日本農(nóng)業(yè)面源污染控制的主要做法及給我國的啟示

楊世琦 趙解春 楊正禮

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京市海淀區(qū) 100081）

日本農(nóng)業(yè)面源污染控制最早起步于1990年，截至目前，通過先后調(diào)整政府法規(guī)、化肥農(nóng)藥使用技術(shù)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)作制度、農(nóng)田渠系與農(nóng)業(yè)教育等，形成了一套行之有效的做法，在農(nóng)業(yè)面源污染控制方面取得了顯著成效，即在國家層面上基本建成了農(nóng)業(yè)面源污染防控體系，化肥農(nóng)藥施用量降低與利用效率提高同時(shí)穩(wěn)步推進(jìn)，水體環(huán)境污染治理逐漸達(dá)標(biāo)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量獲得較大改善，有機(jī)農(nóng)業(yè)或綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式推廣到千家萬戶。

我國農(nóng)業(yè)面源污染控制雖然起步相對(duì)較晚，但國家高度重視，如：在“十一五”的國家重大水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)中，國家科技部在重點(diǎn)流域或區(qū)域（如巢湖、洱海、淮河、黃河、遼河等），設(shè)置了關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染控制的科研項(xiàng)目；在“十二五”“十三五”的國家重大水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)中，對(duì)松花江、海河等流域增補(bǔ)了研究課題。總結(jié)以往的研究成果，學(xué)者們?cè)谵r(nóng)業(yè)面源污染的特征、關(guān)鍵技術(shù)、示范工程與控制方案等方面，取得了重要突破，但在相關(guān)技術(shù)推廣應(yīng)用方面，與日本等發(fā)達(dá)國家相比仍略有欠缺。為此，2017年8月，筆者從技術(shù)推廣應(yīng)用的角度，對(duì)日本農(nóng)業(yè)面源污染控制的主要做法進(jìn)行了系統(tǒng)考察，并對(duì)國內(nèi)如何借鑒日本經(jīng)驗(yàn)控制農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行了總結(jié)。

1 日本農(nóng)業(yè)面源污染控制的主要做法

1.1 使用水稻緩控釋肥及水稻育苗箱全量一次施肥技術(shù)

日本的緩控釋肥技術(shù)及其產(chǎn)品一直處于全球領(lǐng)先水平，具有肥料利用率高、土壤殘留低、施肥量少、可有效控制農(nóng)業(yè)面源污染等優(yōu)點(diǎn)。此次考察期間，筆者重點(diǎn)調(diào)研了JCAM公司的水稻育苗箱全量一次施肥技術(shù)、水稻緩控釋肥及包衣技術(shù)。水稻育苗箱全量一次施肥技術(shù)是在水稻育秧時(shí)將肥料施于種子附近，并將營養(yǎng)土缽連同秧苗一起移栽至大田，后期不再施肥的栽培技術(shù)。該技術(shù)分為混合施肥、分層施肥與底層施肥3種，其中以混合施肥在施用方法便利、效果好及成本低等方面的綜合優(yōu)勢(shì)更為明顯。該技術(shù)的核心即是水稻專用緩控釋肥，而該肥料的核心是包衣材料，JCAM公司生產(chǎn)的包衣材料的養(yǎng)分釋放控制期在30～90 d，且釋放精度較高，而一般包衣材料的養(yǎng)分釋放控制期只有20～30 d。另外，JCAM公司還推出一款“超級(jí)氮”的水稻緩控釋肥（Meister），肥料利用率達(dá)83%，比側(cè)條施肥要高5%，比傳統(tǒng)的施用硫酸銨要高約50%。

1.2 采用智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械

日本農(nóng)業(yè)的機(jī)械普及率與智能化發(fā)展水平較高，這不僅在解決勞力短缺和提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)效益等方面發(fā)揮了重要作用，對(duì)農(nóng)田面源污染的控制功效也不可小覷。由于小農(nóng)經(jīng)營模式的限制，日本農(nóng)機(jī)大多以小中型機(jī)械為主，一般農(nóng)戶都有自己的農(nóng)機(jī)，農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)機(jī)更是一應(yīng)俱全。此次考察期間，筆者重點(diǎn)調(diào)研了日本農(nóng)機(jī)三巨頭之一的井關(guān)農(nóng)機(jī)株式會(huì)社（其它兩家為久保田和洋馬），該社生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)涵蓋了水稻、小麥、大豆、洋蔥、蘿卜、甘藍(lán)等各種農(nóng)作物，也涵蓋了翻地、旋耕、覆膜、播種、施肥、噴藥、收獲或采摘等各個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，且有些環(huán)節(jié)還可復(fù)合在一起，如播種、施肥和施藥可以一次完成。由于農(nóng)機(jī)在施肥、噴藥方面的控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于人工，因此，不僅能實(shí)現(xiàn)合理用量和規(guī)范施用的管理目標(biāo)，而且能大大提高肥料和農(nóng)藥的利用率，減少土壤殘留和對(duì)環(huán)境的污染。

近幾年，日本在農(nóng)機(jī)的智能化應(yīng)用方面也取得了重大進(jìn)展，GPS定位與測(cè)土施肥進(jìn)一步結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，大幅度降低了化肥的浪費(fèi)和污染；同時(shí)，在日本農(nóng)村勞動(dòng)力短缺的現(xiàn)實(shí)情況（日本農(nóng)戶數(shù)量由1980年的465萬戶下降到2015年的126萬戶，大量農(nóng)村人口流入城市，導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)力短缺問題越來越嚴(yán)重；在人員結(jié)構(gòu)方面，2015年日本60歲以上的農(nóng)村勞動(dòng)力占78.4%，而1980年僅占35.8%）下，無人駕駛農(nóng)機(jī)也得到了極大發(fā)展，不僅極大地提高了播種質(zhì)量，還為后期肥藥使用、田間管理和精確收獲提供了很大方便。

1.3 推廣水稻旱直播栽培技術(shù)

水稻插秧技術(shù)由于連作種植容易引起病蟲害和草害，且發(fā)生程度逐漸加重，從而使農(nóng)藥用量與防治次數(shù)增加，用工成本也隨之增加，導(dǎo)致水稻種植效益降低。而水稻旱直播栽培技術(shù)能有效解決上述問題，將稻種直接播種于大田，其優(yōu)點(diǎn)是抗倒伏、省水、省工、提效等，且還能與小麥、大豆形成新的輪作和種植模式。這種輪作和種植模式的優(yōu)點(diǎn)：（1）能提高小麥、大豆和水稻的單產(chǎn)。采用新的種植模式，水稻單產(chǎn)為5.31 t/hm2、小麥單產(chǎn)為4.71 t/hm2、大豆單產(chǎn)為1.71 t/hm2。（2）有助于改善土壤養(yǎng)分狀況，減少休耕。（3）能控制水稻種植面積。新的輪作種植模式增加了小麥、大豆的種植面積，相對(duì)減少了水稻的種植面積，穩(wěn)定了水稻市場(chǎng)價(jià)格，保護(hù)了農(nóng)戶利益。（4）有利于減少化肥農(nóng)藥施用量，有助于推行環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)。

近年來，由于旱直播水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)沒有降低，種植效益好，再加上環(huán)保，水稻旱直播栽培技術(shù)的應(yīng)用面積增長(zhǎng)較快。2000年前，日本的旱直播水稻面積還不到1.00×104hm2，2014年增加至2.62×104hm2，約占水稻種植總面積的1.74%，其中干田直播（土壤無飽和水，一般為雨前播種）面積為0.83×104hm2、沾水直播（土壤有飽和水，一般是雨后播種）面積為1.79×104hm2（由于日本雨水相對(duì)較多，故沾水直播面積較大）。

1.4 創(chuàng)建完善的農(nóng)田灌排體系

此次考察期間，筆者重點(diǎn)調(diào)研了日本茨城夢(mèng)想農(nóng)場(chǎng)的稻田灌水渠和排水溝，切身感受了日本農(nóng)田排灌渠體系的設(shè)計(jì)合理和排灌效率高。該農(nóng)場(chǎng)的稻田灌水渠略低于公路、高于田塊，其顏色為灰褐色，材質(zhì)為鑄鐵之類的材料，堅(jiān)固耐用，輸水效率高，基本沒有漏水問題；灌水渠內(nèi)沒有土壤沉淀，像用水洗過一樣干凈，這也從側(cè)面說明日本農(nóng)田灌水對(duì)水質(zhì)的要求較為嚴(yán)格；灌水渠由管道拼接而成，接口處有橡膠條做墊片，不僅能減少接口縫隙，防止漏水，還能防止熱脹冷縮，提高輸水管道的使用壽命。該農(nóng)場(chǎng)的稻田排水溝較大、較寬、較低，而灌水渠則較小、較窄、較淺，這樣的設(shè)計(jì)不僅有利于調(diào)控淺層地下水位（作水田時(shí)調(diào)高，作旱田時(shí)調(diào)低），還有利于灌溉，更有利于排澇等。同時(shí)，在稻田退水渠兩側(cè)還種植了一種寬葉植物，形成生態(tài)溝渠，渠道內(nèi)看不到塑料袋、礦泉水瓶等生活垃圾，且稻田周邊還用類似PVC的擋板圍了起來，以控制稻田退水，這樣一方面減少水資源浪費(fèi)，另一方面控制農(nóng)田土壤養(yǎng)分流失及避免水體環(huán)境污染。此外，在稻田內(nèi)還種植浮萍，可控制雜草，同時(shí)浮萍可作綠肥還田培肥土壤。

1.5 推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化及專業(yè)化發(fā)展

日本農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化、專業(yè)化水平較高，這不僅極大地保障了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈健康持續(xù)發(fā)展和種植戶收益，同時(shí)也穩(wěn)定了國家農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在確定作物類型，配套機(jī)械、農(nóng)作技術(shù)、化肥農(nóng)藥、技術(shù)服務(wù)，穩(wěn)定市場(chǎng)供求等，而專業(yè)化的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在確定的作物品種、熟練的管理經(jīng)驗(yàn)、固定的銷售渠道以及專業(yè)化的農(nóng)協(xié)等，其中化肥、農(nóng)藥的類型及使用與農(nóng)田面源污染防治密切相關(guān)。筆者在對(duì)群馬縣伊勢(shì)崎市佐波糧食加工基地進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，該基地產(chǎn)業(yè)化及專業(yè)化發(fā)展水平均較高，對(duì)水稻、小麥和大麥各自只收購一個(gè)或兩個(gè)品種，且有固定的農(nóng)戶和確定的種植面積，不多收、不少收、也不雜收。其中，收購的水稻品種是“頃光”和“越光”，收購面積是460 hm2，收購時(shí)間是10月上旬至11月上旬，要求稻米收購時(shí)含水量不超過24%、加工儲(chǔ)藏時(shí)含水量不超過14.5%；收購的小麥品種是“農(nóng)林61號(hào)”，大麥品種是“甘木2號(hào)”，合計(jì)收購面積是722 hm2，收購時(shí)間是5月下旬至7月上旬，要求麥類收購時(shí)麥粒的含水量低于30%、加工儲(chǔ)藏時(shí)含水量不超過12.5%。該基地的糧食儲(chǔ)藏能力為3 600 t，生產(chǎn)期間的日加工能力小麥為300 t、水稻為280 t。

1.6 成立日本全國農(nóng)業(yè)合作協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì)

日本全國農(nóng)業(yè)合作協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì)簡(jiǎn)稱JA全農(nóng)，是由日本全國農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)組成的組織團(tuán)體。JA全農(nóng)成立于1960年，位于日本平塚市，目前有7個(gè)研究室、88名正式員工、76名臨時(shí)工，另外還有30個(gè)溫室以及1幢6層的辦公樓。JA全農(nóng)最初的經(jīng)營業(yè)務(wù)是批發(fā)水稻和果蔬，目前的業(yè)務(wù)范圍涉及農(nóng)產(chǎn)品品牌的創(chuàng)建與開發(fā)、肥料檢測(cè)與利用、病蟲害防治、農(nóng)藥殘留檢測(cè)、經(jīng)營成本控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料（如機(jī)械、設(shè)施設(shè)備）的維修和使用培訓(xùn)、加油站經(jīng)營（有石油進(jìn)出口權(quán)）等。近年來，JA全農(nóng)還推出了農(nóng)業(yè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，主要是為農(nóng)戶提供土壤肥力診斷、肥藥施用及病蟲草害防治等方面的遠(yuǎn)程視頻對(duì)話，由此標(biāo)志著日本農(nóng)業(yè)立體式服務(wù)體系的建成。另外，日本相關(guān)農(nóng)業(yè)研究所還借助JA全農(nóng)的平臺(tái)，試驗(yàn)、示范各種新品種，在JA全農(nóng)驗(yàn)證通過后再向日本全國推廣。

2 日本農(nóng)業(yè)面源污染控制給我國的幾點(diǎn)啟示

日本在農(nóng)業(yè)面源污染控制方面的主要做法可歸結(jié)為采用緩控釋肥料和智能農(nóng)機(jī)、創(chuàng)建高效農(nóng)田排灌系統(tǒng)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和專業(yè)化、建立農(nóng)技推廣體系5個(gè)方面，其中緩控釋肥料和智能農(nóng)機(jī)是核心技術(shù)，高效農(nóng)田排灌系統(tǒng)是基礎(chǔ)建設(shè)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化與專業(yè)化是發(fā)展方向也是發(fā)展動(dòng)力，農(nóng)技推廣體系是技術(shù)與市場(chǎng)的轉(zhuǎn)化平臺(tái)。對(duì)于我國來說，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化首先要解決農(nóng)業(yè)環(huán)境污染問題，這需從戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)研發(fā)、技術(shù)推廣及應(yīng)用三方面全盤考慮。

2.1 重視農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)的推廣及應(yīng)用

中日兩國在農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)研究方面的差距已遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于技術(shù)推廣及應(yīng)用方面的差距，除個(gè)別核心技術(shù)如緩釋肥包衣材料、農(nóng)業(yè)機(jī)械等還需與國外深入開展合作研究外，其他大多農(nóng)業(yè)技術(shù)原理與技術(shù)要點(diǎn)國內(nèi)已經(jīng)掌握，且近十年來，國內(nèi)在農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)研發(fā)方面也取得了卓有成效的科技成果，但對(duì)研究成果的推廣應(yīng)用仍不夠重視，導(dǎo)致了點(diǎn)上開花、面上未結(jié)果的窘境，環(huán)境污染問題沒得到有效遏制，污染格局也沒有得到徹底改觀。究其原因，各高校和科研院所只有科研任務(wù)，沒有技術(shù)推廣應(yīng)用的相關(guān)職能，導(dǎo)致大多科研成果只體現(xiàn)在論文、專利上。因此，應(yīng)重視農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)的推廣及應(yīng)用，加速科研成果轉(zhuǎn)化，并將農(nóng)業(yè)科技成果的推廣應(yīng)用納入對(duì)科研人員的重點(diǎn)業(yè)績(jī)考核之中。

2.2 重視農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)面源污染控制方面的功效

日本的農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)面源污染控制方面發(fā)揮了重要作用，節(jié)肥、省工、省時(shí)與環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)突出。目前，國內(nèi)土地流轉(zhuǎn)潛力逐漸向現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)化，再加上農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力數(shù)量短缺、老齡化問題嚴(yán)重等，農(nóng)機(jī)市場(chǎng)需求量很大，且很多日本企業(yè)已與國內(nèi)企業(yè)在智能化、3S、無人操控等方面開展合作，故不久將來，國內(nèi)必將迎來農(nóng)機(jī)市場(chǎng)發(fā)展的黃金時(shí)代。因此，相關(guān)政府部門要做好農(nóng)業(yè)機(jī)械的科研與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，尤其要重視農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)面源污染控制方面的功效，從而使農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展能更好地適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)。

2.3 構(gòu)建完善的農(nóng)田灌排體系

農(nóng)田灌區(qū)是農(nóng)業(yè)面源污染發(fā)生及控制的重點(diǎn)區(qū)域。我國農(nóng)田排灌系統(tǒng)大多是30年前甚至更早時(shí)期建成的，隨著農(nóng)田集約化和精細(xì)化程度的日益提高，原有灌排體系已難以適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需求，主要表現(xiàn)為：灌排不分離、排水負(fù)荷過大，從而使污染控制與治理難度增加；灌水渠與排水溝有序性較差，尤其是排水溝，由于其排水面過大，環(huán)境污染治理難度增加；灌排控制單元太大，灌水與排水控制精度不高，水資源浪費(fèi)與水污染問題并存；灌水渠滲漏嚴(yán)重，輸水效率低。因此，亟需構(gòu)建完善的農(nóng)田灌排體系，從而更好地發(fā)揮農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施在控制農(nóng)田面源污染中的重要作用。

2.4 重視農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和專業(yè)化發(fā)展問題

日本農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化、專業(yè)化特色非常突出，例如，群馬縣伊勢(shì)崎市佐波糧食加工基地糧食儲(chǔ)存能力達(dá)3 600 t，但只收購水稻、小麥、大麥各自一個(gè)或兩個(gè)品種的糧食，且收購的糧食有固定的產(chǎn)地、固定的范圍及穩(wěn)定的農(nóng)戶，從源頭上保障了原料的一致性和質(zhì)量的穩(wěn)定性。建議國內(nèi)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和專業(yè)化發(fā)展中學(xué)習(xí)日本經(jīng)驗(yàn)，這樣不僅能保證下游產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，還能保障上游產(chǎn)業(yè)主體農(nóng)戶的利益，這對(duì)維持農(nóng)業(yè)大產(chǎn)業(yè)體系結(jié)構(gòu)和推進(jìn)農(nóng)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

2.5 建立完善的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系

JA全農(nóng)在日本農(nóng)業(yè)科技推廣體系中發(fā)揮了重要作用，依托日本全國的農(nóng)協(xié)組織，向日本千萬家農(nóng)戶推廣農(nóng)業(yè)技術(shù)，不僅為農(nóng)業(yè)科技成果應(yīng)用提供了通道，為農(nóng)戶提供了科研服務(wù)（農(nóng)業(yè)技術(shù)與生產(chǎn)資料），還通過掌控的農(nóng)產(chǎn)品信息資源，向社會(huì)與市場(chǎng)輸送安全的農(nóng)產(chǎn)品，對(duì)消費(fèi)者負(fù)責(zé)，更承擔(dān)了農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣、肥藥及機(jī)械等生產(chǎn)資料質(zhì)量控制和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的職能，這一點(diǎn)值得我們深思和借鑒。今后，我國應(yīng)在現(xiàn)有的體制機(jī)制上，構(gòu)建完善的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系，加速農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化，從而使更多的科研成果能服務(wù)于農(nóng)業(yè)。