摄影:© Chris Helzer /TNC


农业一直以来都是我国国民经济发展的基础,但日益退化的土地、愈发严峻的水资源短缺、呈刚性增长的粮食需求,使农业发展正在面临资源紧缺和需求增加的双重挑战。在不破坏环境的前提下推动农业的可持续发展,是我们的必然选择。我们知道,土壤越健康,农作物就越健康,土壤是农业生产中最基本的要素,采取措施改善农田的土壤健康状况势在必行;而改善土壤健康、兼顾生态环境的再生农业或将成为农业发展新态势


*文章内容选自中国TNC农业专家与合作伙伴共同发表的论文《再生农业——基于土地保护性利用的可持续农业》,刊载于《中国农业科学》,点击文末“阅读原文”可获取论文下载链接。



什么是再生农业?


摄影:© Erika Nortemann /TNC


目前,国际上对“再生农业(regenerative agriculture)”还没有统一的定义,其内容也在不断完善和发展中。简单地说,再生农业是以实现农业可持续发展为目的,基于土地保护性利用,在减少机械作业和化学品投入的基础上,通过基于自然的解决方案(Nature-based Solutions, NbS)实现在提高作物产出的同时,提升土壤有机质和氮元素含量、促进土壤固碳、改善土壤健康、最大化生物多样性的农业模式。


与低碳农业(low carbon agriculture)、有机农业(organic agriculture)、保护性农业(conservation agriculture)相比,再生农业强调的是一个基于土地可持续利用的整体解决方案,目标是通过系统性协同提升生态和经济效益进而实现农业的可持续发展。因此,再生农业是目前离实现可持续发展农业目标最近的农业模式。


近几年,再生农业被联合国提上议程,并于2019年被联合国开发计划署(UNDP)称为“在全球变暖的严峻态势下有望应对生态脆弱地区农业可持续农业发展问题的、基于自然的解决方案”。大力支持该方案的大自然保护协会(TNC)在北美、南美地区与美国国家自然资源保护委员会(Natural Resources Conservation Service, NRCS)和土壤健康研究所等多家公私营机构一起推动再生农业的推广。


摄影:© Nick Hall



再生农业实践的主要措施



免耕

免耕播种作业是在地表秸秆覆盖或者留茬情况下,不耕整地或少耕后播种,以减少水蚀、风蚀,提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进技术,具有拦蓄径流、增加土壤入渗、改良土壤结构、优化耕地环境等多重优点。


轮作

轮作是指在同一块土地上,按照规定顺序轮换种植不同作物的种植方式。作物轮作有利于增加农田生物多样性,进而使土壤中的各种元素被均衡利用,提高肥料效率,并且起到改良土壤结构和防止病虫害发生的作用。


覆盖作物

在两季作物之间,许多农田会有一段无需种植作物的空闲时间。如果在这段时间种上某种植物以提供稳定的土壤覆盖,这种植物便被称为“覆盖作物 (cover crop)”。覆盖作物是再生农业的关键技术,它可以保护土壤免受风和水的侵蚀,减少径流和养分流失,也可使保持土壤肥力,从而减少肥料施用。


整体放牧

整体放牧是一种考虑动物福利的模式。由美国学者Allan Savory提出,意在模拟大自然本身的形态,让成群被驯养的动物(主要是牛)适时地在田地上迁移,它们的粪、尿也排放于土壤上。良好的放牧措施促进了植物生长,增加了土壤碳沉积,提高了整个牧场的生产力,同时大大提高了土壤肥力、增加了农田生态系统中昆虫和植物的生物多样性,增强了土壤的固碳能力。

摄影:© Chris Helzer /TNC



再生农业的生态和经济效益


摄影:© Andrew Kornylak



改善土壤,减少水土流失

覆盖作物措施可使土壤保水性和植物可利用水分分别提高10—11%和21—22%。将作物从单一栽培转向多元栽培,可以增加土壤生物多样性,并可增加土壤固碳,增加土壤有机质含量。有机质能够通过改善土壤结构、提高土壤持水量、促进土壤生物多样性等来改善土壤的健康状况,同时还有助于提升土壤改良剂,肥料,农药和除草剂的效果。

增加生物多样性

大自然的一个原则是:一个系统的生物多样性越丰富,该系统就越健康和富有恢复弹性。农业中单一种植会引发病虫害,而作物多样性种植会保护作物,有效降低害虫的繁衍和传播。再生农业中的轮作和覆盖作物措施都极大程度上的提高了农田生物多样性。

提高作物产量和质量

植物的生产力与有机质紧密相关,再生农业可大大提高土壤中有机质含量。高有机质提高了生产率,反过来,高生产率也提高了有机质。再生农业中高碳储条件下培育了具有多样和大量微生物的健康土壤,这使作物有着高营养密度,抗病虫害能力,富含抗氧化剂和较长的保存期限。

减少温室气体排放

不科学的粮食生产方式,如盲目施肥、打药、灌溉与秸秆焚烧等,是导致粮食生产相关温室气体排放高的重要原因。来自农业系统和牧场试验的数据表明,我们可以采用低成本的再生农业管理方法来固碳。耕作、裸露和侵蚀会导致土壤团聚体的分解,从而使原来稳定的土壤碳以温室气体(CO2)的形式释放出来。而采用免耕,且使用覆盖作物,加强作物轮作,确保土地不会裸露,土壤碳则将被固定。

农场及非农经济效益预估

对于再生农业可带来的经济效益,TNC以美国为例进行了模拟研究。结果表明:美国玉米、大豆或小麦农田每增加1%的再生农业措施实践(仅涵盖了免耕、轮作、覆盖作物)面积,将产生的非农经济效益包括温室气体排放减少、营养损失减少、土壤侵蚀降低和节水净水等,分别为0.297亿美元、0.901亿美元、0.758亿美元和0.306亿美元,共2.26亿美元,而若将推广面积增加到50%则可产生74.35亿美元,推广到100%的农田则有187.44亿美元的潜在社会效益。


针对再生农业可带来的巨大效益,TNC联合美国农业部(USDA)、美国国家自然资源保护委员会(NRCS)和美国能源部(DOE)等政府机构以及土壤健康合作伙伴和土壤健康研究所等推广再生农业措施,目标是到2025年,减少2500万吨的温室气体排放,减少15.6万吨养分损失,减少1.16亿吨的土壤侵蚀和在农田土壤中节约44.4亿立方米的可用水。


摄影:© Chris Helzer /TNC


未来,再生农业这一以保护土壤为核心的生产方式,或将成为粮食产业发展新态势。TNC将持续探索并推广基于自然的可持续农业生产模式。通过改善放牧,土壤健康和养分管理等措施,恢复退化土地,在最小化环境代价的同时,保证农业生产的质量和数量安全,恢复并充分发挥农业系统的生产和生态功能。


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