广义上讲，生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物，采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中，尤其是70年代基因工程的出现，它能改变、取代物种的基因。
生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是：玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因，经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如：美国有200万hm2的Bt棉花，澳大利亚有40万hm2，两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上，只要增产5%，就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外，还有许多经转入特定基因的玉米品种，这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面，生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂，这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因（该基因能促进角蛋白的形成）能获得了经遗传改良的绵羊，这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。另一方面，生物技术在提高农作物产量、质量的同时，有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如，通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力；利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量，减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草，可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵，经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质，该蛋白质经食物链进入绵羊体内，进而能提高产毛量。
生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求，因此，它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源，有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。
生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述，一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯，这种马铃薯能产生水晶蛋白，而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量，降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染，从而有利于保护生态环境。
在许多农业生产区，土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源，据统计，英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体（二氧气化碳、氮氧化合物等）不可避免地促进地球气候变暖。除此之外，农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
同样，人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出：特定的真菌类能促进土壤养分的释放，从而促进作物生长；真菌也能通过分解有机物质（例如纤维素等）释放出糖类，促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能，包括获得转基因细菌和真菌，以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮，避免、减少使用人造肥料，从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能，但在将来却有望实现这个目标。
弊
从经济角度上讲，生物技术带来的不利并不明显，然而，它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为，生物技术公司主要集中在发达国家，发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时，发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生，特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂，否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现，这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物，后者在发展中国家是很普遍的，并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时，例如，坚果能引发人体过敏反应，若它的基因被导入其他作物，则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见，转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时，也导致生物多样性遭受严重破坏，甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业，尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用，农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时，氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化，直接影响人类和动植物的生存。
另一个令人担心的是：转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成的危害。许多有意或无意的动植物引起当地严重的生态问题。最明显的例子是澳洲引进的兔子。1500年以来，世界各国动植物的交流，有些已成为当地的有害动植物。至于转基因作物脱离当地农业生态系统后有可能引发：第一，转基因作物使自生作物成为严重的杂草问题；第二，转基因作物通过杂交后产生杂种；第三，转基因作物影响食物安全。任何一种转基因作物都存在对生态环境产生冲击的可能性。
未来20年，随着世界人口的增长，农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问，生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲，生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境，但在实践中，生物技术作为环境保护的代理人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
农田生态系统是人工建立的生态系统，其主要特点是人的作用非常关键，人们种植的各种农作物是这一生态系统的主要成员。农田中的动植物种类较少，群落的结构单一。人们必须不断地从事播种、施肥、灌溉、除草和治虫等活动，才能够使农田生态系统朝着对人有益的方向发展。因此，可以说农田生态系统是在一定程度上受人工控制的生态系统。一旦人的作用消失，农田生态系统就会很快退化；占优势地位的作物就会被杂草和其他植物所取代。
农田生态系统是以作物为中心的农田中，生物群落与其生态环境间在能量和物质交换及其相互作用上所构成的一种生态系统，是农业生态系统中的一个主要亚系统。农田生态系统由农田内的生物群落和光、二氧化碳、水、土壤、无机养分等非生物要素所构成，这样的具有力学结构和功能的系统，称为农田生态系统。与陆地自然生态系统的主要区别是：系统中的生物群落结构较简单，优势群落往往只有一种或数种作物；伴生生物为杂草、昆虫、土壤微生物、鼠、鸟及少量其他小动物；大部分经济产品随收获而移出系统，留给残渣食物链的较少；养分循环主要靠系统外投入而保持平衡。农田生态系统的稳定有赖于一系列耕作栽培措施的人工养地，在相似的自然条件下，土地生产力远高于自然生态系统。
一、日本农业现代化过程中的环境问题
在明治中期以前, 日本还是个农业国,农业人口占总人口的一半以上,当时农民过着自给自足的生活。为了同自然灾害作斗争, 从水灾和旱灾中夺粮,比较重视水土保持和山林的作用。20世纪50年代以来,随着经济的发展,工业技术革新的成果不断进入农业领域, 促进了农业技术革新和农业生产力的发展;同时也产生了许多负面效应, 使农业环境恶化。主要表现在:
1.土壤污染。据日本1970~1980年的调查, 有害物质超标的被污染农业用地有124个, 面积为6350公顷。土壤中的超标物质有镉、铜、砷等, 尤其是镉的超标十分普遍,镉超标的土壤占污染田地面积的90%左右。由于长期使用化肥, 使土壤板结, 缺少空气,土中微生物难以繁殖, 致使地力减退。使用化肥虽然可以使当年的产量有所增加,但是地力却在逐渐减退,下一年必须使用更多的化肥及农药, 如此形成恶性循环。一位日本学者认为,即使现在停止使用化肥及农药, 那么日本大地要恢复到40多年前的自然状态, 也要花200年的时间。18
2.农药、化肥等残留物污染。日本为了提高农业生产率, 防止病虫害、草害, 发展设施化农业,农户大量使用化肥、农药和农用薄膜。据统计, 化肥( 氮磷钾) 需要量1950年为68.5万吨, 1987年为203.6万吨, 后来虽然波动式下降, 但1991年还保持在191.6万吨的水平;农药( 杀虫剂、杀菌剂、杀虫杀菌剂、除草剂) 的上市量在1965年以后迅速增加, 1980年为68万吨, 此后逐年减少, 1991年为49万吨;农用薄膜上市量表现为波动式缓慢增加趋势, 1983年约为1 200万吨, 1990年达到1600多万吨, 此后有所下降。大量使用化肥、农药成为农业环境的一大污染源,也降低了农产品的营养成分,使用农药使农产品中的矿物性营养素含量大大下降。而且在施用农药时每年都有上千人中毒, 1986年竟高达2 631人。
3.农畜食品加工排除物污染。日本食品制造业的产值占制造业总产值的10.2%( 1990年) ;在食品制造业总产值中, 畜产食品制造业占15.3%, 果蔬、罐头、农畜冷藏食品占2.9%,动植物油脂制造业占2.4%。[2]( P271) 这些以农牧产品为原料的食品加工业,在生产过程中排出的动植物残渣比较容易再利用, 但是, 污染占很大部分,将其以堆肥等方式实现再利用的比率不足10%,其余部分得不到适当处理, 造成污染。
4.牲畜粪尿污染。出于传统习惯等原因, 日本人一般偏好国产畜产品( 如日本牛肉) ,加上平衡国际贸易的需要, 其畜牧业发展比较平稳。从饲养头数看, 肉牛1965年为188.6万头, 1985年为258.7万头,1992年为289.8万头, 平均每年增加1.9%;同期, 奶牛分别为128.9万头、211.1万头、208.2万头, 平均每年增加1.7%;猪的饲养头数分别为397.6万头、1 071.8万头、1 096.6万头,平均每年增长1.7%。这些家畜排出的粪尿约占产业废弃物的二成, 其中多数可用来作堆肥加以利用。但是,这类排出物集中有一部分处理不适当,从而造成环境污染问题。1982、1985、1993年,来自畜牧、养猪、养鸡场的公害事件分别为3 975件、3 622件、2 156件, 在典型7种公害(大气污染、水质污染、土壤污染、噪音、振动、地壳下沉、恶臭)中分别占7.5%、7.1%、5.0%。虽然逐年呈下降趋势,
但是在公害发生源的19分类中仍处于前5位。
5.水质和水环境污染。战后在工农业现代化的过程中,日本的水质和水环境污染比较严重。截至1988年1月, 日本遭受水银污染的有9个水域,多氯联二苯污染1个水域, 生物碱合成农药污染7个水域。水质污染使农业严重受害。1970年,由于水污染而导致农田被害5公顷以上的地区约有960个,被污染田地面积约100公顷以上。从农业用水的污染源来看, 大致可以分为:矿山、温泉、工厂、城市污水、自然污水及其他。到1985年9月1日, 受上述污染源之害的地区有1 067个, 面积为88 738公顷。从水环境看, 据1995年的《环境白皮书》反映, 日本有1 /4的水域呈有机污浊状态,未达到环境标准。尤其是湖沼等封闭性水域及市内河流的污浊状态亟待改善,地下水中也检验出有机氯化物。这种水环境变化致使农用水质下降。
6.水田中产生的甲烷污染大气。水田、沼泽地、低湿地及土壤中草木腐烂, 经微生物活动可以产生甲烷。据研究计算, 在释放进大气中的甲烷当中,来源于水田的约占14～39%。此外, 施用无机肥也污染大气。据日本农业环境技术研究所的研究,一氧化二氮是由土壤中微生物的活动而生成,通过无机氮肥的施用以及有机废弃物的燃烧而释放出来。一氧化二氮释放量根据土壤及作物的种类及施肥管理的好坏而异,但是施肥中的氮大致有0.01%变成一氧化二氮释放进大气之中, 污染了大气。
二、日本解决农业环境问题的对策
日本为了治理和预防农业环境污染,促进农业可持续发展, 制定了各种专项法规和制度,采取了许多比较有效的对策。
1.探索绿色农业模式。日本鼓励根据各地区情况, 探索适合本地区发展的绿色农业模式,发展环保型农业。以北海道为例, 该地区在进人90年代以后开始探索绿色农业模式,即“有益于地球、人类、家畜和作物的北海道农业”。北海道倡导的绿色农业不是否定一切化肥、农药的有机农业,其目的是确立在国际化时代可以生存并持续发展的农业, 降低对地球环境的破坏,在环境容量内重新构筑农业生产技术。达到上述目的的手段是: 以与自然生态相协调为前提,努力实现下列系统目标: ( 1) 确定环境容量和环境标准; ( 2)掌握在环境容量内对生产技术环境、农业环境的影响; ( 3) 施用农药减少三成; ( 4)形成高度的病虫害观测预防体系; ( 5) 病虫害防治多样化、综合化; ( 6) 形成机械除草体系; ( 7) 施用化肥减少三成; ( 8) 有效地利用土壤诊断技术; (9)充分地利用本地区的有机资源; ( 10) 确立向绿色农业过渡的技术; ( 11)确立优质农产品生产技术; ( 12) 开发绿色农产品质量评价技术; ( 13)开发对绿色农业经营的评价方法。目前, 北海道已组织起跨试验场和部门( 7个试验场、25个学科)的共同研究开发组织, 探索绿色农业之路。
2.开展有机农业运动。有机农业运动是全球性提倡有机农业、环保型农业的运动。日本的有机农业团体主要有:日本有机农业研究会、保护大地会、主妇联合会、消费科学联合会、日本消费者联盟、日本生活协同组合以及由他们联合起来的全国消费者团体联络会。由他们组织发动的“有机农业运动”,对生产者来说, 是通过对“高投入农业”的反省, 以轮作、改造土壤、降低土壤消耗等方式,避免使用化学合成农药、化肥, 发展不破坏生态的“永续型农业”,从而保证农产品的安全性和生产者自身的安全; 对消费者来说,要对过去只求生活方便、无视季节的饮食生活进行反省, 转向“符合农村、农地的餐桌”。从这种意义上讲,日本的有机农业运动的目标不单是不使用农药、化肥,还包括对以往那种直接与土壤消耗、化学物质过多投入相联系的大型产地、单品大量生产以及农产品全年稳定供应的市场流通系统进行反思,形成生产者和消费者共有的新价值观, 共担风险, 推动有机农业运动。
3.开发低害农药, 加强农药的注册管理与使用指导。为防止农药对食物、水质及环境的污染,日本积极研究开发低毒农药。1971年以后, 根据修改后的《农药管理法》, 对农药的使用加强了限制, 1971年5月1日禁止销售滴滴涕, 1971年12月30日禁止销售六氯化苯。对毒性大、残留性高的农药按《农药管理法》实行严格的注册管理制。凡是要注册的农药,农药生产者或进口商必须将药效试验、毒性试验、代谢试验、残留试验、对环境影响试验等资料与注册申请书、药样同时提交农林水产省审查、注册。审查非常严格,而且特别重视安全性指标, 如作物、土壤残留农药标准, 对水产、动植物的毒性标准,水质污染标准等。现在日本注册的农药大约有6 000种牌号,从有效成分看约有450种化合物。除注册审查外, 农林水产省农业资材审议会下设农药施用安全小委员会,负责农药安全使用指导, 每年6月还举办“防止农药危害活动”,藉以提高全民的预防农药危害意识和环保意识。随着这种意识的提高及农药用量的减少(由1980年的68万吨降至1991年的49万吨) , 1986～1990年农药中毒、污染等事故下降一半以上。
4.实行特别土地改良事业,
治理土壤污染。特别土地改良事业主要是对被污染的土地采取排土、添土、水源转换等措施,并对其效果进行检验。到1986年度,已查出的污染地区累计为128个, 面积为7 030公顷。到1987年11月20日,已指定39个地区、4 340公顷土地为防止土壤污染对策地区, 对34个地区、3 120公顷土地实施了排土、添土、转换水源等治理污染的特别土地改良活动。已经完全落实治理措施的土地面积有3 540公顷, 占被污染地区面积的50.4%。在镉污染地区,在上述治理措施完成之前还采取了临时性措施, 以防止大米被污染。此外,为了掌握重金属对土壤的污染状况, 实施了土壤环境基础调查,制定了防止土壤中重金属蓄积的管理基准,力图使土壤污染防患于未然。
5.加强农业用水及水产管理。为了保证农业用水不受污染, 在全国范围内,对13个地区的大型农业用水的水资源进行了水质检查及污染原因调查。在农业振兴地区,为271个地区修建了农村污水处理设施,对水质受到污染需要采取紧急措施的66个地区实施了水源转换。此外, 为了保护渔业用水使其不受污染,开展了水银、多氯联二苯等有害化学物质对鱼、贝类影响的调查,并对预测方法进行了研究开发。根据《海洋水产资源开发促进法》在沿海水产开发区域组织调查,以防止水质污染。对于浅海区域因大规模开发而对水产资源及渔场环境造成的影响也进行了调查,并采取了监测措施。此外, 以濑户内海及琵琶湖等为对象, 建立了收集、通报有关红潮信息体制,并对渔场环境加以改善。
6.重视农业环境保护的研究。日本比较重视对农业环境的研究工作, 1983年12月1日成立了专门的农业环境技术研究所, 科研人员不仅负责研究、解决具体的环保技术问题,还负责对政府制定环保政策提出建议及理论根据20世纪50年代中期至60年代末,日本农业环境保护科研的重点是围绕污染物、污染源为中心所开展的一些调查研究, 范围还不广,课题数量也不大。20世纪70年代初至70年代末,科研的重点是研究农业生态系统对国土资源及对环境的保护作用。这一时期的科研工作有了较大的规模性、系统性与组织性,为农业环保工作奠定了坚实的基础。20世纪80年代初以来,日本对农业环境保护的研究重点由基础科研转向应用科研及农业环境质量的常规监测上, 科研课题数量很大,为日本的农业环境保护提供了有力的技术支撑。
7.重视植树造林, 改善生态环境。随着现代化、工业化、城市化的发展, 对木材的需求,特别是对进口木材的依赖性扩大,虽然国内森林采伐减少,但因大片的林地被改用于宅地、公共用地、娱乐用地, 故森林在不断减少, 大自然面临被破坏的危险。为了改善生态环境, 日本比较重视发展林业,曾于1964年制定了《林业基本法》, 根据该法成立了林业政策措施的咨询机构———森林行政审议会,提出林业经营目标, 即通过林业机械化, 扩大经营规模实现林业经营现代化; 改善林业结构,提高林业生产和经营技术;稳定林产品价格提高林业人员福利待遇等。1981年制定了《关于森林资源的基本计划》强调有计划开展人工造林活动。1986年又提出《森林行政的方向》, 决定加强林道网的建设。日本除了靠立法治林外, 还很重视从金融方面扶持林业经营。例如, 1988年度农林渔业金融公库就提供林业贷款680亿日元, 其中540亿日元用于造林。
8.开发利用农业环保技术, 推广农业环保典型,日本很注意提高农业环境治理和改善方面的技术含量。诸如利用生物技术、开发与生态协调的高效肥料使用化技术、残留农药简易诊断技术、土壤诊断技术、无农药无化肥栽培技术、侧条施肥技术、水旱田地形连锁抑制氮肥向水系流失技术,等等。环保技术的开发利用已颇见成效, 20世纪80年代末90年代初,生产有机农产品的农协已约占30%; 在推广有机农作物栽培的过程中,实行无农药无化肥栽培生产的大米占24%, 蔬菜占32%, 水果占15%。同时,日本还宣传、推广了不少环保型农业典型。例如, 滋贺县通过使用新施肥法保全水质,减少了20%的氮肥施用量和40～50%的氮肥流失量;神奈川县三浦市通过确立合理化轮作体系和引进抗线虫植物, 维护土壤生态环境;香川县大野原町设立堆肥中心, 利用林产废弃物和家畜粪尿制堆肥, 充分利用废弃物资源,减轻环境压力。这些典型地区的经验带动了农业环境治理和环保型农业的发展。
三、日本农业可持续发展的经验
日本资源贫乏, 农业不可持续性问题尤为突出。从国家安全与经济发展角度考虑和从农民利益着眼,多年来对农业一直采取支持和扶助的政策, 促进国内农业的发展, 并充分利用其资源环境条件,着重发展环保农业。其主要经验是:
1.依法保障农业持续发展。日本政府根据农业发展各个时期的需要,通过经济立法把各种政策、目标和经济措施法律化。制定的法律既有延续性,必要时又及时进行修改。日本立法范围涉及广泛,如制定《农业基本法》、《农地法》、《土地改良法》、《种子法》等。日本还十分重视资源开发和保护,制定了一系列这方面重要法律,如《农业改良促进法》、《农村地域工业导入促进法》、《治山治水紧急措施法》、《国土综合开发法》、《农地调整法》、《关于出售国有土地等的特别措施法》、《日本国土调查法》、《关于农地转用许可标准法》、《地力增进法》、《森林法》、《水资源保护法》、《水资源开发促进法》、《沿海渔业整顿开发法》等。这些法律以农业基本法为基础,相互协调促进, 有力保障着农业发展目标的实现。
2.政府定位清楚,
管理目标明确。日本的农业决策管理部门如农林水产省、地方农业管理部门如农林部或农业环境经济部、农民组织如农协、农业市场如中央批发市场、农产品消费领域如生协、农业生产者如农户等在农业农村中角色定位准确,政府该干什么, 不该干什么, 十分清楚,井然有序。中央农林水产省主要负责农业发展的宏观决策、农业法规的制定、农业与农村基础设施建设、市场建设等。中央政府在各大区都有派驻机构,比如驻北海道的国家开发局,负责中央在地方的项目管理和实施。特别是日本的政府管理主要是政策和技术管理,有强大的技术力量和队伍。地方政府主要负责自己管辖范围的事情, 地方自治的能力较强。政府定位准确,管理有序, 为农业可持续发展提供了有力的行政支持。
3.重视政府对农业的投入, 增强农业的可持续性。日本政府对农业的投入是不计代价的全方位投入,不仅仅是在农业基础建设方面,也体现在对农村公共设施建设和农民素质提高的投入上。政府对农村道路建设、土地改良、环境保护、污染治理等,都给予投资或补助。对于农协为农民提供的农业技术试验或推广活动,也给予补贴。此外, 还对农业生产者提供低息贷款, 以促进农业的可持续发展。
4.重视农民组织农协的建设, 促进了环保事业的开展。日本政府十分重视农民自己的组织建设,农协成为农民与市场的桥梁,是农民利益的忠实代表。农业协会在日本是一个代表农民利益的实体组织,有自己的加工场所、技术开发和培训基地,甚至还有医院、银行和保险公司等。日本农业是建立在分散的、一家一户的、小规模经营基础之上的,这种生产方式具有一个致命的弱点, 即缺乏抗御自然灾害和市场风险的能力, 进入市场的门槛和成本太高,日本农协的建立很好地解决了这个矛盾,农协在贯彻政府农业政策、保护农业环境、化解经营风险、促进农业现代化和可持续发展方面,起到了十分重要的作用。
5.坚持科技兴农, 实施科技环保农业。日本政府和民间团体重视农业科技服务和技术开发培训,不仅反映在农协和生协都有自己的技术服务体系和培训渠道, 而且反映在农业高等教育和科研上。日本把科技作为农业翻身的突破口, 强调政府、民间、学校的配合,已在全国建立起由国立和公立科研机构、民间和大学三大体系组成的农业科研网络,科研成果显著。日本农业研究项目的设置, 既突出日本的国情、国家需求目标和重视技术开发与研究,又重视从实际问题中提炼科学问题,进行深入的理论研究, 面向环保,
为实现农业可持续发展提供了技术保障。
6.开发自然农业, 发展水田农业。日本在部分地区试行自然农业模式。农作物的栽培中,不施用化肥、农药等化学制品。目前, 日本的自然农业日益发达,所生产的“自然食品”日益增多。1987年日本政府还发布了自然农业技术推广纲要,为推广自然农业提供法律支持。水田农业是日本的另一种更普遍的环保农业模式。日本具有2 000多年的水稻栽培历史, 其水田农业与欧美国家的旱作农业相比,具有避免连作障碍、涵养水资源、防治洪水和土壤流失、控制地下水的硝酸盐污染及净化水质等功能。通过水旱轮作栽培,可以使聚集在旱地的无机氮肥和过剩的氯化物,在深水中经过脱氧和溶脱过程得到清除。因此,日本把发展水田农业作为发展环境保护型农业的重要措施。
7.高度重视农产品环境质量和有机产品认证管理。日本农业生产的主要目的是保证农产品市场供给与环境质量安全,因此不仅国内市场对普通农产品品质要求越来越高,而且还十分重视有机农产品认证管理。已经建立了一套完整的、严格的有机农产品认证制度和管理办法。任何人绝对不可能只凭交钱就可以领取有机农产品证书,认证机构也不可能随意操作发放认证证书, 而是由专家实地考察, 严格把关。日本农业现代化也经过一段曲折的道路,曾学习过不适合本国国情的经验。在农业现代化过程中也曾出现农业的高投入高成本以及农业生态环境恶化等问题。但日本很快总结教训,从本国山地多、田块小、水田多的国情出发, 调整并走出了一条自己独特的保持农业可持续发展的模式,值得中国在推进农业现代化过程中加以借鉴。
[编辑本段]生态农业的基本内涵与特点
中国生态农业的基本内涵是：按照生态学原理和生态经济规律，因地制宜地设计、组装、调整和管理农业生产和农村经济的系统工程体系。它要求把发展粮食与多种经济作物生产，发展大田种植与林、牧、副、渔业，发展大农业与第二、三产业结合起来，利用传统农业精华和现代科技成果，通过人工设计生态工程、协调发展与环境之间、资源利用与保护之间的矛盾，形成生态上与经济上两个良性循环，经济、生态、社会三大效益的统一。
生态农业具有以下几个特点。
综合性。生态农业强调发挥农业生态系统的整体功能，以大农业为出发点，按“整体、协调、循环、再生”的原则，全面规划，调整和优化农业结构，使农、林、牧、副、渔各业和农村一、二、三产业综合发展，并使各业之间互相支持，相得益彰，提高综合生产能力。
多样性。生态农业针对我国地域辽阔，各地自然条件、资源基础、经济与社会发展水平差异较大的情况，充分吸收我国传统农业精华，结合现代科学技术，以多种生态模式、生态工程和丰富多彩的技术类型装备农业生产，使各区域都能扬长避短，充分发挥地区优势，各产业都根据社会需要与当地实际协调发展。
高效性。生态农业通过物质循环和能量多层次综合利用和系列化深加工，实现经济增值，实行废弃物资源化利用，降低农业成本，提高效益，为农村大量剩余劳动力创造农业内部就业机会，保护农民从事农业的积极性。
持续性。发展生态农业能够保护和改善生态环境，防治污染，维护生态平衡，提高农产品的安全性，变农业和农村经济的常规发展为持续发展，把环境建设同经济发展紧密结合起来，在最大限度地满足人们对农产品日益增长的需求的同时，提高生态系统的稳定性和持续性，增强农业发展后劲。
中国生态农业建设的基本内容 中国生态农业建设的基本内容包括以下几个方面。
第一，充分利用太阳能，努力实现农业生产的物质转化。也就是利用绿色植物的光合作用，不断提高太阳能的转化率，加速物流和能流在生态系统中的运动过程，以不断提高农业生产力。
第二，提高生物能的利用率和废物的循环转化。这里所说的废物主要是指作物秸秆、人畜粪便、杂草、菜屑等。对于这些废物，传统的处理方法是直接烧掉或作为肥料直接肥田，这实际上是一种浪费。如果把作物秸秆等用来发展畜牧业，用牲畜粪便制沼气，就既为农村提供了饲料和能源，又为农业生产增加了肥源。
第三，开发农村能源。解决农村能源问题应当因地制宜，采取多种途径，除采用供电、供煤等途径外，还可以兴建沼气池，推广节柴灶，利用风能、水能、太阳能、地热能等，改变靠砍树来解决烧饭燃料问题的做法。
第四，保护、合理利用和增殖自然资源。要保护森林，控制水土流失，保护土壤，保护各种生物种群。
第五，防治污染，使农业生产拥有一个良好的生态环境。
第六，建立农业环境自净体系，主要措施有扩大绿色植被覆盖面积，修建大型氧化塘，保护天敌等有益野生生物，推广生物防治。
生态农业建设的设计方式 进行生态农业的设计和布局时可以从生态农业的平面设计、垂直设计、时间设计、食物链设计等方面着手。
生态农业的平面设计是指在一定区域内，确定各种作物的种类和各种农业产业所占比例及分布区域，也就是通常所说的农业区划或农业规划布局。
生态农业的垂直设计是指运用生态学原理，将各种不同的生物种群组合成合理的复合生产系统，达到最充分、最合理地利用环境资源的目的。垂直结构包括地上和地下两部分。地上部分包括复合群体茎、叶的层次分布以及不同生物种群在不同层次空间上的配置，目的是能够最大限度地利用光、热、水、气等。地下部分是指复合群体根系在土壤中不同层次的分布，合理的地下垂直设计能够有效地利用不同层次土壤中的水分和矿质元素。
生态农业的时间设计就是根据各种农业资源的时间节律，设计出有效利用农业资源的生产格局，使资源转化率达到最高。生态农业的时间设计包括种群嵌合设计（如套种）、育苗移栽的设计、改变作物生长期的调控型设计等。
生态农业的食物链设计是指根据当地实际和生态学原理，合理设计农业生态系统中的食物链结构，以实现对物质和能量的多层次利用，提高农业生产的效益。食物链设计的重点之一是在原有的食物链中引入或增加新的环节。例如，引进捕食性动物控制有害昆虫的数量，增加新的生产环节将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品，等等。
以虫治虫 我国是世界上最早利用天敌防治有害生物的国家，早在公元300年左右，我国就开展了生物防治工作。在我国晋代和唐代典籍中，就记载了在广州附近利用“黄蚁”防治柑橘害虫的事例。新中国成立后，我国在利用天敌防治害虫方面的研究和实践取得了迅猛发展，产生了许多行之有效的灭虫模式。
我国利用天敌昆虫防治害虫的做法有许多种，如利用赤眼蜂防治玉米螟，用七星瓢虫防治棉蚜，用红蚂蚁防治甘蔗螟等。
自1951年起，我国广东省进行利用赤眼蜂防治甘蔗螟的研究，经过试验后，于1958年在顺德建立了中国第一个赤眼蜂站，在湛江、顺德等地近7 000 hm2甘蔗田防治甘蔗螟，取得了明显的成效。接着在广西、福建、四川、湖南等省区相继推广了这一技术。1972年，广东省大面积释放赤眼蜂防治稻纵卷叶螟，取得了很好的效果。广东省四会县大沙区应用拟澳洲赤眼蜂防治稻纵卷叶螟，放蜂面积从1973年的8 hm2增加到1976年的396 hm2，稻纵卷叶螟卵有67%～83%被寄生。在东北、华北地区利用松毛虫赤眼蜂防治玉米螟也获得成功，基本上代替了化学防治，从而有效地防止了农药污染。
以菌治虫 以菌治虫是生物防治的重要内容。我国目前用于生物防治的细菌制剂主要是苏云金杆菌类的青虫菌、杀螟杆菌、松毛虫杆菌、武汉杆菌等。广东省四会县施用杀螟杆菌防治稻纵卷叶螟和稻苞虫幼虫，杀虫效果达到了70%～90%。
我国还广泛利用白僵菌防治玉米螟、大豆食心虫、松毛虫等害虫。例如，辽宁省昌图县于1983年用白僵菌防治玉米螟，施用面积达50 000 hm2，增产玉米1.45×107 kg。
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农业生态系统
我国作为一个农业大国，在农业上取得了举世瞩目的成就。但是，我国的农业也面临着许多问题，如人多地少、土壤肥力下降和环境污染等。要解决这些问题，就必须认真研究农业生态系统的特点，大力发展生态农业。
农业生态系统的特点
农业生态系统是人类按照自身的需要，用一定的手段来调节农业生物种群和非生物环境间的相互作用，通过合理的能量转化和物质循环，进行农产品生产的生态系统。它与自然生态系统相比，具有许多不同的特点。
在农业生态系统中，人的作用非常突出。种植哪些农作物，饲养哪些家禽和家畜，都是由人来决定的。人们还要不断地从事喂养、播种、施肥、灌溉、除草、治虫和收割等活动，只有这样，才能使农业生态系统朝着对人类有益的方向发展(如图)。农业生态系统的主要组成成分是人工种养的生物，抗逆性(抵抗不良环境的能力)较差。除按人们的意愿种养的优势物种外，其他物种通常要予以抑制或排除，导致生物种类大大减少，营养结构简单。因此，农业生态系统的抵抗力稳定性比较低，容易受到旱涝灾害和病虫害的影响，需要人为的管理调节。
人类从外界向农业生态系统输入的物质还有哪些？
农业生态系统的物质循环过程与自然生态系统有明显的区别。自然生态系统生产的有机物基本上都保持在系统内部，许多矿质元素的循环可以在系统内保持动态平衡，基本上实现自给自足。农业生态系统生产的农副产品，往往被大量地输出到农业生态系统以外，因此，必须经常输入大量的物质，如肥料、种子等，才能使农业生态系统的物质循环正常进行。此外，现代农业还需要消耗大量的石油、电力等能源。
随着工业的高度发展，美国等发达国家的农业生产工具已经实现了机械化、电气化、自动化，农业生产技术日益先进，人类对农业生态系统的调控能力大大增强，农产品的产量迅速提高。由于这样的农业需要由工业提供大量的物质和能量，如农业机械、化肥、农药、塑料薄膜、电力、燃油等，而这些物质和能量又大都与石油等化石能源有关，因此又称为石油农业。石油农业一方面大大提高了农产品的产量，另一方面也会消耗大量的资源和能源，并且会造成环境污染。
如何防止塑料薄膜造成的白色污染？
我国农业正处于由传统农业向现代农业转变的过程中，农业生产工具正在逐步实现机械化，化肥、农药、塑料薄膜、电力和燃油的投入越来越多，农产品的产量不断提高。但是，大量使用化肥导致水体污染、富营养化、土壤板结等问题；不合理使用农药导致土壤、水体和农产品受到污染，害虫产生抗药性后再度猖獗；塑料薄膜的大量使用造成白色污染，破坏了土壤的结构，使农作物减产。从20世纪80年代初期开始，我国开始探索适合我国国情的农业可持续发展的道路，这就是目前正在全国推广的生态农业。
生态农业的概念和原理生态农业
是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多 功能的综合农业生产体系。
生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础。我们知道，生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理。食物链是生态系统能量流动和物质循环 的主渠道，它既是一条能量转换链，也是一条物质传递链，从经济上看还是一条价值增值链。因此，遵循这一原理，就可以合理设计食物链，使生态系统中的物质和能量被分层次多级利用，使生产一种产品时产生的有机废弃物，成为生产另一种产品的投入，也就是使废物资源化，以便提高能量转化效率，减少环境污染。例如，南京古泉生态农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、养蚯蚓、养蘑菇和种植果树等生产过程合理地组合在一起，形成一个良性循环系统(如图)。农场将鸡粪作为猪的部分饲料，猪粪投入沼气池作为沼气的发酵原料，产出的沼气用来烧饭、照明，沼液和沼渣用来喂鱼、培养食用菌、养殖蚯蚓和作为果园的肥料；鱼塘为鸭提
赤眼蜂是一种寄生虫。雌蜂找到寄主卵后，将产卵器刺入寄主卵中产卵，其幼虫吃寄主卵里的物质长大，使寄主卵死亡。赤眼蜂的寄主有甘蔗螟、稻螟、棉铃虫、松毛虫等农林害虫。
供活动场所，鸭粪下塘作为鱼的饵料；塘泥作为果园的肥料；果园内养殖蚯蚓；猪粪、鸡粪、菌渣作为蚯蚓饵料；蚯蚓改良果园土壤，蚓粪为果园提供肥料，蚯蚓作为鸡的饲料。农场内各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了对能量和物质的多级利用，表现出明显的优越性。
生态系统中的各种生物之间存在着相互依存、相互制约的关系。在农业生态系统中，人们可以利用生物种群之间的关系，对生物种群进行人为调节。在生态系统中增加有害生物的天敌种群，可以减轻有害生物的危害。例如，我国广东省某地利用放养赤眼蜂来防治稻纵卷叶螟，基本上代替了化学防治，从而防止了农药的污染。
我国生态农业取得的成就
我国政府高度重视生态农业的建设。1984年我国政府提出：“要认真保护生态环境，积极推广生态农业，防止农业环境污染和破坏”。1992年，国务院将发展生态农业列为我国环境与发展十大对策之一，发展生态农业已经成为我国实施可持续发展战略的一项重要措施。自1984年以来，我国先后有七个生态农业建设单位被授予环境保护“全球500佳”称号。到1995年底，全国生态农业试点县国家级的有50个，省级的有近100个，并且取得了显著的经济效益、生态效益和社会效益。根据我国部分地区生态农业试点的调查，开展生态农业建设后，粮食总产量增长幅度一般都在15％以上，当地生态环境也得到一定的改善。目前，我国的生态农业正在由试点阶段逐步向常规发展阶段转化，基因工程和发酵工程等生物技术将广泛地应用在生态农业中。生态农业在我国有着广阔的发展前景。
