一棟長達250多米的蔬菜溫室大棚內,二十多組試驗同時進行、對比展示,記者每走三五步,就是一項特定試驗的田塊。這些試驗聚焦于一個“綠”字:炭基緩釋肥料、微灌節水、蔬菜生產廢棄物好氧堆肥等農業綠色生產技術的單項運用、集成使用,是農業農村部環境保護科研監測所(以下簡稱“環保所”)自“十三五”時期就著力攻關的國家級重點項目——黃淮海蔬菜主產區面源污染綜合防治技術示范,在天津市武清區的一個具體試驗場景。
“棚里搞的技術,以前我們連看都看不明白。”天津武清區糶糧務村科技示范戶邵艷青告訴記者,現在他自家的8棟蔬菜大棚里已經用上不少綠色生產技術,水肥用量都減少了,但產量不低,口感更好!
具體承擔這項國家級重點項目的,是環保所農業生物多樣性與生態農業創新團隊,他們的使命是為讓農業變“綠”開“處方”。進入“十四五”,這支年輕的團隊又承擔起一項新的國家級重點項目——“農田氮素地下淋溶自動監測技術裝備研發及產業化”,形象地說,就是能夠精準、實時地“診斷”農業面源污染情況。
“病癥”:農業面源污染惡化趨勢得到控制,但“徹底康復”還需爬坡過坎
過去,化肥農藥等農業投入品的超量使用,在為提高糧食產量作出重要貢獻的同時,也加劇了農業面源污染問題。
農業面源污染防治事關農村生態文明建設,關乎國家糧食安全和鄉村全面振興。為打好這一攻堅戰,“十二五”期間,我國明確了“一控兩減三基本”的總體思路;“十三五”以來,從戰略高度對農業面源污染防治進行頂層設計,并圍繞化肥農藥減施增效、農業廢棄物資源化利用等內容實施“農業綠色發展五大行動”。各方齊抓共管、持續推動,讓農業面源污染的“病癥”惡化勢頭得以扭轉,逐漸向“綠”而行。
作為農業強國建設的題中之意和鄉村全面振興的必然要求,“十四五”時期農業面源污染的目標是重點區域要得到初步控制,同時還要通過更廣泛地使用農業綠色技術,實現農業節本增效、農民增收致富。
“康復”之路,漫長且充滿挑戰。農業面源污染具有分散性、滯后性、不確定性等特點,這就決定了在一些重點領域和關鍵防治環節上還要繼續爬坡過坎:如聚焦氮素地下淋溶自動監測,開展技術難題攻關,實現對面源污染的實時監測、及時“診斷”;再如對各項綠色生產技術的集成配套,實現在不同環境下,不同作物上能夠準確開出“處方”。“科技創新是實現這些目標的關鍵所在?!杯h保所農業生物多樣性與生態農業創新團隊資深首席張貴龍表示,團隊已有一定的研究基礎,形成了清晰的攻關思路,有信心完成好這個國家重點項目,為解決農業面源污染問題貢獻一份“環保所力量”。
“診斷”:既要實時監測“病情”,又要及時預警決策
如果對農業面源污染的發生后知后覺,發現污染再去治理,不僅事倍功半,而且可能造成不可逆的損失。
立足于早、著眼于防,前提是實時監測,關鍵在及時應對。為“診斷”農田氮素地下淋溶量,創新團隊的一項重要任務是加緊農田氮素淋溶“監測—溯因—預警—管控”全鏈條升級。
要實現實時監測,離不開更現代化的設備。過去,為了監測地下氮素淋溶損失量,可以說是吃力不討好?!拔覀円夜と税?5升大小的淋溶桶埋到地下,費時費力且破壞土層,監測深度還有限?!眲撔聢F隊負責人徐艷說。
監測設備的關鍵點在于土壤氮素淋溶傳感器的研發,“沒有傳感的設備,一切都無從談起?!眲撔聢F隊成員李潔表示,能在土壤中穩定工作的傳感器,創制難度非常大,對材料要求極高,“現在我們正在加緊攻關,有望突破不同深度淋溶量的連續監測。”
而要實現及時應對,目前還缺乏支撐決策的足夠量的數據。我國現有的農業面源污染監測網絡和平臺,主要功能是定點監測與展示,取回的只是部分點上的數據,以點帶面不夠準確,取樣檢測的數據也不夠實時?!皼]有大量的實時數據,就談不到模型和算法,也就做不了風險預警與決策?!崩顫崗娬{。
實時監測設備攻克后,其工作過程也是連續積累數據的過程,具體地點農田氮素淋溶污染情況、原因都能夠及時掌握,實現風險預警早知道,在此基礎上,下一步就能形成一整套模型和算法,并據此提供應對方案?!熬拖襻t生看病一樣,不僅能及時發現病情、分析病因,還能開出藥方?!毙炱G說。
“處方”:減肥控水也能增產,廢棄物實現再利用
得什么病,就開什么方。同是治理農業面源污染,“處方”也大有不同。黃淮海蔬菜生產區的農業面源污染如何防控,創新團隊開出了兩張“方子”。
在大棚里,利用“控—減—用”技術模式,通過控制作物施肥量,減少灌水定額,轉化利用廢棄物進行防治,前不久入選農業農村部2024年資源環境類主推技術;在露天菜地,通過集成秸稈吸脫溝、植草帶、生態溝渠、過濾壩及凈化塘系統技術,形成“五位一體”菜地面源污染防控模式,也被選入2022年農業農村部主推技術。
各地情況不同,也可因地制宜調整“處方”。在天津試驗點的大棚內,番茄套種豆科作物,夏季空閑時種植耐熱綠肥等栽培模式的優化,起到增碳固氮,降低氮素淋溶損失作用?;|選取也是重要一環,李潔告訴記者,如果用草炭,每畝大概8000元,還是不可再生資源;使用椰糠,需要運輸成本,每畝約6000元左右?!霸囼烖c用的是廢棄菌糠與尾菜秸稈、牛糞配制成的基質,這些原料每年大量產生,可以就地取材,基本沒什么成本,連續定植3—5茬后還可還田,增加土壤有機質。”
一些“處方”治病行之有效,還有些更是觸手生春。創新團隊在江蘇常熟、鎮江等平原水網區推廣的稻漁復合種養高效生態農業技術模式,在種植水稻時,再養殖黃鱔、蟾蜍,不僅實現了減肥減藥,比單獨種水稻可增加3倍成效。“在不同區域、不同環境,我們提供不同的技術模式,最終目的都是為了防治農業面源污染,支撐農業綠色發展?!杯h保所成果轉化與基地管理處處長王迪表示。