清洁生产在农业生态系统中的应用

1 清洁生产的概念及发展
1.1 清洁生产的概念
1976 年欧共体在巴黎举行了“无废工艺和无废生产国际研讨会”，会上提出“消除造成污染的根源”思想。1979 年4 月欧共体理事会宣布推行清洁生产政策。1984 年，1985 年，1987 年欧共体环境事务委员会三次拨款支持建立清洁生产示范工程。清洁生产审计起源于20 世纪80 年代美国化工行业的污染预防审计，并迅速风行全球。
作为一种创造性的新思想， 联合国环境署与环境规划中心将其定义为： 清洁生产是将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，增加生态效率，降低对人类和环境的风险。对生产过程，要求节约能源和原材料，淘汰有害的原材料，减少和降低所有废物的数量和毒性。对产品，要求降低产品全生命周期对环境的有害影响。对服务，要求将预防战略结合到环境设计和所提供的服务中。特点是要求把污染物尽可能地消除在产生之前，核心是从源头抓起，预防为主，生产全过程控制，实现经济效益、社会效益与环境效益的统一。因此，清洁生产可以概括为：采用清洁的能源和原材料、清洁的生产工艺及无污染、少污染的生产方式，科学严格的管理措施，生产出清洁的产品。
1.2 清洁生产的发展
联合国工发组织和联合国环境署启动的国家清洁生产中心项目在30 多个发展中国家建立了国家清洁生产中心，这些中心与发达国家的清洁生产组织构成了一个巨大的国际清洁生产网络。自1993 年，我国在世界银行技术援助下实施了“推进中国清洁生产”项目，拉开了开展清洁生产的序幕。据不完全统计，目前，我国已在20 多个省、市、自治区的化学、轻工、建材、冶金、石化、电力、医药、采矿、电子、印染、烟草、机械等20 多个行业400多家企业开展了清洁生产审计， 建立了1 个国家级清洁生产中心，4 个工业行业清洁生产中心和16 个地方清洁生产中心，组织了550 个清洁生产培训班，共有16000 多人次参加培训。
随着清洁生产的不断开展， 世界各国在实践中不断开辟新的领域，并从最初的化工企业逐步扩大到第一、二、三产业。就第一产业而言，在长期的传统生产中，土地资源不合理的利用导致水土流失和土壤质量下降，大量使用农药、化肥、地膜等农用化学品，导致农业自然资源退化和农业非点源污染，并已威胁到农产品的质量和人类健康安全。同时，城市环境污染逐步向农村转移也带来一系列新的环境污染问题。因此，将清洁生产的理念引入到农业生态系统中是发展的必然，必须推行新的生产模式，开拓农业环保的新举措。
2 农业生态系统存在的环境问题
农业生态环境的压力来自于农业环境污染和破坏， 包括农用化学品污染、土壤重金属污染、畜禽养殖业污染、固体废弃物污染以及农产品安全等问题。
2.1 农用化学品污染
农用化学品污染主要包括化肥、农药、农膜污染。
近年来， 我国化肥不合理施用引起了严重的环境污染和生态破坏，主要表现在：（1）造成水体富营养化和地下水污染。氮肥流失使水体中硝酸盐含量超标，污染地下水和地表水。（2）造成农产品品质下降，导致蔬菜中硝酸盐含量严重超标。（3）造成土壤酸化、板结，养分供应失调，降低土壤微生物的活性。（4）研究表明，人类活动造成的N2O 的增加，70%来自农业，其中大部分来自化肥的不合理施用。
农药污染近年虽有好转，但仍是一个重要污染源。农药对农业生态环境的影响包括：（1）农药中高毒、高残留成分对人畜的毒性，对害虫天敌、益虫以及土壤微生物和土壤动物等的伤害破坏了生物多样性，对地表水地下水的污染，对土壤的污染，以及在农产品中的残留和富集。（2）农药使用不当，施用时间不当以及用量大等造成的问题。
此外，农膜和生长调节剂的污染也十分严重。残留地膜降低了土壤的渗透性，减少了土壤的含水量，极大地削弱了耕地的抗旱能力，同时阻碍农作物根系的发育，影响其正常生长，残留量达到一定数量，最终造成农作物减产。
2.2 土壤重金属污染
土壤重金属污染主要来源于工业生产活动、污水灌溉、农药和化肥施用等农业生产活动。工业废气、市政建设、汽车尾气等排放的重金属进入大气，再经沉降富集到土壤中，造成土壤重金属污染。由于生产磷肥的磷矿中附生有砷、镉、铅、铬、铜、锌等重金属元素，磷矿转化为磷肥后，磷矿中的大部分重金属元素随之转入到磷肥中，高强度的农业活动包括磷肥的不合理施用，增加了土壤中外来重金属污染。另外，污水灌溉以及日益兴起的垃圾肥和污泥肥对土壤重金属污染也产生了重要影响。
2.3 畜禽养殖业污染
随着集约化养殖业的发展，畜禽污染不容忽视。据统计，截至1999 年底， 我国23 个省市规模化畜禽养殖场已达32500 多家，根据畜禽业的生产数量及畜禽的排泄指数计算，我国当年畜禽粪便产生量约为19 亿t，按畜禽粪便进入水体的流失率25%～30%估算，畜禽粪便主要污染物COD、BOD、NH3-N 的流失量分别达797.31 万t、580.87 万t 和155.88 万 。据调查，我国90%以上的规模化养殖场没有经过环境影响评价，80%的规模化养殖场缺乏必要的污染治理设施， 畜禽粪便长期堆置或排放到附近水沟，堵塞了河道，污染了水体和空气，造成蚊蝇滋生，而且富含大量有机物和N、P 营养元素的污水流入河流和湖泊，造成水体富营养化，渗入地下，使地下水中硝态氮、硬度和细菌总数超标，长期下去，不仅污染周围环境，而且影响畜禽质量。
2.4 固体废弃物污染
工业、农业和生活中产生的各种固体废物，如畜牧业废物、糖厂滤泥、城市垃圾和城市污泥等，有的含有丰富的N、P、K 和有机质，可作为有机肥料资源，有的具有独特的理化性质，可作为土壤改良剂，如粉煤灰等，它们不同程度地在农业生产上得到了广泛利用。但这些农用固体废物往往含有较高的重金属和毒性有机物，因尚未有限制标准，或因管理不善，对农业环境和农产品造成了一定的污染。农业生产自身产生的有机废弃物包括秸秆、蔬菜垃圾等造成的污染也不容忽视。秸秆一直是备受关注的污染物，它的焚烧、利用问题还未完全解决。集约化蔬菜生产带来的大量蔬菜垃圾直接丢弃在河道中，或者腐烂在田间地头，造成农田和水域污染。大面积花卉基地整枝和采收后的固体废弃物也亟待解决。
2.5 农产品安全问题
我国加入WTO 后，发达国家为了保护本国利益，设置了一些发展中国家目前难以完全达到的绿色技术标准、绿色环境标志、绿色包装制度和绿色卫生检疫制度等，不仅要求产品符合环保要求，而且规定从产品开发、生产、包装、运输、使用、回收等各个环节都要符合环保要求。绿色贸易壁垒对我国农产品出口影响非常突出。农产品要有国际竞争力，必须要实现农产品安全生产，同时人民生活质量的提高，也对农产品安全提出了更高的要求。农产品安全生产主要考虑两个方面：一是产地必须无污染、安全，产地的环境如土壤、灌溉水等遭受污染，农产品的安全生产就没有保障。另一方面是生产过程要安全。如果生产中各种农业措施不合理，农产品污染物超标，农产品安全也没有保障。但
目前我国农产品安全问题突出，急需解决。据调查，蔬菜中硝酸盐含量在叶菜、根茎菜中超标严重，重金属锌、镉、铅超标率也较高。畜产品中残留较高的污染物有抗生素、合成兽药、砷、铜、兴奋剂、安定等，水产品中重金属及一些鱼药的污染超标已影响了出口创汇和人们的健康。在2002 年，日本和欧洲许多国家将进口茶叶中的氰戊菊酯的残留限量标准由0.1g/kg 改为0.05mg/kg，同时将禁止使用的农药从旧标准的29 种增加到了新标准的62 种,“林丹”、“赛丹”和有机磷类农药也被列为需要特别关注的农残检测项目，这直接导致了2002 年我国出口欧盟的茶叶数量比上一年减少37%[8]。
3 清洁生产在农业生态系统中应用的建议
由此可见， 农业生态环境受到其系统内及系统外的双重压力，环境现状迫切需要一种新的农业环保战略，新的农业生产措施。将清洁生产应用于农业生态系统中既可满足农业生产需要，又可合理利用资源并保护农业环境， 是一种实用的农业生产技术。《清洁生产促进法》中明确规定，农业生产者应当科学地使用化肥、农药、农用薄膜和饲料添加剂，改进种植和养殖技术，实现农产品的优质、无害和农业生产废物的资源化，防止农业环境污染。这是清洁生产在农业生态系统中应用的基本要求，更是我国农业实现可持续发展的根本出路。其实质要求是在农业活动中，通过清洁的投入，清洁的生产技术，得到清洁的产出，有效的实现社会、经济、生态效益的持续统一。
应该指出， 清洁生产在农业生态系统中的应用是一个不断完善的过程，农业生态系统清洁生产也是一个相对概念，所谓清洁的生产过程和清洁的产品是与现在的农业生产和农产品比较而言。随着科学技术的进步和社会经济的发展，清洁生产在农业生态系统中有更具体的目标，更高的要求。根据目前的状况，提出以下建议。
3.1 掌握土壤环境质量
农业生态系统的清洁生产首先必须是环境的清洁， 环境质量有保证， 周围水环境和大气环境质量必须达到清洁生产的标准，但对于土壤环境质量，由于土壤类型复杂多样，不同利用方式、不同投入水平、不同管理模式均会对土壤质量产生影响，因此，推行清洁生产必须掌握充分的土壤环境质量信息。如果不全面摸清各地土壤质量本底情况， 针对不同质量土壤进行农业清洁生产，就不能保障农产品的质量安全。因此，进行土壤质量的本底调查，收集土壤质量信息十分紧迫。据江苏的经验，在掌握土壤环境质量本底，抓好“净土”这个源头的基础上，选好主要农产品，明确技术规程，通过试验示范并建立农产品质量安全生产技术规范体系，农产品质量安全标准体系，农产品质量安全监管监测与认证体系，管理与市场信息体系，法规与执法体系。
对大面积遭受污染的土壤， 必须开发行之有效的污染土壤修复技术，并对有关环境技术基础与原理进行深入研究，如土壤污染形成机制与农产品质量安全措施， 持久性微量毒害物的环境行为、生态毒理及人体健康危害，污染土壤、地表水和地下水的环境生物修复， 农业面源污染及水体富营养化的修复过程与机理，痕量气体污染、细粒子污染及酸雨的形成、危害机制与防治等，以恢复和提高土壤环境质量水平。
3.2 开展各项清洁生产技术研究
清洁的农业生产技术是用生物学、生态学、经济学、环境科学、农业科学、系统工程学的理论，运用生态系统的物种共生和物质循环再生等原理， 结合系统工程方法所设计的多层次利用的工程技术。如生态工程技术、绿色能源开发技术、水土流失治理技术、土壤改良技术、综合防治技术等，对这些技术措施要因地制宜科学应用，并贯彻到具体的工程措施中。清洁的农业生产工程主要包括：农业生态工程、绿色食品工程、农业废物资源化工程以及农村污染综合防治工程， 除做好清洁生产的工程建设外，还要进一步探索资源开发后的清洁恢复技术，开发清洁生产工程建设中的单元技术，如生物农药、生物肥料、可降解地膜、塑料等，以及病虫害的生物防治技术等，使清洁的农业生产技术成为农业生产的主导方向。
3.3 加强宣传与指导
清洁生产在农业生态系统中的应用是对传统农业生产方式的一场新的技术革命， 许多新的思想和观念必须通过宣传教育的形式传播到广大干部和群众中去， 使农民群众自觉接受清洁 生产的思想。
同时，清洁生产的应用覆盖了种植业、养殖业、加工业、商业等各个方面，涉及到环保、农业、林业、商业、工业、卫生、水利等部门，需要全社会的支持和帮助，因此，要加强部门间的协作与管理，调动各方面的积极性，使清洁生产能顺利开展。加强法规建设也是清洁生产在农业生态系统中实施的可靠保证。现有的关于清洁生产如何应用于农业生态系统的法律、法规尚不完善，没有系统的管理体系和标准，在这些管理领域还需要重点研究国家重大经济、社会发展计划、规划对农业生态环境的影响，研究农业环境保护重大规划、大区域生态环境评价方法和管理方法等。
清洁的农业生产是知识密集型的工程， 应加强科技投入和管理，建立比较健全的科技服务网络和社会服务体系，要组织社会力量开展综合服务，组织农业科技力量开展技术服务。