打造生態(tài)農(nóng)業(yè)4.0，需要農(nóng)業(yè)-工業(yè)-信息業(yè)高度融合。”6月30日，清華大學(xué)化學(xué)工程系教授，中國(guó)工程院院士金涌在第六屆戰(zhàn)略與決策高層論壇上表示。
他首先從農(nóng)業(yè)效仿工業(yè)4.0的憧憬出發(fā)，表示“生態(tài)農(nóng)業(yè)4.0希望更智能化、個(gè)性化、更健康，如GPS定位大田耕耘、土壤信息收集、管理、收獲系統(tǒng)；使用農(nóng)業(yè)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)+購(gòu)買(mǎi)、銷(xiāo)售、追溯；智能水肥一體化管理等等。”
他認(rèn)為，只有大交叉才有大進(jìn)步。“第六產(chǎn)業(yè)為一、二、三產(chǎn)業(yè)之和或之積。打造生態(tài)農(nóng)業(yè)4.0，促進(jìn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)和信息業(yè)的結(jié)合，需要發(fā)展第六產(chǎn)業(yè)。”因此，金涌院士就第六產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具體介紹了清華大學(xué)化工系這這方面所做的工作。
一是土壤修復(fù)。金涌院士介紹說(shuō)，造成土壤重金屬污染的原因主要有工業(yè)廢水、農(nóng)藥殘留、地膜殘留等。針對(duì)化工造成的土地條件惡化，修復(fù)的方法很多，包括挖掘、添加固化劑、水溶液淋洗法、氧化還原法、電動(dòng)力修復(fù)、生物修復(fù)法等。其中，生物修復(fù)法主要解決土壤里的農(nóng)藥殘留，例如，采用細(xì)菌—真菌大孔制菌修復(fù)石油泄露污染便是一種利用菌肥的生物修復(fù)法。
二是化肥問(wèn)題。金涌院士表示，目前化肥存在利用率低、面臨水體污染、滯留在土壤硝酸鹽污染、大量資源消耗等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，國(guó)家給出了明確辦法，方法一是做調(diào)和肥。“我們知道作物需求的養(yǎng)分有16種元素，除了氮磷鉀之外，需中量元素、微量元素的匹配，可以根據(jù)不同的作物，給出不同的配方，可大幅度提高肥料有效利用率”他解釋說(shuō)。另外可以把有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥的復(fù)合以沼液、沼渣與化肥復(fù)配，可利用一種菌肥，把它拌到粉碎的秸稈中，實(shí)現(xiàn)秸稈全部降解，土壤營(yíng)養(yǎng)提高，土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)化。還有一種水肥一體化的方式，可以解決作物全生育期對(duì)氮、磷、鉀吸收量及間斷施肥量速度不匹配的問(wèn)題。
三是養(yǎng)殖污水問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖總量不斷上升，每年產(chǎn)生38億噸畜禽糞便，有效處理率卻不到50%，造成大量的COD污染。金涌院士介紹說(shuō)，針對(duì)此問(wèn)題，現(xiàn)在主要的方法就利用沼氣。希望引入工業(yè)的機(jī)制，打造一個(gè)一百戶人家的沼氣站，并請(qǐng)專人管理，讓服務(wù)公司不斷對(duì)菌進(jìn)行更新，然后用太陽(yáng)能全年生產(chǎn)沼氣。為了提高產(chǎn)沼氣量菌種開(kāi)發(fā)采取兩段的方法：第一段發(fā)生在先導(dǎo)菌池，產(chǎn)生氫氣后流到第二個(gè)池子里產(chǎn)生沼氣，把沼氣和氫氣混合起來(lái)用作燃料，沼液和沼渣通過(guò)化肥的調(diào)配，變成生物肥和化肥的復(fù)合，這樣進(jìn)行施肥。
四是生物煉制。現(xiàn)在的煉制工業(yè)基本都是礦物煉制，其實(shí)，利用生物這一很好的資源，可以推廣生物化工。國(guó)家對(duì)于發(fā)展生物煉制、生物化工非常重視，它的優(yōu)點(diǎn)是比較溫和，無(wú)需高溫，產(chǎn)品專一。以每年數(shù)十億噸秸稈、林業(yè)產(chǎn)物，糞便等可再生資源為工業(yè)原料進(jìn)行深加工，實(shí)現(xiàn)從田間到餐桌產(chǎn)業(yè)鏈延伸。
五是生物活性炭。要想使農(nóng)藥和化肥實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效緩釋，可仿效化學(xué)催化劑化，需要載體化，用秸稈碳化變成生物活性炭。由于生物活性炭有很大的吸附能力，所以可以長(zhǎng)效起作用。金涌院士說(shuō)，生物活性炭?jī)?yōu)點(diǎn)很多：其一，秸稈木質(zhì)纖維素屬于可再生資源，我國(guó)年產(chǎn)7億噸；其二，生物炭多孔疏松，高比表面積；其三，作為農(nóng)藥、農(nóng)肥的載體，是土壤中穩(wěn)定的碳庫(kù)；其四，鎖住肥料、農(nóng)藥緩釋、長(zhǎng)效，防污染。
六是燃料乙醇。金涌院士表示，2016年，全球燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)7915萬(wàn)噸。其中，美國(guó)的燃料乙醇產(chǎn)量非常大，達(dá)4554萬(wàn)噸，巴西2500萬(wàn)噸，歐盟 400萬(wàn)噸，而中國(guó)只有260萬(wàn)噸。中國(guó)如果拿出一部分陳舊糧食來(lái)，我們的燃料乙醇會(huì)快速增長(zhǎng)。
七是農(nóng)膜問(wèn)題。新疆等地種棉花時(shí)一定要覆蓋地膜用以保水分蒸發(fā)保溫，但地膜覆蓋在田里后并沒(méi)有完全收集起來(lái)，造成了嚴(yán)重的地膜污染。現(xiàn)在，利用生物降解高分子的降解地膜，可使地膜在土地上覆蓋一年后，在細(xì)菌和光合作用下會(huì)全部消失。
他最后還談到了常溫常壓等離子體（ARTP）誘變育種。代替航天育種這項(xiàng)技術(shù)已在細(xì)菌、放線菌、酵母、霉菌、藻類、大型直菌等菌株改良中有良好成果。
金涌院士表示，生態(tài)農(nóng)業(yè)4.0是國(guó)家經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略發(fā)展新著力點(diǎn)，寬泛地契合農(nóng)業(yè)-工業(yè)-信息業(yè)融合發(fā)展。也是是循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)、生態(tài)保護(hù)的主戰(zhàn)場(chǎng)之一，對(duì)保障社會(huì)穩(wěn)定、糧食安全至關(guān)重要。“生態(tài)農(nóng)業(yè)4.0科技雖高，但沒(méi)有技術(shù)壁壘，有充足的資源支持。是解決房地產(chǎn)投資過(guò)剩、引導(dǎo)投資的重要方向，也是農(nóng)民增收的有效方式，能夠解決糧食作物進(jìn)出口價(jià)格倒掛。”金涌院士說(shuō)。
據(jù)悉，本次論壇由中國(guó)科學(xué)院主辦，中國(guó)科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展局與《中國(guó)科學(xué)院院刊》共同承辦，主題為“科技創(chuàng)新助力鄉(xiāng)村振興”。
