在天津市武清区一栋长达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,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。这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”的具体试验场景。
“棚里搞的技术,虽然我们看不明白,但效果确实好。”武清区南蔡村镇粜粮务村科技示范户邵艳青告诉记者,现在他家的8栋蔬菜大棚已经用上了不少绿色生产技术,水肥用量减少了,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(以下简称“创新团队”),他们的任务是为农业变“绿”开“处方”。进入“十四五”,这支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;“十四五”时期农业面源污染防治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”;对各项绿色生产技术集成配套,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。”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,还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不说,监测深度还很有限。”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,创制能在土壤中稳定工作的传感器,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,就谈不上模型和算法,也就做不了风险预警与决策。”李洁强调。
实时监测设备的工作过程也是连续积累数据的过程。若能及时掌握具体地点农田氮素淋溶污染的情况和原因,实现风险预警早知道,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。针对黄淮海蔬菜生产区的农业面源污染防控问题,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;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。这两类技术模式分别在2022年和2024年入选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,可起到增碳固氮,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,每亩约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,“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。”
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,在种植水稻的同时养殖黄鳝、蟾蜍,不仅实现了减肥减药,比单独种水稻还可增加3倍收益。“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。(杨梦帆)