第6章 持续农业理论研究的主要内容(3)

大部分土地资源管理与土壤管理有关，土壤结构、土壤酸碱度、土壤有机质含量等，都以各种方式影响作物生长。土壤管理的一个重要原则就是保持土壤适合于作物生长，土壤反应可以用氢离子活性测量，也可以用pH值测量。大部分农作物pH=60～85之间生长较好，豆科作物趋向于PH值较高的土壤反应，谷类作物则不同样敏感。研究表明，三种主要的肥料养分氮、磷、钾在pH=60～75之间有较高的效用，微量元素镁、硫、铜、硼在这个范围内效用同样很好，而铝、铁、锰的可溶性在低于pH=53的情况下，迅速增加，从而易在作物根部形成一种毒性环境，因此，大部分作物在低于pH值的环境下生长受到抑制。无论用含有碳酸钙的方解石，还是用含有碳酸钙和镁混合物的白云石，都有调节土壤pH值的作用。

土壤管理的另一个重要方法就是保持性耕作。保持性耕作是一种将30%或更多的作物残渣存留于土表层的耕作方式，它包括覆盖耕作、减少耕作、免耕、条耕和垄耕技术。其基本原理是，在保护生态原则的基础上，保持作物生存环境与自然生存环境的一致，通过降低土壤混乱度，促进更加复杂的腐蚀分解系统的发展，强化土壤系统的稳定和内部养分的有效循环，增加土壤吸湿能力，节约能源，减少农场生产成本等优点。特别是垄耕技术，更具有明显的防治侵蚀、防除杂草和土壤板结的作用。

土壤生物管理是土壤管理的一个非常重要的方面，对土壤生物的管理有两种方法：直接操纵法和间接调控法。直接操纵包括将根瘤菌、菌根接种根茎；引入捕食性、寄生性微生物防治土壤病虫害；利用选择性抑制、有目标地降低某些土壤生物数量和活动，如对作物根围、根系、土表层、种子或幼苗嫁接，或施用“微生物肥料”或“微生物增效剂”。间接调控，主要通过农事活动来影响生物活动的环境因素，如栖息结构、小气候、土壤生物的“食物”等，促进或抑制土壤生物的活动，从而刺激作物对养分吸收。

近几年，土地资源管理研究开始注重定量化分析，即对土地资源进行核算研究，这种研究是基于土地资源作为一种固定资产、农业经济活动应在不妨碍未来选择的基础上满足现时需要的前提下进行的。定性分析却很少考虑这种危害，也未进行过任何土地折旧补贴的分析，以往的核算方法实际上掩盖了农场主在收入增加中的财富损失。事实上，在考虑和不考虑土地折旧的情况下，农场主净收入和农场净经济价值，都有一定的差异。表33说明，在考虑土地折旧的核算中，农场的净收入由原来的每英亩80美元减少到55美元；表34说明，在考虑土地折旧的核算中，由于既计算了土壤折旧，同时还要计算农场外部成本，使农场的净经济价值由原来的每英亩45美元减少到19美元，亏损了26美元。

在对土地资源定量化分析中，利用美国农业部提出的侵蚀与生产率影响计算模型（EPIC），通过对潜在的物质循环过程进行模型制作，以模拟土壤侵蚀、植物生长、养分循环过程。该种模型与农场计划模型相结合，不仅可以计算每一种农作制度的作物销售额、生产支出费用，政府的不足支付与农场净收入，而且还能计算土壤侵蚀、农场外部的危害以及土壤折旧费。

二、水资源管理

发达国家用了25年的时间来观察农业实践对水资源质量的影响。20世纪60年代、70年代，主要关注来自于沉积物、养分和杀虫剂对地表水资源污染；80年代，则关注杀虫剂和硝酸盐对地下水资源的污染。农业耕作对水资源质量的影响，主要是土壤侵蚀引起的沉积，以及同沉积物结合的肥料和杀虫剂等有害成分的流失。不同耕作方式，引起侵蚀和沉积危害的程度不同。肥料作为作物的养分，氮、磷、钾缺一不可。但是，肥料中氮的流失最为严重，施于土壤中的氮可以以蒸发、脱氮、淋洗等方式流失；磷在土壤中却相对稳定，易与土壤颗粒紧密结合，因此，磷对水资源的污染主要是来自土壤本身的流失和侵蚀。

对水资源质量的管理，主要有两个方面：①地表水资源的保护管理。土壤表层侵蚀以及由此产生的沉积物移动，是一种土壤、水文、气候的综合作用过程，在田间表现为对土壤颗粒的分离作用。这些过程，同降雨时土壤表层的性状密切相关，同地表作物残渣量或作物覆盖程度关系更大。土壤表层种植覆盖作物有利于减少侵蚀。此外，切断坡地长度，如修筑梯田和分段沟，通过降低流失速率和能量来减少侵蚀和沉积移动，都有助于改善水资源质量。同地表水资源污染有关的两种养分元素磷和氮，在土壤中的化学和生物反应完全不同，在土壤和水中的移动也不一样。管理磷肥，主要是保持植物有效利用磷肥水平在作物生长的有效范围内，以及将磷肥置于土表层以下1～2厘米土壤中。管理氮肥，主要是在作物根际、作物生长需肥时施用适量氮肥，保证作物有效地摄取氮肥。此外，多用豆科作物替代化肥氮供应，也是一种有效方法。②地下水资源的保护和合理使用，与地表水资源的保护管理同等重要。尽管地下水污染的影响是局部的，不涉及影响其他地区，但大部分地区地下水是饮用水，它关系到人类健康。对地下水管理最有效的方法是控制地表水污染源向地下水域渗透。

对水资源数量的管理，主要是发展农业节水灌溉措施和技术。鉴于全球性水资源日益紧缺，发达国家都在致力于发展节水农业技术，即采用工程、农业和管理等技术措施，提高水资源利用率和利用效率。工程节水包括采用渠道防渗或管道输水的传输工程节水，采用喷灌、滴灌、膜上灌、波涌灌等地上灌溉替代常规地面灌溉；农业节水包括采用农田水分保墒技术、节水栽培、适水种植的作物布局、抗旱作物品种选育等；管理节水包括组织管理、工程管理、经营管理以及区域水资源综合评估和用水管理自动化；此外，开发咸水资源，发展咸水灌溉，以及对污水进行资源化处理，进行污水灌溉等。

三、农用森林资源管理

在持续农业中，农用森林管理是相当重要的，因为农用森林不仅能够同一年生或多年生草本作物共生，而且还能够较好地同畜牧业综合发展。概括地讲，农用森林的作用表现为：农用森林为农作制提供了地上地下结构，降低了雨水和大风对农业系统的不利影响，明显地减少了土壤侵蚀，并有效地调节了微观气候。农用森林能明显地影响土壤肥力，如合欢树同小米、高粱种植在一起，保持作物稳产的时间可长达15～20年，该种树木能够有效地将养分集中于表层土壤，氮、磷、钾肥比也分别增加186%、72%和22%，有机质增加40%～269%，阳离子交换能力增加50%～120%；农用森林对无脊椎动物和微生物的数量及其活动能力也有明显的影响。研究表明，在靠近防护林地的管区，昆虫密度和活力提高，微生物数量和活力也明显增加。对农用森林的管理主要是依法兴林，大力发展林业，实行林业种植多样化，采伐和抚育相结合，保证森林种植面积。

畜牧业综合管理（IAHM）

畜牧业在重视作物养分循环和实行豆科、谷物、饲料轮作的持续农业中起着非常重要的作用。畜牧业的发展，可以改变边际土地利用模式（种植饲料作物或作为草地），有助于促进土壤肥力保持，降低水土流失，家畜粪便以粪肥的形式返回土壤，有利于保持土壤养分和增加土壤有机质含量及提高土壤可耕作性。畜牧业综合管理，包括家畜管理、饲料生产管理、牧草管理。

一、家畜管理

主要是家畜疾病的预防和治疗。自青霉素诞生以来，对家畜疾病的预防和治疗主要是采用抗生素药品。但广泛地应用抗生素会导致抗性菌系的产生，并通过食物链危及人类健康。持续农业中的家畜管理，就是对家畜的生存环境和饲喂方法加以科学管理，减少病源，提高家畜对各种疾病的抵抗能力。如生猪采用改造的活动隔板，实行围栏饲养，根据气候条件需要以及生猪生长发育状况，变化不同的形式，以保证生猪必要的生存空间，并在围栏中放置垫草，定时清理，用农用石灰石消毒围栏等。

二、饲料生产管理

多样化的种植，为畜牧业提供了高质量的饲料。贮存在饲料中的能量效用，就成为管理的关键。由于大部分饲料，特别是禾本科作物残渣饲料富含木质素，改善木质纤维素物质的饲料价值就显得格外重要。常规的处理方法，是用氢氧化物、氨尿素、过氧化氢等化学物质处理，但因化学污染的风险性和特殊设备的需要，受到一定程度的限制。于是，一种微生物方法正在引起科学家的注意，这种方法主要是引入饮食剂，促进家畜瘤胃反刍发酵作用，来改善家畜对木质素纤维物质的利用。此外，通过遗传改良，降低饲料作物木质素的含量，降低植物细胞壁（如半纤维、木质素、二氧化硅）组成物质的合成，增加饲料适口性，提高饲料消化率，也是一种可行的途径。

三、牧草管理

牧草是牧场中一个重要的资源。它具有截获大量太阳能的作用，如果管理得当，可在低成本上维持较高水平的家畜生产。家畜可以说是管理牧草的主要工具。目前，利用家畜管理牧草有两种方法：①固定放牧，就是设法匹配家畜量同牧草生产一致，在同一地区的整个放牧季节定地放牧。②轮流放牧，就是在放牧季节，将家畜放牧在不同地区，根据饲草生长情况，每隔一定时间迁移一个地方。其中最重要的轮流放牧是“佛逊”放牧管理。安德尔·佛逊认为，纯粹的轮流放牧应当考虑牧草生长和家畜放牧两个方面。牧草生产应根据家畜生产合理安排，同时根据牧草生长情况适当休放，保护牧草免遭过度放牧。“佛逊”放牧管理可以提供给牧草进行光合作用的机会和养料补充，通过牧场分区轮放，控制和调剂饲草来源与质量，提高家畜放牧效率。