發(fā)布時間:2023-06-07 15:35:10
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的農(nóng)作物資源調(diào)查方法樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
1農(nóng)業(yè)生物多樣性評價的研究現(xiàn)狀
從研究層次看,農(nóng)業(yè)生物多樣性可劃分為遺傳多樣性(品種多樣性)、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和農(nóng)地景觀多樣性。在遺傳多樣性方面,多數(shù)的研究集中在農(nóng)作物品種多樣性的研究和保護。作物品種多樣性的研究多集中在栽培作物上,特別是對農(nóng)戶生計具有重要作用的物種,如稻、玉米、菜豆、辣椒等,因此導致研究的作物種類相對狹小。作物遺傳多樣性的方法可以采用農(nóng)戶問卷調(diào)查,也可以采用基因組學的方法和田野作物性狀調(diào)查的方法,后兩種調(diào)查的方法具有較高的可信度,但成本較高。作物遺傳多樣性具有很高的生態(tài)價值,它是國家種質資源調(diào)查的重要對象,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中保留的種質資源不必然具有很高的經(jīng)濟價值,由此可以認為農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)的生物多樣性評價不用過多追求傳統(tǒng)種質資源種植的面積和均勻度。國內(nèi)對農(nóng)業(yè)生物多樣性的評估多集中在農(nóng)業(yè)物種多樣性。但是,不同于自然生態(tài)系統(tǒng),農(nóng)業(yè)物種多樣性的調(diào)查具有較高的難度。在類型上,遺產(chǎn)地的農(nóng)業(yè)物種多樣性可能包含了森林、草地、農(nóng)田、濕地等不同生態(tài)系統(tǒng)類型,也包含了草本、灌木、喬木等不同植被類型,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)按照作物的種類也可以分為瓜菜種植系統(tǒng)、果園生態(tài)系統(tǒng)、稻田生態(tài)系統(tǒng)、茶園生態(tài)系統(tǒng)、林下作物種植系統(tǒng)等等,因此增加了農(nóng)業(yè)物種多樣性調(diào)查的難度。另外,農(nóng)業(yè)景觀的斑塊性特征使得對自然生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查方法不再適用。這些復雜性造成了迄今還沒有農(nóng)業(yè)生物多樣性評價的標準。對農(nóng)業(yè)物種進行調(diào)查,常見的有按照生物類群進行研究;按照用途進行研究;按照社會組織單元進行研究等。典型的做法是把農(nóng)業(yè)生物多樣性按用途劃分為糧食作物、蔬菜、果品類、畜牧業(yè)養(yǎng)殖類、水產(chǎn)養(yǎng)殖類、藥用類、觀賞類和用材類,在該農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)系統(tǒng)中還有森林子系統(tǒng)、村落子系統(tǒng)、梯田子系統(tǒng)和溪流子系統(tǒng)的生物多樣性,在每一子系統(tǒng)中又區(qū)分了動物多樣性、植物多樣性和微生物多樣性。此種方法的優(yōu)點是比較簡便地了解到系統(tǒng)存在的物種類型,但是由于農(nóng)業(yè)物種多樣性是由農(nóng)業(yè)物種種類的數(shù)量以及均勻度決定的,物種數(shù)不能反映農(nóng)業(yè)物種多樣性的大小。另外,這種調(diào)查方法不能評價特有種、瀕危種等農(nóng)業(yè)生物類型。長期以來農(nóng)業(yè)生物的栽培和管理都在農(nóng)民自己的土地上進行,相關的農(nóng)業(yè)生物資源也掌握在農(nóng)戶手中。農(nóng)戶之間的經(jīng)濟狀況、生產(chǎn)管理方式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術差別導致了農(nóng)戶管理的物種多樣性的差異較大。農(nóng)戶管理的農(nóng)業(yè)生物多樣性是一個社區(qū)、一個地區(qū)和國家的農(nóng)業(yè)生物多樣性保護和可持續(xù)發(fā)展的基礎。因此可以認為,農(nóng)戶水平的物種多樣性是農(nóng)業(yè)生物多樣性評價和就地保護的基本單元。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的管理強度較大,人為影響很大,采用戶級水平的生物多樣性評價的方法效果更好[1]。農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)申報和保護中,進行的多是戶級水平農(nóng)業(yè)生物多樣性評價,調(diào)查技術包括農(nóng)戶選擇,樣地選擇,實地調(diào)查。對于物種多樣性核心資料的搜集有直接關系的用詞包括:土地利用階段、土地田野類型、樣區(qū)、樣方、鑲嵌樣地、單一物種的數(shù)量、物種豐富度己取樣頻率。資料分析上最有關聯(lián)的用詞包括均勻度,物種多樣性,以及相似度指數(shù)。資料分析的方法包括土地利用類型物種下相似度分析和管理多樣性分析[1]。從定性到定量化的研究過程中,農(nóng)業(yè)生物多樣性的計算基本都是按照自然群落植被生物多樣性的計算方法,考慮自然植被群落的豐富度、均勻度和生物多樣性,出現(xiàn)了10多種評估群落物種多樣性的指標:Margalef指數(shù)、Gleason指數(shù)、Pielou指數(shù)、PIE指數(shù)、Audair和Goff指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)等。也有一些以指標賦權的方式把這些指數(shù)綜合起來形成了物種多樣性綜合指數(shù)[2]。農(nóng)業(yè)景觀中,農(nóng)田及周邊的溝渠林路、灌叢、荒草地、果園、庭院等半自然生境構成的復合景觀維系了全球約50%的野生瀕危物種[3]。但是,國內(nèi)對農(nóng)田邊界景觀生態(tài)功能的研究還比較少。在農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)篩選標準中,農(nóng)業(yè)景觀的價值已經(jīng)得到充分的闡釋。但在農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)申報中,農(nóng)業(yè)景觀的價值沒有得到充分的認識,農(nóng)業(yè)景觀被認為是農(nóng)業(yè)美學景觀的現(xiàn)象依然存在。實際上,農(nóng)業(yè)景觀多樣性具有多種功能,景觀中的自然和半自然生境的多樣性有利于保護害蟲天敵、促進病蟲害的綜合防治;傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀,由森林、草地、水域等組成自然和半自然生境所占面積高,并與農(nóng)田構成復合的農(nóng)業(yè)景觀,為生物提供更多的棲息地類型,使生境專一種和生境泛化種都能占有合適的生態(tài)位;農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的增加能夠提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務和提高作物產(chǎn)量。不同的生境類型維系了不同生物群落類型,并且生境多樣性的測量方法并沒有統(tǒng)一的標準。參照對非自然生境生物多樣性的研究,可將農(nóng)業(yè)景觀分為點要素、線要素與面狀要素。按照這種分類標準,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中點狀要素包括池塘與其他公共基礎設施等;現(xiàn)狀要素包括道路、樹籬、墻壁等;面狀要素包括草地、水域、灌木林、自然林等。郭輝軍等[1]把農(nóng)田復雜景觀的調(diào)查建立在不同土地利用階段內(nèi)進行,樣地面積的確定可以綜合采用最小面積法、權屬邊界法和標準樣地面積法等。郭輝軍[1]認為戶級水平的農(nóng)業(yè)生物多樣性評價通過歸納和總結,可以形成景觀水平和社區(qū)水平的農(nóng)業(yè)生物多樣評價結果。實際上,農(nóng)業(yè)物種多樣性和景觀多樣性是不同的概念,景觀多樣性不是不同土地利用類型生物多樣性的簡單集合,尤其是在調(diào)查和評價方法的選擇上,戶級水平的生物多樣性調(diào)查和景觀多樣性調(diào)查具有明顯的區(qū)別。
2影響農(nóng)業(yè)生物多樣性的因素
在多樣的生態(tài)條件下,經(jīng)過自然或人工選擇,農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地形成了豐富而穩(wěn)定的適應性農(nóng)業(yè)生物種質資源。這些農(nóng)業(yè)資源與人類生產(chǎn)活動的關系密切,易受人類文化、民族習俗、耕作方式和經(jīng)濟方式等變化的沖擊。在一些地區(qū),育成品種或雜交品種不能完全適應當?shù)氐亩喾N生態(tài)條件,原有的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物資源因此被保留下來。但在糧食需求的壓力下,現(xiàn)代育成品種被廣泛種植,傳統(tǒng)遺傳生物多樣性受到嚴重沖擊。農(nóng)業(yè)生物多樣性的快速減少與農(nóng)村文化多樣性的丟失有關,傳統(tǒng)作物也會因文化的傳承而被保留下來,如在云南當?shù)氐墓?jié)慶和婚喪嫁娶慣用老品種祭祀和慶祝。在農(nóng)業(yè)多樣性形成的過程中,農(nóng)戶是管理的基本單位,也是農(nóng)業(yè)生物多樣性的改造者,他們的文化特色直接或間接地影響著農(nóng)地景觀和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。大量研究已經(jīng)表明,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)或農(nóng)業(yè)景觀中的生物多樣性降低都和農(nóng)業(yè)集約化的種植方式以及傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)管理技術的消失有關。一方面,農(nóng)田農(nóng)地的過度開發(fā)、田塊的規(guī)?;?jīng)營、鄉(xiāng)村溝渠路面的過度硬化導致了農(nóng)業(yè)半自然生境的減少或消失,世界范圍內(nèi)45%的稀樹草原都轉化為農(nóng)業(yè)用地,70%的草地以及森林被開墾成農(nóng)田。另一方面,農(nóng)業(yè)集約化管理過程中對高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的過度追求,大面積種植單一作物導致農(nóng)業(yè)景觀均質化、農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性減低;集約化的農(nóng)事管理中大量使用的農(nóng)藥、化肥造成農(nóng)業(yè)環(huán)境質量急劇降低,直接導致農(nóng)業(yè)生物多樣性減少[4]。農(nóng)業(yè)的集約化經(jīng)營通常導致自然生境破碎化,使得農(nóng)田和般自然生境、自然生境變成相對離散化分布狀態(tài),減少了農(nóng)業(yè)景觀的復雜性。破碎化的自然生境不僅減少了某些物種的豐度,還會影響物種之間的關系及生物群落的多樣性和穩(wěn)定性。農(nóng)用土地向低級、簡單的生態(tài)系統(tǒng)退化,空間異質性減少。另外,農(nóng)用地閑置或撂荒均會導致某些生境類型的消失,進而會威脅生物多樣性。
3農(nóng)業(yè)生物多樣性保護的現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)生物多樣性保護的目的是保證我們現(xiàn)在以及將來能夠獲得和應用這些農(nóng)業(yè)生物多樣性資源和相關的技術。農(nóng)業(yè)生物多樣性保護受到的影響因素較多,對其進行保護就比自然生物多樣性保護要艱難得多。對于農(nóng)業(yè)遺傳生物資源,我國很多科研單位進行了作物遺傳資源的收集、保存和遷地保護等工作,但是這些工作多為種質資源的搜集和保存,而且局限于少數(shù)農(nóng)作物的種類和品種,對半栽培、采集利用的野生物種開展的保護工作相對較少。動態(tài)保護的理念下,農(nóng)業(yè)生物多樣性的保護措施還是強調(diào)就地保護。就地保護是由農(nóng)戶以儲存的種子或繁殖材料為基礎進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的一個過程。目前在大部分地區(qū),就地保護對多數(shù)傳統(tǒng)品種、野生近緣種來說仍然是最重要也是最有效的手段。我國建立了野生植物原生境保護點,通過這種自然保護的形式對野生植物進行保護。但也存在缺點:第一,保護的目標物種較為單一,保護的投入相對較大;第二,除了對少數(shù)野生近緣種有效外,對栽培品種、半馴化品種等農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的多數(shù)物種是無效的。就地保護的另一種措施就是擴大農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護。景觀多樣性被認為是一種很好的提高農(nóng)業(yè)生物多樣性的手段,例如庭園系統(tǒng)可以為人類提供豐富的蔬菜、觀賞、藥用、材用植物,被認為是野生植物的避難所,農(nóng)業(yè)生物多樣性的基因庫,也是野生植物向栽培植物進化的重要試驗地。庭院管理者會從周邊野生環(huán)境中引入半栽培植物,以較小的管理強度保護了很多的生物多樣性。非作物生境或半自然生境類型,如林地、田塊邊緣區(qū)、草地、灌木籬墻等,是一種比較穩(wěn)定的異質化空間,這些非作物生境可以作為捕食性昆蟲、傳粉昆蟲等動物的避難所,有利于它們遷入鄰近的作物生境中對害蟲起到調(diào)節(jié)和控制作用[5]。因此,對農(nóng)業(yè)景觀重構和提質,不僅可以提升農(nóng)業(yè)天敵害蟲調(diào)控、水土涵養(yǎng)、授粉等生態(tài)系統(tǒng)服務功能,還可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護和增加糧食產(chǎn)量的目標。國外已經(jīng)采取了很多積極的措施來保護農(nóng)田邊界,歐美國家就采取了很多農(nóng)業(yè)景觀保護的具體措施,如將少部分農(nóng)田建設為保留地,用于小片林地、坑塘濕地;鼓勵種植作物的多樣化和種植模式的多樣化,鼓勵間作套種、發(fā)展農(nóng)林復合經(jīng)營;建立農(nóng)田邊界緩沖帶種植;保護傳粉動物、害蟲天敵的棲息地和生境。2005年歐盟就開始對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護不斷增加生態(tài)補貼,以生物多樣性為保護目標的高價值農(nóng)田占到農(nóng)用地的20%。雖然我國在退耕還林還草、自然保護地體系建設、野生動植物資源保護開發(fā)等方面進行了一系列的進展,但農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的保護方面進展緩慢。在我國有一些支持農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護的政策,如鼓勵立體種植、間套作、野生動物廊道建設、防護林建設等,但對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護的其他方面,如緩沖帶建設、帶狀耕作、保護性耕作、植物籬種植、植被屏障建設、農(nóng)田邊界建設、農(nóng)田植被提升、河流緩沖帶、農(nóng)地灌叢管理等,還沒有產(chǎn)生綜合的農(nóng)業(yè)景觀保護政策。
4農(nóng)業(yè)生物多樣性保護的建議
就農(nóng)業(yè)遺傳多樣性和農(nóng)業(yè)物種多樣而言,對其就地保護最基本的動力來自自我消費價值和市場價值。就經(jīng)濟價值而言,如果傳統(tǒng)作物的產(chǎn)量及價格得到提高,市場價值通過農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)的價值增值作用而提高,那么受到直接利益驅動下農(nóng)民會主動種植傳統(tǒng)作物。因此,允許對傳統(tǒng)品種、半栽培種、采集和管理物種進行提高品質和產(chǎn)量,可能對農(nóng)業(yè)生物多樣性保護一定的作用[6]。結合農(nóng)業(yè)生物多樣性保護的目標,對調(diào)查出來的物種及相關的傳統(tǒng)技術,可進行有規(guī)劃地開發(fā)利用,通過建立規(guī)劃區(qū)和博物館等,發(fā)展生態(tài)旅游業(yè),提高相關傳統(tǒng)資源的利用,以便擴大傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物資源的市場效益。就農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性而言,農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地可以借助遺產(chǎn)的申報和保護工作開展以下保護措施:(1)開展農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的監(jiān)測和評價。需要建立綜合評估農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)生物多樣性特征的方法,識別農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)系統(tǒng)所面臨的主要威脅;完善現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)監(jiān)測體系,定期獲取農(nóng)業(yè)生物多樣性的現(xiàn)狀和保護發(fā)展措施的影響;探索結合生物多樣性的空間和屬性數(shù)據(jù)變化形成預警機制。(2)開展農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護和建設技術示范區(qū)。在農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)的申報過程中,強調(diào)農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性的價值,并作為農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)系統(tǒng)的重要標準。鼓勵對遺產(chǎn)地居民維持、保存和利用生物多樣性的原因進行深入研究,特別是對景觀生物多樣性保護,要鼓勵多學科的綜合性研究,包括與生物多樣性緊密相關的社會學、生態(tài)學和經(jīng)濟學研究。對于景觀生物多樣性較高的地區(qū),可以在研究其維持的機制的基礎上形成示范。(3)對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性開展生態(tài)補貼,提高管理者、農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護價值和功能的認識。探索不同管理情景下農(nóng)業(yè)生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)服務功能,推動基于農(nóng)業(yè)生物多樣性長期價值的深入研究,建立生態(tài)補償機制。重點研究保護農(nóng)業(yè)生物多樣性和發(fā)展經(jīng)濟之間的協(xié)同,使利益相關者都能夠從農(nóng)業(yè)景觀生物多樣性保護中受益。另外,積極探索建立吸引社會資本投入到農(nóng)業(yè)生物多樣性保護的市場化機制。
【關鍵詞】 生物學 課外實踐 科技活動
【中圖分類號】 G620 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1674-4772(2013)11-001-01
農(nóng)村中學在生物教學中如何有效地組織開展生物學課外科技活動,是我們在新課程改革中乃至長時期內(nèi)亟需要研究和解決的問題。本文從提高學生的綜合素質、促進學生潛能開發(fā)等方面談些自己粗淺的看法。
一、生物學課外科技活動的基本內(nèi)容
在現(xiàn)行農(nóng)村中學生物教材中,涉及到的知識多半是動植物、環(huán)境保護、生態(tài)及人口知識,這些知識大部分與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活息息相關。據(jù)此我們學校設計的生物課課外科技活動主要內(nèi)容為以下“五個方面”:
1. 組織開展農(nóng)業(yè)科技活動。培養(yǎng)學生對農(nóng)、林、牧、副、漁多方面的興趣,掌握一些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術,擁有一定的農(nóng)村實際工作的技能。特開展一系列科技活動。例如:作物栽培、蔬菜栽培、果樹栽培、花卉栽培、農(nóng)產(chǎn)品加工、動植物馴化、生物病蟲害防治等。
2. 組織開展課外科學小實驗。培養(yǎng)學生進行簡單生物實驗的科研能力。例如:測定種子萌發(fā)率、生長素在扦插中的作用、觀察花粉萌發(fā)、蛙胚胎發(fā)育觀察、渦蟲再生實驗等。
3.組織開展生物資源和生態(tài)環(huán)境調(diào)查。利用學校臨近馬陵山、塔山、沭河和唐店鎮(zhèn)蔬菜大棚種植基地的有利條件,了解家鄉(xiāng)生物資源和生態(tài)環(huán)境及發(fā)展經(jīng)濟的資源優(yōu)勢。例如:采集制作動植物標本、防治害蟲害獸、保護益蟲益鳥益獸、生物資源綜合開發(fā)利用等。
4. 組織開展社會資源調(diào)查。通過調(diào)查、訪問、參觀、遠足等社會實踐活動,幫助學生了解鄉(xiāng)情,增進熱愛家鄉(xiāng)的情感。例如:農(nóng)作物種植調(diào)查、丘陵山區(qū)開發(fā)、基本農(nóng)田保護保護調(diào)查、農(nóng)業(yè)專業(yè)戶和生態(tài)村參觀和調(diào)查等。
5. 組織開展生物科技知識講座、圖片展覽、知識競賽等活動,有助于豐富知識、開闊眼界、激發(fā)興趣、提高生物素質。如生物科學與人類生存發(fā)展的關系、珍稀動植物圖片展覽、生物知識競賽等,從而極大地調(diào)動學生學習生物學的主動性和積極性。
二、生物學課外科技活動的組織原則
課外活動不同于課堂教學,其基本特點是學生有參加活動的自主性和選擇性;活動內(nèi)容有廣泛性、伸縮性和趣味性;活動方式有多樣性和靈活性;活動的進行有開發(fā)性和實踐性。這些特點決定了課外活動的組織必須堅持三條原則。
1. 堅持學生自愿參加的原則。學生可以根據(jù)個人的興趣、愛好和特長,自愿選擇參加活動,這樣有利于調(diào)動學生參加課外活動的積極性和主動性,有助于因材施教。
2. 堅持全面發(fā)展的原則。在課外活動中,既要發(fā)展學生的興趣和特長、增長知識和智能,又要使學生在德、智、體、美、勞各方面都得到發(fā)展,同時還要特別注意教育學生立志為祖國獻身、養(yǎng)成高尚的道德品質,鍛煉堅毅、頑強的意志與性格。
3. 堅持為當?shù)亟?jīng)濟建設服務的原則。通過課外活動使學生掌握一兩項實用技術,了解當?shù)厣镔Y源和生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展的資源優(yōu)勢,為當?shù)亟?jīng)濟建設服務。
三、生物學課外科技活動的實踐
新沂市地處華北平原地區(qū),暖溫帶略呈海洋性季風氣候區(qū),屬暖溫帶濕潤季風氣候,境內(nèi)“三水、三山、三分田”,四季分明,光照充足,雨量適中,雨熱同期,動植物資源豐富。在組織學生生物學課外科技活動過程中,我們充分利用唐店鎮(zhèn)擁有反季節(jié)蔬菜大棚基地和奶牛、肉牛養(yǎng)殖等基地的資源條件,重點是做好“六個結合”,開展豐富多彩的實踐活動,取得了良好效果。
1. 結合校園綠化開展花木栽培等課外活動。例如:我校在初中段開始成立花木栽培小組,開展花木栽培、管理、繁殖等活動,同時滲透作物、蔬菜、林木栽培技術。并把校園中常見的花木教給學生分類和識別方法,把校園內(nèi)的花木掛上名稱牌;介紹常見花木的栽培和管理技術及嫁接、壓條、扦插、分株等繁殖技術,使學生掌握一些花木的栽培和繁殖技術。
2. 結合對校園及附近的農(nóng)田山地、河流池塘進行生物資源和生態(tài)環(huán)境調(diào)查,采集制作動植物標本。幾年來我們共采集制作動植物標本500多份,不僅豐富了生物實驗室的標本數(shù)量,而且對生物課堂教學產(chǎn)生了促進作用。
3. 結合課堂教學開展生物小實驗,培養(yǎng)學生簡單科學研究的能力,對生物知識進行驗證。例如:結合植物激素教學對生長素作用進行驗證;結合種子萌發(fā)教學進行種子萌發(fā)率測定;這些生物學課外科技活動,簡單易行,取材方便,效果明顯。
4. 結合勞動技術課教學開展生物課外活動??勺寣W生掌握一些實用技術。例如:花木栽培、作物栽培、蔬菜栽培、果樹栽培、林木栽培、水產(chǎn)養(yǎng)殖的教學與實踐,農(nóng)副產(chǎn)品加工技術等。
5. 結合當?shù)亟?jīng)濟開發(fā)進行社會調(diào)查和社會實踐,學習農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術,了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況,調(diào)查人口、耕地、糧食狀況,提出發(fā)展經(jīng)濟的一些看法和建議。
6. 結合愛鳥周、環(huán)境日、地球日、無煙日、野生動物保護宣傳月等活動,舉辦知識講座和黑板報、壁報、圖片展覽以及知識競賽,擴大知識視野,提高生物學素質。
總之,開展生物課課外科技活動,是中學生物學教學的重要任務。在農(nóng)村中學開展生物課外科技活動,旨在啟發(fā)青少年認識生物科學與人類生活和生產(chǎn)的關系,學習科學研究方法,掌握一兩項實用技術,了解家鄉(xiāng)的生物資源和生態(tài)環(huán)境以及發(fā)展經(jīng)濟的資源優(yōu)勢,增進熱愛家鄉(xiāng)的情感,為家鄉(xiāng)的經(jīng)濟建設和社會發(fā)展做出貢獻。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 陳家洪,彭萬仁.生物教學中的探究式教學[J];四川職業(yè)技術學
院學報,2005年03期.
關鍵詞 野生蔬菜;資源調(diào)查;畢節(jié)山區(qū)
中圖分類號 S647 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)02-0113-03
畢節(jié)山區(qū)位于貴州省西北部,地處東經(jīng)103°21′36″~106°25′48″、北緯26°12′36″~27°27′36″,西鄰云南省,北接四川省,東、南分別與遵義、安順兩地區(qū)和六盤水市接壤;轄畢節(jié)、大方、黔西、金沙、織金、納雍、威寧、赫章8個縣(市),250個鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、辦事處),4 508個行政村,土地面積26 853 km2, 2005年末有726萬人,其中農(nóng)村人口675萬人[1]。區(qū)內(nèi)山高谷深,切割度大,相對高差達2 443 m,是典型的巖溶山區(qū)。大部分地方屬亞熱帶濕潤氣候,全年平均氣溫13.20 ℃,年降雨量1 100 mm左右,冬無嚴寒,夏無酷暑,適合于多種農(nóng)作物和動物的生長、繁衍,其復雜的地形地貌及溫潤的氣候孕育了豐富的各色野菜資源。
畢節(jié)山區(qū)氣候溫暖濕潤,生態(tài)類型多種多樣,野生蔬菜資源十分豐富,葉用野菜有蒲公英、苦葉菜、百花菜、土山七、車前子、山韭菜、水芹菜等;根菜類有折耳根、黨參、魔芋等;花菜類有野百合、雞肉花、金銀花等。野生蔬菜以色鮮、味美、營養(yǎng)豐富、無污染等諸多優(yōu)點被譽為“天然、綠色、保健食品”,越來越受到廣大消費者青睞。野生蔬菜具有豐富的營養(yǎng)價值和藥用保健功效,如刺兒菜不但是營養(yǎng)價值極高的美味佳肴,還具有抗氧化、抗衰老、提高免疫能力、抑制肝癌細胞的功能;馬齒莧最善解痛腫熱毒,可作敷藥;蘇恭謂“飲汁治反胃、金瘡流血”,諸頻湖謂“散血消腫利腸、解毒通淋”;苦菜性味苦寒,具有清熱解毒、涼血的功效,用于治痢疾、黃疸、血淋、痔瘺、療腫等;蕨菜是我國主要的野生蔬菜,被稱為“山菜之王”,其營養(yǎng)價值較高,有一定的滋補作用,根莖可入藥。但是受人工馴化栽培及自然儲量的限制,加之經(jīng)濟利益驅使下的濫采濫挖,不僅危及到部分珍稀野菜資源的生存,而且嚴重破壞了原始生態(tài)環(huán)境,使得生態(tài)建設與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾日益突出。因此,合理開發(fā)利用野生蔬菜,實現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展勢在必行。
1 黔西北地區(qū)野生蔬菜資源分布概況
黔西北地區(qū)立體氣候差異極為懸殊,在極近垂直地域內(nèi)跨越氣候帶的現(xiàn)象較普遍。平原地區(qū)同一氣候帶的地域跨度較大,山區(qū)同一氣候帶的地域跨度極小,常在較小的地理范圍內(nèi)出現(xiàn)若干小氣候。且在同一氣候類型范圍內(nèi),地理地貌錯綜復雜,又會孕育出許多特殊的小區(qū)氣候環(huán)境,從而使該區(qū)域內(nèi)的氣候、植被、生物資源多樣化。其復雜多樣的地理和氣候條件,分布有大量的野生蔬菜種質資源,從種類、分布等方面都表現(xiàn)出多樣性。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國可以作為蔬菜的植物資源有213科815屬1 800余種[2],貴州目前在公開出版物中發(fā)表的已鑒定的野生蔬菜資源[3]分屬于7門2綱9類163科386屬669種(變種),占全國可食性蔬菜資源的1/3多,黔西北畢節(jié)山區(qū)野生蔬菜品種占全省的1/2以上。野生蔬菜資源的分布與地理環(huán)境、氣候環(huán)境有著密切關系,不僅種類多,分布廣,而且具有生物多樣性的特點,北至2 900 m以上的高寒山區(qū)韭菜坪,南至457 m 以下的熱帶赤水河,隨著氣候帶的水平和垂直變化,孕育形成了各具特色的野生蔬菜種類[4]。如赫章韭菜坪的高寒野生大韭菜(Eryngiumfoetidum)、寬葉韭(Allium hookeri),威寧草海鎮(zhèn)周邊的魚腥草(Houttuynia cordala Thunb)、香茅草(Cymbopogon intsia),畢節(jié)、大方、黔西、織金等暖溫帶地區(qū)的蒲公英(Tar-axacum officinale)、車前草(Plantago asiatica L)、馬齒莧(Por-tulaca loeracea var)、野薄荷(Mentha arvensis L)、白花菜(Cleome gynandra L),金沙低海拔地區(qū)的水芹菜(Oenanthe benghale-nsis)、土人參(Radix Talini paniculati)、竹節(jié)參(Commelina communis)等品種,幾乎全區(qū)各地都有野生蔬菜分布。但有些野生蔬菜只有特定的地區(qū)才有分布,如高寒野生大韭菜(Eryngiumfoetidum)、寬葉韭(Allium hookeri)只分布在高寒地區(qū)(海拔2 800 m以上)的威寧、納雍韭菜坪等地;蕨菜(Pteridum aquilinum)、水蕨菜(Callipteris esculenta)、水芹菜(Oenanthe benghalensis)、金銀花(Lonicera japonica Thunb)分布在暖溫帶地區(qū)的畢節(jié)、大方、黔西、織金等地;水葵花(Flos inulae japonicae)、夏枯草(Prunella vulgaris Linn)、慈菇(Folium Cremastrae Appendiculatae)大多主要分布在低海拔的赤水河一帶。總之,畢節(jié)山區(qū)野生蔬菜種類多而且復雜,涉及面廣,其分布、使用種類及食用方法既有共性又具有較強的地域性。
2 黔西北地區(qū)野生蔬菜資源調(diào)查研究
2.1 調(diào)查范圍
通過到畢節(jié)山區(qū)8個縣(市)具有代表性的鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行民間采訪,實地考察,收集野生蔬菜資源,結合黔西北地區(qū)立體氣候差異極特征,在不同海拔不同生態(tài)環(huán)境條件下選擇具有代表性的鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行野生蔬菜資源調(diào)查,高海拔地區(qū)(2 000 m以上)選威寧、赫章2個縣進行實地考察,在威寧縣的草海鎮(zhèn)、小海鎮(zhèn)、黑石鎮(zhèn)、哲覺鎮(zhèn)、秀水鄉(xiāng)、牛棚鎮(zhèn)、中水鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn);赫章縣的野馬川鎮(zhèn)、城關鎮(zhèn)、白果鎮(zhèn)、韭菜坪、可樂鄉(xiāng)、財神鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行野生蔬菜資源調(diào)查。中海拔地區(qū)(1 000~2 000 m)選畢節(jié)、納雍、黔西、大方、織金等縣(市)進行實地野生蔬菜資源調(diào)查,在畢節(jié)市的流昌橋辦事處、鴨池鎮(zhèn)、梨樹鎮(zhèn)、朱昌鎮(zhèn)、海子街鎮(zhèn)、撒拉溪鎮(zhèn)、楊家灣鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn);納雍的雍熙鎮(zhèn)、骔嶺鎮(zhèn)、龍場鎮(zhèn)、水東鄉(xiāng)、昆寨鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn);黔西的中建、韋寨、太來等鄉(xiāng)鎮(zhèn);大方的普底、響水、牛場、黃泥塘等鄉(xiāng)鎮(zhèn);織金的雞場、金龍、茶店、官寨、赤水河等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。低海拔地區(qū)(1 000 m以下)選金沙進行實地考察,如金沙的石場、太平、石場、星宿、赤水河等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。
2.2 調(diào)查方法
以畢節(jié)山區(qū)8個縣(市)實地考察為主,結合文獻資料查閱、民間走訪和市場調(diào)研,對畢節(jié)山區(qū)的野生蔬菜資源進行實地考察。用GPS手機以及全球定位儀測定收集地經(jīng)度、緯度、方位及海拔等相關地理數(shù)據(jù)。拍攝考察到的野生蔬菜種類,記載采集地的生態(tài)環(huán)境、地理環(huán)境、氣候特征、食用方法、植株作用以及周邊環(huán)境等,同時收集可采集的繁殖材料、活體植株等。對收集的野生蔬菜資源及時種植在資源保存圃內(nèi),并對這些野生蔬菜資源按植物學特征、植物類型進行分類。
2.3 畢節(jié)地區(qū)野生蔬菜資源植物學分類
查閱相關植物檢索表,對收集的野生蔬菜進行植物學分類,具體分類結果如表1所示。
2.4 野生蔬菜資源保存繁育圃
根據(jù)黔西北地區(qū)不同海拔、不同生態(tài)條件下野生蔬菜資源的分布,收集不同類型的野生蔬菜種類,分類鑒定各類野生蔬菜的生物學特性,集中統(tǒng)一種植在資源保存圃內(nèi),并進行觀察試驗記載,分析測定其內(nèi)含物的藥理及營養(yǎng)成分,篩選出具有開發(fā)利用價值的野生蔬菜品種,集合不同種類野生蔬菜的原生境及生物學特性,對其進行人工馴化栽培、資源快速繁殖技術等,并在此基礎上開展高產(chǎn)、優(yōu)質、高效栽培技術研究,進一步促進黔西北地區(qū)野生蔬菜資源保存及生態(tài)建設,為下一步進行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)研究打下基礎。
3 野生蔬菜收集整理存在的主要問題
3.1 野生蔬菜資源收集難度較大
野生蔬菜大多數(shù)為一年生草本植物,部分品種生長在深山老林,多數(shù)品種不知其生長習性,采用收集植株方式,移栽后植株適應能力差,成活率低,如在赫章縣韭菜坪收集野韭菜帶回來后,大多因不適應當?shù)丨h(huán)境,植株苗逐漸退化。采用種子收集方式,則因種子幼嫩,含水量較大,不易保存,發(fā)芽率低,如鑼鼓菜,因多數(shù)種子不成熟,種植后大多不發(fā)芽。
3.2 野生蔬菜資源保存難度大
從全區(qū)各縣(市)收集回來的野生蔬菜,部分品種由于不能適應當前的環(huán)境或需要一個很長的適應過程,以至植株死去或逐漸退化。如鑼鼓菜扦插不易成活,菜用當歸不易抽薹開花,資源保存難度較大。此外,野生蔬菜馴化栽培難度也較大。
3.3 基礎設施相對薄弱
部分野生蔬菜品種不能及時通過控制小氣候環(huán)境以滿足野菜生長的最佳生長環(huán)境,從而導致抵御自然災害能力差。加之2012年高溫干旱天氣持續(xù)時間較長,水資源較緊缺,以致野生蔬菜在生產(chǎn)過程中受到了一定的影響。
4 結論
野生蔬菜分布在畢節(jié)山區(qū)的各個領域,田間走道、山邊林地均分布有各類野生蔬菜,據(jù)不完全統(tǒng)計,畢節(jié)山區(qū)常見的食用野生蔬菜資源分屬于36科70余種,分布在海拔457~2 900 m地區(qū),且中低海拔地區(qū)較高海拔地區(qū)分布多;食用部位多以莖、葉為主,根、根莖、塊根、塊莖次之,花最少。
5 參考文獻
[1] 付業(yè)春,詹會澤.黔西北地區(qū)立體氣候與林木藥材產(chǎn)業(yè)的開發(fā)利用[J].貴州農(nóng)業(yè)科學,2002,30(5):33-35.
[2] 陳建華,劉銀漢,宋維健,等.張家界野生蔬菜資源調(diào)查[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報:自然科學版,2009,35(3):269-273.
關鍵詞:農(nóng)業(yè);面源污染;水環(huán)境;現(xiàn)狀;防治
中圖分類號:X52 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-09-0154-2
1 長春市農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀
根據(jù)第一次全國污染源普查顯示,農(nóng)業(yè)源污染物排放對水環(huán)境的影響較大,據(jù)研究分析占河流和湖泊富營養(yǎng)問題的60%~80%左右。流經(jīng)長春市的河流流域面積大于20平方公里的河流有208條,其中大于1000平方公里的有9條,即第二松花江、沐石河、飲馬河、雙陽河、霧開河、伊通河、新開河、拉林河、卡岔河。長春市主要有第二松花江和拉林河兩個流域。第二松花江在長春境內(nèi)主要包括飲馬河和沐石河兩個流域,伊通河、霧開河、雙陽河是飲馬河的三個支流。這幾年由于長春市種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的大力發(fā)展,面源污染日趨加劇,諸如松花江、新立城水庫等飲用水源地出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象,已經(jīng)成為制約區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。據(jù)監(jiān)測表明:19個斷面中,有9個斷面水質為Ⅲ類,有4個斷面為Ⅳ類,有6個為劣Ⅴ類。經(jīng)定量檢測分析,長春市農(nóng)業(yè)面源污染占第二松花江流域富營養(yǎng)問題的65%左右。
1.1 化肥施用引起的污染
2007年長春市化肥使用折純量46.65萬噸。其中,氮肥29.87萬噸,占總量的64%;五氧化二磷16.79萬噸,占總量的36%。地表徑流總磷321.74噸,總氮3295.78噸,氨氮469.82噸。地下淋溶總氮2645.93噸,氨氮241.68噸。化肥流失總量6974.95噸,流失率1.5%。全市單位施用量28.65千克/畝,單位流失量0.43千克/畝?;蕟挝皇┯昧扛哂谌珖?1.8千克/畝的平均水平。
化肥施用、流失量最大的是第二松花江流域,施用量為402276.03噸,占全市種植業(yè)化肥施用總量的86%;流失量為5623.09噸,占全市種植業(yè)化肥流失總量的81%。
拉林河流域施用量相對較小,為64273.14噸,僅占全市種植業(yè)化肥施用總量的14%;流失量為1351.88噸,占全市種植業(yè)化肥流失總量的19%。
1.2 農(nóng)藥使用引起的污染
2007年長春市農(nóng)藥施用總量5925.07噸,流失量0.51噸,流失0.0085%。施用的農(nóng)藥以阿特拉津和乙草胺為主。全市農(nóng)藥單位施用量363.90克/畝,單位流失量0.03克/畝。農(nóng)藥單位施用量低于全國1000克/畝的平均水平。
農(nóng)藥使用、流失量最大的是第二松花江流域,使用量為4805.72噸,占全市種植業(yè)農(nóng)藥使用總量的81%;流失量為494.89千克,占全市種植業(yè)農(nóng)藥流失總量的98%,流失率為0.01%。拉林河流域的農(nóng)藥使用量相對較小,為1119.35噸,僅占全市種植業(yè)農(nóng)藥使用總量的19%;流失量很小,為10.12千克,僅占全市種植業(yè)農(nóng)藥流失總量的2%,流失率0.0009%。
1.3 畜牧養(yǎng)殖業(yè)引起的污染
2007年長春市畜禽養(yǎng)殖業(yè)污水(尿液)產(chǎn)生總量為135.13萬噸,糞便產(chǎn)生總量268.24萬噸;化學需氧量、總氮、總磷、氨氮產(chǎn)生量分別為581346.92噸、40528.61噸、7043.18噸和1931.7噸。畜禽養(yǎng)殖業(yè)污水(尿液)、固體廢物利用量、化學需氧量、總氮、總磷、氨氮排放總量分別為2525757立方米、14299928噸、91169.95噸、10449.65噸、1251.18噸、1666.86噸。
污水(尿液)、糞便、化學需氧量、總氮、總磷、氨氮產(chǎn)生排放量最大的是第二松花江流域,產(chǎn)生量分別是3111513.93立方米、256.90萬噸、553157.74噸、37914.82噸、6726.23噸和1730.5噸;排放量分別是2196249.7立方米、256.90萬噸、87119.14噸、9482.01噸、1206.96噸和1479.13噸。拉林河流域污水(尿液)、糞便、化學需氧量、總氮、總磷、氨氮產(chǎn)生排放量相對較小,分別為331923.07立方米、11.34萬噸、28189.19噸、2613.80噸、316.95噸和201.2噸;排放量分別為329507.08立方米、4050.81噸、967.64噸、44.22噸和187.73噸。
2 長春市農(nóng)業(yè)面源污染的主要原因
2.1 種植業(yè)方面
長春市是糧食主產(chǎn)區(qū),一方面是由于糧食安全和保障農(nóng)產(chǎn)品供應的壓力大,長期以來一直強調(diào)高產(chǎn),忽視環(huán)境保護;另一方面是技術推廣體系薄弱,農(nóng)民施肥盲目性大。當前,一些高產(chǎn)地區(qū)農(nóng)民過量施肥現(xiàn)象十分普遍,由于栽培技術和水肥管理技術不配套,導致氮肥利用率低、損失率高,并引起病蟲害加重、農(nóng)藥使用頻繁,加重了氮肥和農(nóng)藥的面源污染。
2.2 養(yǎng)殖業(yè)方面
主要是:一方面是缺乏統(tǒng)一考慮畜禽生產(chǎn)和環(huán)境保護的發(fā)展規(guī)劃;另一方面是畜禽糞尿的資源化缺乏政策的鼓勵和支持。由于資源化生產(chǎn)、運輸和銷售等環(huán)節(jié)的成本高,違法排污的成本低,因而經(jīng)營者缺乏進行畜禽糞尿資源化利用的積極性,導致其處理率低和隨意排放。農(nóng)業(yè)上重點使用化肥,結果使大量畜禽糞便等有機肥積壓浪費,造成公害。獸藥、飼料添加劑使用不當,造成畜產(chǎn)品的藥物殘留及環(huán)境污染。獸藥的殘留,通過人們攝食轉移到人體內(nèi),影響人們的健康。另外有害物質通過畜禽的排泄,造成土壤和水源污染,對人類生存環(huán)境構成威脅。
3 農(nóng)業(yè)面源污染防治對策
3.1 建立健全組織機構,加強領導,落實責任
建立一支知農(nóng)業(yè),懂技術的農(nóng)業(yè)環(huán)境保護隊伍,要切實提高對加強農(nóng)村環(huán)境保護工作重要性和緊迫性的認識,把農(nóng)村環(huán)境保護擺上重要工作日程。
3.2 開展農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)督管理工作
要加大農(nóng)業(yè)環(huán)境執(zhí)法力度,開展農(nóng)業(yè)環(huán)境執(zhí)法學習和宣傳活動,抓好農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測、檢測工作。
3.3 測土配方施肥和病蟲害生物綜合防治
實施土樣檢測,科學合理的使用肥料;實施赤眼蜂、白僵菌防治玉米螟,水稻稻瘟病、二化螟生物防治等。通過實施測土配方施肥和生物防治技術,減少農(nóng)藥和化肥的使用數(shù)量,特別是控制高毒、高殘留農(nóng)藥的使用,降低或減少農(nóng)業(yè)面源污染事故的發(fā)生。
3.4 實施機械深施肥
為提高化肥利用率,減少化肥損失,采用機械深施肥、保護性耕作技術。實行免耕、少耕和秸稈覆蓋,改善土壤結構,減少水蝕風蝕,有效降低肥料的揮發(fā)和流失,特別是氮素損失,提高肥料的利用率。適時適量施肥,滿足作物生長需要,減少盲目施肥,可有效降低因施肥對環(huán)境造成的污染。
3.5 選用抗病蟲的優(yōu)良品種
抗病蟲的優(yōu)良品種,是防治病蟲害最經(jīng)濟安全的有效方法,也是控制面源污染最經(jīng)濟實用的有效方法。要種植抗性強品種,減輕病蟲害發(fā)生,降低病害流行風險,堅決淘汰發(fā)病重品種。發(fā)揮自然生態(tài)控害的潛能,實施農(nóng)作物健身栽培,充分發(fā)揮作物自身的補償抗逆的能力,增強作物抗病蟲能力,減少農(nóng)藥的使用,防止因此帶來的農(nóng)業(yè)面源污染。
3.6 大力發(fā)展農(nóng)村能源,實施鄉(xiāng)村清潔工程
推廣太陽能、風能、生物質能等應用技術,發(fā)展農(nóng)村戶用沼氣和大中型養(yǎng)殖小區(qū)沼氣工程,無害化處理畜禽糞便,提高秸稈利用率,大力推廣沼氣沼液沼渣的綜合利用技術,發(fā)展和扶持有機肥生產(chǎn)企業(yè);加快農(nóng)村土地流轉和農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設速度,改善農(nóng)村衛(wèi)生條件,實施鄉(xiāng)村清潔工程,建立鄉(xiāng)村物業(yè)等設施建設,減輕農(nóng)村生活污染,控制面源污染。
3.7 科學合理的發(fā)展畜牧業(yè)
優(yōu)化整合畜禽分散飼養(yǎng)場(點),發(fā)展規(guī)?;⒓s化養(yǎng)殖業(yè),建設標準養(yǎng)殖小區(qū),劃定禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)和準養(yǎng)區(qū),主城區(qū)和水源區(qū)禁止飼養(yǎng)畜禽;加強畜禽排泄物污染的控制,采用多種技術對畜禽糞便進行處理。合理配制飼料,降低飼料中的礦物質及粗蛋白含量,以達到降低糞便中的氮和礦物質含量的目的,加強環(huán)保型飼料的研究應用,加強生物飼料的研究應用。建立生態(tài)型畜牧場或“綜合農(nóng)業(yè)”系統(tǒng),充分利用當?shù)氐淖匀毁Y源,利用動物、植物、微生物之間的相互依存關系和現(xiàn)代技術,實行無廢物和無污染生產(chǎn)。
3.8 開展農(nóng)業(yè)野生植物資源保護與外來物種入侵防控工作
開展農(nóng)業(yè)野生植物資源調(diào)查與保護工作,建立野生植物資源保護區(qū),控制豚草、稻水象甲等外來有害物種的入侵。野生植物資源保護為生物多樣性生存和發(fā)展提供必要平臺;為植物改良育種提供可能性;為農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護治理面源污染提供條件。
3.9 建設生態(tài)攔截工程
關鍵詞: 地理信息系統(tǒng) 海洋科學 海洋災害 迪杰斯特拉算法 最短路徑
一
隨著計算機技術的飛速發(fā)展,空間技術的日新月異,以及計算機圖形學理論的日漸完善,地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)技術也日趨成熟,并且逐漸被人們所認識和接受。它處理、管理的對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關系,包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等,用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程,解決復雜的規(guī)劃、決策和管理問題。
海洋科學則是研究海洋的自然現(xiàn)象、性質及其變化規(guī)律,以及與開發(fā)利用海洋有關的知識體系。它的研究對象是占地球表面71%的海洋,包括海水,溶解和懸浮于海水中的物質,生活于海洋中的生物,海底沉積和海底巖石圈,以及海面上的大氣邊界層和河口海岸帶。因此海洋科學是地球科學的重要組成部分。海洋科學的研究領域十分廣泛,其主要內(nèi)容包括對于海洋中的物理、化學、生物和地質過程的基礎研究,和面向海洋資源開發(fā)利用,以及海上軍事活動等的應用研究。由于海洋本身的整體性、海洋中各種自然過程相互作用的復雜性和主要研究方法、手段的共同性而統(tǒng)一起來,使海洋科學成為一門綜合性很強的科學。
近年來,地理信息系統(tǒng)被世界各國普遍重視,尤其是“數(shù)字地球”概念的提出,使其核心技術GIS更為各國政府所關注。目前以管理空間數(shù)據(jù)見長的GIS已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境研究、農(nóng)作物估產(chǎn)、災害預測、交通管理、礦產(chǎn)資源評價、文物保護、濕地制圖,以及政府部門等許多領域發(fā)揮著越來越重要的作用。當前GIS正處于急劇發(fā)展和變化之中,研究和總結GIS技術發(fā)展,對進一步開展GIS研究工作具有重要的指導意義。GIS技術在我國愈發(fā)得到重視,由于全球環(huán)境變化研究及海洋資源和環(huán)境管理的需求,其應用從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測繪、環(huán)境保護、電力、電信、減災防災等陸地領域,逐步滲透到海洋資源與管理、礦產(chǎn)資源調(diào)查等方面。21世紀是海洋的世紀,開發(fā)海洋資源、保護海洋環(huán)境和維護海洋權益已引起世界各沿海國家的廣泛關注和高度重視?!皵?shù)字海洋”是“數(shù)字地球”必不可少的重要組成部分。海洋為GIS的發(fā)展提供廣闊的發(fā)展空間,是GIS發(fā)揮優(yōu)勢、施展才華的地方。將GIS技術引進海洋領域,使海洋信息數(shù)據(jù)的建庫和管理向科學化、可視化、便捷化方向發(fā)展,實現(xiàn)海洋信息數(shù)據(jù)的自動化成圖和成果資料的網(wǎng)絡、共享,符合未來“數(shù)字地球”、“數(shù)字海洋”的發(fā)展趨勢。
同時GIS在海洋自然災害應急管理系統(tǒng)中有很大的作用。
第一,提供空間數(shù)據(jù)和相關屬性數(shù)據(jù)的快速存取和管理功能。自然災害管理系統(tǒng)需要快速處理大量空間、屬性數(shù)據(jù),GIS提供高速的空間、屬性數(shù)據(jù)一體化處理和管理能力,能滿足污染數(shù)據(jù)查詢、更新、統(tǒng)計、模擬分析和預測評價的需要。
第二,提供分層的可視化的顯示功能??芍庇^地將災害屬性信息以圖形方式顯示在屏幕上。
第三,提供空間和屬性數(shù)據(jù)間的互動查詢。GIS的互動雙向查詢功能可方便地找到災害源的相關信息。
第四,提供空間、屬性數(shù)據(jù)一體化的統(tǒng)計分析功能。
第五,緩沖區(qū)分析(范圍、距離等)。
第六,除上述基本功能外,GIS還可與災害分析預測模型相結合,生成有效的決策支持信息,如GIS與災害擴散模擬模型、元胞自動機模型、專家知識系統(tǒng)等相結合,可構筑功能更強、更先進的快速應急管理系統(tǒng)。
要充分發(fā)揮GIS在自然災害應急管理系統(tǒng)中的作用,就要重點考慮以下問題:第一要建立一個空間數(shù)據(jù)庫,并把空間數(shù)據(jù)庫與相應的環(huán)境數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫等連接起來。第二,災害處置需要操作大量數(shù)據(jù)、應用多種分析方法,因此需要開發(fā)一套完善的、智能化的數(shù)據(jù)處理分析方法。第三,建立一套災害模擬分析評價模型,才能適應災害應急的需要。第四,GIS系統(tǒng)與災害分析模型的聯(lián)結,以及整個系統(tǒng)的集成,避免中間數(shù)據(jù)交換,提高系統(tǒng)運行的速度,增強系統(tǒng)的分析能力。系統(tǒng)建設要求將以空間位置信息、特征信息,以及災害種類、擴散范圍、地理信息等搜集、整理,建立完整的數(shù)據(jù)庫,通過災害應急管理系統(tǒng)進行有效的組織和管理,再經(jīng)過系統(tǒng)地分析和處理,提出事故應急處置預案。
二
下面來講述迪杰斯特拉算法在災害決策系統(tǒng)中的一個應用。
遇到緊急災害發(fā)生時,受災人們要被緊急疏散到事先選定的安置點。而撤退路徑是災害決策系統(tǒng)研究的問題之一??煽堪仓命c的選擇是根據(jù)地理位置、安全系數(shù)和經(jīng)濟狀況等因素確定。如何從眾多的安置點中,選定一個或多個作為核心安置點,重點進行災前建設,災后配給救援人員和救災物資,高效地在安置點間進行緊急物資和醫(yī)療資源的調(diào)配,也是不容忽視的問題。核心安置點應滿足的條件之一是到達其余最遠安置點最近,即所需時間最短。將該問題轉化為在各個安置點中選取到達最遠安置點路徑最短的問題。最短路徑是圖論中的經(jīng)典問題,該問題分成2種:單源最短路徑問題和所有頂點間最短路徑問題。前者是基礎,此類問題的求解方法有動態(tài)規(guī)劃法,啟發(fā)式算法,A*算法,迪杰斯特拉,Bellman-算法等,其中,迪杰斯特拉算法最為經(jīng)典,它的時間復雜度是0(n2),n是圖中的點數(shù),在此算法基礎上,相繼有很多的改進及應用。
設有向圖G=(V,E),V是點的集合,E是邊的集合。每條邊有一個非負的權值,即對每條邊(u,v)∈E,有w(u,v)≥0。設s為起始點,D[i]為s到i的最短距離。該算法的基本思想是從選定的源點s出發(fā),按照路徑長度非遞減的順序逐一計算到其余各點(V-s)最短路徑d,其中i∈{v-s}。
算法具體描述如下:
①將圖G(V,E)中的V分為S和T。S是從源點s出發(fā)已求得最短路徑的點的集合;T是尚未確定最短路徑的點的集合,即T=V-S。因此,最初時S={s},T=V-{s};用w〈i,j〉表示點i至點j之間的權值
D[i]=w(s,i),〈s,i〉∈E∞,〈s,i〉?埸E
②選擇V∈{V-s},使得D[j]=Min{D[i]},V就是圖中從V出發(fā)的最短路徑的終點。更新S=S∪{V};
③修改從V出發(fā)到集合V-S上任一頂點Vk可達的最短路徑長度。具體方法是:
如果D[j]+edges[j][k]
④如果S=V,由此求得從Vs到圖上其余各頂點的最短路徑,結束;否則跳轉至②。
迪杰斯特拉算法的改進:
以上迪杰斯特拉算法解決的是單源最短路徑問題,可依次選定各個安置點作為源點,求出該安置點到其余點的最短路徑?,F(xiàn)對該算法上進行改進,以解決從候選安置點中選取核心安置點的問題。改進的算法如下。
①將安置點和點間的路徑,抽象為有向圖G(V,E),V表示各安置點,n表示安置點數(shù),E表示安置點間的連接,每個連接有權值,該權值可以是安置點間的距離、擁堵情況等;
②依次選取圖G(V,E)各點作為源點,使用Dijkstra算法計算該點s(s∈V)到其余點I(i∈V,且i≠s)的最短路徑,用D表示,得到n-1個最短路徑值,構建得到表格中的一行。將圖中所有點作為源點,可得到n行最短路徑。
③在步驟②中每行最短路徑中找出最大的最短路徑值D(s∈V且i∈V),作為步驟①表格中新的一列,該列用D表示(s∈V)。可知,從源點s到達安置點i最遠;將每行的最短路徑值求和,即T=S(i∈V,且i≠s);
④在D列中,找出最小值D,該值表示以i作為源點,出發(fā)到達最遠安置點j速度最快;如果在第n列中,最小值D有多個相等,就從T列找出最小值,表示從安置點i出發(fā)到達最遠安置點最近,且到達其余各安置點的路徑之和最小,即到達其余安置點總耗時最少,故將安置點i選做核心安置點;
⑤根據(jù)求得的核心安置點s、到達其余安置點的最短路徑D,可找出次核心安置點,依次類推。
如圖1,有4個候選安置點,分別用點A,B,C和D表示。安置點之間有道路連接,根據(jù)道路是單向或雙向用有向邊連接,在緊急情況下可以取消或設定單向限制;有向邊上的權值可以表示兩個安置點之間的距離、路況等,對于雙向通行的道路可能由于方向的不同,引發(fā)道路的擁堵情況不同,因此兩個安置點間的有向邊權值不同,如A和B之間的兩條有向邊。
圖1 各個安置點及位權關系
根據(jù)改進的迪杰斯特拉算法,分析計算如下。
(1)使用基本的迪杰斯特拉算法,對各點作為源點計算其到其余點的最短路徑及其長度,結果如表1。
表1 各安置點到達其余安置點的最短路徑
(2)將(1)中各安置點到其余點的最短路徑長度,最短路徑長度中的最大值和從該點出發(fā)到其余各點的最短路徑長度求和,匯總得到表2。
表2 各安置點到其余點的最短路徑情況表
(3)由表2可知,從安置點A出發(fā)到達最遠安置點最快,選取安置點A作為核心安置點,最有利于災害發(fā)生后在各安置點進行救援物資、醫(yī)療救護人員及設備等的調(diào)配。
若表2中,DS列最小值有2個以上,可從TS選取最小值。從而確定核心安置點。
(4)核心安置點A選定后,根據(jù)表2,進一步分析確定第二核心安置點。
在本問題中,選定A作為核心安置點,到達安置點B的最短路徑是ACDB;到達安置點C的最短路徑是AC;到達安置點D的最短路徑是ACD;所以,選取安置點C作為次核心安置點。同理,依次選取第3核心安置點D和第4核心安置點。
將安置點A,B,C,D及點間的權值作為改進的迪杰斯特拉算法的輸入。如圖2中,黑色突出顯示的安置點A即選定的核心安置點,黑色突出顯示的有向路徑ACDB,即從核心安置點到達其余安置點的最短路徑。仿真結果表明,改進后的算法可以得到到達最遠安置點最快的最短路徑選擇。
圖2 算法仿真圖
通過改進最短路徑求解問題中的迪杰斯特拉算法,對災害決策系統(tǒng)中核心安置點選擇及建設問題,提供了一種可行方法。核心安置點的選定,有利于救災過程中物資的調(diào)配和安置點規(guī)模的合理安排,對救災工作有一定的實際應用價值。安置點間邊的權值的確定及提高大規(guī)模情況下安置點的選擇問題,可作為今后的研究方向。
參考文獻:
[1]湯國安,趙牡丹編著.地理信息系統(tǒng).科學出版社.
[2]馮士筰,等主編.海洋科學導論.高等教育出版社.
關鍵詞:能源作物芒草分類分布生物學特性轉化利用
1 引言
由18世紀末蒸汽機等發(fā)明催生的工業(yè)革命,徹底改變了人類歷史的發(fā)展歷程一保持了幾千年自給自足的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會開始步入工業(yè)社會。工業(yè)社會從根本上改變了人類對能源的依存方式,從幾乎完全依賴植物生物質變成了主要依賴石油、煤炭和天然氣等化石燃料。眾所周知,這些化石燃料是由地球若干億年積累下來的生物殘骸轉化形成的,具有不可再生性。如果人類不改變能源依賴方式,地球上的化石燃料就將在幾十年內(nèi)枯竭。爆發(fā)多次的能源危機和不斷上升的能源價格也在警告我們:人類現(xiàn)行的能源依存方式是不可持續(xù)的,甚至是非常危險的。
大量開采利用化石燃料的另一問題是,將地層中長期蘊藏的碳以CO,的形式釋放到大氣中,從而不可避免地造成溫室效應,引起全球氣候變暖。而且,化石燃料特別是燃燒煤炭造成的各種污染也極大地危害著人類健康,破壞了森林、耕地和建筑。因此,控制化石燃料的消耗,減少CO,排放已成為世界共識。人類社會要走向可持續(xù)性發(fā)展,必須尋求可再生清潔能源,這已成為科學家們積極探索的熱點。
可再生清潔能源包括風能、太陽能、地熱、潮汐、水電和生物質能等。其中,生物質能是綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而蘊藏在生物體內(nèi)的能量,是可再生的綠色能源。與其它可再生清潔能源相比,生物質能是唯一能固碳、可再生并轉化成氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)燃料或其它化工原料和產(chǎn)品的碳資源。生物質能具有良好的穩(wěn)定性、儲能性、原料多樣性和產(chǎn)品多樣性等優(yōu)點,缺點是季節(jié)性強、原料分散、能量密度低。
根據(jù)能源載體物質的化學成分,可將生物質原料分為三大類:①糖和淀粉類,富含糖或淀粉,可用于生產(chǎn)燃料乙醇;②油脂類,富含油脂,能通過脂化過程形成脂肪酸甲脂類物質,即生物柴油;⑧纖維素類,富含纖維素、半纖維素和木質素,可通過轉化獲得熱能、電能、乙醇和生物氣體等。目前,已規(guī)?;蒙镔|能源的國家有美國和巴西,其主要原料分別是玉米和甘蔗。眾所周知,玉米、甘蔗、油菜等第一代能源作物是人類的重要食物來源,將它們作為生物質能源將影響到世界食物安全,也很難在食物緊缺的國家推廣。近年來,科研人員的目光已集中到產(chǎn)量大、來源廣的纖維素類——第二代能源作物上,其中多年生草本植物芒草被認為是生物質產(chǎn)量高、資源利用效率高、生產(chǎn)成本低、生態(tài)適應性廣、開發(fā)潛力巨大的理想能源作物。2011年10月28日,《經(jīng)濟參考報》刊登了“第二代生物質能源呼之欲出芒草成能源作物新星”的報道。
2 芒草的分類與分布
芒草是各種芒屬(Miscanthus And ress,)植物的統(tǒng)稱,屬于禾本科(Poaceae)黍亞科(Panicoideae)蜀黍族(And ropogoneae)。芒草的種間、種內(nèi)多樣性復雜,據(jù)《中國植物志》記載,全世界芒屬植物可分13個種,我國有8個種,但有關種的數(shù)目、劃分及其親緣和演化關系,學術界尚存爭議。
1855年,Andressons首次從甘蔗屬(Saccha rum)和蔗茅屬(Erianthus)中將芒屬分列出來,其命名的Miscanthus包括5個種;1881年,Benth等將荻(Triar rhena sachariflo ra(Maxln,)Nakai)歸入芒屬。1930年,Honda將芒屬分為兩組,一組為Triarrhena,另一組為Eumi scanIhus。1959年,耿以禮在研究中國芒屬植物時,將上述兩組合并為三藥芒組(Triarrhena),該組植物有3枚雄蕊,而將分布于我國西南地區(qū)的芒屬種類另立為雙藥芒組(Diandra),該組植物有2枚雄蕊。1962年,Adatj等認為芒屬植物有17個種,可分為四個組,分別命名為Section Triar rhena(荻組)、Seciion Eumiscanthus(真芒組)、SectionKa riyasua(青茅組)和Section Dlandra(雙藥芒組)。1989年,劉亮在修訂禾本科甘蔗亞屬的分類時,將荻從芒屬中獨立出來,恢復了Nakai于1950年所建立的荻屬,包括荻和南荻(T.1ularlorlpana)2個種,并認為南荻是我國的特有種。2006年,Chen等糾又將荻、南荻、紅山茅以及雙藥芒屬歸并到芒屬,認為全世界芒屬植物共有14個種,中國有7個種,分別是紅山茅(M.paniculatus)、南荻(M.1utarioripa rlus)、荻(M.sacchariflorus)、五節(jié)芒(M.floridulus)、芒(M.slnensls)、尼泊爾芒(M.nepalensis)和雙藥芒(M.nudipes),并認為M.condensatus(八丈芒)、M.purpurascens(紫芒)、M.transmorrJsonensis(高山芒)和M.jinxianensis(金縣芒)都為M.slnensls的變異類型(變種)。
另外,1988年出版的《四川植物志》中,還列出了短毛芒(M.revipilus)和川芒(M.szechuanensis)在歐洲,三倍體芒草——奇崗(M.×giganteus)已被大量研究報道,它原產(chǎn)于日本、被認為是荻(四倍體)和芒(二倍體)的天然雜交種。在非洲南部,有M.junceus、M.sorghum、M.violensis和M.ecklonii的自然群落發(fā)生,但究竟是否屬于芒草尚不清楚。在芒屬植物的各個種內(nèi),芒的變種最多,僅二倍體變種就有17個。
芒草原產(chǎn)于東亞,廣泛分布于從東南亞到太平洋島嶼的熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū),現(xiàn)已擴展至西非、美洲和歐洲地區(qū)。周昌弘等。依據(jù)外部形態(tài)和地理分布的關系,將芒草劃分為三大類群,第一大群為中國芒類群,是由芒及其變種形成的分類群,主要分布在中國大陸東部、朝鮮(半島)、日本、琉球群島、臺灣島、菲律賓群島等;第二大群為五節(jié)芒類群,是由五節(jié)芒形成的分類群,主要分布在中國南部沿海、東亞和南亞地區(qū);第三大群是尼泊爾芒類群,是以尼泊爾芒為主形成的區(qū)系,分布范圍以環(huán)繞喜馬拉雅山的區(qū)域為主,涵蓋中國云南、四川,印度、巴基斯坦、緬甸、尼泊爾等地。關于我國芒草的分布,Chen等認為:紅山茅生長在海拔2500~3100m的干旱山坡,分布于四川、貴州、云南;南荻生長在海拔低于100m的
湖邊和河堤,分布在湖南、湖北;荻生長在山坡和河岸,分布于河南、河北、陜西、甘肅以及日本、朝鮮、俄羅斯;五節(jié)芒生長在坡地、河谷和草地,分布于海南、臺灣、廣東、廣西、福建、浙江、江蘇、安徽、湖北、河南、四川、貴州、云南以及東南亞國家;芒生長在低于海拔2000m的山坡、海岸,分布于海南、臺灣、廣東、廣西、福建、江西、浙江、江蘇、安徽、湖北、山東、河北、吉林、陜西、四川、云南、貴州以及日本、朝鮮(半島);尼泊爾芒生長在海拔1900-2800m的山坡,分布于四川、云南、以及不丹、印度、緬甸、尼泊爾;雙藥芒生長在海拔1000-3600m的山坡,分布干四川、云南、貴州、以及不丹、印度、尼泊爾。在芒屬植物的各個種內(nèi),芒的分布范圍最廣,且不同變種通常有顯著不同的分布區(qū)域,如臺灣的八丈芒、白背芒(M,gIabe r)、臺灣芒(M,fo rmosanus)和高山芒均為芒的變種,它們的分布區(qū)域分別為海邊、低海拔、中海拔和高海拔區(qū)域。
3 芒草的生物學特性
芒草為多年生草本植物,一般壽命18-20年,最長可達25年以上;植株高大,莖稈粗壯、中空、高度通常為1N3m,在熱帶、亞熱帶可達5m以上;葉片扁平、窄長,長度10~80cm不等、長寬比30-50;根系發(fā)達、入土深度1m以上,具有發(fā)達的地下根莖、橫走于地表下10cm左右,可構成縱橫交織的根莖一根系網(wǎng)絡系統(tǒng);分蘗能力強,單株分蘗數(shù)可達100個以上,并形成單株群落;頂生大型圓錐花序,由多數(shù)總狀花序沿一延伸的主軸排列而成,小穗成對、孿生于延續(xù)的總狀花序軸上,每小穗含一兩性花,雄蕊2N3枚,雌蕊2枚;異花授粉,自交不親和,易形成變種問、種間、甚至屬于雜種;種子小而輕,千粒重0.3-0.59,適合風播,但三倍體、五倍體的芒草不育。
芒草的染色體很小,基數(shù)為19,是禾本科中染色體基數(shù)最大的植物之一;除二倍體外,常出現(xiàn)多倍體和非整倍體的情況。Watson等將芒草的染色體數(shù)目分為:2n=2x=35~43,2n=3x=57,2n=4x=76,2n=5x=95和2n=6x=114;Deuter對發(fā)表于2000年前的研究報告進行了統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)各種芒草的染色體數(shù)目如下:荻組中荻為2n=2×=38、2n=3×=57、2n=4x=76、2n=5x=95,奇崗為2n=3x=57-58;真芒組中芒為2n=2x=36~42,八丈芒為2n=2x=36~38、2n=3x=57,五節(jié)芒為2n=2x=38、2n=3x=57,紫芒為2n=2x=40;青茅組中M,o Jjgostachyus為2n=2×=38,中介芒(M,i nte rmedi u s)為2n=4x=76、2n=6x=1 14,青茅(M,tincto rius)為2n=2x=38、2n=4x=76—78、2n=6x=1 03~109;雙藥芒組中尼泊爾芒為2n=2x=40、雙藥芒為2n=2x=40、蔗茅(M,rufipilus)為2n=2x=40;其它如高山芒為2n=2x=38、M,pycnocephaIus為2n=2x--38。另據(jù)杜風研究,陜西鳳縣居群的芒為2n=3x=57,南荻為2n=2x=38;據(jù)陳少鳳研究,南荻的變種細荻(M,1utario riparius var.humilior)為2n=4x=76。
芒草是喜溫、喜光的長日照作物,一般春季播種或移栽,初夏拔節(jié)、分蘗,秋季開花結實,深秋停止生長,翌年春季返青;芒草是高光效C。作物,光能利用率高,光合速率與玉米、甘蔗等相當,可達50mg/(dmh);芒草生長速度快,在生長季約每周出葉1片,最高葉面積指數(shù)可達6.5N10.0,分蘗期株高增長0.5N1.0cm/d,拔節(jié)期達到3cmid;芒草繁殖能力強,既能有性生殖、也能無性繁殖,一般從5月下旬開始,株叢中約20N30%的枝條形成生殖枝并逐步進入生殖生長,種子成熟后依靠風力傳播,無性繁殖則依靠根莖和蘗芽。
芒草具有極寬的生態(tài)適應性,在我國從低海拔的沿海灘涂、河流岸邊、道路沿線、干熱河谷地到海拔2000m以上的山地草叢,芒草都生長良好;芒草侵襲能力、競爭能力強,能適應多種土壤類型,常常是山地、丘陵、灘涂、林緣等草本群落的優(yōu)勢組分;芒草具有較強的耐旱、耐熱、耐寒等特點另外,芒草對Cu、Cd、Pb、Zn、As、Mn等重金屬具有較強的耐受性,可作為修復污染土壤或礦區(qū)等廢棄地的優(yōu)先物種。
芒草有很高的生物質產(chǎn)量潛力。根據(jù)Lewandowski等的統(tǒng)計,三倍體芒草——奇崗在歐洲定植3-5年后可達最大干物質產(chǎn)量,南歐在灌溉條件下可達30t/hm。以上,中北歐在無灌溉條件下也可達10~25t/hm。Heaton等[28]在美國伊利諾斯州的試驗表明,在投入極少的條件下,奇崗的光能利用率平均為1.0%、最高達到2.0%,平均生物質產(chǎn)量為30t/hm。最高達到61t/hm。我國各地的試驗表明,在黑龍江可達37.5t/hm。在山東微山可達43.76t/hm。在北京種植當年可達4.33~14.77t/hm。第二年可達18.49N20.36t/hm。第三年可達39.05t/hm。
4 芒草的能源作物特性及其開發(fā)利用途徑
Heaton等總結了理想能源作物的特征,包括:C光合途徑,冠層持續(xù)時間長,多年生(無需每年耕種),無明顯病蟲害,春季生長速度快、勝過雜草,不育(防止“逃逸”),在土壤中貯碳(土壤修復和減碳的工具),秋季將營養(yǎng)分配回土壤(降低養(yǎng)分需求),低養(yǎng)分含量如含氮、含磷量
利用能源作物替代化石燃料時,需要將生物質能進行轉化,轉化方式可分物理、化學和生物三個方面,涉及到固化、直接燃燒、氣化、液化、熱解、發(fā)酵、消化等技術。芒草屬于木質纖維素類能源作物,主要組分是纖維素、半纖維素和木質素等碳水化合物,可通過壓縮成型、直接燃燒或與煤混燃、纖維素乙醇轉化、沼氣發(fā)酵等多種途徑加以開發(fā)利用。
壓縮成型就是將松散的生物質原料,經(jīng)高溫高壓壓縮成棒狀、粒狀、塊狀等具有一定緊實度的成型物,以減少運輸費用、提高轉化設備的單位容積燃燒強度和熱效率。由于壓縮成型需要消耗能源,因此歐美國家在收獲芒草時大都采用機械打包方式,干物質密度通常在130~150kg/m。有些專用打包機則可達300kg/m。以上。
直接燃燒發(fā)電,是目前歐美國家利用芒草的主要方式。據(jù)LewandOWSki等報道:奇崗在早春收獲時,生物質中C、O和H的含量均較高,分
別為47.8-49.7%、41.2-42.9%和5.5-5.9%,因此適合用于燃燒,燃燒時的反應性和穩(wěn)定性好,所產(chǎn)熱值高、達到17.1~19.2%;同時,由于芒草中N和S的含量低,分別為1.92%和0.22%,因此燃燒過程中產(chǎn)生的NO。SO。等化合物少,對環(huán)境的污染壓力小。芒草燃燒后的灰分量占生物質量的1.6-4.0%,與當?shù)啬颈灸茉粗参锵啾?,灰分中重金屬含量低,營養(yǎng)物含量高,其中SiO占25~40%、K20占20-25%,P205、CaO和MgO各占5%左右。芒草直接燃燒的主要問題是灰分中Si、K含量高,導致灰分熔點降低、易形成污垢而使燃爐堵塞。因此,歐美國家大多采用與煤混燃的利用方法。10多年前,歐洲就開始了芒草與煤混燃的生產(chǎn)性試驗,并取得了成功。根據(jù)LewandOWSki等的測算:如果芒草的干物質產(chǎn)量為20t/(hma),其能值就相當于12t硬煤,用1hm2芒草替代12t硬煤,能減少31t的CO,排放(減少90%);在發(fā)電廠周圍50 km半徑內(nèi)種植芒草1.95萬hm。(相當于總面積的215%),就能生產(chǎn)芒草干物質39萬t,燃燒這些干物質能使一個263MW的熱電廠每年輸電7000h,從而節(jié)省硬煤23.4~-t,減少C02排放60.4萬t。
據(jù)估計,全球每年的纖維素類生物質量轉化為生物燃料相當于340-1600億桶原油,遠超目前每年30億桶原油的能源消耗。因此,將纖維素轉化為燃料乙醇被視為解決能源危機的根本出路,倍受各國政府、大企業(yè)和科學家的重視。芒草含有80%以上可降解的纖維素和半纖維素,是理想的纖維素乙醇原料。據(jù)Heaton等測算,種植1200萬hm(相當于美國作物面積的9.3%)芒草可轉化纖維素乙醇133×109L,替代美國20%的汽油消耗,而相同面積的玉米籽粒只能生產(chǎn)49×109L的燃料乙醇,而且需要投入大量的肥料、機械等資源。纖維素乙醇的生產(chǎn)方法可分為生物化學法和熱化學法。生物化學法有3個關鍵步驟,即生物質預處理、纖維素水解和單糖發(fā)酵。纖維素酶的成本是長期影響纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,20世紀90年代,每加侖纖維素乙醇的酶成本約為5美元,但目前已能降至50美分以下,從而將纖維素乙醇的生產(chǎn)成本降至2美元/加侖。熱化學法是將生物質通過熱轉化過程生成合成氣,再通過化學合成或微生物發(fā)酵生成燃料乙醇的技術,包括生物質熱裂解技術和生物質氣化技術。但目前生物質熱解、氣化技術還不成熟,尚未解決氣化效率低、合成氣轉化過程選擇性低和催化劑易失活等問題。
芒草沼氣發(fā)酵是另一具有商業(yè)開發(fā)潛力的途徑。余一等比較了生物質能的三種發(fā)酵利用模式,認為能量回收率沼氣發(fā)酵最高、乙醇發(fā)酵其次、產(chǎn)氫發(fā)酵最低,單位生產(chǎn)成本則沼氣發(fā)酵最低、乙醇發(fā)酵其次、產(chǎn)氫發(fā)酵最高等用馬鈴薯試驗,制成乙醇的能量轉換效率是2.6kW·h/kg,而制成沼氣(甲烷)的能量轉換效率是4.3kW·h/kg,后者比前者高出70%。曾憲錄等認為,從目前的技術水平分析,沼氣發(fā)酵是芒草利用的最好方式,其優(yōu)勢包括:減少收集與運輸費用,將分散的芒草發(fā)酵成沼氣進行“濃縮”,并可發(fā)電向外輸送,沼氣發(fā)電機組容量可靈活選擇(10-500kW),非常適合分布式發(fā)電;沼氣發(fā)酵是在常溫(或中溫)常壓下的自然過程,相對成本低、凈能產(chǎn)出率高,按稻草常溫發(fā)酵的研究結果計算,1kg芒草(稻草)可產(chǎn)沼氣0.457m。50hm。芒草(1500t)則可產(chǎn)氣約68萬m。發(fā)電100萬kW·h;芒草中的營養(yǎng)元素能促進沼氣發(fā)酵,因此可從早秋開始收獲利用,從而延長收獲期、減少火災風險和儲備成本;通過沼渣還田,可減少農(nóng)作物包括芒草的施肥量、降低生產(chǎn)成本,并減少化肥對環(huán)境的污染。目前,沼氣產(chǎn)業(yè)在西歐國家已初具規(guī)模,如2007年瑞典已有1.5萬輛用提純沼氣驅動的汽車和100多個加氣站,車用提純沼氣的量已超過天然氣;到2009年底,德國已有4780家大型沼氣發(fā)電廠,發(fā)電產(chǎn)能達1600MW(為1999年的6倍),約占全德國總發(fā)電量的29%。
5 我國能源作物芒草的發(fā)展戰(zhàn)略
自20世紀80年代中期,歐美國家已開始多年生草本能源作物的研究和開發(fā)利用。1984年,美國能源部資助了“草本能源作物研究計劃(HECP)”,通過對35種草本植物(其中18種為多年生,但沒有包含芒草的評價,認為柳枝稷(Panicum virgatum L)潛力最大;1990年,HECP發(fā)展為“生物能源原料發(fā)展計劃(BFDP)”,次年又決定在DFDP內(nèi)將柳枝稷作為“模式”作物進行系統(tǒng)研究,以求達到快速應用和示范的目的。近年來,美國伊利諾斯大學等的科研人員對芒草進行了研究,認為芒草的生物質產(chǎn)量和凈能產(chǎn)出都要優(yōu)于柳枝稷,是更適合的能源作物。
歐洲對草本能源作物的研究和開發(fā)利用集中于三倍體芒草——奇崗,20世紀60年代就在丹麥開始試驗,并在1983年建立了首個試驗基地;在此基礎上,1989年啟動了由歐洲JOULE計劃資助的研究項目,在丹麥、德國、愛爾蘭和英國開始田間試驗,研究奇崗在北歐的生物質潛力;1993年,在歐洲AlR計劃資助下,田間試驗拓展到了南歐的希臘、意大利和西班牙;與此同時,丹麥、荷蘭、德國、奧地利和瑞士等國則資助了有關芒草生育繁育、管理實踐和收獲運輸?shù)鹊难芯浚?997年,在歐洲FAlR計劃資助下,啟動了旨在全歐洲培育新芒草雜交種、發(fā)展芒草育種技術和篩選不同芒草基因型的項目。目前,歐洲有關芒草的研究已進入產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應用階段。
我國是芒屬植物的分布中心,但與歐美等國相比,我國對能源作物芒草的研究才剛剛開始,目前尚無國家級別的研究開發(fā)計劃。鑒于芒草在能源作物中的地位,亟需從國家層面勾畫、制定芒草發(fā)展戰(zhàn)略,動員政府部門、科研機構、能源企業(yè)和社會各界力量,將大規(guī)模培育、推廣種植和開發(fā)利用芒草作為我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分?,F(xiàn)階段,應重視以下四方面的全國性協(xié)作攻關。
第一、加快芒草種質資源的收集與保護。芒屬植物在我國的分布范圍極廣,大致為18。N-50。N,98。E~135。E組織力量在全國開展芒草資源調(diào)查和收集,對我國芒草資源的保存和開發(fā)利用具有十分重要的意義。目前,湖南農(nóng)業(yè)大學已建有一個能保存1000份以上芒屬野生種質的資源圃,但我國究竟有多少芒屬植物資源尚不清楚。2007年,廣西柳州市農(nóng)科所科研人員在該市沙塘鎮(zhèn)農(nóng)戶地里發(fā)現(xiàn)了幾株人工栽培的高大芒屬植物,因其莖像甘蔗,葉、鞘像芒草,穗像狗尾草而命名為“三像草”;經(jīng)初步觀測,“三像草”極具開發(fā)利用價值。值得指出的是,芒屬與蔗茅屬(Erianthus)、河八王屬(Narenga)、甘蔗屬(Saccharum)和硬穗屬(Sclerostachya)同屬甘蔗屬復合體(Saccharum Complex),各屬問能天
然雜交并能產(chǎn)生可育的F1代,因此整個甘蔗屬復合體都有可能成為芒草育種的寶貴資源。至于“三像草”是否與甘蔗屬復合體有關,尚待研究。
第二,強化芒草種質創(chuàng)新和新品種培育。我國對芒屬植物的研究剛起步,與芒草種質創(chuàng)新和新品種培育相關的遺傳學研究不僅少、而且很零散。因此,亟需在全國范圍內(nèi)加強組織協(xié)調(diào),利用我國豐富的芒草資源,根據(jù)其分布特點和開發(fā)利用途徑,統(tǒng)一部署芒草的種質創(chuàng)新和新品種培育。在我國7個芒草種中,芒、五節(jié)芒、荻和南荻的生物產(chǎn)量高、開發(fā)潛力大,以及在歐洲已廣泛研究利用的奇崗,可作為核心種質資源用于作物馴化和品種改良。據(jù)報道,湖南農(nóng)業(yè)大學利用細胞工程技術選育出了同源四倍體新品種——“芙蓉南荻”,利用轉基因技術培育出了轉外源Bt基因的抗蟲南荻新種質,利用種問雜交技術培育出了芒與南荻的雜交新品系湘雜交芒1號、2號和3號。目前,基因工程技術等已廣泛應用于能源作物種質創(chuàng)新,如提高生物質產(chǎn)量和品質、降低或改變木質素含量和成分、增加纖維素降解酶表達量等,加之芒草兼?zhèn)溆行陨澈蜔o性繁殖的優(yōu)點,這些都有利于優(yōu)質、高產(chǎn)芒草品種的快速培育和迅速推廣。
第三、因地制宜發(fā)展芒草高產(chǎn)高效技術。我國人口多、糧食需求壓力大、土地資源緊張,發(fā)展能源作物只能依賴于邊際性土地資源。我國地域遼闊、生態(tài)環(huán)境多樣,邊際性土地種類較多,如荒草地、鹽堿地、灘涂、沙地、瘠薄地、旱地、漬澇地、冷濕地、污染地等,因此芒草的品種類型和生產(chǎn)技術必須適合當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和邊際性土地特點。根據(jù)歐洲對奇崗的研究,芒草在大面積種植時,擴繁成本高、定植當年越冬時抗寒性差是影響芒草產(chǎn)量的重要因素。目前,在我國芒草作為能源作物剛受重視,有關芒草種植技術如擴繁建植、生產(chǎn)管理、收獲貯存等的研究還很少,更沒有能適合于芒草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展所需的標準化、集成化生產(chǎn)技術體系。作為能源作物,芒草的生物產(chǎn)量、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益是決定能否產(chǎn)業(yè)化的關鍵,因此發(fā)展芒草高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術非常重要。
第四、開發(fā)芒草轉化利用技術與產(chǎn)業(yè)化模式。從世界范圍來看,在芒草等木質纖維素能源作物的轉化利用方面,壓縮成型、直接燃燒或與煤混燃發(fā)電以及沼氣發(fā)酵等技術已基本成熟,并具備產(chǎn)業(yè)化條件;而纖維素乙醇轉化、高溫裂解氣化等技術近年來雖有所進展,但尚處于研發(fā)和示范階段。
目前,我國芒草的轉化利用技術與歐美國家還有較大差距,更沒有建立芒草品種培育、規(guī)?;茝V種植和商業(yè)化轉化利用的產(chǎn)業(yè)化模式。因此,在引進國外先進技術和相關設備、提升我國芒草轉化利用技術水平的同時,應積極組織高等院校、科研機構和能源企業(yè)等多方面力量,根據(jù)各地芒草種質資源狀況、邊際土地類型和數(shù)量以及芒草轉化利用技術水平等條件,在全國范圍內(nèi)設計、部署芒草產(chǎn)業(yè)化模式的試驗和示范,從而推動我國能源作物芒草產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻:
摘要題農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展
關鍵詞中國/農(nóng)業(yè)/可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
正文
中國是世界上最大的發(fā)展中國家之一,其非凡的國情決定了農(nóng)業(yè)在中國具有遠比世界上其他國家更為重要的地位。在當今世界中,沒有哪一個國家的農(nóng)業(yè)像中國這樣長期困擾著整個經(jīng)濟的發(fā)展,成為左右中國政治、經(jīng)濟、生活的持久因素。
雖然中國僅用占世界不到7%的耕地,讓占世界總人口22%的人口豐衣足食,被世人譽為“世界經(jīng)濟史上持續(xù)發(fā)展的一樁奇跡”。但是,中國人口規(guī)模的迅速擴張、生態(tài)環(huán)境的加劇惡化等卻使未來農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨多重危機。
20世紀80年代末中國科學院國情分析研究小組第1號國情報告所得出的這一極富挑戰(zhàn)性的結論,喚起了人們對中國生存與發(fā)展的核心問題——農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略問題的深思。20世紀90年代中期,美國世界觀察研究所所長Brown提出了震動世界的“中國糧食”,更引起了中國乃至世界對中國農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略問題研究的廣為關注。
中國究竟應選擇怎樣的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,便構成了中國如何邁向21世紀的主要研究熱點問題之一。
一、戰(zhàn)略觀點(注:根據(jù)研究者所提出見解的學科側重或學科傾向,大致將農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略觀點概括為農(nóng)業(yè)生態(tài)學、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學和農(nóng)業(yè)地理學三大學科領域,并不是嚴格按照研究者自身的學科研究領域進行區(qū)分。)
《中國21世紀議程——中國21世紀的環(huán)境與發(fā)展白皮書》明確指出了中國農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標:保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率穩(wěn)定增長,提高食物生產(chǎn)和保障糧食安全,發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟,增加農(nóng)民收入,改變農(nóng)村貧窮落后狀況,保護和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,合理永續(xù)地利用自然資源,非凡是生物資源,以滿足國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的需要,即確保食物安全、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟和合理利用保護資源。
針對中國農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標,應選擇什么樣的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,對于這一問題目前在農(nóng)業(yè)生態(tài)學、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學和農(nóng)業(yè)地理學三大學科領域形成了大量的研究觀點。
(一)農(nóng)業(yè)生態(tài)學家的觀點早在20世紀70年代初,以中國科學院生態(tài)研究中心馬世駿院士為首的生態(tài)學家,就開始倡導中國應該走生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展道路。80年代中期,馬世駿曾作為發(fā)展中國家的代表,參與了聞名的Brundtland宣言——《我們共同的未來》籌備工作。認為應以生態(tài)控制方法誘導非機械控制手段去堵截污染,以天人合一的觀點去發(fā)展而不是以回歸自然的方式去保護環(huán)境,從而促成了宣言所倡導的可持續(xù)發(fā)展概念的產(chǎn)生,并提出中國應實現(xiàn)以生態(tài)經(jīng)濟原則為指導的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。自此,關于中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略選擇問題的研究,便層出不窮,形成了流派紛呈、見解各異的多種觀點,概括起來主要有:
1.“生態(tài)農(nóng)業(yè)論”。生態(tài)農(nóng)業(yè)是中國最早觸及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題的發(fā)展戰(zhàn)略,且至今仍將其作為中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主流方向。
該戰(zhàn)略是在總結吸取傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)實踐經(jīng)驗的基礎上,根據(jù)生態(tài)經(jīng)濟學原理,運用系統(tǒng)工程的方法,結合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的先進技術,建立和發(fā)展起來的一種多層次、多結構、多功能的集約經(jīng)營治理,以期獲得較高的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,其基本特征“循環(huán)、持續(xù)、高效”反映了持續(xù)發(fā)展的宗旨。
2.“效益型農(nóng)業(yè)論”。該戰(zhàn)略認為中國持續(xù)農(nóng)業(yè)的核心是發(fā)展效益型農(nóng)業(yè),保持糧食生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,既是解決“民以食為天”的需要,也是確保社會穩(wěn)定、國家發(fā)展的需要。
這一戰(zhàn)略就其基本內(nèi)涵主要包括三個方面的內(nèi)容,即遵循經(jīng)濟原則、以市場需求為導向;依靠科技進步、優(yōu)化生產(chǎn)力要素組合;調(diào)整產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構、充分合理開發(fā)利用自然人文資源。其最終目的是要提高資源利用率及經(jīng)濟效益,拓寬農(nóng)村勞動力就業(yè)門路,增加農(nóng)民收入,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。
3.“農(nóng)牧結合論”。這一戰(zhàn)略認為:為確保中國21世紀16億人口的食物安全,建立一個以畜牧業(yè)為突破口,實行農(nóng)牧結合,以農(nóng)促牧、以牧促農(nóng)、以農(nóng)牧產(chǎn)品促加工的“種、養(yǎng)、加”和“產(chǎn)、供、銷”一體化的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系,是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措,是發(fā)展有中國特色可持續(xù)農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略需要。
4.“現(xiàn)代可持續(xù)集約農(nóng)業(yè)論”。(注:程序認為中國應該走“可持續(xù)集約農(nóng)業(yè)”之路,那種“集約化持續(xù)農(nóng)業(yè)”的提法,強調(diào)把“可持續(xù)的”約束條件作為根本特征,顯然是不足取的。)該戰(zhàn)略認為中國人多耕地少、自然資源相對緊缺,農(nóng)村欠發(fā)達、多數(shù)地區(qū)尚處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)階段,不斷增長的人口和消費趨勢,要求農(nóng)業(yè)在有相應投入和依靠科技進步的基礎上,選擇高產(chǎn)量、高質量、高效益的現(xiàn)代集約持續(xù)農(nóng)業(yè)道路。
上述生態(tài)農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略、效益型農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略、農(nóng)牧結合戰(zhàn)略、現(xiàn)代集約持續(xù)戰(zhàn)略等,其核心實質都是要試圖解決、回答如何協(xié)調(diào)發(fā)展生產(chǎn)與保護環(huán)境的關系問題,這顯然是與中國的現(xiàn)實國情密切相關。
(二)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家的觀點農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家雖然不像農(nóng)業(yè)生態(tài)學家那樣,能夠直接敏銳地指出農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的道路選擇,但是卻尤為關注農(nóng)業(yè)發(fā)展的內(nèi)部運行機制,更能從深層次揭示把握中國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略問題。目前,其關注的主要戰(zhàn)略問題有:
1.糧食問題。美國世界觀察研究所所長Brown在《WhowillfeedChina——wake-upcallforasmallplanet》一書中,認為隨著中國人口的增長與生活水平的提高,對糧食的需求將大幅度增加,而耕地面積卻不斷減少,農(nóng)業(yè)澆灌用水也將大量移向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)部門,且化肥使用量已達報酬遞減點,到2030年中國糧食將較目前水平減少20%,中國屆時將進口3.69億噸糧食,這將遠超過國際糧食市場擁有的糧食資源,從而提出了“誰來養(yǎng)活中國”的命題。
Brown的這一觀引起了國內(nèi)外學者的高度關注。由此,關于21世紀中國應采取怎樣的糧食發(fā)展戰(zhàn)略問題,目前主要形成了兩種觀點——悲觀論與樂觀論。
悲觀論認為中國真正解決吃飯問題,是在20世紀70年代以后,要維持一定的糧食安全水平是要付出一定的成本和代價。這意味著提高糧食生產(chǎn)水平則會增加財政對糧食生產(chǎn)的補貼,從而會降低資源配置效率;尤其是對像中國這樣一個農(nóng)業(yè)資源緊缺且糧食生產(chǎn)比較優(yōu)勢已經(jīng)喪失的國家來說,追求100%的糧食自給,會付出高昂的代價;應適度地部分進口糧食,利用人類共有資源最經(jīng)濟地實現(xiàn)糧食安全,糧食生產(chǎn)應采取“立足國內(nèi)、基本自給、適度進口、促進交換”的戰(zhàn)略方針。
樂觀論認為中國糧食需求的增長不但不會給中國糧食安全帶來威脅,更不會給缺糧的第三世界國家糧食造成威脅,技術進步是中國過去糧食增長的原動力,也是中國現(xiàn)在糧食生產(chǎn)增長的原動力,還將是中國未來糧食生產(chǎn)增長的第一推動力,糧食問題的關鍵在于科技,而科技發(fā)展又取決于國家的科技投資政策。
2.制度問題。中國建國以來經(jīng)濟發(fā)展的歷史經(jīng)驗表明:國家總體的產(chǎn)業(yè)政策和經(jīng)濟政策對農(nóng)業(yè)的發(fā)展狀態(tài)具有決定性的影響。
伴隨著中國經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略由傳統(tǒng)戰(zhàn)略轉變?yōu)楸容^優(yōu)勢戰(zhàn)略,作為產(chǎn)業(yè)政策重要組成部分的農(nóng)業(yè)發(fā)展政策是否符合比較優(yōu)勢原則,決定著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟體制的性質或演變方向。只有依據(jù)農(nóng)業(yè)比較優(yōu)勢,推動農(nóng)業(yè)結構變革,提高中國農(nóng)業(yè)整體效率,才有可能使農(nóng)業(yè)走上良性發(fā)展的軌道。為此,應實施包括技術創(chuàng)新、治理創(chuàng)新、機制創(chuàng)新和觀念創(chuàng)新的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新戰(zhàn)略。
3.技術問題。中國農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展與大多數(shù)發(fā)展中國家一樣經(jīng)歷了綠色革命前時期、綠色革命時期、后綠色革命時期(Ⅰ)、后綠色革命時期(Ⅱ),應實施21世紀農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略,即改革現(xiàn)有農(nóng)業(yè)科技投資體制,建立健全政策法規(guī)制度,建設強有力的創(chuàng)造發(fā)展體系和研究方法,確定重大技術創(chuàng)新項目和研究領域,并建立新的研究方法和思維方式,構造可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)政策支持系統(tǒng),加強農(nóng)業(yè)科研、推廣與教育體系建設,是今后持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的三大支柱。
4.農(nóng)村問題。關于農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略問題,目前主要有兩種不同的看法,即“一元化論”與“三元化論”。
一元化論認為中國農(nóng)業(yè)的根本問題是農(nóng)民過剩,過剩的農(nóng)民是一切問題的根源。中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本出路在于農(nóng)村工業(yè)化。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的根本保證在于農(nóng)村工業(yè)化,應以農(nóng)村工業(yè)化為重心,推動農(nóng)村經(jīng)濟的快速增長,進一步促進工農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展,促進農(nóng)村商品經(jīng)濟發(fā)展,加快提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力,以迅速推進高產(chǎn)優(yōu)質高效農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展進程。
三元論認為中國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構20世紀80年代中期以來失衡加劇,失衡主要表現(xiàn)在時間順序上的差異、變動速度上的差異、產(chǎn)業(yè)部門之間的差異,農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略取向應是“三化齊動”,即農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、農(nóng)村工業(yè)化和農(nóng)村城市化。其指導思想與戰(zhàn)略目標就是要以農(nóng)民為本,以提高農(nóng)民的生活水平與生活質量為目的,尋找生產(chǎn)力持續(xù)發(fā)展的途徑與對策,并以是否對農(nóng)民有利作為評價有關農(nóng)業(yè)與農(nóng)村政策的準則。
由此可見,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家主要是圍繞“糧食——制度——技術——農(nóng)村”等農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟影響因素,探討中國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略內(nèi)部運行機理問題。
(三)農(nóng)業(yè)地理學家的觀點假如說農(nóng)業(yè)生態(tài)學家關注農(nóng)業(yè)生態(tài)問題,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家關注的是農(nóng)業(yè)內(nèi)部運行機制問題。那么,農(nóng)業(yè)地理學家則更為注重資源開發(fā)與環(huán)境保護問題。目前具有代表性的觀點主要有:
1.“糧食主導論”。這一戰(zhàn)略認為糧食問題在今后相當長時期內(nèi)將主導中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的走勢和農(nóng)業(yè)政策取向。糧食問題不僅表現(xiàn)為總量不足,也表現(xiàn)為區(qū)域供需不平衡;糧食供需的區(qū)域差異將繼續(xù)導致區(qū)域農(nóng)業(yè)政策的差異,糧食供需的區(qū)域差異與農(nóng)業(yè)政策的區(qū)域差異將構成中國農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域差異的主流,也是中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所必須考慮的關鍵方面。
該戰(zhàn)略認為實現(xiàn)糧食安全是保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略成功實施的第一性條件。
2.“國土開發(fā)論”。這一戰(zhàn)略認為中國農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略要解決的基本問題是如何使豐富的勞動力同極為有限的人均自然資源和人均工業(yè)資源得到優(yōu)化組合,從而大幅度提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率和資源利用效率,滿足全社會對農(nóng)產(chǎn)品日益增長的需求。
該戰(zhàn)略認為雖然中國的資源形勢嚴重,但是資源還有相當大的潛力。中國不僅必須,而且經(jīng)過努力也能依靠自己的資源解決或基本解決食物與農(nóng)產(chǎn)品的供給。應實施可持續(xù)發(fā)展的國土大開發(fā)戰(zhàn)略,這是中國人民永遠能夠養(yǎng)活和養(yǎng)好自己的根本性戰(zhàn)略,必須有計劃、分階段、有步驟地開發(fā)尚未開發(fā)或未充分開發(fā)的國土,著重在山區(qū)、草原和海洋,實行全面規(guī)劃,分區(qū)治理開發(fā),納入國家計劃。
3.“發(fā)展危機論”。該戰(zhàn)略認為中國空前龐大的人口基數(shù)是土地資源供給的危機所在,中國持續(xù)農(nóng)業(yè)正面臨著生態(tài)、社會、經(jīng)濟三大挑戰(zhàn)。人口眾多、資源緊缺,物質基礎薄弱,地區(qū)差異懸殊,這是中國最基本的國情。為此,考慮農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略必須強調(diào)的基本思路應該是:協(xié)調(diào)人口與資源的關系,優(yōu)化人力資源與自然資源的組合;建立資源節(jié)約型的生產(chǎn)體系,實行集約化經(jīng)營;發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質高效農(nóng)業(yè),建立農(nóng)村社會主義市場經(jīng)濟體制;發(fā)展地區(qū)資源優(yōu)勢和促進地區(qū)間優(yōu)勢互補,力求區(qū)域經(jīng)濟平衡發(fā)展;加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程,以大幅度提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率。
4.“生存發(fā)展論”。該戰(zhàn)略認為中國正面臨著前所未有的嚴重危機:人口膨脹與迅速老化,農(nóng)業(yè)資源日益緊張,環(huán)境污染蔓延,生態(tài)日益惡化,糧食需求量迅速增加而增長又很困難,加之工業(yè)化起步時間晚、發(fā)展起點低、歷史負重等原因,今后中國現(xiàn)代化經(jīng)濟發(fā)展的最大阻礙在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,最大問題在于是否使糧食增產(chǎn)趕上或接近人口的增長,最大難點在于對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的改造,農(nóng)村體制改革只是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必要條件,而不是充分條件,改革只是為創(chuàng)造、提高和優(yōu)化新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入與配置機制提供制度的保證,既不能代替生產(chǎn)力諸要素本身,又不能使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能性曲線上升。因此,應實施“保證生存與持續(xù)發(fā)展”的發(fā)展戰(zhàn)略,增加農(nóng)業(yè)投入是發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關鍵條件,也是改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的根本途徑。
總之,中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究,無論是農(nóng)業(yè)生態(tài)學家的觀點,還是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家、農(nóng)業(yè)地理學家的觀點,其從不同視角所提出的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,概括起來看主要試圖集中研究解決困擾中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的三個最基本問題,即食物安全、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及農(nóng)村發(fā)展問題,它們構成了中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究的核心。
然而,目前研究過程中存在的主要問題,是中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究仍主要側重于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展問題的研究,還未真正將其轉向農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護問題、農(nóng)村社會可持續(xù)發(fā)展問題的研究,從而也反映出當前中國農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展仍然是“重經(jīng)濟,輕生態(tài)”、“重視農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展,忽視農(nóng)民生活質量提高等社會發(fā)展”,這應引起政府有關部門的高度重視。
二、理論源流
回顧歷史,中國像大多數(shù)發(fā)展中國家一樣,農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的選擇大致經(jīng)歷了一個由“工業(yè)化偏斜綠色革命農(nóng)業(yè)與農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的演進歷程,其理論支撐同樣也基本上沿襲的是“工業(yè)化推進戰(zhàn)略理論發(fā)展經(jīng)濟學理論農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理論”。
沿著這一主線追蹤溯源,中國農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略形成確立的主要理論源流有:
(一)前蘇聯(lián)的發(fā)展理論中國改革開放以前農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中存在的問題根源于50年代初采取的重工業(yè)優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略,這一經(jīng)濟建設方針是完全照搬或承襲前蘇聯(lián)模式。適應于這種工業(yè)化戰(zhàn)略,就要求“農(nóng)民除了向國家繳納普通稅即直接稅和間接稅以外,還要繳納一種超額稅,即在購買工業(yè)品時多付一些錢,而在出賣農(nóng)產(chǎn)品時,少得一些錢,以便使資金從農(nóng)業(yè)流入工業(yè)”。
中國所選擇的這種以“工業(yè)為主導,以農(nóng)業(yè)為基礎”的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略,或稱之為是以犧牲農(nóng)業(yè)發(fā)展支援國家工業(yè)化進程的“以工擠農(nóng)”戰(zhàn)略,確立的根本目標是“強國”,選擇的基本戰(zhàn)略是超高速優(yōu)先發(fā)展重工業(yè),采取的主要策略就是“社會主義原始積累”,建立的主要制度之一就是和統(tǒng)購統(tǒng)銷制度,其最基本的特征就是國家主導的計劃經(jīng)濟。這一發(fā)展模式的選擇深受前蘇聯(lián)發(fā)展理論的影響,其主要理論背景有:
1.協(xié)調(diào)發(fā)展論。該理論十分強調(diào)農(nóng)民問題和工農(nóng)聯(lián)盟的重要性,指出農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)商品率是工業(yè)積累和發(fā)展的基礎。犧牲農(nóng)民利益不僅不能加快工業(yè)化步伐,而且還可能危及國家統(tǒng)治,主張工業(yè)化資金應依靠自我積累,以及吸收存款、征收公稅等正常積累方式取得;強調(diào)國民經(jīng)濟計劃不能脫離市場機制,對于農(nóng)村經(jīng)濟應通過與之建立市場聯(lián)系,將其引導到社會主義軌道上來;通過發(fā)展農(nóng)業(yè),擴大對輕工業(yè)產(chǎn)品的需求,從而促進輕工業(yè)的發(fā)展,增加消費品的供給,而輕工業(yè)的發(fā)展又擴大了對重工業(yè)產(chǎn)品的需求。這樣,農(nóng)業(yè)發(fā)展就為工業(yè)化創(chuàng)造了巨大的市場和動力,從而使工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟得以協(xié)調(diào)發(fā)展。這一理論雖未能堅持執(zhí)行,但卻是后來絕大部分社會主義國家經(jīng)濟結構調(diào)整的重要理論依據(jù)。
2.超工業(yè)化論。該理論認為在社會主義過渡時期存在著社會主義原始積累規(guī)律和市場價值規(guī)律兩個對立的調(diào)節(jié)者,兩者各有自己的調(diào)節(jié)范圍。因此,從這個意義上講計劃與市場是對立的,主張由國家利用壟斷地位,運用工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品不等價交換,對非社會主義經(jīng)濟成分征收高額賦稅和實行通貨膨脹政策等方法進行強制性工業(yè)化積累,為此就不能答應市場機制發(fā)生作用,農(nóng)業(yè)只是被動地為工業(yè)增長提供資金和勞動力。
這一理論對后來社會主義傳統(tǒng)經(jīng)濟體制的形成產(chǎn)生了極大影響。尤其是為保證農(nóng)業(yè)剩余產(chǎn)品能夠由國家把握,實行農(nóng)產(chǎn)品義務交售制,并適時地實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)集體化等理論觀點,對中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟體制的形成建立具有極為深刻的作用影響。
3.地理分工論。該理論把社會勞動地域分工問題提到首位,研究與社會歷史聯(lián)系到一起的社會勞動地域分工的形成、特點、變化和結果,認為應把蘇聯(lián)經(jīng)濟區(qū)當作更為復雜的國內(nèi)和國際體系中的復雜體系進行研究,在社會勞動分工過程中產(chǎn)生各部門經(jīng)濟的專門化并促進這些部門的形成和發(fā)展,而在國家之間、國家的各個區(qū)域之間、部門之間以及部門內(nèi)部之間的社會勞動地域分工過程中,應促進各類經(jīng)濟區(qū)的形成與發(fā)展。非凡是在對部門進行空間分析時,應闡明各部門內(nèi)部勞動地域分工形成的部門區(qū)和樞紐,而在對區(qū)域系統(tǒng)和個別的區(qū)域進行分析時,也必須對區(qū)域的部門結構、主要的輔助經(jīng)濟部門布局和相互關系進行研究。總之,中國20世紀80年代以前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟體制的三個基本因素:從一個落后農(nóng)業(yè)國向現(xiàn)代化工業(yè)國迅速過渡所采取的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、戰(zhàn)爭年代慣用的供給制組織形式和動員方式以及農(nóng)業(yè)布局、地域類型劃分及區(qū)域規(guī)劃等均是上述發(fā)展理論運用的具體表現(xiàn)。
(二)西方世界的發(fā)展理論中國20世紀80年代以后,伴隨著前蘇聯(lián)式傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟體制從歷史舞臺的退出,以及新型社會主義市場農(nóng)村經(jīng)濟體制的形成和建立,中國農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的選擇確立,不僅深受國際環(huán)境背景的作用影響,而且還受國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境的影響制約,更深受來自西方世界發(fā)展經(jīng)濟學理論的作用影響,其作用影響最為深刻的主要理論有:
1.比較優(yōu)勢理論。該理論認為國際貿(mào)易的基礎并不限于生產(chǎn)技術上的絕對差別,只要各國之間存在著生產(chǎn)技術上的相對差別,就會出現(xiàn)生產(chǎn)成本和產(chǎn)品價格的相對差別,從而使各國在不同產(chǎn)品上具有比較優(yōu)勢,使國際分工和國際貿(mào)易成為可能,每個國家都集中生產(chǎn)并出口其具有比較優(yōu)勢的產(chǎn)品,進口其具有“比較劣勢”的產(chǎn)品,從而可獲得“比較利益”,故這一學說亦被稱為“比較利益”理論。
這一理論認為每個國家應該出口能夠利用其充裕要素的那些商品,以換取那些需要比較密集地使用其稀缺生產(chǎn)要素的進口商品;在開放條件下假如一國根據(jù)它當前的比較優(yōu)勢確立產(chǎn)業(yè)結構,而根據(jù)它的比較優(yōu)勢變化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構,就可宏觀長期、快速、穩(wěn)定地獲得經(jīng)濟增長。這就是聞名的比較優(yōu)勢戰(zhàn)略理論。
自20世紀80年代以來,中國宏觀經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略已由傳統(tǒng)的工業(yè)化趕超戰(zhàn)略,轉變?yōu)橥ㄟ^培育一個相對價格能夠反映產(chǎn)品的供求和要素相對稀缺性的市場競爭機制,由特定資源結構選擇確定的產(chǎn)業(yè)結構和技術結構的比較優(yōu)勢戰(zhàn)略,以及在國家宏觀調(diào)控和比較利益原理牽動下所形成的農(nóng)業(yè)區(qū)域專業(yè)化和地區(qū)間分工協(xié)作的不斷加強等,均是比較優(yōu)勢理論客觀作用的結果。
2.誘導創(chuàng)新理論。認為歷史上有多種農(nóng)業(yè)增長道路,具有不同要素稟賦的國家應該有不同的農(nóng)業(yè)增長道路。那些勞動力豐富而土地資源貧乏的國家應該走生物和化學技術進步的道路;那些勞動力稀缺而土地面積相對豐富的國家應該走機械技術進步的道路。這一理論的重要意義就在于熟悉到了把發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)技術直接移植到發(fā)展中國家可能會導致高度無效率的增長。
相反,強調(diào)市場需求的誘導創(chuàng)新理論,則認為市場需求決定創(chuàng)新努力的有效配置,不同產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的發(fā)明數(shù)量與產(chǎn)出銷售額密切相關,由此引申出三個命題:技術發(fā)明是一種經(jīng)濟活動,與其他經(jīng)濟行為一樣,追求預期收益;預期收益取決于該項發(fā)明產(chǎn)品的預期銷售額;而采用發(fā)明后的預期銷售額很大程度上決定于該產(chǎn)品目前的市場銷售額,認為農(nóng)業(yè)技術推廣和使用的一個主要影響因素是市場盈利性,技術創(chuàng)新的收益是與農(nóng)業(yè)研究的外部效應——生產(chǎn)者剩余和消費者剩余的增加有關,而新技術和新品種的推廣率又受到經(jīng)濟利益的支配。
近年來一些學者運用上述兩種理論對中國農(nóng)業(yè)科學技術進步問題進行了廣泛深入的研究,認為中國農(nóng)業(yè)技術進步目前仍然是誘導性的。從要素稀缺性來看,雖然中國農(nóng)村和勞動力市場很不完備,要素價格無法正確體現(xiàn)要素相對缺乏程度,但是作為生產(chǎn)者的農(nóng)民仍然為追求產(chǎn)出最大化而尋求相應的技術發(fā)明。從市場需求來看,盡管中國的主要農(nóng)產(chǎn)品非凡是主要糧食作物還受到遺留下來的統(tǒng)購統(tǒng)銷價格體制和行政命令對生產(chǎn)過程的干預,農(nóng)產(chǎn)品價格和需求數(shù)量在政府政策的限制之下不能正確體現(xiàn)市場需求的強度,但由于農(nóng)民是利益最大化的主體,農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模仍然能較好地反映市場需求規(guī)模,因而農(nóng)業(yè)科研單位依然可根據(jù)實際需求規(guī)模選擇具有較大市場潛力的技術創(chuàng)新。
通過綜合應用該理論對中國糧食作物育種優(yōu)先序列實證研究表明,中國現(xiàn)階段的糧食增產(chǎn)政策應該從資源和產(chǎn)品控制,轉向以提高單產(chǎn)及開發(fā)新的糧食增產(chǎn)來源為中心,認為實現(xiàn)這一新型糧食增產(chǎn)政策的關鍵是技術創(chuàng)新、技術進步,只有通過增加農(nóng)業(yè)科研資源投入、改善科研資源分配,才能夠促進推動該政策目標的實現(xiàn)。
3.二元經(jīng)濟理論。這一理論認為在發(fā)展中國家弱小資本部門與相對強大的傳統(tǒng)部門并存形成為二元經(jīng)濟結構,即高工資經(jīng)濟部門如礦業(yè)、大農(nóng)場、工業(yè)、大型運輸業(yè)等部門和低收入部門如家庭農(nóng)場、手工業(yè)、家庭傭工、小商業(yè)、臨時工等部門并存。高工資經(jīng)濟部門資本相對充足,實行競爭,可產(chǎn)生利潤,工人可得到自己的邊際產(chǎn)品;低收入部門資本相對稀缺,沒有競爭,不產(chǎn)生利潤,人們要維持生計,必須要消費多于邊際產(chǎn)出的產(chǎn)品,且伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展低收入部門勞動者將轉向高收入部門,其宗旨就是要尋求發(fā)展中國家經(jīng)濟一元化道路,即實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。中國因其非凡的國情,不僅客觀決定了全國范圍及不同地區(qū)存在著二元化現(xiàn)象,而且同一地區(qū)的不同區(qū)域或產(chǎn)業(yè)也存在著二元現(xiàn)象,這是中國經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)實的基本格局。但是,對于中國二元經(jīng)濟結構的熟悉卻形成了4種不同的觀點,即三元結構論、雙重二元結構論、二極經(jīng)濟論和環(huán)二元經(jīng)濟結構論。
三元結構論認為中國二元經(jīng)濟結構主要應從社區(qū)的角度來熟悉,因而可稱之為城鄉(xiāng)二元結構,其原因在于現(xiàn)代工業(yè)一般集中于城市,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)部門分散于農(nóng)村,但隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展,近年來這一結構卻發(fā)生了歷史性變化,城鄉(xiāng)二元結構已演化成了城市現(xiàn)代工業(yè)——城鎮(zhèn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)——農(nóng)村傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的三元結構。
雙重二元結構論認為中國20世紀80年代以來,由于農(nóng)村經(jīng)濟向非農(nóng)化方面的發(fā)展,農(nóng)村工業(yè)在農(nóng)村占有極為重要的地位,國民經(jīng)濟結構已由典型二元經(jīng)濟結構演變成了雙重二元結構,即農(nóng)村工業(yè)與城市工業(yè)、農(nóng)村內(nèi)部農(nóng)業(yè)與農(nóng)村工業(yè)并存的雙重二元結構關系。
二極經(jīng)濟論認為建國以來的中國經(jīng)濟發(fā)展過程表明,中國存在的并非是完全的二元經(jīng)濟,而是嚴重的二極經(jīng)濟,即傳統(tǒng)部門與現(xiàn)代部門之間基本不發(fā)生勞動及其人口流動,兩個部門因而也不發(fā)生整體關聯(lián),傳統(tǒng)部門的一級勞動力淀積越來越多因而趨于停滯,而現(xiàn)代部門一級則由于發(fā)展迅速而越來越重型化因而勞動力也必然趨于停滯。
環(huán)二元經(jīng)濟結構論認為雖然中國的工業(yè)化及經(jīng)濟建設取得了巨大成就,但由于沒有注重農(nóng)業(yè)及農(nóng)村發(fā)展問題,導致出現(xiàn)了二元經(jīng)濟結構并進一步演化成了環(huán)二元經(jīng)濟結構。所謂環(huán)二元經(jīng)濟結構就是中國經(jīng)濟不但從總體上看存在著具有一定優(yōu)勢的城市及工業(yè)和比較落后的農(nóng)村及農(nóng)業(yè)這樣兩個互相區(qū)別的“經(jīng)濟元”,而且各個“經(jīng)濟元”內(nèi)也存在著優(yōu)勢與落后并存的現(xiàn)象,這些大小不等的“經(jīng)濟元”便構成了環(huán)二元經(jīng)濟。
總之,中國20世紀80年代以后農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的形成演變,并非僅僅局限于上述發(fā)展經(jīng)濟學理論的作用影響,而且還吸收了諸如新經(jīng)濟增長理論、制度結構理論、貧困惡性循環(huán)理論、低水平均衡陷井理論、小農(nóng)有限理性理論、落后經(jīng)濟理論以及從宏觀角度研究糧食政策、糧食保障和農(nóng)業(yè)持續(xù)增長等問題的多種農(nóng)業(yè)宏觀經(jīng)濟理論。
(三)中國自己的發(fā)展理論中國目前最大的生態(tài)問題莫過于人口與耕地的矛盾問題,由此而帶來的水土流失、土地沙化、農(nóng)田污染、水資源緊缺等一系列生態(tài)環(huán)境問題,嚴重威脅著中國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,中國農(nóng)業(yè)既不能走西方發(fā)達國家現(xiàn)代化常規(guī)道路,也不可能走低投入可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路,只能選擇適合中國國情的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路。
伴隨著中國農(nóng)業(yè)發(fā)展問題研究的逐步深入,中國科學家在繼續(xù)和發(fā)揚前人研究的基礎上,根據(jù)中國具體實際,提出了一些具有較高理論價值的見解觀點。如馬世駿的復合生態(tài)系統(tǒng)控制論李澄與郭瑋的工農(nóng)業(yè)關系理論、王宏廣的要素組合論、馮海發(fā)的農(nóng)業(yè)效益評估理論、郭書田的農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展理論、康曉光的貧困與反貧困理論、吳天然的農(nóng)村工業(yè)化理論、趙昌文的農(nóng)業(yè)宏觀調(diào)控論及牛文元的農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展理論等。其中,影響較大的農(nóng)業(yè)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理論主要有:
1.復合生態(tài)系統(tǒng)控制論。該理論認為當代若干重大社會問題,都直接或間接關系到社會體制、經(jīng)濟發(fā)展狀況以及人類賴以生存的自然環(huán)境。社會、經(jīng)濟和自然是三個不同性質的系統(tǒng),但各自的生存和發(fā)展都受其他系統(tǒng)結構、功能的制約,必須當成一個社會——經(jīng)濟——自然復合生態(tài)系統(tǒng)來考慮,衡量該復合系統(tǒng)的三個指標是:自然系統(tǒng)的合理性、經(jīng)濟系統(tǒng)的利潤、社會系統(tǒng)的效益,且其研究是一個多目標決策過程,應在生態(tài)經(jīng)濟原則的指導下擬定具體的社會目標、經(jīng)濟目標和生態(tài)目標,使系統(tǒng)的綜合效益最高、風險最小、存活機會最大,即就是要依據(jù)生態(tài)經(jīng)濟學原理找出生態(tài)問題的癥結,在外部投入有限的情況下,通過各種技術、行政和行為誘導手段去調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部各種不合理的生態(tài)關系,提高系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力,實現(xiàn)因地制宜的可持續(xù)發(fā)展。20世紀80年代以來,中國普遍開展的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設,就是運用這一理論為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展進行的一種有益嘗試。
2.要素組合理論。該理論認為農(nóng)業(yè)生物在其生長過程中,總是在一定的生長環(huán)境中有順序、按比例地吸收和同化各種生活要素并最終形成一定的生物量,農(nóng)業(yè)生物運動和發(fā)展的這一客觀規(guī)律就叫要素組合規(guī)律。
根據(jù)這一理論,認為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效、避免資源及人工投入要素浪費的基礎。運用要素組合理論實證分析研究中國農(nóng)業(yè)發(fā)展問題,可以得出這樣的結論:即農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程,是農(nóng)作物生活要素數(shù)量不斷提高、不斷組合優(yōu)化的過程。
3.農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理論。該理論認為一個農(nóng)業(yè)生物群體,在土地資源、水資源、光熱資源、礦物元素資源等的共同支撐下完成其生物學的轉換,又在人的參與下完成其經(jīng)濟學的轉換,其最終所形成的生物物質體增長,既有每年擴大耕作面積所獲得的產(chǎn)品,又有發(fā)揮單位面積生產(chǎn)能力的貢獻。這里依據(jù)支持人類生存基礎的糧食產(chǎn)量變化趨勢與人口糧食增長趨勢的匹配程度,分析判定一個國家或地區(qū)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力,并將糧食產(chǎn)品增長作為它自身以及所在區(qū)域自然資源的生產(chǎn)函數(shù)。
根據(jù)推理,可以得出這樣一個結論:人口增長規(guī)律與糧食增長規(guī)律之間有驚人的相似性,這種“狹義”的可持續(xù)發(fā)展規(guī)定了糧食增長與人口增長之間的同步性,它意味著年人均糧食數(shù)量保持常量的狀態(tài)下,糧食與人口的規(guī)??偭吭鲩L必須保持嚴格的對應可比,且服從于“不超出區(qū)域承載力閾值”,才能被認為是在“狹義”可持續(xù)發(fā)展的范圍。
依照“狹義”的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理論,中國人口眾多,只有基本上實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,才能具備生存與發(fā)展的前提;只有保證當人口達到零增長時的總規(guī)模約有16~17億,確保按每年人均400kg計算應達到6.4~6.8億噸的糧食基本需求,并能夠穩(wěn)定地保持下去,才具備進一步實現(xiàn)廣義農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“門檻”,這也是中國農(nóng)業(yè)在目前條件下必須要實現(xiàn)的首要目標。
雖然無論是復合生態(tài)系統(tǒng)控制論,還是要素組合論、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展論,其理論方法及其實際可操作性等均有待進一步提高完善,但它們究竟是中國人自己探索開拓的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理論。
三、幾點啟示
通過對中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略觀點及其理論淵源的簡單回顧,我們可以從中得到以下幾點啟示:
(一)綜合研究世紀之交的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究,無論是農(nóng)業(yè)生態(tài)學家、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學家還是農(nóng)業(yè)地理學家,越來越多的學者已不再把農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略問題簡單地看成是糧食問題或生態(tài)問題,而是從更為宏觀綜合的角度去分析考察農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題。
為此,中國亟待形成一個全面綜合而又能夠切實解決農(nóng)業(yè)發(fā)展問題的宏觀可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理論體系或分析框架。這一理論不僅能客觀地反映農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實特點和實際需求,而且還必需具有極強的可操作性和實用性,以改變目前農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究大多是個案性、經(jīng)驗性或實證性的空泛論述,很少能夠將其研究提高上升到一定的理論高度。
(二)理論借鑒西方農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理論,難免帶有“西方中心主義”的色彩,因而運用其理論并不能“全面系統(tǒng)地解釋或解決”發(fā)展中國家的實際問題,尤其是西方學者很少有對中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題的直接研究,更缺乏對中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)律的熟悉,這就客觀決定了吸收、借鑒和運用西方農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理論研究成果或發(fā)展經(jīng)驗時,必須十分慎重,絕不能完全照搬或全盤移植。
幾十年來中國綠色革命推廣種植的幾種高產(chǎn)作物,雖然解決了十幾億人口的吃飯問題,但卻付出了極其高昂的代價:生態(tài)環(huán)境的破壞、生物多樣性的喪失,這應引起我們的高度警覺和重視。因此,歷史不應再繼續(xù)重演,對于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究,只能是在對中國國情有一個明確熟悉和正確判定的基礎之上,有選擇地借鑒和運用來自外部世界的理論和方法,在理論構筑上有所創(chuàng)新、研究手段上有所突破,從而才有可能建立具有中國特色的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理論。
(三)新型戰(zhàn)略中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,無論是生態(tài)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代化集約可持續(xù)農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略,還是農(nóng)村“三化齊動”、生存發(fā)展戰(zhàn)略等,均或多或少地依舊帶有濃厚的行政干涉和政府行為色彩,這在實踐中必然會導致政府對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的過度干預。因而,農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略選擇,只能是在正確體現(xiàn)“適度原則”的宏觀調(diào)控這一前提之下,制定一個能夠真正反映農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展實踐要求和客觀規(guī)律,以促進推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標實現(xiàn)的新型戰(zhàn)略。這一戰(zhàn)略既要著眼于未來21世紀中國農(nóng)村經(jīng)濟長期穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展,又能促進中國農(nóng)業(yè)與世界經(jīng)濟的接軌調(diào)整,更能充分體現(xiàn)《中國21世紀議程》所提出的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的政策取向。
因此,從這個意義上講,對于中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略選擇這樣一個極為復雜的重要命題,絕不可能單純從一兩個學科視角或運用某一原理及理論透視剖析便能夠解決,只有綜合考察其影響作用的各方面因素,全方位、多視角、多學科地加以分析研究,才有可能形成一個具有劃時代意義的新型戰(zhàn)略。這是時代的要求,更是未來的呼喚。參考文獻
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