本文亮点

●有机农业通过有机物的积累对土壤有益。

●实现众多可持续发展目标，同时不受环境限制。

●提高传统农业的效率，同时降低负面影响。

●有机农业降低了环境污染的风险。

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https://doi.org/10.1016/j.farsys.2023.100005

文章概览

摘要：农业有着悠久的历史，是许多发达国家和发展中国家的主要经济结构。现代农业实践影响了农业生态环境，即营养循环、土壤侵蚀、碳封存和许多其他生态模式。有机农业可以最大限度地减少可持续发展对环境和生态的影响。在农业实践中使用更多的有机物可以通过保持自然循环的恢复过程来减少对环境的不利影响，有机农业也可以提高食品质量。有机农业可以在很大程度上排除化肥、农药、生长激素和牲畜饲料添加剂的使用。有机农业和新技术的结合对于减少有机农业的局限性和挑战是至关重要的。创新的方法和新的途径使农业系统朝着可持续发展的方向发展，并以环保的方式提高农业生产力和许多农民的生活质量。总之，有机农业在某种程度上反映了全球农业的可持续性发展理念。

关键词：生物肥料；文献计量分析；有机农业；有机肥料持续性；可持续发展目标

1.引言

如果人类要过上长久而有保障的生活，就必须生产粮食。然而，对人类食物需求的快速增长无法通过传统方法满足，人们发明了很多超越自然过程的方法。但这些方法已经超出了环境的自然界限，同时由于不遵循可持续发展的方式而产生了许多不利影响。因此，必须要有一种替代性的农业方法，可以在友好的生态系统中使用，同时维持和提高生产力。有机农业被认为是最好的替代选择。本文主要从农业污染及其影响、可持续发展与有机农业、有机农业面临的挑战与局限等方面进行了综述，并介绍了提高有机肥料施用效率和有机农业利用效率的创新技术。

2.什么是有机农业

根据美国农业部的定义，有机农业指的是“一种避免并在很大程度上不使用人工投入（化肥、杀虫剂、调节剂、饲料添加剂等）的系统”。有机农业通过采用作物轮作、秸秆还田、堆肥、有机废弃物等增强农业生态系统的抵御能力，提高应对气候变化不利影响的能力。此外，有机农业满足了成功适应战略的许多要求，为当今农业和粮食生产所面临的大多数问题提供了解决方案。健康、生态、公平和关怀的原则是有机农业生长和发展的根本。

3.绿色革命的利弊

绿色革命使一些国家从粮食短缺转变为粮食过剩，创造了出口粮食产品的机会。然而，在实现上述目标的同时，大多数国家不得不消费营养较少的食物，由于使用化肥和杀虫剂以提高生产力，导致水受到污染。当代农业的问题是土壤肥力的下降和生产力水平的下降。为确保子孙后代免受这些负面影响，现在需要及时转向有机农业，恢复土壤肥力，并在可持续的基础上保持土壤肥力。

当人口与日俱增时，我们应该关注高生产力--绿色革命来应对这一问题。这一代人应该为下一代考虑。我们要为下一代保护土壤肥力;与此同时，我们不能让这一代人挨饿。一个国家，我们可以考虑这两个方面来制定最好的政策。

4.现代农业向有机农业转变

现代农业和有机农业对环境和人类产生了不同的影响。有机农业和传统农业的主要区别是，传统农业依靠化学药剂的参与来对抗害虫和杂草，以及供应植物营养。有机农业完全依靠生物多样性和堆肥等自然原理，生产出健康、丰富的食物。有机生产强调的是整个系统的健康，管理方法的相互作用是有机生产的首要问题。有机农民使用各种技术来增加和维持生物多样性，同时不时地保持高土壤肥力。

4.1有机农业在全球农业中的实践

187个国家实行有机农业，至少有310万农民有机经营7230万公顷农田((Willeretal.,2021)，有机农业通常被认为比传统农业更具有可持续性，但也有自己的一系列问题和机遇。就环境和气候变化的影响而言，有机农业比传统农业的污染更少（Sean,2020）。并且有机食品正变得越来越受欢迎。

4.2有机农业如何促进可持续发展

生产有机食品的主要优势之一是，农民可以减少投向大气层的温室气体，如甲烷和氧化亚氮。它还保留了文化和农业，同时提供更健康的食物来源。许多农民使用的合成肥料在制造过程中也需要许多化石燃料，因此减少合成肥料意味着燃烧的化石燃料更少。农村就业机会充足，不必要的杀虫剂、化肥等外部成本较少，这些都是有机农业的主要优势。

可持续农业有可能解决水安全问题。农民可以通过尽量减少使用化肥和杀虫剂来照顾生态系统，这样他们农场的径流就不会造成水污染。有机农业的一个主要缺点是在这个过程中的高成本和时间消耗，因此，它可能不具有可持续性/盈利性。有机农业也需要更多的土地来种植相同数量的产品，因为不使用化学品来生产高产的作物。

4.3农业可持续发展

农业可持续性的基础是，我们必须满足当前的需求，而不损害后代人满足其需求的能力。可持续农业是指在生产农作物或牲畜时不损害人类或环境系统的耕作方法。在可持续粮食系统内发展农业的同时，建立灵活的业务流程和耕作方法至关重要。可持续粮食系统的发展有助于人类的长期生存。可持续食品系统的发展有助于人类的长期生存能力。在农业方面，可持续农业平衡了三种考虑，即环境、社会和经济。

4.4有机农业推动全球农业可持续发展

农业生产方式需要改变，才能在2030年前实现联合国可持续发展目标。可持续农业和粮食系统需要为所有人提供充足和有营养的食物，同时最大限度地减少对环境的影响，并使生产者能够过上体面的生活（FAO,2018）。然而，实现这一目标的方式存在激烈的争论，有两种说法在争论中占主导地位：采取渐进的技术提高传统农业的效率减少负面效应，和基于农业生态原则的农业系统的转型重新设计。

4.5可持续发展和有机农业

农业被广泛认为是长期可持续发展的关键组成部分。贫困国家的小规模农民必须被纳入粮农系统的转型中，以在2030年之前实现可持续发展目标（FAO,2018）。事实上，通过农业加强可持续发展已经成为一种趋势，并且只有通过“有机”农业才能体现。然而，可持续的有机农业在成为全球趋势的同时也面临着挑战和限制。

4.6有机农业的发展趋势—可持续性

有机农业是可持续发展中最受欢迎、发展最迅速的运动之一。这一概念有时被称为再生农业，是许多新兴食品和饮料可持续发展倡议的核心。与可持续农业实践相关联的有机农业的积极因素包括:使用综合病虫害管理(IPM)计划以减少农药消耗、作物轮作、种植固氮地面覆盖物或覆盖作物和/或使用地膜都有助于改善土壤健康、使用免耕或少耕农业方法以减少土壤压实度、以土壤样品为指导，确定有机肥料和合成肥料的施用量同时减少水浪费、侵蚀和盐渍化。这还确保了对地被物和地膜的利用，并限制了农药的使用等方法，以防止土壤侵蚀，同时强调保护生物多样性。

4.7有机农业想研究的文献计量分析

在所有作者的关键词中，可持续农业的链接强度最大，并且与生物炭高度关联。气候变化的影响也显示了与可持续农业的直接联系。与其他链接相比，它显示的链接强度相对较小，其中显示了相当大的差距；因此，它需要扩大涉及气候变化影响的可持续农业研究范围。然而，诸如“可持续性”和“有机农业”这样的关键词与研究趋势有关系。

5.有机农业的可持续性——挑战与限制因素

尽管有机农业现在是农业的一种全球趋势，但挑战限制了有机生产。与传统农民相比，有机生产者面临着不同的成本。有机农民在采购物资上的支出低于传统农民，但他们在劳动力和饲料上的支出明显高于传统农民(Durham和Mizik,2021)。尽管有机产品经常因其健康和环境效益而受到称赞。然而，种植和生产有机食品需要大量的努力。有机农业还需要大量的知识，因为它使用系统方法来控制肥力、杂草和害虫，而不是依赖于非农投入。有机农场主还必须保护生物多样性，管理复杂的放牧系统，并在不使用抗生素的情况下保持动物健康。尽管回报率很高，有机粮食生产产量却不高(Hovietal,2004)。

5.1现行做法对环境的影响

杀虫剂、除草剂和杀菌剂等农药的无节制使用已成为追求可持续发展时最具挑战性的问题之一，除了氮之外，土壤的微量元素水平也处于临界阈值，水污染，空气污染等。

5.2适宜的农艺措施将影响降到最低

关于个体农民农业方式的改善和政府支持，从揭示的主要制约因素中确定了几个重点;品种和及时栽培、土壤肥力改善、杂草、害虫和疾病管理、收获后管理和推广服务(KariyasaandDewi,2011;Ngetich,2012)。

6.突破有机肥局限性的创新技术

污泥含有宝贵的有机物和营养物质，如氮和磷，因此可以作为有机肥料或土壤改良剂非常有用。

生物炭是由各种富含碳元素的生物质制成的，即具有不同化学和物理特性的动物粪便、食品废料、污泥、工业废料、木屑、农业废料和林业废料。有机肥和生物炭添加剂已被用于农业，以改善土壤性质，提高作物产量。

生物肥料是含有一种或多种微生物的产品，可以从生物过程中调动营养上的重要元素。生物肥料是天然肥料，是细菌、藻类和真菌的活体微生物接种剂，单独或结合向植物提供养分。分解的有机材料与促进植物生长的细菌相结合，对环境友好，减少作物生产中的化肥使用。

有机矿物质肥料是有机物和矿物质的混合物，可以按照适合作物要求的N、P和K的比例生产。最终产品可以是粒状、颗粒状或粉末状。有机矿物质肥料可以提高土壤肥力。它可以改善土壤的物理化学性质，增加养分的可用性、保水性和磷酸盐的溶解性。

数字技术和工具可以帮助有机农民监测和优化作物和动物健康，提高资源利用效率，减少对环境影响，提高农场利润。

7.结论

为了在2030年前实现联合国可持续发展目标，必须改变现行的农业方法。实现可持续发展目标的最佳方式是一个激烈争论的话题。可持续的农业和食物系统必须为每个人提供充足和有营养的食物，同时减少对环境的负面影响，并能够提高农民的搜如。我们认为，农业和食物系统必须迅速变革，在确保环境保护的情况下实现众多可持续发展目标。然而，实现这一目标的最佳方式仍存在较大的争议，有两个典型的代表性观点，即在降低外部投入的负效应同时提高传统农业效率的渐进措施，以及以农业生态为基础的有机农业系统的突破性再设计。有机农业与改良污泥、生物炭与有机肥、生物肥料、有机矿物和数字技术的结合对于减少有机农业的局限性和挑战至关重要。创新和可持续的有机农业方法以环境友好的方式可提高农业生产力和农民的生计质量。

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