010)


2009-2010年西南严重干旱
• 从2009年9月到2010年4月，西南地区遭遇了百年一遇
的严重干旱，影响到包括云南、四川、贵州、广西和
重庆在内的所有西南地区。
• 在干旱期间，云南省最严重的地区降水量为半个世纪
以来最低水平。


• 这次干旱造成了2595万人和1844万牲畜饮
水困难，影响807万公顷耕地的正常播种。
• 这次干旱造成经济损失达190亿元。
• 研究表明，近期频发的干旱与全球气候变暖
密切相关。

(LIU Jian-gang et al., 2011)


云南干旱分布情况

(Huang et al. 2011. Diagnosis of the Severe Drought in Autumn/Winter 2009-2010 in
Yunnan Province. TROPICAL GEOGRAPHY.31(1):28-33.)

哈尼梯田的奇迹
红河州是西南干旱受害最严重的地区之一，
但哈尼梯田地区却依然有较为充足的水满足
生产和生活的需要。
按照云南省统计局的资料，红河州粮食产量
在极端干旱的情况下，依然获得了增产1-2%
的好收成。


• CCTV-1 “焦点访谈”：抗旱记：哈尼梯田的启示
• CCTV-7 “科技苑”：哈尼梯田的科技秘密
• CCTV-10 “地理中国”：天堂阶梯


• 《China Daily》2012年6月10日用4版介绍哈
尼梯田


关于哈尼梯田
• 有大约1300年的历史。
• 仅仅在红河州，就有7万多公顷。
• 2006年被列入世界文化遗产后备名单；2007
年被列为国家重要湿地名录；2010年被确定
为GIAHS保护试点；2013年将被推荐为世界
文化遗产。


• 我们应当研究哈尼梯田背后的科技秘
密，特别是景观、生物多样性、文化
、水土资源管理等。


哈尼梯田抗御干旱的四个原因
• 一是合理的景观生态结构（森林‐村
庄‐梯田‐水系“四度同构”）


• 二是适宜的水源涵养树种


• 三是完善的水系


• 四是充满智慧的水资
源管理知识


• 利用水稻遗传多样性控制稻瘟病，可以使
每亩水稻净增量达到50%，同时减少60%的
农药使用量，提高土地利用率10%到15%。
• 朱有勇院士2004年获得了国际稻米年科学
研究奖一等奖，获奖论文是《水稻遗传多
样性和病害控制》。


谢谢大家！


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