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一场农业面源污染防治的“诊疗术”

时间:2024-05-09 来源:农民日报客户端 阅读次数:

一栋长达250多米的蔬菜温室大棚内,二十多组试验同时进行、对比展示,记者每走三五步,就是一项特定试验的田块。这些试验聚焦于一个“绿”字:炭基缓释肥料、微灌节水、蔬菜生产废弃物好氧堆肥等农业绿色生产技术的单项运用、集成使用,是农业农村部环境保护科研监测所(以下简称“环保所”)自“十三五”时期就着力攻关的国家级重点项目——黄淮海蔬菜主产区面源污染综合防治技术示范,在天津市武清区的一个具体试验场景。

“棚里搞的技术,以前我们连看都看不明白。”天津武清区粜粮务村科技示范户邵艳青告诉记者,现在他自家的8栋蔬菜大棚里已经用上不少绿色生产技术,水肥用量都减少了,但产量不低,口感更好!

具体承担这项国家级重点项目的,是环保所农业生物多样性与生态农业创新团队,他们的使命是为让农业变“绿”开“处方”。进入“十四五”,这支年轻的团队又承担起一项新的国家级重点项目——“农田氮素地下淋溶自动监测技术装备研发及产业化”,形象地说,就是能够精准、实时地“诊断”农业面源污染情况。

“病症”:农业面源污染恶化趋势得到控制,但“彻底康复”还需爬坡过坎

过去,化肥农药等农业投入品的超量使用,在为提高粮食产量作出重要贡献的同时,也加剧了农业面源污染问题。

农业面源污染防治事关农村生态文明建设,关乎国家粮食安全和乡村全面振兴。为打好这一攻坚战,“十二五”期间,我国明确了“一控两减三基本”的总体思路;“十三五”以来,从战略高度对农业面源污染防治进行顶层设计,并围绕化肥农药减施增效、农业废弃物资源化利用等内容实施“农业绿色发展五大行动”。各方齐抓共管、持续推动,让农业面源污染的“病症”恶化势头得以扭转,逐渐向“绿”而行。

作为农业强国建设的题中之义和乡村全面振兴的必然要求,“十四五”时期农业面源污染的目标是重点区域要得到初步控制,同时还要通过更广泛地使用农业绿色技术,实现农业节本增效、农民增收致富。

“康复”之路,漫长且充满挑战。农业面源污染具有分散性、滞后性、不确定性等特点,这就决定了在一些重点领域和关键防治环节上还要继续爬坡过坎:如聚焦氮素地下淋溶自动监测,开展技术难题攻关,实现对面源污染的实时监测、及时“诊断”;再如对各项绿色生产技术的集成配套,实现在不同环境下,不同作物上能够准确开出“处方”。“科技创新是实现这些目标的关键所在。”环保所农业生物多样性与生态农业创新团队资深首席张贵龙表示,团队已有一定的研究基础,形成了清晰的攻关思路,有信心完成好这个国家重点项目,为解决农业面源污染问题贡献一份“环保所力量”。

“诊断”:既要实时监测“病情”,又要及时预警决策

如果对农业面源污染的发生后知后觉,发现污染再去治理,不仅事倍功半,而且可能造成不可逆的损失。

立足于早、着眼于防,前提是实时监测,关键在及时应对。为“诊断”农田氮素地下淋溶量,创新团队的一项重要任务是加紧农田氮素淋溶“监测—溯因—预警—管控”全链条升级。

要实现实时监测,离不开更现代化的设备。过去,为了监测地下氮素淋溶损失量,可以说是吃力不讨好。“我们要找工人把35升大小的淋溶桶埋到地下,费时费力且破坏土层,监测深度还有限。”创新团队负责人徐艳说。

监测设备的关键点在于土壤氮素淋溶传感器的研发,“没有传感的设备,一切都无从谈起。”创新团队成员李洁表示,能在土壤中稳定工作的传感器,创制难度非常大,对材料要求极高,“现在我们正在加紧攻关,有望突破不同深度淋溶量的连续监测。”

而要实现及时应对,目前还缺乏支撑决策的足够量的数据。我国现有的农业面源污染监测网络和平台,主要功能是定点监测与展示,取回的只是部分点上的数据,以点带面不够准确,取样检测的数据也不够实时。“没有大量的实时数据,就谈不到模型和算法,也就做不了风险预警与决策。”李洁强调。

实时监测设备攻克后,其工作过程也是连续积累数据的过程,具体地点农田氮素淋溶污染情况、原因都能够及时掌握,实现风险预警早知道,在此基础上,下一步就能形成一整套模型和算法,并据此提供应对方案。“就像医生看病一样,不仅能及时发现病情、分析病因,还能开出药方。”徐艳说。

“处方”:减肥控水也能增产,废弃物实现再利用

得什么病,就开什么方。同是治理农业面源污染,“处方”也大有不同。黄淮海蔬菜生产区的农业面源污染如何防控,创新团队开出了两张“方子”。

在大棚里,利用“控—减—用”技术模式,通过控制作物施肥量,减少灌水定额,转化利用废弃物进行防治,前不久入选农业农村部2024年资源环境类主推技术;在露天菜地,通过集成秸秆吸脱沟、植草带、生态沟渠、过滤坝及净化塘系统技术,形成“五位一体”菜地面源污染防控模式,也被选入2022年农业农村部主推技术。

各地情况不同,也可因地制宜调整“处方”。在天津试验点的大棚内,番茄套种豆科作物,夏季空闲时种植耐热绿肥等栽培模式的优化,起到增碳固氮,降低氮素淋溶损失作用。基质选取也是重要一环,李洁告诉记者,如果用草炭,每亩大概8000元,还是不可再生资源;使用椰糠,需要运输成本,每亩约6000元左右。“试验点用的是废弃菌糠与尾菜秸秆、牛粪配制成的基质,这些原料每年大量产生,可以就地取材,基本没什么成本,连续定植3—5茬后还可还田,增加土壤有机质。”

一些“处方”治病行之有效,还有些更是触手生春。创新团队在江苏常熟、镇江等平原水网区推广的稻渔复合种养高效生态农业技术模式,在种植水稻时,再养殖黄鳝、蟾蜍,不仅实现了减肥减药,比单独种水稻可增加3倍成效。“在不同区域、不同环境,我们提供不同的技术模式,最终目的都是为了防治农业面源污染,支撑农业绿色发展。”环保所成果转化与基地管理处处长王迪表示。