金涌院士:三产融合打造生态农业4.0 发展第六产业
发布时间:2018-08-15
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“打造生态农业4.0,需要农业-工业-信息业高度融合。”630日,清华大学化学工程系教授,中国工程院院士金涌在第六届战略与决策高层论坛上表示。

他首先从农业效仿工业4.0的憧憬出发,表示“生态农业4.0希望更智能化、个性化、更健康,如GPS定位大田耕耘、土壤信息收集、管理、收获系统;使用农业机器人、无人机,互联网+购买、销售、追溯;智能水肥一体化管理等等。”

他认为,只有大交叉才有大进步。“第六产业为一、二、三产业之和或之积。打造生态农业4.0,促进农业、工业和信息业的结合,需要发展第六产业。”因此,金涌院士就第六产业的发展,具体介绍了清华大学化工系这这方面所做的工作。

一是土壤修复。金涌院士介绍说,造成土壤重金属污染的原因主要有工业废水、农药残留、地膜残留等。针对化工造成的土地条件恶化,修复的方法很多,包括挖掘、添加固化剂、水溶液淋洗法、氧化还原法、电动力修复、生物修复法等。其中,生物修复法主要解决土壤里的农药残留,例如,采用细菌—真菌大孔制菌修复石油泄露污染便是一种利用菌肥的生物修复法。

二是化肥问题。金涌院士表示,目前化肥存在利用率低、面临水体污染、滞留在土壤硝酸盐污染、大量资源消耗等问题。针对以上问题,国家给出了明确办法,方法一是做调和肥。“我们知道作物需求的养分有16种元素,除了氮磷钾之外,需中量元素、微量元素的匹配,可以根据不同的作物,给出不同的配方,可大幅度提高肥料有效利用率”他解释说。另外可以把有机肥和无机肥的复合以沼液、沼渣与化肥复配,可利用一种菌肥,把它拌到粉碎的秸秆中,实现秸秆全部降解,土壤营养提高,土壤结构优化。还有一种水肥一体化的方式,可以解决作物全生育期对氮、磷、钾吸收量及间断施肥量速度不匹配的问题。

三是养殖污水问题。近年来,我国畜禽养殖总量不断上升,每年产生38亿吨畜禽粪便,有效处理率却不到50%,造成大量的COD污染。金涌院士介绍说,针对此问题,现在主要的方法就利用沼气。希望引入工业的机制,打造一个一百户人家的沼气站,并请专人管理,让服务公司不断对菌进行更新,然后用太阳能全年生产沼气。为了提高产沼气量菌种开发采取两段的方法:第一段发生在先导菌池,产生氢气后流到第二个池子里产生沼气,把沼气和氢气混合起来用作燃料,沼液和沼渣通过化肥的调配,变成生物肥和化肥的复合,这样进行施肥。

四是生物炼制。现在的炼制工业基本都是矿物炼制,其实,利用生物这一很好的资源,可以推广生物化工。国家对于发展生物炼制、生物化工非常重视,它的优点是比较温和,无需高温,产品专一。以每年数十亿吨秸秆、林业产物,粪便等可再生资源为工业原料进行深加工,实现从田间到餐桌产业链延伸。

五是生物活性炭。要想使农药和化肥实现长效缓释,可仿效化学催化剂化,需要载体化,用秸秆碳化变成生物活性炭。由于生物活性炭有很大的吸附能力,所以可以长效起作用。金涌院士说,生物活性炭优点很多:其一,秸秆木质纤维素属于可再生资源,我国年产7亿吨;其二,生物炭多孔疏松,高比表面积;其三,作为农药、农肥的载体,是土壤中稳定的碳库;其四,锁住肥料、农药缓释、长效,防污染。

六是燃料乙醇。金涌院士表示,2016年,全球燃料乙醇产量达7915万吨。其中,美国的燃料乙醇产量非常大,达4554万吨,巴西2500万吨,欧盟 400万吨,而中国只有260万吨。中国如果拿出一部分陈旧粮食来,我们的燃料乙醇会快速增长。

七是农膜问题。新疆等地种棉花时一定要覆盖地膜用以保水分蒸发保温,但地膜覆盖在田里后并没有完全收集起来,造成了严重的地膜污染。现在,利用生物降解高分子的降解地膜,可使地膜在土地上覆盖一年后,在细菌和光合作用下会全部消失。

他最后还谈到了常温常压等离子体(ARTP)诱变育种。代替航天育种这项技术已在细菌、放线菌、酵母、霉菌、藻类、大型直菌等菌株改良中有良好成果。

金涌院士表示,生态农业4.0是国家经济战略发展新着力点,宽泛地契合农业-工业-信息业融合发展。也是是循环经济、低碳经济、生态保护的主战场之一,对保障社会稳定、粮食安全至关重要。“生态农业4.0科技虽高,但没有技术壁垒,有充足的资源支持。是解决房地产投资过剩、引导投资的重要方向,也是农民增收的有效方式,能够解决粮食作物进出口价格倒挂。”金涌院士说。



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