长期以来，生态农业被一些人斥为“会饿死人的”，仿佛注定是小部分特权人士的专享，其实这是一个严重误区。现在人们一直是围绕种子做文章，甚至通过转基因来改变种子特性，而忽视了生态学原理的应用，农业专家穷其一生不能增产就不可避免了。生态农业不仅需要建构人与自然共生、循环关系，而且需要创造人与人的合作关系。经历100多年的发展，生态学日益成熟，在我国已经成为与数理化并列的一级学科，一些基本原理应用到农业越来越发挥重要的作用。下面就简要谈谈生态农业的基本原理。?一、水热耦合原理?农田生态系统由气候、土壤、生物等因子的共同作用所形成。其中,?大气温度和降水量占主导地位,对其它因子产生重大影响。农田是在改造自然生态系统而来的，不同植被地理背景下农田的生产力或产量受水热组合影响最大。自然界最高生产力是热带雨林，约45t/ha/a，是在不施肥不打药基础上实现的，就是因为热带雨林的水热条件最好，元素循环快。在农田中，光照、CO2都不是限制因子，而水热条件，尤其水热组合，最能反应农田生态状况。我国即使有些农田面临季节性干旱胁迫，依然比真正的地中海荒漠区域的农田具有十分有利条件。中国草原是雨热同期，而地中海附近、非洲的部分草原，雨热出现的最佳时期是冬夏季分离的。?水利是农业的命脉，在不同气候带上水热组合决定了生态系统生产力，生态农田尽量利用天然降水，适度利用客水或地下水，做到“旱能浇、涝能排”。热即热量，地球上的一切热量来自太阳，热对植物生长发育乃至群落分布有重要的作用。在阳光不缺少的地方，热量尤其与水的耦合对农业增产的作用大于化学肥料。生态农田利用自然界的热量，不搞反季节种植，充分利用我国水热同期优势，因地制宜发展适合的作物。高温的夏季杂草生长也很繁茂，如将杂草作为资源利用起来改良土壤，也是在生态农田利用热量资源的有效途径之一。?二、土壤碳氮库增长原理?碳表现在土壤中即有机质。目前我国耕地有机质普遍很低，平均1%左右。通过有机肥养地，大大幅度提高土壤含碳量。这里的有机肥，指自然界中的所有光合产物及其衍生物，不仅仅是传统理解的人粪尿和动物排泄物。高效生态农业中的有机肥将以植物源肥料如绿肥、秸秆肥、杂草肥为主。在暖温带湿润地区，当生态农田有机质提高到5%时，在这样的土壤肥力下，即使空白对照(不施肥)的作物产量，也能超过了吨粮（小麦玉米周年产量）。氮这是生物光合生长必须的元素。自然界可以利用的氮都来自空气，空气中氮气含量78%。生物固氮、雷电固氮、干湿沉降都可以提供氮源。在种植过程中，用以上培育碳库的办法，培育土壤氮库，通过微生物活动固定空气中的氮，并活化土壤中的氮。氮与碳之间的比例约为1:10，当土壤含碳量增加到5%时，意味着每亩20厘米耕作层中有1.75吨纯氮，这些氮不会像化肥那样流失。因此，人类离开化肥厂，也能够满足作物需要的氮。由于土壤磷和钾基本不缺少，解决了氮的矛盾，鳞钾和其他大量元素与微量元素的问题迎刃而解。解决这个问题的基本思路是：每年将籽粒带走的氮双倍还回土壤，使土壤可利用氮不断增加。土壤中，碳与氮之间的比例变化在10：1至12：1之间，合理的碳氮比，对生态农田异常重要。增加土壤碳氮库的办法有很多，除每年添加有机肥外，秸秆还田、种植或施加绿肥、利用杂草肥都是很好的办法。生态农田必须每年添加碳和氮，不能依靠化肥替代。我国农区使用了四五千的农田没有退化，就是有机肥养地的结果。只不过过去动力不足，有机肥来源少，农田产量低。如今，这些问题都已基本解决，通过培育土壤碳氮库增产技术已非常成熟。?三、生物多样性原理?生态农田具有丰富的生物多样性，尤其是土壤生物多样性。农田生物多样性包括种植物种与养殖物种多样性。在一个多样性的农业生态系统中，其稳定性也是高的，抗自然灾害能力加强，同时延长了农产品货架期，避免集中上市带来的农产品滞销。我们在10亩农田基础上发展的弘毅生态小院中，经济物种有73种之多，包括植物、动物与微生物三大类。在这个系统中，害虫与杂草都变成了资源利用起来。同时我们发现，由于土壤健康，农田生态系统健康，植物病害基本消失。害虫与杂草本身就是普通的物种，它们的作用也是辩证的。害虫会吃作物，但也会给一些虫媒的作物授粉，害虫是益虫的食物，害虫死亡后其尸体可以参与构造土壤中的团粒结构；杂草会与庄稼争养料，但也会增加土壤碳氮等营养。杂草根系及其分泌物对于土壤中的生物多样性维持及其保持良好的土壤结构也起到很多的作用。当然，对于害虫和杂草比较进行管理，农民付出的辛勤工作是管理它们，不使其危害，并变害为宝。?四、生态位原理?农田生态系统中的不同物种都有自己的生态位，在时间空间上所占据的位置，这些物种大部分时间相安无事，只有到生态位重叠是才会发生激励的竞争或对抗。生态位是生态系统中每种生物生存所必需的生境最小阈值。两个拥有相似功能生态位、但分布于不同地理区域的生物，在一定程度上可称为生态等值生物。生态位是与资源利用谱概念等同的，生态位宽度是指被一个生物所利用的各种不同资源的总和。在农田中，因种间竞争，一种生物不可能利用其全部原始生态位，所占据的只是现实生态位。作物的生态位是人为保护的，往往为了高产，人工除草或机械除草，去除竞争者。土壤表面上下一定高度和深度，这是土壤微生物、蚯蚓、线虫等动物的生态位，一些害虫的幼虫也分不再土壤中。利用生态位的空间差异，可以减少杂草控制成本，如果园下面生草，就是乔木与草本的生态位不同；种植高粱也可以控制杂草，因为高粱为高杆作物；利用生态位时间差异可以控制害虫，如诱虫灯捕杀的往往是夜行害虫，而益虫因为多在白天捕食较少受害。夏季的杂草很难在春季生长，因此可以利用夏季高温多雨生长杂草，混播豆科植物养地，然后种植越冬小麦，小麦产量可以提高，这也还是利用杂草的生态位。在北方农田，玉米夏季农田杂草以牛筋草等为主，小麦以播娘蒿为主。?五、生态系统原理?生态系统指在自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与环境之间相互影响、相互制约，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态。生态系统是能够自我维持、自我更新且具有一定恢复能力的。掌握了农田生态因子变化特点、物种组成及其相关关系，人类就可以利用这些生态学知识进行农田生态系统设计，力求获得最大的产量、生物量或者最高的经济效益。间作套种、林田互作，林粮食互作，药粮互作等等,都是利用生态学原理进行的农田生态系统设计。在农田生态系统设计中，最重要的因素是种子。种子是农业的重要“芯片”，人类造不出种子来。除为动物生产饲料利用一部分杂交种外，基本使用老种子。鼓励农户自留种子，常年生态育种与自留种，产量有增加趋势。高效生态农业模式杜绝转基因种子。在农业生态系统中，农业再也不是现代化学污染源，不是温室气体排放源而是温室气体库，从源头解决了面源污染问题；农田生态环境大幅度改善；农田生物多样性将逐渐恢复；农产品不再含有人为添加的有害化学物质（目前围绕食物链合法使用的化学物质高达5万多种）；农产品提供的优质健康能量，重大疾病发生率将大幅度下降；农业将成为附加值很高的产业，大学生二代、农二代等年轻人可以进入农业；优良种子资源可以长期保留下去；病虫草害发生率基本可控，土地越养越肥，耕地生产力将得到稳定提高。农艺有人传承农民的劳动力可以在家门口转变为钞票，不再进城打工出卖劳动力。

中国科学院植物研究所研究员的新著《乡村振兴：选择与实践》日前由中国科学技术出版社出版。作为一名植物生态学专家，2006年，作者带着自己的研究团队回到家乡山东平邑县，建设了弘毅生态农场，开展生态农业试验示范研究，验证生态学在维持农业产量、保护生态环境、提高经济效益中的作用。该团队对农户种植与养殖技术等全面指导，并对他们的劳动进行分工与管理。参与实验的农户全面停止了农药、除草剂、化肥、农膜、添加剂，不使用转基因技术（六不用），恢复耕地，生产优质食物，并以优质的价格销售到北京、上海、广州等大城市。经过持续12年科学实验，团队成功地将低产田改造为吨粮田（小麦、玉米周年产量）。而”六不用”平台+农户农业模式，经过12年研发和试运行，业已取得了重要进展，并在山东、河南、贵州、陕西、内蒙古、辽宁、新疆、海南、四川、江西、安徽、江苏、广西、宁夏等省市推广面积约20万亩。初步实现了“六不用，三到五倍效益”既定目标。《乡村振兴：选择与实践》一书记述并总结了作者和他的团队在开展以上生态农业实验的具体经验和成果。本书回溯了中国古代乡村制度、近代乡村革命、乡村建设运动、乡风民俗等，从乡村产业着手，分析了中国乡村问题的由来。作者指出，从生态学角度入手，在农业生产与加工全过程，告别农业成千上万的有害化学物质的田园综合体模式，目前尚没有引起决策者重视。在书中，作者分析了现代农业模式下进入到人类食物链中的各种有害化学物质，其严重后果就是国民健康的恶化。作者进一步指出，违背农业规律，急功近利，被资本绑架，是造成今天农业乱象的根本原因。作者认为，食物安全与投入到食物生产上的优质人工成正比，与投入的化学物质与激素成反比。因此，净化食物链，将传统农业提升为健康和谐可持续的农业，提高农民收入，减少市民的医疗投入，实际上是一种高效的可持续的农业。以治虫和治杂草为例，作者认为采用自然对抗的办法懒人农业，过度使用化学物质，降低环境质量和生物多样性，直接造成的后果是生态平衡被打乱，导致害虫、杂草与病害治理成本更高，并造成了人为病害的发生。针对农产品滞销的问题，作者在书里提出，关键在于提升质量，优质优价，同时注重品牌打造。在政策层面上，国家必须高度重视生态农业，提高农产品附加值，让农民愿意种地，释放城市的消费力量。而国家的相关配套政策也应当到位，尤其有机认证。结合个人的成功实践经验，作者认为，中国应以乡村振兴和生态文明建设为契机，大力发展高效生态农业，引领人类走可持续发展的农业道路，既满足粮食安全，又解决环境污染问题，还带动全民大健康工程实施，从而实现真正意义上的城乡互动和生态文明建设。

1种植环节质量安全指标粮食种植环节是影响粮食质量安全的关键环节。该环节中耕种方式、投入品的使用、环境条件等直接决定粮食的质量。1.1农药、化肥施用量粮食种植过程中，农民大量使用农药防治病虫害、去除杂草，导致了严重的农药残留，危害粮食质量安全；大量甚至过量施用化肥，导致土壤板结，耕地质量下降，污染灌溉水等，并增加了土壤重金属含量，导致重金属超标，威胁食品安全，因此必须从源头上控制农药化肥的最大施用量。GB/T8321.1~8321.7《农药合理使用准则》中，规定了几种常用农药的施用剂量；《农药安全使用标准》甚至明确禁止使用几种高毒农药，详见附表1。NY/T496-2010《肥料合理使用准则：通则》。2收获环节质量安全指标前期的种植环节直接影响粮食的营养品质状况，农药化肥的大量使用，造成了收获粮食中的高残留农药和重金属含量。2.1农药残留量?农残能够加剧多种癌症的发生几率，如肺癌、直肠癌、骨髓瘤、乳腺癌以及白血病等，农药导致的癌症病人占全部癌症病人的10%。另外，农残也会严重影响儿童智力发育，增加了患帕金森综合征的几率。根据《食品安全法》规定，经食品安全国家标准审评委员会审查通过，发布了《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》，自2014年8月1日起实施。GB2763—2014制定387种农药在317种食品中的3650项限量指标，并为这387种农药在相关食品中的检测配套制定了162个检测方法标准，基本覆盖了我国主要农产品品种及农业生产中常用的农药品种，并对稻谷、小麦、玉米、高粱等粮食作物的农残最大限量有比较完善的指标和规定。2.2重金属及其他污染物重金属一旦随粮食进入人体，就会在体内产生蓄积性，还可转变成高度毒性的化合物，引起人们神经系统受损、智力下降、骨质疏松，甚至细胞癌变。GB2762-2012《食品安全国家标准食品中污染物限量》中，明确规定了食品中Pb、Cd、Hg、As、Cr等重金属污染物的限量指标，其中包括谷物及其制品。2.3营养成分含量粮食作为人们日常饮食的重要部分，是人类营养物质，如蛋白质、糖类物质和矿质元素等的重要来源，是满足人类营养需求的必需品，人体中所需的营养物质有90%以上来源于粮食。不同粮食种类，同一种类的不同品种分别有不同的营养物质含量，但都需要满足人们最基本的营养需求。附表4是常见粮食种类的营养成分含量表。3储存环节质量安全指标粮食的储存分为个体农户储存和国家粮仓储存，国家粮库对储存环节的质量监管有硬性要求，但个体农户则难以监管。农户的粮食最终进入国家粮库，因此需要对水分及霉烂率严格监管。3.1真菌毒素量真菌毒素对人畜表现出致癌性、遗传毒性、致畸性，还会引起肾中毒、肝中毒、生殖异常以及抑制免疫反应，尤其是黄曲霉毒素，剧毒，能急性损伤肝脏，慢性中毒可引发肝癌。粮食储存过程中，由于农户个人缺乏科学储粮知识，导致粮食生霉发热，或国家的粮仓管理不当，引起粮食霉变，从而导致真菌毒素的超标。食品安全国家标准GB2761-2011《食品中真菌毒素限量》，已于2011年4月20日发布，2011年10月20日实施，其规定食品中黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素M1、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、展青霉素、赭曲霉毒素A及玉米赤霉烯酮的限量指标。3.2储粮药剂残留国家粮库储粮过程中，为了防止霉变，使用大量熏蒸剂进行熏蒸，会造成一定的药剂残留，如残留超标则会影响粮食的质量安全。中华人民共和国国家标准GB5127-85中规定马拉硫磷在原粮中的允许残留量为3mg/kg，我国原粮食品卫生标准规定磷化物在原粮中的允许残留量为0.05mg/kg。

生态农业，顾名思义农业生产方式是生态的，是在健康的生态环境之下，用健康的办法进行管理的农业，以种植谷物、油料作物与经济作物和仿生态养殖为主。生态农业所需要的原料尽量就地取材，来自自然界，不用农药、农膜、植物生长添加剂和转基因种子，尽量不用或使用少量化肥而并满足作物对水、热、矿物质需求，其产量不低于或略高于常规农田。生态农业具有较高的生物多样性，尤其土壤微生物多样性，自然生态平衡；在必要的时候用物理+生物方法控制虫害，不用化学农药灭杀；对于杂草，则采取机械处理与人工处理相结合的办法，尽量避免使用有害除草剂。生态农业是在生态科学理论指导下，所开发的环境友好性、耕地固碳固氮型农业。长期坚持下去，耕地生产力不断提高，生产出来的食物为绿色食物或有机食物。因此，生态农业不是为落后、低产、低效的代名词，而具有十分明显的生态、社会与经济效益。如果仅仅因为环境保护而发展生态农业，不能满足日益增长的人口需求，这样的农业显然没有推广的必要。实际上，生态农业是在传统农业智慧基础上，利用现代生态学原理和技术提升的一类环境友好型农业模式。生态农业涉及的范围很广，农林牧副渔都会涉及，但在每一个环节都有物种的贡献，都有从事该行业农民的贡献。生态农业的典型特点是：?①优美的农业生态环境、人与自然和谐共生；②元素循环再生、生态平衡；③多样性的栽培物种；④大大减少乃至杜绝农药、化肥、人工合成激素用量；⑤大部分化肥被作物吸收而不是污染环境。概括起来，生态农业具有以下八大优势：第一，生态农业保护生态环境，没有面源污染。没有健康的生态农业无从谈生态农业。农田中主要害虫和杂草其实都是自然界正常的物种，能够用物理方法干扰控制的，尽量不用化学办法，能够恢复生态平衡，对产量不造成明显影响的，尽量减少人为干预，既节约了人工成本，还保护了农田生态环境。生态农业可以用少量的农药，主要是应急之用。可以用少量的化肥，但化肥利用效率高、用量少。根据我们的前期研究，如果发展生态农业，将目前90%以上的农药和50%以上的化肥停下来，对产量影响并不大。第二，生态农业产出的食物质量高，很少农药残留或零农残。由于前期投入的化学物质非常少，且尽量投入可降解的生物农药或低毒农药，再加上自然界的自净能力，以大量的有机肥为主，这样的农产品口感是好的，即很多上世纪50-70出生的年代小时候的味道。最终产品是经得起农药残留检测的。如果农产品后期检测出多种农药残留，就不是在生态农业里生产的。第三，生态农业单位土地经济效益高。目前由于采取粗放式的化学办法种地，虽然产量相对高，但价格便宜，有时市场不好还会烂在地里，资源浪费严重。提高经济效益的办法有两种，要么继续扩大土地规模，但质量不提高价格不变，使经营者有利可图；要么提高产品质量，价位提高，加上生态农业不减产，一亩效益等于几亩，这样的话，对于消费者和生产者都是好事。前者购买了放心食品，保护了自身与家人健康，后者增加了收入，更愿意向土地中投入优质劳动。第四，种养结合、种植多样化、间作套种、立体种植。这是生态农业的最大优点。生态农业的大量肥料来自系统本身，“六畜兴旺”才能“五谷丰登”。在少量的土地面积上，可以提供大量的食物种类，豆科与禾本科植物间作套种，可以直接利用空气中的氮源，立体种植也能够实现。生态农业的食物多样性是其他农业方式做不能比拟的。物种多样性丰富，系统就稳定，抗风险能力就高。据笔者粗略估计，在北方一个1000人左右的村庄，可以提供的食物种类近200种，而美国农业模式，几百甚至几千平方公里内只能生产一两种食物，要么玉米要么小麦。不要说搞间作套种，就是联茬种植业做不到。他们的农业根本就没有人气，几十平方公里难见到一个人。第五，生态农业产量高。生态农业产量并不低，由于用地养地，被带走的养分通过有机肥或少量化肥补充。更关键的是，由于化学物质少，土壤动物和土壤微生物丰富，这些生物就间接将土壤中的矿物质释放出来，供植物根系吸收。这样模式下，如果坚持长期样地，产量是稳步增加的。12年实践，我们已经成功将低产田改变成高产稳产的吨粮田，取得这样的成绩我们没有使用农药、化肥、除草剂、激素、地膜、转基因种子。第六，全面提高水分与养分利用效益，节约资源，不产生浪费。由于生态农业尊重植物生长规律，因地制宜，根据农业的气候特点安排种植和养殖，重在与自然规律相一致，遵守24节气的农时，其水分、养分利用效率高，加上有饲养的动物，乡村餐余和作物秸秆都能够利用，增加了资源利用效率。所有这一切要实现，必须有人气，人在其中起到非常大的作用。第七，生态农业是耕地固碳型的，由碳排放逆转为碳吸收。目前的农业模式是排放温室气体的，高达44%-57%的温室气体来自现代农业及其相关的工业活动。用有机肥替代化肥可显著减少温带农田温室气体排放量。我们的长期研究发现，现代农业模式下，普通农田净释放温室气体，为2.7CO2当量?ha-1yr-1，而生态农业净吸收温室气体，达8.8CO2当量?ha-1yr-1，两者相加为11.5tCO2当量?ha-1yr-1。这就是说，减少化肥使用，增加耕地有机质，可将温室气体埋藏到地下，这个功能是生态农业的副产物。第八，发展生态农业可全面带动农民就业。由于优质优价，加上生态环境优美，对城市人群有很强的吸引力。农业要素容易变成商业要素，从养殖到种植，从收获到加工，从加工到销售，从餐饮到观光旅游，从保健到养生到养老，乡村可以就地城镇化，吸引农二代、大学生二代，乃至城市精英就业。这样的话，遍布全国的400万个乡村如发展生态农业，可能成为新的经济增长点。生态农业的缺点是要花费的劳动力多，农忙季节活重活累，农民多不愿意采用。生态学家需要研究一些方法，减少劳动力投入，如打农药的活基本可以停了，用机械播种与收获等。不过，只要比较效益高，农民就会投入劳动。如果进城打工不如在地里刨得多，他们就不愿进城打工。而集约化单一种植。这类就是美国式家庭大农场模式，每户农民经营土地几千乃至几万英亩，但种植多样性下降，投入的机械、化肥、农药、除草剂少，环境代价大，产品口感差，周围鸟类都停止了叫声。这样的农田是没有人气的农田，适合为动物生产饲料。美国用化学化农田生产的粮食多用于出口、做饲料、或做工业原料。?生态农业的边界在哪里？凡是符合生态学做法，完全不用（有机农业）或极少量使用（绿色）有害化学物质的，都属于生态农业的范畴，包括有机粮食种植加工与销售；海洋自然捕捞、天然的淡水渔业、草原放牧的产品、森林食物采集；自由放养的动物；不用、农药、化肥、激素、地膜、转基因种植的蔬菜、中草药、茶等生产、加工与销售等等，都属于生态农业的范畴，这类食物与工业化食物完全不同，从营养、农药残留、口感、价格上明显区分开来。当然，生态农业不是万能的，它解决不了所有的问题，其范围的扩大取决于消费者的需求，生产者的参与，政府的支持。下面的农业模式，由于严重违背生态规律与经济规律，不属于生态农业：工厂化养殖、集约化、规模化种单一养殖、反季节种植、使用大量化学物质投入的农业、使用转基因种子的农业、使用大量食品添加剂的加工业、仅有认证证书而食品其实就来自农贸市场的假有机农业或绿色农业、检测出多种农药残留并超标的无公害农业、高密度水生养殖业等等。